Расчет системы утепления дома

Расчет тепловых потерь в программе Excel

Шаг 2

Нужно заполнить исходные данные: номер помещения (если вам нужно), его название и температура внутри, название ограждающих конструкций и их ориентация, размеры конструкций. Вы увидите, что площадь считается сама. Если хотите отнимать площадь окна от стен, нужно корректировать формулы, так как мы не знаем где у вас будут записаны окна. У нас площади отнимаются. Также нужно заполнить коэффициент теплопередачи 1/R, разницу температур и поправочный коэффициент. К сожалению, их заполняют вручную. В примере у нас кабинет с тремя внешними стенами в одной стене два окна, в другой нет окон и третья имеет одно окно. Конструкции стен будет как в примере, где мы рассчитывали R, поесть к=1/R=1/2,64=0,38. Пол пусть будет на грунте и его поделим на зоны у нас их две и потери считаем для двух зон , тогда к1=1/2,15=0,47, к2=1/4,3=0,23. Окна пусть будут энергосберегающие R_о= 0,87 (м2°С/Вт), тогда к=1/0,87=1,14.

На картинке видно, что количество потерь тепла уже прорисовывается.

Шаг 3

К сожалению, также вручную заполняются и дополнительные потери. Вводить их нужно в процентах, программа сама в формуле переведет их на коэффициент. И так, для нашего примера: Стены 3 значит к каждой стене +5% теплопотерь, местность не веретенная поэтому +5% к каждому окну и стене, Ориентация на Юг +5% для конструкций, на Север и Восток +10%. Дверей внешних нет поэтому 0, но если бы были то суммировались бы проценты только к той стене в которой есть дверь. Напоминаем, что к полу или перекрытию дополнительные потери тепла не относятся.

Как видно, потери помещения возросли. Если у вас заходит в помещение уже теплый воздух, этот шаг последний. Число записанное в столбце Q, и  есть ваши искомые тепловые потери помещения. И эту процедуру нужно провести для всех остальных помещений. 

Шаг 4

В нашем же случае воздух не подогревается ,и чтобы рассчитать полные потери тепла, нужно в столбик Rввести площадь нашего помещения 18 м2, а в столбец S его высоту  3 м.

От чего зависит толщина?

Итак, перед тем, как рассчитать толщину утеплителя для стен, необходимо определить ряд параметров, от которых она зависит. Очевидно, что на толщину в первую очередь будут влиять климатические условия

Кроме того, важно также, из каких материалов построен дом, какой толщины стены и проч

Вот параметры, значения которых потребуются для предстоящих расчетов:

1. Коэффициент минимально допустимого сопротивления теплоотдаче в регионе.
2. Теплопроводность всех материалов, используемых при строительстве и отделке стен, а также толщина каждого из слоев.
3. Теплопроводность самого утеплителя.

Параметр под первым номером определяется строительными нормативами. Значения по регионам приведены в соответствующем СНиП. Мы приведем ряд значений для крупных городов в таблице ниже.

Что касается теплопроводности стройматериалов и выбранного утеплителя, то данные значения можно получить из технической документации, прилагаемой к изделиям.

Пример расчета теплоизоляции фундамента

Здесь, в качестве примера, выполним расчет теплоизолированного фундамента мелкого заложения (ТФМЗ) для дома без теплоизоляции пола на ленточном железобетонном фундаменте в г.Смоленск.

Рис.1. Схема теплоизоляции фундамента здания без теплоизоляции пола. 4 и 5 — теплоизоляция горизонтальная и вертикальная

Нагрузка на 1 погонный метр фундаментной ленты определяется согласно СНиП 2.01.07-85. Программу — калькулятор для расчета нагрузки на фундамент можно найти, если перейти по этой ссылке.

С помощью этого калькулятора определим нагрузку на ленту фундамента и ширину подошвы фундамента.

Далее требуется определить:

• • размеры вертикальной и горизонтальной теплоизоляции;
  • толщину грунтовой подушки.

Исходные данные:

• • В качестве теплоизолятора принимаем плиты теплоизоляции из экструдированного пенополистирола (XPS) марки 35;
  • Материал для устройства грунтовой подушки и засыпки пазух котлована — щебень с плотностью р=2040 кг/м3 и модулем деформации Е=65000 кПа.
  • Грунты основания представлены пылеватыми песками с плотностью р=1800 кг/м3 (18,0 кН/м3) и модулем деформации Е= 18000 кПа.

