Как сделать теплотехнический расчет наружной стены

Обновлено: 20.05.2024

Теплотехнический расчет конструкций: что это такое и как проводится

В климатических условиях северных географических широт для строителей и архитекторов крайне важен верно сделанный тепловой расчет здания. Полученные показатели дадут для проектирования необходимые сведения, в том числе и об используемых материалах для строительства, дополнительных утеплителях, перекрытиях и даже об отделке.

В целом теплорасчет влияет на несколько процедур:

учет проектировщиками при планировании расположения комнат, несущих стен и ограждений;
создание проекта отопительной системы и вентиляционных сооружений;
подбор стройматериалов;
анализ условий эксплуатации постройки.

Все это связано едиными значениями, полученными в результате расчетных операций. В этой статье мы расскажем, как сделать теплотехнический расчет наружной стены здания, а также приведем примеры использования этой технологии.

Задачи проведения процедуры

Ряд целей актуален только для жилых домов или, напротив, промышленных помещений, но большинство решаемых проблем подходит для всех построек:

Сохранение комфортных климатических условий внутри комнат. В термин «комфорт» входит как отопительная система, так и естественные условия нагревания поверхности стен, крыши, использование всех источников тепла. Это же понятие включают и систему кондиционирования. Без должной вентиляции, особенно на производстве, помещения будут непригодны для работы.
Экономия электроэнергии и других ресурсов на отопление. Здесь имеют место следующие значения:
- удельная теплоемкость используемых материалов и обшивки;
- климат снаружи здания;
- мощность отопления.
Крайне неэкономично проводить отопительную систему, которая просто не будет использоваться в должной степени, но зато будет трудна в установлении и дорога в обслуживании. То же правило можно отнести к дорогостоящим стройматериалам.

Теплотехнический расчет – что это

Теплорасчет позволяет установить оптимальную (две границы – минимальная и максимальная) толщину стен ограждающих и несущих конструкций, которые обеспечат длительную эксплуатацию без промерзаний и перегревов перекрытий и перегородок. Иначе говоря, эта процедура позволяет вычислить реальную или предполагаемую, если она проводится на этапе проектирования, тепловую нагрузку здания, которая будет считаться нормой.

В основу анализа входят следующие данные:
- конструкция помещения – наличие перегородок, теплоотражающих элементов, высота потолков и пр.;
- особенности климатического режима в данной местности – максимальные и минимальные границы температур, разница и стремительность температурных перепадов;
- расположенность строения по сторонам света, то есть учет поглощения солнечного тепла, на какое время суток приходится максимальная восприимчивость тепла от солнца;
- механические воздействия и физические свойства строительного объекта;
- показатели влажности воздуха, наличие или отсутствие защиты стен от проникновения влаги, присутствие герметиков, в том числе герметизирующих пропиток;
- работа естественной или искусственной вентиляции, присутствие «парникового эффекта», паропроницаемость и многое другое.
При этом оценка этих показателей должна соответствовать ряду норм – уровню сопротивления теплопередаче, воздухопроницаемости и пр. Рассмотрим их подробнее.
Базовый САПР. Поддержка форматов DWG, DGN Проектирование наружных инженерных сетей : водоснабжения, канализации, газоснабжения, теплоснабжения. Автоматизация проектно-изыскательских работ. Модули Топоплан, Генплан, Сети, Трассы, Сечения, Геомодель
Требования по теплотехническому расчету помещения и сопутствующая документация

Государственные проверяющие органы, руководящие организацией и регламентацией строительства, а также проверкой выполнения техники безопасности, составили СНиП № 23-02-2003, в котором подробно излагаются нормы проведения мероприятий по тепловой защите зданий.

Документ предлагает инженерные решения, которые обеспечат наиболее экономичный расход теплоэнергии, которая уходит на отопление помещений (жилых или промышленных, муниципальных) в отопительный период. Эти рекомендации и требования были разработаны с учетом вентиляции, конверсии воздуха, а также со вниманием к месторасположению точек поступления тепла.

СНиП – это законопроект на федеральном уровне. Региональная документация представлена в виде ТСН – территориально-строительных норм.

Не все постройки входят в юрисдикцию этих сводов. В частности, не проверяются по этим требованиям те строения, которые отапливаются нерегулярно или вовсе сконструированы без отопления. Обязательным теплорасчет является для следующих зданий:
- жилые – частные и многоквартирные дома;
- общественные, муниципальные – офисы, школы, больницы, детские сады и пр.;
- производственные – заводы, концерны, элеваторы;
- сельскохозяйственные – любые отапливаемые постройки с/х назначения;
- складские – амбары, склады.
В тексте документа прописаны нормы для всех тех составляющих, которые входят в теплотехнический анализ.

