Как рассчитать теплопотери дома
Помещения, в которых постоянно или временно находятся люди, должны сохранять определенную температуру соответственно санитарным нормам. Однако согласно законам физики, если за пределами здания температура отличается от той, что внутри помещений, система будет стремиться к равновесию, и помещение потеряет часть своего тепла. Иными словами, произойдут теплопотери, которые необходимо компенсировать за счет системы отопления. Давайте разберем, что это такое и какие расчеты нужно сделать, чтобы подобрать систему отопления.
Что такое теплопотери? Почему их нужно знать?
Теплопотери – это то количество тепла, которое теряют внутренние помещения через ограждающие перегородки, если температура за окном ниже той, которая должна поддерживаться внутри здания.
Необходимость расчета теплопотерь обусловлена задачей проектирования системы отопления, кондиционирования. От данного показателя зависит выбор климатической системы, мощности котельной, сечения труб, количества секций радиатора, применения системы теплый пол, других отопительных устройств.
Усредненные показатели имеет смысл использовать лишь тогда, когда к помещению не предъявляется строгих требований по поддержанию определенных постоянных температур. Остальные случаи, особенно когда речь идет о жилых, общественных строениях с постоянным пребыванием людей без верхней одежды, требуют произвести точный расчет показателя теплопотерь.
На сегодняшний день человечество озадачено проблемой рационального потребления ресурсов, особенно энергетических. Правильный расчет теплопотерь позволит определить наиболее рациональный путь организации системы отопления, чтобы помещение прогревалось до комфортной температуры, при этом энергопотребление не было избыточным.
Расчет потерь тепла
Для точного расчета теплопотерь потребуется подготовить исходные данные по конкретному объекту (объем, высота здания, его местоположение), а также нормативные документы, содержащие таблицы различных коэффициентов, показателей. Сначала рекомендуется рассчитать все составляющие формулы, записать данные, затем подставить данные формулы.
Основные формулы
Для расчета используется следующая формула:
Qот = а*V*qот *(tв – tнр)*(1 + Кир)*10-6 Гкал/час
- а – поправочный коэффициент, который учитывает разницу между температурой воздуха снаружи (улица) определенной местности и температурой -30оС, для которой обозначена характеристика qот;
- V – объем здания по внешнему периметру;
- qот – удельная характеристика отапливаемого помещения, которая обозначена при температуре снаружи -30оС;
- tв –температура воздуха внутри помещения;
- tнр –температура снаружи конкретного местоположения (местности), в котором расположено здание;
- Кир –коэффициент инфильтрации, определяемый тепловым, ветровым напором.
Из приведенных выше составляющих формулы к числу исходных данных относится объем помещения, поправочный коэффициент, удельную характеристику здания, расчетные температуры необходимо взять из документации, а коэффициент инфильтрации рассчитать по формуле:
273 + tнр
Кир = 10-2 √[2gL(1 – ————-) + wp2]
273 + tв
g – ускорение свободного падения земли (9,8 м/с2);
L – высота строения;
wp – обусловленная данным регионом скорость ветра отопительного периода.
Необходимая документация
Часть данных необходимо взять в нормативной документации, рекомендуется скачать эти документы или найти их онлайн:
Методика определения количества тепловой энергии и теплоносителя […](1);
Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны (2);
Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях (3);
Строительная климатология (4).
Для удобства литература пронумерована. Далее соответствующая документация будет обозначаться сокращенно (например, Д3).
Исходные данные. Предварительные подсчеты
Рассмотрим расчет теплопотерь на примере административного здания города Омск. Высота здания – 9 метров. Объем здания по внешнему периметру – 8560 кубических метров.
В Таблице 3.1 – Климатические параметры холодного периода года (Д4) напротив соответствующего города находим 5-ую графу, температуру воздуха наиболее холодной пятидневки. Для Омска данный показатель равен – 37оС.
В 20-й графе этой же таблицы находим скорость ветра данного города. Данный показатель составляет 2,8 м/с.