Последовательность расчета:

Шаг 1. Определение величины индекса мороза, ИМ. Указанный параметр находим для места строительства (г.Смоленск) по схематической карте ИМ (см. ниже). ИМ = 50000 градусочасов.

Шаг 2. Определение параметров вертикальной и горизонтальной теплоизоляции.

В таблице 1 индексу мороза ИМ=50000 градусочасов соответствуют следующие параметры теплоизоляции:

• • толщина вертикальной теплоизоляции by=0,06 м;
  • толщина горизонтальной теплоизоляции по периметру здания bh=0,061 м;
  • толщина горизонтальной теплоизоляции на углах здания bc=0,075 м;
  • ширина теплоизоляционной юбки Dh=0,6 м;
  • длина участков возле углов здания Lc=1,5 м.

Шаг З. Расчет толщины грунтовой подушки.

Толщина грунтовой подушки для отапливаемых зданий с температурой воздуха в помещениях зимой не ниже 17 °С принимается не менее 0,2 м.

Ответ. На основе проведенного расчета окончательно принимаем:

• • толщину вертикальной теплоизоляции из плит by=0,06 м;
  • толщину горизонтальной теплоизоляции по периметру здания из плит bh=0,061 м;
  • толщину горизонтальной изоляции на углах здания из плит bc=0,075 м;
  • ширину теплоизоляционной юбки Dh=0,6 м;
  • длину участков возле углов здания с усиленной теплоизоляцией Lc=1,5 м;
  • толщину грунтовой подушки — 0,2 м.

При этом глубина котлована под ТФМЗ составит: 0,4 м +0,2 м = 0,6 м.

Как рассчитать толщину утеплителя — методики и способы

Теплый дом — мечта каждого владельца, для достижения этой цели строятся толстые стены, проводится отопление, устраивается качественная теплоизоляция. Чтобы утепление было рациональным необходимо правильно подобрать материал и грамотно рассчитать его толщину.

Какие данные нужны для расчета толщины утеплителя?

Размер слоя изоляции зависит от теплового сопротивления материала. Этот показатель является величиной, обратной теплопроводности. Каждый материал — дерево, металл, кирпич, пенопласт или минвата обладают определенной способностью передавать тепловую энергию. Коэффициент теплопроводности высчитывается в ходе лабораторных испытаний, а для потребителей указывается на упаковке.

Если материал приобретается без маркировки, можно найти сводную таблицу показателей в интернете.

Теплосопротивление материала является постоянной величиной, его определяют как отношение разности температур на краях утеплителя к силе проходящего через материал теплового протока. Формула расчета коэффициента: R=d/k, где d — толщина материала, k — теплопроводность. Чем выше полученное значение, тем эффективней теплоизоляция.

Почему важно правильно рассчитать показатели утепления?

Теплоизоляция устанавливается для сокращения потерь энергии через стены, пол и крышу дома. Недостаточная толщина утеплителя приведет к перемещению точки росы внутрь здания. Это означает появление конденсата, сырости и грибка на стенах дома. Избыточный слой теплоизоляции не дает существенного изменения температурных показателей, но требует значительных финансовых затрат, поэтому является нерациональным. При этом нарушается циркуляция воздуха и естественная вентиляция между комнатами дома и атмосферой. Для экономии средств с одновременным обеспечением оптимальных условий проживания требуется точный расчет толщины утеплителя.

Расчет теплоизоляционного слоя: формулы и примеры

Чтобы иметь возможность точно рассчитать величину утепления, необходимо найти коэффициент сопротивления теплопередачи всех материалов стены или другого участка дома. Он зависит от климатических показателей местности, поэтому вычисляется индивидуально по формуле:

tв — показатель температуры внутри помещения, обычно составляет 18-22ºC;

tот — значение средней температуры;

zот — длительность отопительного сезона, сутки.

Значения для подсчета можно найти в СНиП 23-01-99.