Требования к конструкциям:
- Теплоизоляция. Это не только сохранение тепла в холодное время года и недопущение переохлаждений, промерзаний, но и защита от перегрева летом. Изоляция, таким образом, должна быть обоюдосторонней – предупреждение влияний извне и отдачи энергии изнутри.
- Допустимое значение перепада температур между атмосферой внутри здания и терморежимом внутренней части ограждающих конструкций. Это приведет к скоплению конденсата на стенах, а также к негативному влиянию на здоровье людей, находящихся в помещении.
- Теплоустойчивость, то есть температурная стабильность, недопущение резких перемен в нагреваемом воздухе.
- Воздухопроницаемость. Здесь важен баланс. С одной стороны, нельзя допустить остывания постройки из-за активной отдачи тепла, с другой стороны, важно предупредить появление «парникового эффекта». Он бывает, когда использован синтетический, «недышащий» утеплитель.
- Отсутствие сырости. Повышенная влажность – это не только причина для появления плесени, но и показатель, из-за которого происходят серьезные потери теплоэнергии.
Как делать теплотехнический расчет стен дома – основные параметры

Перед тем как приступить к непосредственному теплорасчету, нужно собрать подробные сведения о постройке. В отчет будут входить ответы на следующие пункты:
- Назначение здания – жилое это, промышленное или общественное помещение, конкретное предназначение.
- Географическая широта участка, где находится или будет располагаться объект.
- Климатические особенности местности.
- Направление стен по сторонам света.
- Размеры входных конструкций и оконных рам – их высота, ширина, проницаемость, тип окон – деревянные, пластиковые и пр.
- Мощность отопительного оборудования, схема расположения труб, батарей.
- Среднее количество жильцов или посетителей, работников, если это промышленные помещения, которые находятся внутри стен единовременно.
- Стройматериалы, из которых выполнены полы, перекрытия и любые другие элементы.
- Наличие или отсутствие подачи горячей воды, тип системы, которая за это отвечает.
- Особенности вентиляции, как естественной (окна), так и искусственной – вентиляционные шахты, кондиционирование.
- Конфигурация всего строения – количество этажей, общая и отдельная площадь помещений, расположение комнат.
Когда эти данные будут собраны, инженер может приступать к расчету.

Мы предлагаем вам три метода, которыми чаще всего пользуются специалисты. Также можно использовать комбинированный способ, когда факты берутся из всех трех возможностей.

Варианты теплового расчета ограждающих конструкций

Вот три показателя, которые будут приниматься за главный:
- площадь постройки изнутри;
- объем снаружи;
- специализированные коэффициенты теплопроводности материалов.
Теплорасчет по площади помещений

Не самый экономичный, но наиболее частотный, особенно в России, способ. Он предполагает примитивные вычисления исходя из площадного показателя. При этом не учитывается климат, полоса, минимальные и максимальные температурные значения, влажность и пр.

Также в учет не берут основные источники теплопотерь, такие как:
- Вентиляционная система – 30-40%.
- Скаты крыши – 10-25%.
- Окна и двери – 15-25%.
- Стены – 20-30%.
- Пол на грунте – 5-10%.
Эти неточности из-за неучета большинства важных элементов приводят к тому, что сам теплорасчет может иметь сильную погрешность в обе стороны. Обычно инженеры оставляют «запас», поэтому приходится устанавливать такое отопительное оборудование, которое полностью не задействуется или грозит сильному перегреву. Нередки случаи, когда одновременно монтируют отопление и систему кондиционирования, так как не могут правильно рассчитать теплопотери и теплопоступления.

Используют «укрупненные» показатели. Минусы такого подхода:
- дорогостоящее отопительное оборудование и материалы;
- некомфортный микроклимат внутри помещения;
- дополнительная установка автоматизированного контроля за температурным режимом;
- возможные промерзания стен зимой.
Q=S*100 Вт (150 Вт)
- Q – количество тепла, необходимое для комфортного климата во всем здании;
- Вт S – отапливаемая площадь помещения, м.
Значение 100-150 Ватт является удельным показателем количества тепловой энергии, приходящейся для обогрева 1 м.

Если вы выбираете этот метод, то прислушайтесь к следующим советам:
- Если высота стен (до потолка) не более трех метров, а количество окон и дверей на одну поверхность 1 или 2, то умножайте полученный результат на 100 Вт. Обычно все жилые дома, как частные, так и многоквартирные, используют это значение.
- Если в конструкции присутствуют два оконных проема или балкон, лоджия, то показатель возрастает до 120-130 Вт.
- Для промышленных и складских помещений чаще берется коэффициент в 150 Вт.
- При выборе отопительных приборов (радиаторов), если они будут расположены возле окна, стоит прибавить их проектируемую мощность на 20-30%.
Теплорасчет ограждающих конструкций по объему здания

Обычно такой способ используется для тех строений, где высокие потолки – более 3 метров. То есть промышленные объекты. Минусом такого способа является то, что не учитывается конверсия воздуха, то есть то, что вверху всегда теплее, чем внизу.
- V – наружный объем строения в м куб;
- 41 Вт – удельное количество тепла, необходимое для обогрева одного кубометра здания. Если строительство ведется с применением современных строительных материалов, то показатель равен 34 Вт.
Для общей формулы мы советуем дополнительно использовать коэффициенты – это число, на которое нужно умножить результат:
- Стекла в окнах:
  - двойной пакет – 1;
  - переплет – 1,25.
  - новые современные разработки – 0,85;
  - стандартная кирпичная кладка в два слоя – 1;
  - малая толщина стен – 1,30.
  - -10 – 0,7;
  - -15 – 0,9;
  - -20 – 1,1;
  - -25 – 1,3.
  - 10% – 0,8;
  - 20% – 0,9;
  - 30% – 1;
  - 40% – 1,1;
  - 50% – 1,2.
  Все эти погрешности могут и должны быть учтены, однако, редко используются в реальном строительстве.
  
