Расчет теплопотерь частного дома

Расчет теплопотерь частного дома

При тщательном подходе к устройству системы отопления дома необходимо начать с расчета теплопотерь здания. Потери тепла в доме происходят через стены, окна, крышу и пол первого этажа. Тепло также уходит вместе с воздухом при вентиляции и через щели в конструкциях.
На основе методики, описанной ниже, была создана online-программа расчета теплопотерь дома.

Потери тепла через стены

Потери тепла через стены рассчитываются по формуле:
Qстен = kстен * Fстен (tвн — tнар),
где Qстен — теплопотери, Вт;
kстен — коэффициент теплопередачи стены, Вт/(м2*град.C);
Fстен — площадь стены;
tвн — температура воздуха внутри, град. C; можно принимать 20 град.С
tнар — температура воздуха снаружи, град. C; для Киева — минус 22 град.С, Минска — минус 25, Москвы — минус 26, для других городов — по Каталогу БИЛЮКС, стр. 49
kстен рассчитывается по формуле:

,

где k — коэффициент теплопередачи стены, Вт/(м2*град.C);
d1 — толщина первого слоя стены (например, пеноблока), м;
λ1 — коэффициент теплопроводности первого слоя стены, Вт/(м*K); дает производитель материала или по таблице коэффициентов теплопроводности (стр. 52)
d2 — толщина второго слоя стены (например, пенопласта), м;
λ2 — коэффициент теплопроводности второго слоя стены, Вт/(м*K); по принципу λ1.
dn, λn — если есть еще слои — по принципу d1 и λ1;
αвн — коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к стене;принимаем равным 8,7.
αнар — коэффициент теплоотдачи от стены к наружному воздуху; для наружных стен без воздушной прослойки принимаем равным 23; для наружных стен с воздушной прослойкой (сайдинг и т.п.), а также для стен с неотапливаемыми помещениями принимаем равным 12.

Потери тепла через окна

Теплопотери через окна рассчитываются по такой же формуле:
Qокон = kокон * Fокон (tвн — tнар),
где Qокон — теплопотери, Вт;
kокон — коэффициент теплопередачи окон, Вт/(м2*град.C);
Fокон — площадь окон;
tвн — температура воздуха внутри, град. C; можно принимать 20 град.С
tнар — температура воздуха снаружи , град. C; для Киева — минус 22 град.С, Минска — минус 25, Москвы — минус 26, для других городов — по справочнику
kокон рассчитывается по формуле:
,
где kст — коэффициент теплопередачи стеклопакета, Вт/(м2*град.C); дает производитель
Fст

— площадь стеклопакета, кв.м.;

где kр — коэффициент теплопередачи рамы, Вт/(м2*град.C); дает производитель
Fр

— площадь рамы, кв.м.;

P — периметр остекления, м;
ψ — коэффициент для учета теплопередачи алюминиевой полосы.принимаем равным 0,07

Потери тепла через потолки

Потери тепла через потолки рассчитываются по той же формуле:
Qпотолка = kпотолка * Fпотолка (tвн — tнар),
где Qпотолка — теплопотери, Вт;
kпотолка — коэффициент теплопередачи потолка, Вт/(м2*град.C);
Fпотолка — площадь потолка;
tвн — температура воздуха внутри, град. C; можно принимать 20 град.С
tнар — температура воздуха снаружи, град. C; для Киева — минус 22 град.С, Минска — минус 25, Москвы — минус 26, для других городов — по справочнику
kпотолка рассчитывается по формуле:

,

где k — коэффициент теплопередачи потолка, Вт/(м2*град.C);
d1 — толщина первого слоя потолка (например, дерева), м;
λ1 — коэффициент теплопроводности первого слоя потолка, Вт/(м*K); дает производитель материала или по таблице коэффициентов теплопроводности (стр. 52)
d2 — толщина второго слоя потолка (например, минваты), м;
λ2 — коэффициент теплопроводности второго слоя потолка, Вт/(м*K); по принципу λ1.
dn, λn — если есть еще слои — по принципу d1 и λ1;
αвн — коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к потолку;принимаем равным 8,7.
αнар — коэффициент теплоотдачи от потолка к наружному воздуху; для потолка мансарды воздушной прослойки принимаем равным 23; для потолка мансарды с просветами между крышей и потолком, а также при наличии неотапливаемого чердака, принимаем равным 12.

Потери тепла через полы

Потери тепла через полы рассчитываются по той же формуле:
Qпола = kпола * Fпола (tвн — tнар),
где Qпола — теплопотери, Вт;
kпола — коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м2*град.C);
Fпола — площадь пола;
tвн — температура воздуха внутри, град. C; можно принимать 20 град.С
tнар — температура воздуха/грунта снаружи, град. C; можно принимать 5 град.С

Пол над грунтом

Если пол находится на лагах, над неотапливаемым подвалом, kполарассчитывается по формуле:

,

где k — коэффициент теплопередачи пола, Вт/(м2*град.C);
d1 — толщина первого слоя пола (например, бетон), м;
λ1 — коэффициент теплопроводности первого слоя пола, Вт/(м*K); дает производитель материала, или можно взять по таблице коэффициентов теплопроводности (стр. 52)
d2 — толщина второго слоя пола (например, пенополистирол), м;
λ2 — коэффициент теплопроводности второго слоя пола, Вт/(м*K); по принципу λ1.
dn, λn — если есть еще слои — по принципу d1 и λ1;
αвн — коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к полу; принимаем равным 6.
αнар — коэффициент теплоотдачи от пола к наружному воздуху/грунту. см. ниже
Под полом α, Вт/(кв.м.*град.C)
холодный подвал, сообщающийся с наружным воздухом 17
неотапливаемые подвалы со световыми проемами в стенах 12
неотапливаемые подвалы без световых проемов в стенах выше уровня земли, технические подполья ниже уровня земли 6

Пол на грунте

Если пол расположен непосредственно на грунте, то kпола рассчитывается по формуле:
,
где d — толщина утепляющего слоя, м;
λ — коэффициент теплопроводности утепляющего слоя, Вт/(м2*град.C);
Rc по зонам шириной 2 м, параллельным наружным стенам, принимаем равным 2,1 для 1-й зоны; 4,3 для 2-й зоны; 8,6 для 3-й зоны и 14,2 для оставшейся площади.

Расход тепла на нагрев приточного воздуха (инфильтрации)

Расход тепла на нагрев приточного считается для жилых комнат, кухни и санузлов по формуле:
Qi = 0,28 * Ln * ρ * C * (tp — ti) * k,
где Qi — количества тепла, необходимое для нагрева инфильтрации, Вт;
Ln — расход удаляемого воздуха, куб.м./час; принимаем равным 3 куб.м./час на каждый кв.м. площади жилого помещения.
ρ — плотность воздуха в помещении, кг./куб.м.; принимаем равной 1,1
C — удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг*K); принимаем равной 1
tp — температура воздуха помещения, град.C;
ti — температура наружного воздуха, град.C;
k — коэффициент учета встречного теплового потока в конструкциях. можно принять равным 1

Чтобы заложить низкие затраты на тепло еще на этапе проекта, использовать лучше инфракрасное отопление. При котором, теплопотери считаются с учетом прямого нагрева предметов и учитывается самый низкий градиент температуры 0,2-0,4 С/м. Подробнее о экономии на инфракрасном отоплении,  читайте здесь «Сколько энергии можно сэкономить?«

Автор: Олег Литвинов. Октябрь 30, 2014