При вычислении теплового сопротивления конструкции, необходимо сложить показатели каждого слоя: R=R1+R2+R3 и т. д. Исходя из средних показателей для частных и многоэтажных домов определены примерные значения коэффициентов:

Толщина утеплителя зависит от материала постройки и его величины, чем меньше теплосопротивление стены или кровли, тем больше должен быть слой изоляции.

Пример: стена из силикатного кирпича толщиной в 0,5 м, которая утепляется пенопластом.

Rст.=0,5/0,7=0,71 — тепловое сопротивление стены

R- Rст.=3,5-0,71=2,79 — величина для пенопласта

Имея все данные, можно рассчитать необходимый слой утеплителя по формуле: d=Rxk

Для пенопласта теплопроводность k=0,038

d=2,79×0,038=0,10 м — потребуются плиты пенопласта толщиной в 10 см

По такому алгоритму легко подсчитать оптимальную величину теплоизоляции для всех участков дома, кроме пола. При вычислениях, касающихся утеплителя основания, необходимо обратиться к таблице температуры грунта в регионе проживания. Именно из нее берутся данные для вычисления ГСОП, а далее ведется подсчет сопротивления каждого слоя и искомая величина утеплителя.

Популярные способы утепления дома

Выполнить теплоизоляцию здания можно на этапе возведения или после его окончания. Среди популярных методов:

• Монолитная стена существенной толщины (не менее 40 см) из керамического кирпича или дерева.
• Возведение ограждающих конструкций путем колодезной кладки — создание полости для утеплителя между двумя частями стены.
• Монтаж наружной теплоизоляции в виде многослойной конструкции из утеплителя, обрешетки, влагозащитной пленки и декоративной отделки.

По готовым формулам произвести расчет оптимальной толщины утеплителя можно без помощи специалиста. При вычислении следует округлять число в большую сторону, небольшой запас величины слоя теплоизолятора будет полезен при временных падениях температуры ниже среднего показателя.

Выбор радиаторов отопления

Традиционно мощность отопительного радиатора рекомендовано выбирать по площади отапливаемой комнаты, причем с 15-20% завышением мощностных потребностей на всякий случай. На примере рассмотрим, насколько корректна методика выбора радиатора «10 м2 площади – 1,2 кВт».

Тепловая мощность радиаторов зависит от способа их подключения, что необходимо учитывать при проведении расчетов системы отопления

Исходные данные: угловая комната на первом уровне двухэтажного дома ИЖС; внешняя стена из двухрядной кладки керамического кирпича; ширина комнаты 3 м, длина 4 м, высота потолка 3 м. По упрощенной схеме выбора предлагается рассчитать площадь помещения, считаем:

3 (ширина) · 4 (длина) = 12 м 2

Т.е. необходимая мощность радиатора отопления с 20% надбавкой получается 14,4 кВт. А теперь посчитаем мощностные параметры отопительного радиатора на основании теплопотерь комнаты.

Фактически площадь комнаты влияет на потери тепловой энергии меньше, чем площадь ее стен, выходящих одной стороной наружу здания (фасадных). Поэтому считать будем именно площадь «уличных» стен, имеющихся в комнате:

3 (ширина) · 3 (высота) + 4 (длина) · 3 (высота) = 21 м 2

Зная площадь стен, передающих тепло «на улицу», рассчитаем теплопотери при разнице комнатной и уличной температуры в 30 о (в доме +18 о С, снаружи -12 о С), причем сразу в киловатт-часах:

0,91 (сопротивление теплопередачи м2 комнатных стен, выходящих «на улицу») · 21 (площадь «уличных» стен) · 30 (разница температур внутри и снаружи дома). 1000 (число ватт в киловатте) = 0,57 кВт

Согласно строительным стандартам приборы отопления располагают в местах максимальных теплопотерь. Например, радиаторы устанавливаются под оконными проемами, тепловые пушки — над входом в дом. В угловых комнатах батареи устанавливаются на глухие стены, подверженные максимальному воздействию ветров

Выходит, что для компенсации потерь тепла через фасадные стены данной конструкции, при 30 о разнице температур в доме и на улице достаточно отопления мощностью 0,57 кВт·ч. Увеличим необходимую мощность на 20, даже на 30% — получаем 0,74 кВт·ч.