  Теплотехнический расчет здания: специфика и формулы выполнения вычислений + практические примеры
  
  При эксплуатации здания нежелателен как перегрев, так и промерзание. Определить золотую середину позволит теплотехнический расчет, который не менее важен, чем вычисление экономичности, прочности, стойкости к огню, долговечности.
  
  Исходя из теплотехнических норм, климатических характеристик, паро – и влагопроницаемости осуществляется выбор материалов для сооружения ограждающих конструкций. Как выполнить этот расчет, рассмотрим в статье.
  
  Цель теплотехнического расчета
  
  От теплотехнических особенностей капитальных ограждений здания зависит многое. Это и влажность конструктивных элементов, и температурные показатели, которые влияют на наличие или отсутствие конденсата на межкомнатных перегородках и перекрытиях.
  
  Расчет покажет, будут ли поддерживаться стабильные температурные и влажностные характеристики при плюсовой и минусовой температуре. В перечень этих характеристик входит и такой показатель, как количество тепла, теряющегося ограждающими конструкциями строения в холодный период.
  
  Нельзя начинать проектирование, не имея всех этих данных. Опираясь на них, выбирают толщину стен и перекрытий, последовательность слоев.
  
  По регламенту ГОСТ 30494-96 температурные значения внутри помещений. В среднем она равна 21⁰. При этом относительная влажность обязана пребывать в комфортных рамках, а это в среднем 37%. Наибольшая скорость перемещения массы воздуха — 0,15 м/с
  Теплотехнический расчет ставит перед собой цели определить:
  1. Идентичны ли конструкции заявленным запросам с точки зрения тепловой защиты?
  2. Настолько полно обеспечивается комфортный микроклимат внутри здания?
  3. Обеспечивается ли оптимальная тепловая защита конструкций?
  Основной принцип — соблюдение баланса разности температурных показателей атмосферы внутренних конструкций ограждений и помещений. Если его не соблюдать, тепло будут поглощать эти поверхности, а внутри температура останется очень низкой.
  
  На внутреннюю температуру не должны существенно влиять изменения теплового потока. Эту характеристику называют теплоустойчивостью.
  
  Путем выполнения теплового расчета определяют оптимальные пределы (минимальный и максимальный) габаритов стен, перекрытий по толщине. Это является гарантией эксплуатации здания на протяжении длительного периода как без экстремальных промерзаний конструкций, так и перегревов.
  
  Параметры для выполнения расчетов
  
  Чтобы выполнить теплорасчет, нужны исходные параметры.
  
  Зависят они от ряда характеристик:
  1. Назначения постройки и ее типа.
  2. Ориентировки вертикальных ограждающих конструкций относительно направленности к сторонам света.
  3. Географических параметров будущего дома.
  4. Объема здания, его этажности, площади.
  5. Типов и размерных данных дверных, оконных проемов.
  6. Вида отопления и его технических параметров.
  7. Количества постоянных жильцов.
  8. Материала вертикальных и горизонтальных оградительных конструкций.
  9. Перекрытия верхнего этажа.
  10. Оснащения горячим водоснабжением.
  11. Вида вентиляции.
  Учитываются при расчете и другие конструктивные особенности строения. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций не должна способствовать чрезмерному охлаждению внутри дома и снижать теплозащитные характеристики элементов.
  
  Потери тепла вызывает и переувлажнение стен, а кроме того, это влечет за собой сырость, отрицательно влияющую на долговечность здания.
  
  В процессе расчета, прежде всего, определяют теплотехнические данные стройматериалов, из которых изготавливаются ограждающие элементы строения. Помимо этого, определению подлежит приведенное сопротивление теплопередачи и сообразность его нормативному значению.
  
  Формулы для производства расчета
  
  Утечки тепла, теряемого домом, можно разделить на две основные части: потери через ограждающие конструкции и потери, вызванные функционированием вентиляционной системы. Кроме того, тепло теряется при сбросе теплой воды в канализационную систему.
  
  Потери через ограждающие конструкции
  
  Для материалов, из которых устроены ограждающие конструкции, нужно найти величину показателя теплопроводности Кт (Вт/м х градус). Они есть в соответствующих справочниках.
  
  Теперь, зная толщину слоев, по формуле: R = S/Кт, высчитывают термическое сопротивление каждой единицы. Если конструкция многослойная, все полученные значения складывают.
  