В пункте 1.2 (Д1) находим Таблицу 2, поправочный коэффициент а для жилых помещений. В таблице представлены коэффициенты температуры шагом 5 градусов, соответственно есть данные температуры – 35 оС (коэффициент 0,95), – 40 оС (коэффициент 0,9). Рассчитываем методом интерполяции коэффициент нашей температуры – 37 оС, получаем – 0,93.
Далее п.3 (Д3) находим Классификацию помещений и определяем категорию анализируемого помещения. Поскольку речь идет об административном здании, ему присваивается категория 3в (пространство пребывания большого количества людей без верхней одежды в положении стоя).
Таблица 3 (Д3) Допустимые, достаточные значения увлажненности воздуха, силы ветра, температурного режима гражданских помещений – находим показатель Температура (оптимальная) для нашего типа здания (3в). Показатель составляет 18-20 градусов. Выбираем наименьшую границу 18оС.
Таблице 4 (Д1) Удельный показатель тепла культурно-образовательных, административных, лечебных зданий – находим соответствующий коэффициент, исходя из объема здания. Данный случай до 10 000 м3. Коэффициент составляет 0,38.
Все данные подготовлены:
g – 9,8 м/с2;
L – 9 м;
wp – 2,8 м/с;
а –0,93;
V – 8560 м3;
qот – 0,38;
tв – 18оС;
tнр – – 37оС;
Кир – необходимо рассчитать.
Далее можно просто подставить цифры формулы.
Итоговый расчет
Сначала рассчитываем коэффициент инфильтрации:
273 + (-37)
Кир = 10-2 √[2*9,8*9(1 – ————–) + 2,82] = 0,4
273 + 18
Qот = 0,93*8560*0,38*(18 – (-37))*(1 + 0,4)*10-6 Гкал/час = 232933 *10-6 Гкал/час = 0,232933 Гкал/час
Для большего понимания, посмотрите данное видео:
Укрупненный расчет
Выше описана методика точного подсчета теплопотерь, однако далеко не все используют данную формулу, зачастую обыватели довольствуются усредненными данными, уже посчитанными для помещения высотой потолков до 3 метров. Укрупненный расчет производят исходя из значения 100 Вт/1 квадратный метр помещения. Соответственно дома площадью 100 м2 необходимо обеспечить отопительную систему мощностью примерно 10 000 Вт.
Подобные расчеты являются достаточно усредненными. Учитывая, что в нашей стране большая вариативность климатических зон, использовать такой расчет нецелесообразно. При недостаточной мощности, дом не будет достаточно хорошо прогреваться, а при избыточной – ресурсы будут расходоваться впустую.
Большие теплопотери дома? Как их снизить?
Зачастую владельцам частного жилья приходится сталкиваться с проблемой повышенных теплопотерь. Несмотря на то, что все расчеты были произведены соответственно нормативной документации, тепла коттеджа всегда не хватает. Это может быть связано с огрехами, допущенными при строительстве дома, установке стеклопакетов, системы кондиционирования, утепления стен.
Чаще всего причиной утечки тепла коттеджа может стать:
- поврежденный во время монтажа или неправильно закрепленный утеплитель;
- неэффективная работа радиаторов (радиаторы слишком близко расположены к стене, нагревают ограждающую перегородку);
- проникновение холода через монтажные отверстия кондиционера или люки;
- некачественно заделанные кладочные швы;
- близкая укладка теплых полов к стене;
- некачественный монтаж стеклопакетов.
Выявить подобные дефекты можно посредством термограммы. Термограмма показывает, какие участки ограждающей перегородки нагреваются сильнее, соответственно отдают больше тепла в окружающую среду.
Чтобы избежать подобных проблем, важно позаботиться о качестве монтажных работ, утепления коттеджа этапа строительства дома. Выбор материалов утепления, стеклопакетов, систем кондиционирования, радиаторов, систем теплых полов также определяет дальнейший уровень теплопотерь. Экономия строительных материалов может впоследствии стать причиной переплат на энергоресурсы.
Сокращению теплопотерь может способствовать правильно составленный архитектурный проект дома. Считается, что отапливать одноэтажный дом простой геометрии, ограниченным количеством углов – экономичнее. Также способствует экономии наличие рольставней окон, остекление южной стороны.