Таким образом, реальные мощностные потребности отопления могут быть значительно ниже, чем торговая схема «1,2 кВт на квадратный метр площади помещения». Причем корректное вычисление необходимых мощностей отопительных радиаторов позволит сократить объем теплоносителя в системе отопления, что уменьшит нагрузку на котел и расходы на топливо.

Часть 2. Коэффициент теплопроводности материалов стен

Коэффициент теплопроводности материалов стен – эта величина, которая показывает удельную теплопроводность материала стены, т.е. сколько теряется тепла при прохождении теплового потока через условный единичный объем с разницей температур на его противоположных поверхностях в 1°С. Чем ниже значение коэффициента теплопроводности стен – тем здание получится теплее, чем выше значение – тем больше придется заложить мощности в систему отопления.

По сути, это величина обратная термическому сопротивлению, рассмотренному в части 1 настоящей статьи. Но это касается только удельных величин для идеальных условий. На реальный коэффициент теплопроводности для конкретного материала влияет ряд условий: перепад температур на стенках материала, внутренняя неоднородная структура, уровень влажности (который увеличивает уровень плотности материала, и, соответственно, повышает его теплопроводность) и многие другие факторы. Как правило, табличную теплопроводность необходимо уменьшать минимум на 24% для получения оптимальной конструкции для умеренных климатических зон.

Как производится монтаж системы отопления?

Для начала необходимо обустроить отопительные приборы. Как правило, радиаторы монтируются под окнами, так как горячий воздух препятствует поступлению холодного воздуха из окон. Установка отопительных приборов осуществляется при помощи перфоратора и уровня. Никакого специального оборудования не потребуется.

При монтаже отопительных приборов потребуется соблюдать единую высоту размещения радиаторов, в противном случае вода не сможет добираться до более высоких участков, и циркуляция нарушится.

Сварка пластиковых труб. Нажмите на фото для увеличения.

Установив отопительные приборы, необходимо проложить до них трубы. Для их установки потребуются такие инструменты, как строительные ножницы, паяльник и рулетка. Перед началом монтажа нужно замерить общую длину прокладываемых труб и подсчитать наличие всех заглушек, сгибов и тройников. На пластиковых трубах обычно присутствуют насечки со вспомогательными линиями, что помогает производить монтаж грамотно и аккуратно.

Важно знать: соединяя трубы паяльником, не разъединяйте их после неудачной пайки, в противном случае может образоваться протечь. Работать с паяльником нужно аккуратно, предварительно потренировавшись на кусках трубы, которые уже не понадобятся при монтаже

Дополнительные устройства

Если опереться на статистику, отопительная система с пассивной циркуляцией способна эффективно обогревать площадь помещения, не превышающую 110 м 2. Для больших помещений потребуется оборудовать водонагревательный котел специальным насосом, сделав циркуляцию теплоносителя регулируемой. Некоторые производители выпускают тепловые генераторы, которые уже оборудованы насосом.

Следуя вышеуказанным рекомендациям, вы сможете произвести индивидуальный расчет системы отопления частного коттеджа, а также расчет стоимости предполагаемого оснащения. Для установки водонагревательной системы не потребуется много рабочей силы (2-3 человека) и особых навыков установки.

Как вам статья?

Мне нравитсяНе нравится

Способы расчетов тепловой энергии

Некоторые жильцы для расчета теплопотерь пользуются простым методом. Он заключается в том, что при условии высоты потолка – 2,5 м., площадь помещения умножается на 100 Вт. (при другой высоте потолка, вводится поправочный коэффициент). Но полученный результат при этом способе настолько не достоверный, что его можно смело прировнять к нулю.

Такое утверждение объясняется тем, что на теплопотери влияют несколько важных факторов, такие как:

• ограждающая конструкция;
• площадь окон и вид их остекленения;
• внутренняя температура;
• кратность теплообмена и др.

Помимо этого даже при равных условиях значений вышеперечисленных факторов, теплопотери у маленьких домов и больших зданий будут разные. Поэтому, чтобы более точно определить теплопотери, были разработаны следующие специальные методики:

1. Ручной подсчет. В этом случае все расчеты выполняются самостоятельно при помощи специально выведенных формул и таблиц.
2. Онлайн — калькулятор. Здесь достаточно будет ввести все указанные данные, в вычислительную программу, после чего она самостоятельно произведет расчет и выдаст итог.