  Размеры тепловых потерь проще всего определить путем сложения тепловых течений через ограждающие конструкции, которые собственно и образуют это здание
  Руководствуясь такой методикой, к учету принимают тот момент, что материалы, составляющие конструкции, имеют неодинаковую структуру. Также учитывается, что поток тепла, проходящий сквозь них, имеет разную специфику.
  
  Для каждой отдельной конструкции теплопотери определяют по формуле:
  
  Q = (A / R) х dT
  - А — площадь в м².
  - R — сопротивление конструкции теплопередаче.
  - dT — разность температур снаружи и изнутри. Определять ее нужно для самого холодного 5- дневного периода.
  Выполняя расчет таким образом, можно получить результат только для самого холодного пятидневного периода. Общие теплопотери за весь холодный сезон определяют путем учета параметра dT, учитывая температуру не самую низкую, а среднюю.
  
  В какой степени усваивается тепло, а также теплоотдача зависит от влажности климата в регионе. По этой причине при вычислениях применяют карты влажности
  Далее, высчитывают количество энергии, необходимой для компенсации потерь тепла, ушедшего как через ограждающие конструкции, так и через вентиляцию. Оно обозначается символом W.
  
  Для этого есть формула:
  
  W = ((Q + Qв) х 24 х N)/1000
  
  В ней N — длительность отопительного периода в днях.
  
  Недостатки расчета по площади
  
  Расчет, основанный на площадном показателе, не отличается большой точностью. Здесь не принят во внимание такой параметр, как климат, температурные показатели как минимальные, так и максимальные, влажность. Из-за игнорирования многих важных моментов расчет имеет значительные погрешности.
  
  Часто стараясь перекрыть их, в проекте предусматривают «запас».
  
  Если все же для расчета выбран этот способ, нужно учитывать следующие нюансы:
  1. При высоте вертикальных ограждений до трех метров и наличии не более двух проемов на одной поверхности, результат лучше умножить на 100 Вт.
  2. Если в проект заложен балкон, два окна либо лоджия, умножают в среднем на 125 Вт.
  3. Когда помещения промышленные или складские, применяют множитель 150 Вт.
  4. В случае расположения радиаторов вблизи окон, их проектную мощность увеличивают на 25%.
  Формула по площади имеет вид:
  
  Q=S х 100 (150) Вт.
  
  Здесь Q — комфортный уровень тепла в здании, S — площадь с отоплением в м². Числа 100 или 150 — удельная величина тепловой энергии, расходуемой для нагрева 1 м².
  
  Потери через вентиляцию дома
  
  Ключевым параметром в этом случае является кратность воздухообмена. При условии, что стены дома паропроницаемые, эта величина равна единице.
  
  Проникновение холодного воздуха в дом осуществляется по приточной вентиляции. Вытяжная вентиляция способствует уходу теплого воздуха. Снижает потери через вентиляцию рекуператор-теплообменник. Он не допускает ухода тепла вместе с выходящим воздухом, а входящие потоки он нагревает
  Предусматривается полное обновление воздуха внутри здания за один час. Здания, построенные по стандарту DIN, имеют стены с пароизоляцией, поэтому здесь кратность воздухообмена принимают равной двум.
  
  Есть формула, по которой определяют теплопотери через систему вентиляции:
  
  Qв = (V х Кв : 3600) х Р х С х dT
  
  Здесь символы обозначают следующее:
  1. Qв — теплопотери.
  2. V — объем комнаты в мᶾ.
  3. Р — плотность воздуха. еличина ее принимается равной 1,2047 кг/мᶾ.
  4. Кв — кратность воздухообмена.
  5. С — удельная теплоемкость. Она равна 1005 Дж/кг х С.
  По итогам этого расчета можно определить мощность теплогенератора отопительной системы. В случае слишком высокого значения мощности выходом из ситуации может стать устройство вентиляции с рекуператором. Рассмотрим несколько примеров для домов из разных материалов.
  
  Пример теплотехнического расчета №1
  
  Рассчитаем жилой дом, находящийся в 1 климатическом районе (Россия), подрайон 1В. Все данные взяты из таблицы 1 СНиП 23-01-99. Наиболее холодная температура, наблюдающаяся на протяжении пяти дней обеспеченностью 0,92 — tн = -22⁰С.
  
  В соответствии со СНиП отопительный период (zоп) продолжается 148 суток. Усредненная температура на протяжении отопительного периода при среднесуточных температурных показателях воздуха на улице 8⁰ — tот = -2,3⁰. Температура снаружи в отопительный сезон — tht = -4,4⁰.
  
  Теплопотери дома — важнейший момент на этапе его проектирования. От итогов расчета зависит и выбор стройматериалов, и утеплителя. Нулевых потерь не бывает, но стремиться нужно к тому, чтобы они были максимально целесообразными
  Оговорено условие, что в комнатах дома должна быть обеспечена температура 22⁰. Дом имеет два этажа и стены толщиной 0,5 м. Высота его — 7 м, габариты в плане — 10 х 10 м. Материал вертикальных ограждающих конструкций — теплая керамика. Для нее коэффициент теплопроводности — 0,16 Вт/м х С.
  
