Как правильно провести расчет теплопотерь любого здания – пошаговая инструкция

Первым шагом при строительстве любого здания становится его проектирование. Это не только закладка необходимых коммуникаций и планирование строительно-монтажных работ, но и расчет теплопотерь для установки оптимального числа энергоносителей. Теплопотери дома – это количество тепла (в Ваттах), покидающее помещение за определенное время. Если пренебречь вычислениями, то в доме будет либо жарко, либо холодно, т. е. проживание станет дискомфортным.

Когда и по каким параметрам производят расчеты?

Подсчет теплопотерь необходимо произвести на начальном этапе проектирования всех коммуникативных систем здания (вентиляции, отопления, воздушной отопительной системы). Для этого в расчет берут следующие параметры:

• температура воздуха в зимний период (в самую холодную неделю);
• температура воздуха в помещении подобной конструкции (норматив для жилого здания +20°С, ± 2);
• конструкционные особенности перекрытий, пола, всех стен;
• площадь помещения;
• количество окон;
• температурное сопротивление ограждающих конструкций.

Формула температурного равновесия выглядит так: Хс + Хп + Хк + Хо = Упр + Уср + Улюд + Уос.

Расшифровка:

• Хс – потеря тепла через стену;
• Хп – потеря тепла через пол (без дополнительного покрытия);
• Хк – через крышу;
• Хо – через все имеющиеся окна;
• Упр – поступление тепла от имеющихся электроприборов;
• Уср – от солнечной энергии;
• Улюд – от присутствия/проживания людей;
• Уос – поступление тепла от отопления (центрального, печного и т. д.).

Так выглядит теория, но на практике получить точные данные по некоторым параметрам не всегда возможно. Поэтому все теплопоступления заменяют показателями от отопления в разное время года.

Как проводят вычисления теплопотерь?

Первым этапом вычисление станет получение начальных данных по представленным нормативам. Большинство берут из технической документации. Потери тепла происходят через перекрытия, ограждающие конструкции, окна, вентиляцию, крышу, трубопровод. Существуют и дополнительные теплопотери, но они являются незначительными и перед проектированием не учитываются. Термическое сопротивление для всех конструкций рассчитывается по формуле:

Rст =1/ αв +Σ(δі / λі)+1/ αн

Расшифровка:

• αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт /м2 ·о С;
• λі и δі – коэффициент теплопроводности для материала каждого слоя стены и толщина этого слоя в м;
• αн – коэффициент теплоотдачи внешней поверхности ограждения, Вт /м2 ·о с.

Все коэффициенты под параметром α являются различными для перекрытий и стен. Их показатели берут из технических нормативов.

Важно помнить, что при подсчетах учитывают все слои конструкций (каркасное строение выложенное кирпичом, наличие дополнительного утеплителя, сайдинга и прочее).

Потери через стены

На стеновые теплопотери имеют большое значение материал и конструкция. Вычисления производят по следующей формуле:

Коэффициент под параметром n называют поправочным и имеет значение:

• при штучном материале n=1;
• при чердачных перекрытиях n=0,9;
• для подвальных n=0,75.

Примером служат расчеты теплопотерь для стены из кирпича шириной 51 см, утепленной минеральной ватой толщиной 10 см с финишным покрытием 3 см. Дополнительные данные:

• температура воздуха снаружи -20°С;
• температура внутри помещения +22°С;
• внешняя одна стена южная, длина – 4 м, высота – 3 м;
• дверей нет.

Считают в следующей последовательности:

Числа 100 и 10 в третьем шаге являются дополнительными параметрами потерь.

Через окна

Рассчитать потерю тепла через имеющееся окно гораздо проще. Параметр термического сопротивления присутствует в паспортных данных. Подсчет теплопотерь вычисляют так же, как для стен.

Дополнительно учитывают материал, применяемый в оконном профиле (дерево, пластик, 3- или 5-камерные).

Через перекрытия

За перекрытия принимают напольные и крышу – для многоквартирных домов. При этом на первом этаже учет ведется только подвального перекрытия, на последнем – только потолочного. Вызвано это тем обстоятельством, что теплопотери из одной квартиры к другой в многоэтажном здании незначительны.

Еще одним важным параметром учета являются неутепленные узлы, особенно в местах, где ограждающие конструкции примыкают к перекрытиям. Рассчитывают этот параметр в той же шаговой последовательности и по таким же формулам, как и для стен. При этом исключают дополнительные теплопотери. Показатель α для узлов перекрытий рассчитывают следующим образом: α вн =8,7 Вт/(м 2 ·К) α вн =6 Вт/(м2 ·К).

Температура в подвале и чердаке имеет условный показатель от 4 до 6°С.

Потери через пол, уложенный на грунт

В данном случае расчет производят в несколько этапов. Для начала пол разделяют на участки по 2 м. Первый прилегает непосредственно к внешней стене – он основной при учете коэффициента потерь, т. к. самый холодный. Далее участки доходят до середины помещения. Каждую зону вычисляют по своим показателям. А именно:

• зона 1 — R1=2,15 (м2 °С/Вт);
• зона 2 — R2=4,3 (м2 °С/Вт);
• зона 3 — R3=8,6 (м2 °С/Вт).

Дополнительные показатели

В данной категории расчеты производят только для стен, примыкающих к улице, и окон. Изначально вычисления выражают в процентах, в дальнейшем переводят в коэффициенты. Существует 4 учитываемых показателя:

• ветреность;
• количество уличных дверей;
• количество дверей внутри помещения;
• ориентация (стороны света).

На практике процентный показатель следующий:

После расчета процентов их переводят в коэффициент β и подставляют в формулу расчета общих теплопотерь.

Тепловые потери через вентиляцию

Если по задуманной планировке в доме будет смонтирована вентустановка или воздушное отопление, теплопотери имеют нулевой коэффициент. Расчет потерь производят при установке обычной вентиляционной шахты. В этом случае используют формулу: Q=0,337·V·Δt. Расшифровка:

• объем комнаты – V (расчет в м³);
• отличие температур внутри дома от внешней – Δt (расчет в градусах).

Сложив все произведенные вычисления, рассчитывают общие теплопотери в комнате.

Как производят расчеты для деревянного дома?

Все измерения для частного дома выполняют на стадии проектирования. Вычисляют в несколько этапов:

1. Потери сквозь наружные стены.
2. Через оконные проемы.
3. Через двери.
4. Сквозь узлы и связанные с ними перекрытия.
5. Сквозь слои пола и напольного покрытия.
6. Складывают все показатели.
7. Добавляют параметры по вентиляции (10-360%).

Средние показатели для окон берут из «Строительных норм и правил II-3-79». Но при этом дополнительно учитывают вид стены, материал, конструктивные особенности помещения (угловое, многоэтажное и т. д.).

Для снижения и компенсации теплопотерь в деревянном доме устанавливают твердотопливные котлы. Мощность такого оборудования напрямую зависит от произведенных вычислений. Считать необходимо в измерительной системе «киловатт-часах за сутки».

Рассчитать вручную самостоятельно теплопотери довольно сложно. Для этого существует множество программ и онлайн-калькуляторов. Но важно понимать принципы всех вычислений, их последовательность и дополнительные нюансы потери тепла в доме. Только так проектируется комфортное для проживания жилье, количество и необходимость утеплителя, системы отопления.