При использовании этих способов, можно будет не только достоверно рассчитать теплопотери, но и правильно подобрать отопительную систему, при использовании которой не возникнет неоправданных затрат.

расчет теплопотерь

Основные виды утеплителя

Пенополистирол (ППС) и Экструдированный пенополистирол (ЭППС)

Является одним из самых доступных и эффективных легких утеплителей. Более чем на 90% состоит из воздуха, который и является самым лучшим теплоизолятором. Обычный ППС применяется для утепления внешних стен строений, но так как он является влагопроницаемым материалом, применять его для утепления фундаментов не рекомендуется. Для этих целей лучше всего подходит ЭППС, который при утеплении фундаментов является так же и влагозащитным слоем.

Маты каменной (базальтовой) ваты

В настоящее время самыми известными производителями плит каменной ваты являются такие компании как «Rokwool» и «Технониколь».

Самыми главными преимуществами данного материала являются легкость обработки, для работы с ним вам не понадобится никакого специального оборудования, достаточно ножа или пилы, с мелкими зубьями. Стоит помнить, что плиты ваты должны стыковаться очень плотно, но при этом запрещено трамбовать их или же сжимать. Изнутри маты покрываются пароизоляционной мембраной, а снаружи – ветроизоляционной пленкой, это необходимо для того, чтобы защитить вату от влаги.

Напыляемые утеплители

Такой способ утепления в нашей стране распространен еще не слишком широко. В основном для утепления стен каркасных домов используют пенополиуретан. В его состав входят два жидких вещества, которые под давлением воздуха превращаются в пену, и после того как заполнится все пространство, его излишки срезаются. Работа с таким материалом напоминает работу с монтажной пеной.

Эковата

В последнее время стало очень популярным использование такого утеплителя как волокна целлюлозы или эковата. Она произведена из натурального материала и не требует дополнительной защиты, такой вид утеплителя наиболее подойдет тем, кто хочет сделать свой дом экологически чистым.

Известно два способа укладки: это сухой метод и влажный.

1. Сухой способ — При помощи специальной машины, вата задувается изолированным слоем до тех пор, пока не будет достигнута необходимая плотность. Недостатком такого способа является то, что со временем она может дать усадку и начнет пропускать тепло в верхних слоях. Хотя многие производители дают гарантию, что усадки не будет не менее 20 лет.
2. Влажный способ — можно осуществить при помощи специального оборудования, эковата под давлением «приклеивается» и к стенам и друг к другу, это позволяет избежать усадки. Главным минусом является то, что влажную укладку эковаты необходимо проводить снаружи до обшивки стен.

Пример расчета теплоизоляции фундамента

Здесь, в качестве примера, выполним расчет теплоизолированного фундамента мелкого заложения (ТФМЗ) для дома без теплоизоляции пола на ленточном железобетонном фундаменте в г.Смоленск.

Рис.1. Схема теплоизоляции фундамента здания без теплоизоляции пола. 4 и 5 — теплоизоляция горизонтальная и вертикальная

Нагрузка на 1 погонный метр фундаментной ленты определяется согласно СНиП 2.01.07-85. Программу — калькулятор для расчета нагрузки на фундамент можно найти, если перейти по этой ссылке.

С помощью этого калькулятора определим нагрузку на ленту фундамента и ширину подошвы фундамента.

Далее требуется определить:

• • размеры вертикальной и горизонтальной теплоизоляции;
  • толщину грунтовой подушки.

Исходные данные:

• • В качестве теплоизолятора принимаем плиты теплоизоляции из экструдированного пенополистирола (XPS) марки 35;
  • Материал для устройства грунтовой подушки и засыпки пазух котлована — щебень с плотностью р=2040 кг/м3 и модулем деформации Е=65000 кПа.
  • Грунты основания представлены пылеватыми песками с плотностью р=1800 кг/м3 (18,0 кН/м3) и модулем деформации Е= 18000 кПа.

Последовательность расчета:

Шаг 1. Определение величины индекса мороза, ИМ. Указанный параметр находим для места строительства (г.Смоленск) по схематической карте ИМ (см. ниже). ИМ = 50000 градусочасов.