  В качестве наружного утеплителя, толщиной 5 см, использована минеральная вата. Значение Кт для нее — 0,04 Вт/м х С. Количество оконных проемов в доме — 15 шт. по 2,5 м² каждое.
  
  Теплопотери через стены
  
  Прежде всего, нужно определить термическое сопротивление как керамической стены, так и утеплителя. В первом случае R1 = 0,5 : 0,16 = 3,125 кв. м х С/Вт. Во втором — R2 = 0,05 : 0,04 = 1,25 кв. м х С/Вт. В целом для вертикальной ограждающей конструкции: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. м х С/Вт.
  
  Так как теплопотери имеют прямо пропорциональную взаимосвязь с площадью ограждающих конструкций, рассчитываем площадь стен:
  
  А = 10 х 4 х 7 – 15 х 2,5 = 242,5 м²
  
  Теперь можно определить потери тепла через стены:
  
  Qс = (242,5 : 4.375) х (22 – (-22)) = 2438,9 Вт.
  
  Теплопотери через горизонтальные ограждающие конструкции рассчитывают аналогично. В итоге все результаты суммируют.
  
  Если есть подвал, то теплопотери через фундамент и пол будут меньшими, поскольку в расчете участвует температура грунта, а не наружного воздуха
  Если подвал под полом первого этажа отапливается, пол можно не утеплять. Стены подвала все же лучше обшить утеплителем, чтобы тепло не уходило в грунт.
  
  Определение потерь через вентиляцию
  
  Чтобы упростить расчет, не учитывают толщину стен, а просто определяют объем воздуха внутри:
  
  V = 10х10х7 = 700 мᶾ.
  
  При кратности воздухообмена Кв = 2, потери тепла составят:
  
  Qв = (700 х 2) : 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 – (-22)) = 20 776 Вт.
  
  Qв = (700 х 1) : 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 – (-22)) = 10 358 Вт.
  
  Эффективную вентиляцию жилых домов обеспечивают роторные и пластинчатые рекуператоры. КПД у первых выше, он достигает 90%.
  
  Пример теплотехнического расчета №2
  
  Для кирпича коэффициент теплопроводности Кт = 0,58 Вт/мºС, для минеральной ваты — 0,04 Вт/мºС. Термическое сопротивление:
  
  R1 = 0,51 : 0,58 = 0,879 кв. м х С/Вт. R2 = 0,1 : 0,04 = 2,5 кв. м х С/Вт. В целом для вертикальной ограждающей конструкции: R = R1 + R2 = 0.879 + 2,5 = 3.379 кв. м х С/Вт.
  
  Площадь внешней стены А = 2,7 х 4 = 10,8 м²
  
  Потери тепла через стену:
  
  Qс = (10,8 : 3.379) х (22 – (-18)) = 127,9 Вт.
  
  Для расчета потерь через окна применяют ту же формулу, но термическое сопротивление их, как правило, указано в паспорте и рассчитывать его не нужно.
  В теплоизоляции дома окна — «слабое звено». Через них уходит довольно большая доля тепла. Уменьшат потери многослойные стеклопакеты, теплоотражающие пленки, двойные рамы, но даже это не поможет избежать теплопотерь полностью
  Если в доме окна с размерами 1,5 х 1,5 м ² энергосберегающие, ориентированы на Север, а термическое сопротивление равно 0,87 м2°С/Вт, то потери составят:
  
  Qо = (2,25 : 0,87) х (22 – (-18)) = 103,4 т.
  
  Пример теплотехнического расчета №3
  
  Выполним тепловой расчет деревянного бревенчатого здания с фасадом, возведенным из сосновых бревен слоем толщиной 0,22 м. Коэффициент для этого материала — К=0,15. В этой ситуации теплопотери составят:
  
  R = 0,22 : 0,15 = 1,47 м² х ⁰С/Вт.
  
  Самая низкая температура пятидневки — -18⁰, для комфорта в доме задана температура 21⁰. Разница составит 39⁰. Если исходить из площади 120 м², получится результат:
  
  Qс = 120 х 39 : 1,47 = 3184 Вт.
  
  Для сравнения определим потери кирпичного дома. Коэффициент для силикатного кирпича — 0,72.
  
  R = 0,22 : 0,72 = 0,306 м² х ⁰С/Вт.
  Qс = 120 х 39 : 0,306 = 15 294 Вт.
  
  В одинаковых условиях деревянный дом более экономичный. Силикатный кирпич для возведения стен здесь не подходит вовсе.
  
  Деревянное строение имеет высокую теплоемкость. Его ограждающие конструкции долго хранят комфортную температуру. Все же, даже бревенчатый дом нужно утеплять и лучше сделать это и изнутри, и снаружи
  Строители и архитекторы рекомендуют обязательно делать теплорасчет при устройстве отопления для грамотного подбора оборудования и на стадии проектирования дома для выбора подходящей системы утепления.
  
  Пример теплорасчета №4
  
  Дом будет построен в Московской области. Для расчета взята стена, созданная из пеноблоков. Как утеплитель применен экструдированный пенополистирол. Отделка конструкции — штукатурка с двух сторон. Структура ее — известково-песчаная.
  
  Пенополистирол имеет плотность 24 кг/мᶾ.
  
  Относительные показатели влажности воздуха в комнате — 55% при усредненной температуре 20⁰. Толщина слоев:
  - штукатурка — 0,01 м;
  - пенобетон — 0,2 м;
  - пенополистирол — 0,065 м.
  Задача — отыскать нужное сопротивление теплопередаче и фактическое. Необходимое Rтр определяют, подставив значения в выражение:
  
  Rтр=a х ГСОП+b
  
  где ГОСП — это градусо-сутки сезона отопления, а и b — коэффициенты, взятые из таблицы №3 Свода Правил 50.13330.2012. Поскольку здание жилое, a равно 0,00035, b = 1,4.
  
  ГСОП высчитывают по формуле, взятой из того же СП:
  
  ГОСП = (tв – tот) х zот.
  
  В этой формуле tв = 20⁰, tот = -2,2⁰, zот — 205 — отопительный период в сутках. Следовательно:
  
  ГСОП = ( 20 – (-2,2)) х 205 = 4551⁰ С х сут.;
  
  Rтр = 0,00035 х 4551 + 1,4 = 2,99 м2 х С/Вт.
  
  Используя таблицу №2 СП50.13330.2012, определяют коэффициенты теплопроводности для каждого пласта стены:
  - λб1 = 0,81 Вт/м ⁰С;
  - λб2 = 0,26 Вт/м ⁰С;
  - λб3 = 0,041 Вт/м ⁰С;
  - λб4 = 0,81 Вт/м ⁰С.
  Полное условное сопротивление теплопередаче Rо, равно сумме сопротивлений всех слоев. Рассчитывают его по формуле:
  
  Эта формула взята из СП 50.13330.2012. Здесь 1/ав – это противодействие тепловосприятию внутренних поверхностей. 1/ан — то же наружных, δ / λ — сопротивление термическое слоя
  Подставив значения получают: Rо усл. = 2,54 м2°С/Вт. Rф определяют путем умножения Rо на коэффициент r, равный 0.9:
  
  Rф = 2,54 х 0,9 = 2,3 м2 х °С/Вт.
  
  Результат обязывает изменить конструкцию ограждающего элемента, поскольку фактическое тепловое сопротивление меньше расчетного.
  
  Существует множество компьютерных сервисов, ускоряющих и упрощающих расчеты.
  
  Теплотехнические расчеты напрямую связаны с определением точки росы. Что это такое и как найти ее значение узнаете из рекомендуемой нами статьи.
  
  Выводы и полезное видео по теме
  
  Выполнение теплотехнического расчета при помощи онлайн-калькулятора:
  
  Правильный теплотехнический расчет:
  
  Грамотный теплотехнический расчет позволит оценить результативность утепления наружных элементов дома, определить мощность необходимого отопительного оборудования.
  
  Оставляйте, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, размещайте фото по теме статьи в находящемся ниже блоке. Расскажите о том, как теплотехнический расчет помог вам выбрать обогревательное оборудование нужной мощности или систему утепления. Не исключено, что ваша информация пригодится посетителям сайта.
  
  Тепловой расчёт системы отопления: как грамотно сделать расчет нагрузки на систему
  
  Согласитесь, на первый взгляд может показаться, что проведение теплотехнического расчета под силу только инженеру. Однако не все так сложно. Зная алгоритм действий, получится самостоятельно выполнить необходимые вычисления.
  
  В статье подробно изложен порядок расчета и приведены все нужные формулы. Для лучшего понимания, мы подготовили пример теплового вычисления для частного дома.
  
  Тепловой расчёт отопления: общий порядок
  
  Классический тепловой расчёт отопительной системы являет собой сводный технический документ, который включает в себя обязательные поэтапные стандартные методы вычислений.
  
  Но перед изучением этих подсчётов основных параметров нужно определиться с понятием самой системы отопления.
  Галерея изображений Расчеты и грамотное проектирование контуров автономного отопления необходимы для подбора оборудования, способного отапливать дом определенной площади Расчеты производятся с ориентиром на самых холодный месяц в году, т.е. на период максимальной нагрузки системы В расчетах учитываются потери, происходящие через оконные и дверные проемы, а также через связанную с улицей вентиляционную систему Обязательно учитываются теплотехнические характеристики строительных конструкций, одной из задач которых является сохранение тепла Независимая отопительная система частного дома должна справляться с нагревом воздуха, поступающего через форточки в период проветривания и через открытые двери Котел независимой отопительной системы должен справляться с восполнением потерь тепла. Его мощность должна позволять поддерживать в доме температуру +20º С После определения оптимального котла по мощности выбирают наиболее подходящий агрегат по КПД и эксплуатационным расходам Для систем с принудительным движением теплоносителя проводят гидравлические расчеты, чтобы подобрать насос и оптимальный диаметр труб Цель проведения расчетов для отопления Специфика выполнения расчетов отопления Учет теплопотерь через проемы Учет теплоизоляции конструкций Расход тепла на нагрев поступающего воздуха Правила подбора котла для отопления Производительность оборудования Отопительный контур принудительного типа
  Система отопления характеризуется принудительной подачей и непроизвольным отводом тепла в помещении.
  