Шаг 2. Определение параметров вертикальной и горизонтальной теплоизоляции.

В таблице 1 индексу мороза ИМ=50000 градусочасов соответствуют следующие параметры теплоизоляции:

• • толщина вертикальной теплоизоляции by=0,06 м;
  • толщина горизонтальной теплоизоляции по периметру здания bh=0,061 м;
  • толщина горизонтальной теплоизоляции на углах здания bc=0,075 м;
  • ширина теплоизоляционной юбки Dh=0,6 м;
  • длина участков возле углов здания Lc=1,5 м.

Шаг З. Расчет толщины грунтовой подушки.

Товары для строительства и ремонта

⇆

Толщина грунтовой подушки для отапливаемых зданий с температурой воздуха в помещениях зимой не ниже 17 °С принимается не менее 0,2 м.

Ответ. На основе проведенного расчета окончательно принимаем:

• • толщину вертикальной теплоизоляции из плит by=0,06 м;
  • толщину горизонтальной теплоизоляции по периметру здания из плит bh=0,061 м;
  • толщину горизонтальной изоляции на углах здания из плит bc=0,075 м;
  • ширину теплоизоляционной юбки Dh=0,6 м;
  • длину участков возле углов здания с усиленной теплоизоляцией Lc=1,5 м;
  • толщину грунтовой подушки — 0,2 м.

При этом глубина котлована под ТФМЗ составит: 0,4 м +0,2 м = 0,6 м.

Расчет толщины утеплителя для стен

Покажем порядок расчетов на гипотетическом примере. Итак, предположим мы строим дом из пенобетона. Снаружи стена будет штукатуриться, внутри также будет нанесена гипсовая штукатурка. Дом строится в Твери.

Исходные данные, которые мы имеем:

• Пенобетон (толщина – 0,4м, теплопроводность – 0,55 Вт/м*С.
• Песчано-цементная штукатурка (толщина 4см, теплопроводность — 1,1 Вт/м*С).
• Гипсовая штукатурка (толщина – 2см, теплопроводность 0,31 Вт/м*С).
• Утеплитель пенополистирол (теплопроводность – 0,028 Вт/м*С).

Требуется рассчитать толщину пенополистирола.

Для начала определим Т – минимальный порог сопротивления пеплоотдаче. Из таблицы мы видим, что в Твери он равен 3,31 Вт/м*С.

Теперь высчитаем, каким суммарным сопротивлением обладают все материалы, помимо утеплителя Т₁. Чтобы узнать значение сопротивления по каждому материалу, нужно его толщину разделить на значение теплопроводности.

Таким образом получаем:

Т₁= 0,4/0,55 + 0,04/1,1 + 0,02/0,31 = 0,73 + 0,04 + 0,06 = 0,83

Чтобы понять, какая толщина утеплителя для стен будет оптимальной, высчитаем разницу между Т и Т₁:

3,31 – 0,83 = 2,48.

Мы получили ту недостающую стенам величину сопротивления теплоотдаче, которой должен соответствовать утеплительный слой.

Теперь, наконец, можно высчитать, какой толщины утеплитель нам потребуется.

Для этого полученное значение нужно умножить на показатель теплопроводности утеплительного материала:

2,48 * 0,028 = 0,07м.

Таким образом, минимальная толщина пенополистирола данном случае равна 7см. Расчет по данному алгоритму является наиболее точным.

Общие сведения по результатам расчетов

1. Количество утеплителя — Общий объем необходимого утеплителя

2. Площадь утепления — Общая площадь утепления с учетом фронтонов, оконных и дверных проемов

3. Количество дюбелей ‘грибков’ — Общее количество дюбелей ‘грибков’ с расходом 6 штук на 1 квадратный метр утеплителя.

4. Вес утеплителя — Общий вес утеплителя указанной плотности. Уточните плотность материала у продавцов.

Заключение

Не слишком сложные, теплотехнические расчеты и вычисление площади на нашем калькуляторе, помогут сориентироваться в вопросах выбора и закупки утеплителя. Оптимальным вариантом является профессиональный расчет при проектировании (выполнении реконструкции) здания, но даже самостоятельное определение необходимого типа и количества утеплителя заметно уменьшает вероятность ошибок при планировании трат.