  Основные задачи расчёта и проектирования системы отопления:
  - наиболее достоверно определить тепловые потери;
  - определить количество и условия использования теплоносителя;
  - максимально точно подобрать элементы генерации, перемещения и отдачи тепла.
  При постройке системы отопления необходимо первоначально произвести сбор разнообразных данных о помещении/здании, где будет использоваться система отопления. После выполнить расчёт тепловых параметров системы, проанализировать результаты арифметических операций.
  
  На основании полученных данных подобирают компоненты системы отопления с последующей закупкой, установкой и вводом в эксплуатацию.
  
  Примечательно, что указанная методика теплового расчёта позволяет достаточно точно вычислить большое количество величин, которые конкретно описывают будущую систему отопления.
  
  В результате теплового расчёта в наличии будет следующая информация:
  - число тепловых потерь, мощность котла;
  - количество и тип тепловых радиаторов для каждой комнаты отдельно;
  - гидравлические характеристики трубопровода;
  - объём, скорость теплоносителя, мощность теплового насоса.
  Нормы температурных режимов помещений
  
  Перед проведение любых расчётов параметров системы необходимо, как минимум, знать порядок ожидаемых результатов, а также иметь в наличии стандартизированные характеристики некоторых табличных величин, которые необходимо подставлять в формулы или ориентироваться на них.
  
  Выполнив вычисления параметров с такими константами, можно быть уверенным в достоверности искомого динамического или постоянного параметра системы.
  
  Для помещений разнообразного назначения существуют эталонные стандарты температурных режимов жилых и нежилых помещений. Эти нормы закреплены в так называемых ГОСТах
  Для системы отопления одним из таких глобальных параметров является температура помещения, которая должна быть постоянной в независимости от периода года и условий окружающей среды.
  
  Согласно регламенту санитарных нормативов и правил есть различия в температуре относительно летнего и зимнего периода года. За температурный режим помещения в летний сезон отвечает система кондиционирования, принцип ее расчета подробно изложен в этой статье.
  
  А вот комнатная температура воздуха в зимний период обеспечивается системой отопления. Поэтому нам интересны диапазоны температур и их допуски отклонений для зимнего сезона.
  
  В большинстве нормативных документов оговариваются следующие диапазоны температур, которые позволяют человеку комфортно находиться в комнате.
  
  Для нежилых помещений офисного типа площадью до 100 м 2 :
  
  Для помещений офисного типа площадью более 100 м 2 температура составляет 21-23°С. Для нежилых помещений промышленного типа диапазоны температур сильно отличаются в зависимости от предназначения помещения и установленных норм охраны труда.
  
  Что же касаемо жилых помещений: квартир, частных домов, усадеб и т. д. существуют определённые диапазоны температуры, которые могут корректироваться в зависимости от пожеланий жильцов.
  
  И всё же для конкретных помещений квартиры и дома имеем:
  
  Важно отметить, что есть ещё несколько основных параметров, которые влияют на температуру в помещении и на которые нужно ориентироваться при расчёте системы отопления: влажность (40-60%), концентрация кислорода и углекислого газа в воздухе (250:1), скорость перемещения воздушных масс (0.13-0.25 м/с) и т. п.
  
  Расчёт теплопотерь в доме
  Однозначно можно сказать, что температура окружающей среды зависит от широты на которой расположен частный дом. А разница температур влияет на количество утечек тепла от здания (+)
  Зная величину теплопотерь для самых неблагоприятных погодных условий и характеристику этих условий, можно с высокой точностью вычислить мощность системы отопления.
  
  Итак, объём утечек тепла от здания вычисляется по следующей формуле:
  
  Каждая составляющая формулы рассчитывается по формуле:
  
  Q=S*∆T/R, где
  - Q – тепловые утечки, В;
  - S – площадь конкретного типа конструкции, кв. м;
  - ∆T – разница температур воздуха окружающей среды и внутри помещения, °C;
  - R – тепловое сопротивление определённого типа конструкции, м 2 *°C/Вт.
  Саму величину теплового сопротивления для реально существующих материалов рекомендуется брать из вспомогательных таблиц.
  
  Кроме того, тепловое сопротивление можно получить с помощью следующего соотношения:
  
  R=d/k, где
  - R – тепловое сопротивление, (м 2 *К)/Вт;
  - k – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м 2 *К);
  - d – толщина этого материала, м.
  В старых домах с отсыревшей кровельной конструкцией утечки тепла происходят через верхнюю часть постройки, а именно через крышу и чердак. Проведение мероприятий по утеплению потолка или теплоизоляции мансардной крыши решают эту проблему.
  
  Если утеплить чердачное пространство и крышу, то общие потери тепла от дома можно значительно уменьшить
  В доме существуют ещё несколько видов тепловых потерь через щели в конструкциях, систему вентиляции, кухонную вытяжку, открывания окон и дверей. Но учитывать их объём не имеет смысла, поскольку они составляют не более 5% от общего числа основных утечек тепла.
  
  Определение мощности котла
  
  Для поддержки разницы температур между окружающей средой и температурой внутри дома необходима автономная система отопления, которая поддерживает нужную температуру в каждой комнате частного дома.
  
  Базисом системы отопления выступают разные виды котлов: жидко- или твердотопливные, электрические или газовые.
  
  Произведя расчеты тепловой нагрузки на отопление получим требуемую номинальную мощность котла.
  
  Для обычной многокомнатной квартиры мощность котла вычисляется через площадь и удельную мощность:
  
  Но эта формула не учитывает тепловые потери, которых достаточно в частном доме.
  
  Существует иное соотношение, которое учитывает этот параметр:
  
  Р_котла=(Q_потерь*S)/100, где
  
  Расчетную мощность котла необходимо увеличить. Запас необходим, если планируется использование котла для подогрева воды для ванной комнаты и кухни.
  
  В большинстве систем отопления частных домов рекомендуется обязательно использовать расширительный резервуар, в котором будет храниться запас теплоносителя. Каждый частный дом нуждается в горячем водоснабжении
  Дабы предусмотреть запас мощности котла в последнюю формулу надо добавить коэффициент запаса К:
  
  Р_котла=(Q_потерь*S*К)/100, где
  
  Таким образом, мощность котла предоставляет возможность поддерживать нормативную температуру воздуха в комнатах здания, а также иметь начальный и дополнительный объём горячей воды в доме.
  
  Особенности подбора радиаторов
  
  Алюминиевый и биметаллический радиатор отопления пришёл на смену массивным чугунным батареям. Простота производства, высокая теплоотдача, удачная конструкция и дизайн сделали это изделие популярным и распространённым инструментом излучения тепла в помещении
  Существует несколько методик расчёта радиаторов отопления в комнате. Нижеприведённый перечень способов отсортирован в порядке увеличения точности вычислений.
  
  Это максимально точный вариант расчёта количества секций. Естественно, что округление дробных результатов вычислений производится всегда к следующему целому числу.
  
  Гидравлический расчёт водоснабжения
  
  Расчет объема воды, подогреваемой двухконтурным котлом для обеспечения жильцов горячей водой и нагрева теплоносителя, производится путем суммирования внутреннего объема отопительного контура и реальных потребностей пользователей в нагретой воде.
  
  Объём горячей воды в отопительной системе рассчитывается по формуле:
  
  W=k*P, где
  
  В итоге конечная формула выглядит так:
  
  W = 13.5*P
  
  Эта величина помогает оценить тип и диаметр трубопровода:
  
  V=(0.86*P*μ)/∆T, где
  
  Пример теплового расчёта
  
  Обозначим исходные параметры дома, необходимые для проведения расчетов.
  
  Общая ширина постройки 9.5 м 2 , длинна 16 м 2 . Отапливаться будут только жилые комнаты (4 шт.), санузел и кухня.
  
  Начинаем с расчёта площадей однородных материалов:
  
  Площадь наружных стен будет равна 51*3-9.22-7.4=136.38 м 2 .
  
  Переходим к расчёту теплопотерь на каждом материале:
  - Q_пол=S*∆T*k/d=152*20*0.2/1.7=357.65 Вт;
  - Q_крыша=180*40*0.1/0.05=14400 Вт;
  - Q_окно=9.22*40*0.36/0.5=265.54 Вт;
  - Q_двери=7.4*40*0.15/0.75=59.2 Вт;
  А также Q_стена эквивалентно 136.38*40*0.25/0.3=4546. Сумма всех теплопотерь будет составлять 19628.4 Вт.
  
  Расчёт количества секций радиаторов произведём для одной из комнат. Для всех остальных вычисления аналогичны. Например, угловая комната (слева, нижний угол схемы) площадь 10.4 м2.
  
  Для этой комнаты необходимо 9 секций радиатора отопления с теплоотдачей 180 Вт.
  
  В результате полный оборот всего объёма теплоносителя в системе будет эквивалентен 2.87 раза в один час.
  
  Подборка статей по тепловому расчету поможет определиться с точными параметрами элементов отопительной системы:
  
  Выводы и полезное видео по теме
  
  Простой расчёт отопительной системы для частного дома представлен в следующем обзоре:
  
  Все тонкости и общепринятые методики просчёта теплопотерь здания показаны ниже:
  
  Ещё один вариант расчёта утечек тепла в типичном частном доме:
  
  В этом видео рассказывается об особенностях циркуляции носителя энергии для обогрева жилища:
  
  Тепловой расчёт отопительной системы носит индивидуальный характер, его необходимо выполнять грамотно и аккуратно. Чем точнее будут сделаны вычисления, тем меньше переплачивать придется владельцам загородного дома в процессе эксплуатации.
  
  Имеете опыт выполнения теплового расчета отопительной системы? Или остались вопросы по теме? Пожалуйста, делитесь своим мнением и оставляйте комментарии. Блок обратной связи расположен ниже.
  
  Читайте также: