Потери тепловой энергии через окна старого образца составляют – Об утверждении порядка определения нормативов технологических потерь при передаче тепловой энергии, теплоносителя (с изменениями на 10 августа 2012 года)

Тема 12. Энергосбережение в зданиях и сооружениях

Цель: дать характеристику систем отопления зданий, рассмотреть источники потерь тепла в конструкций сооружений, осветить аспекты рационального использования энергии а бытовых целях.

Ключевые определения: теплоизоляция, система отопления, система водоснабжения, коэффициент теплопотери, дом низкого энергопотребления.

План занятия:

1.Тепловые потери в зданиях и сооружениях.

2.Теплоизоляция зданий и сооружений.

3.Рациональные системы отопления и использование энергии в бытовых целях.

1.Тепловые потери в зданиях и сооружениях.

Тепловые сети.

Различают три способа распространения тепла: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.

Теплопроводность количество тепла, передаваемое через единицу поверхности в единицу времени. Лучшими проводниками тепла являются металлы и худшими газы (окна с воздушной прослойкой– чем толще прослойка тем лучше теплоизоляционные свойства окон, топки изготавливают из металла).

Конвекция– это теплообмен между твердым телом и жидкостью (газом), происходящий при их соприкосновении.

Тепловое излучение –Все тела способны излучать энергию, которая поглощается другими телами и снова превращается в тепло.

Тепловая энергия в виде горячей воды или пара транспортируется от ТЭЦ или котельных к потребителям по специальным трубопроводам, которые называются

тепловой сетью.

Используются стальные трубы покрытые теплоизоляцией. Чем длиннее трубы (больше радиус действия тепловых сетей), тем больше тепловые потери. Поэтому радиус ограничен 10 км.

По ходу теплоносителя устраиваются специальные камеры, колодцы (задвижки, вентили), увеличивающие теплопотери. Особенно велики теплопотери при открытой прокладке труб (так называемые «воздушные» тепловые сети), требуется большие расходы на теплоизоляцию. Плохая эксплуатация (открытые люки, поврежденная изоляция, влажность, сквозняки и т.д.) увеличивает теплопотери.

Вода нагревается в водогрейном котле ТЭЦ или котельной и насосом подается в тепловую сеть города. Температура горячей воды из централизованного теплоисточника колеблется от 90 до 200

оС. От теплоносителя вода возвращается с расчетной температурой 70^оС. При меньшей обратной температуре: а) из-за больших размеров нагревательных приборов у потребителей; б) кородируют трубы котлов.

Место подсоединения теплопотребителя к тепловой сети (ввод), называется тепловым пунктом.

Тепловая энергия контролируется по таким параметрам, как температура теплоносителя (обычно воды или пара), давление (особенно пара),

расход теплоты и общее количество теплоты.

Основное количество теплоты транспортируется в холодное время года, Если путь теплоносителя к потребителю несколько километров, доля потерь теплоты может составлять 20…60%. Так, 90% аварийных отказов приходится на подающие трубопроводы и 10% — на обратные, из них большинство аварий происходит из-за наружной коррозии и из-за дефектов монтажа (преимущественно разрывов сварных швов).

Электрическая и тепловая энергия реализуется потребителям по тарифам, представляющим собой разновидность цен. Многие страны ввели отдельные тарифы на электроэнергию при пиковых нагрузках и в остальное время.

Существует два вида тарифов на энергию одноставочные и двухставочные.

При одноставочном тарифе плата за электроэнергию производится по цене за 1 кВт ч пропорционально количеству потребленной энергии. По одноставочным тарифам обычно производится расчет с бытовыми потребителями, с организациями, в ведении которых находится электри­фицированный транспорт, государственными учреждениями и маломощ­ными промышленными предприятиями.

Двухставочные тарифы состоят из основной ставки за 1 кВт мощности, участвующей в максимальной нагрузке энергосистемы, и дополнительной ставки за 1 кВт • ч потребленной энергии. Двухставочный тариф стимулирует потребителей к снижению нагрузки, в часы пик, и смещению ее на другие часы суток. В Беларуси ведется эксперимент по тарификации электроэнергии в зависимости от времени суток и дня недели, в 50 жилых домах в настоящее время уже устанавливаются специальные счетчики, позволяющие фиксировать расход электроэнергии в разное время суток, максимальный тариф будет установлен на период с 10 до 11 часов и с 20 до 21 часа, минимальный — ночью, в остальное время суток будет действовать нынешний тариф на электроэнергию

Тепловая энергия подается по одноставочному тарифу. Тариф диффе

ренцируется по энергосистемам и параметрам отпускаемой тепловой энергии.

Отопление — это компенсация тепловых потерь в окружающую среду данного помещения. Если температура в помещении больше, чем снаружи, то всегда имеется тепловой поток, называемый теплопотерями. Этот поток никогда не равен нулю (только при равенстве температур).

На отопление и горячее водоснабжение жилого фонда Республика Беларусь в настоящее время тратит около 35-40% потребляемых в стране энергоресурсов

По условиям энергосбережения недопустимо использовать электроэнергию для отопления зданий, т.к. для производства единицы электроэнергии необходимо несколько единиц тепловой.

Частные владельцы в Западной Европе используют почти 30 % всей получаемой энергии. Большая часть используемой энергии идет на отопление зданий.

Здания и сооружения жилищного, культурного, административного и промышленного назначения в РБ являются крупными потребителями тепловой энергии. Существуют потребители, расходующие теплоту круглый год, например, горячее водоснабжение. Некоторые потребители расходуют теплоту лишь в рабочие дни, а в субботу и воскресенье оставляют работающими только системы отопления. В Республике Беларусь основным потребителем электроэнергии является промышленность, а тепловой энергии жилищные организации

Графики электрических и тепловых нагрузок.

При применение теплозащитной технологии появляется возможность удержать годовое потребление энергии в пределах 30-70 кВт∙ч/м² жилой площади. Это примерно соответствует потреблению 3-7 л нефти или 3-7 м³ газа на 1 м² жилой площади в год.

На графике приведена зависимость затрат на поддержание в комнате комфортной температуры в зависимости от температуры наружного воздуха

К сожалению, большинство домов, построенных в 60 –80 гг., были рассчитаны на другую теплоизоляцию:

до 80-х годов – это 120 Вт/ м2 при — 20 оС на улице (график прямая 3)

С 80-х годов – это 90 Вт/ м2 при — 20 оС (график прямая 2)

И наконец, последнее — это 60 Вт/ м2 при — 20оС. (график прямая 1)

Для достижения низкого уровня потребления не обязательно применять специальные или экзотические архитектурные формы. Хотя сегодня предлагаются разновидности экологической архитектуры. Одним из ярчайших примеров в этом плане является комплекс оранжерей «Эдем», построенный британцем. Его шарообразные скелетные формы, обтянутые кожей, напоминают колонию живых организмов.

Одним из самых экологически небоскрёбов является проект

, реализованный в Нью-Йорке. Технологически он для максимального поглощения солнечного света, эффективного использования дренажной воды, собираемой в саду на крыше.

Еще одним примером является «плавучий экополис для климатических беженцев». Именно так назвал свой проект «Кувшинка» бельгийский архитектор. Сам он считает, что реализация его проекта начнётся только через полвека. Экологический комплекс, по замыслу «творца», способен принять на борт 50 000 человек во время возможной глобальной экологической катастрофы. По форме напоминающий кувшинку, этот архитектурный проект, использующий энергию ветра, воды и солнца, по сути является замкнутой экосистемой, способной свободно дрейфовать по водам мирового океана. Она вмещает в себя необходимую флору и фауну для поддержания жизни и сохранения земного генофонда. Планируется также работа системы, которая будет очищать океан!

Не менее экзотичные проекты.

Стены с интеллектом

«интеллектуальное» жилище построенно в Цюрихе. Его главная особенность — в возможности управлять практически всеми процессами в доме с помощью единой компьютерной сети. Решение включает домашнюю сеть, имеющую выход в Интернет, связь с системами спутникового вещания и подключенные по беспроводным каналам бытовые устройства.

Интеллектуальная кухня этого дома отслеживает энергопотребление бытовых приборов, позволяя свести расходы электроэнергии к минимуму. Этому способствуют и солнечные батареи, расположенные на крыше и на газонах. Даже в отсутствие хозяев такое жилище позаботится о максимально возможной экономии электроэнергии. В этом случае необходимая температура внутри помещения будет поддерживаться на безопасном уровне. А непосредственно перед приездом хозяев с помощью таймера или по звонку с мобильного телефона температура поднимется до комфортного уровня. Также концепция электронного дома предусматривает регулировку климата помещений в соответствии с уличной температурой и оптимизацию освещения — в зависимости от времени суток индивидуально для каждой комнаты.

По оценкам специалистов, в настоящее время оснащение интеллектуальной автоматикой загородного дома или большой квартиры обойдется в сумму от 8 до 150 тысяч долларов. Со временем, разумеется, такие инновации станут гораздо доступнее.

В Беларуси в настоящее время строится огромное количество коттеджей, и мало кто из хозяев обращает внимание на такие «мелочи», как теплоизоляция, хотя затраты на отопление 1м² в Беларуси относятся как 1:2,5 к соответствующим показателям западных стран. Теплопотери через ограждающие конструкции зданий у нас составляют до 80 % общих потерь тепла

Потери энергии через ограждающие конструкции распределяются следующим образом:

1. через стены — 30 %. Первый и последний этажи теряют тепло больше, чем другие. В квартирах первого этажа тепло уходит в подвал, а последнего на крышу;

2. через окна – 30 %; Тест дома с помощью тепловизора. Тепло, в данном случае уходит через закрытые окна и двери (красные квадраты). Как бы нас ни убеждала реклама производителей стеклопакетов в том, что их изделия держат тепло, как термос. В последние годы монтаж готовых оконных и дверных блоков производится исключительно при помощи монтажной пены. Но монтажники часто оставляют «дырки». Монтажная пена разрушается под воздействием солнечного света. Если строители долго тянули с заделкой наружных откосов и монтажом наличников, она будет крошиться, как хлеб.

3. % крыша и дымоход – 20 и 10 Плохо утепленное подкровельное пространство. Как показывает опыт, порой неопытные будущие домовладельцы придают огромное значение качеству наружных стен, но в то же время забывают про утепление кровли: здесь на каждый квадратный метр должно уйти в 1,5–2 раза больше утепляющих материалов, нежели на стены. Достаточно в легкий снегопад посмотреть на крышу хорошо протопленного дома: проталины на кровле укажут места утечки не хуже тепловизора.

4.через входные двери – 5 – 15 %. Входная металлическая дверь отечественного или китайского производства (такие изделия можно встретить едва ли не в каждом доме образца 2006–2008 годов) — это «мостик холода», который быстро выстудит любое помещение. Утеплять дверь бесполезно — тепло все равно будет уходить через щели и металлическую коробку двери. Единственное спасение — дополнительная деревянная дверь и тамбур при входе в дом.

5. подвальные помещения и балконы – 10 %. Во всех домах имеются балконы. Из-за них увеличиваются утечки тепла. Поэтому строить нужно как можно более компактно и избегать слишком разбросанных архитектурных форм. Балконы должны быть изолированы от строения. В многоэтажных зданиях потери тепла через подвальные перекрытия будут минимальными.

Большинство домовладельцев частных домов и садовых домиков имеют ограниченные денежные средства, и ошибочной экономят на теплоизоляции дома, так как ее почти невозможно улучшить в будущем. Дома из древесины. Многие такие дома действительно «дышат», причем весьма интенсивно. «Живой» материал дает сильную усадку, «гуляет» в зависимости от температуры и влажности. Если бревна не слишком хорошо высушены, утепление стен займут годы — только законопатили щели с одной стороны, обнаружились сквозняки с другой. Отделка жилых помещений внутри либо всего дома снаружи- теряется весь смысл использования бревна как строительного материала. Дома из клееного бруса. Практически одинаковый тепловой фон по всей плоскости стен. В таких домах между венцами практически нет углублений, да и осадка в них всего 3%. Проклеенная древесина не дает трещин. Но цена такого дома отличается от каркасного в разы.

Если в вашем частном доме велики тепловые потери и вы постоянно отапливаете улицу, то не прибегайте к такой «тяжелой артиллерии», как тотальная дополнительная обшивка кирпичом и т.п. Чаще всего достаточно выявить и отремонтировать самые «тонкие» места или так называемые «мостик холода». Это соединение различних конструкций и разносоставных элементов. А они во всех типах домов одни и те же.

Считается, что 50% тепла в здании теряется за счет неграмотного планировочного решения. При проектировании ориентация зданий должна учитываться роза ветров и так называемая «солнечная архитектура». При ориентации фасада на юг стены прогреваются. Все проемы (это касается окон) желательно ориентировать на юг, как это принято во всем мире и стена, расположенные напротив окна, должны быть выполнены из материала, поглощающего солнечные лучи и накапливающего тепло. В Беларуси есть тому примеры- проект коттеджей для экологического туризма. Но пока эти проекты применяют при строительстве частных коттеджей: такой заказчик более склонен к экспериментам.

Теплопотери в домах, их подробный правильный расчет

Энергосбережение сейчас наиболее популярная тема в интернете. Еще бы, ведь экономить хочет каждый, а тем более в нынешних экономических условиях. Расчет потерь тепла при этом играет наиболее важную роль. Теплопотери в наиболее простом понимании это количество тепла, которое теряется помещением, домом или квартирой. Измеряются они в Вт. Возникают тепловые потери в доме из-за разницы внешних и внутренних температур воздуха.

Содержание статьи:

В переходной и холодный период года температура на улицах падает, и возрастает разница температур внутреннего воздуха и воздуха на улице. И как уже мы упоминали, Второй закон термодинамики никто не отменял, поэтому тепло с ваших домов и квартир стремится его покинуть и обогреть холодную окружающую среду. Для снижения этих утрат тепла, делается утепление домов в различных видах от пенопласта и вентилируемых фасадов до современных теплоизоляционных материалов в виде шпаклевки. Главной же задачей в нашей профессии является поддержание в помещении комфортных параметров микроклимата. И в первую очередь, мы рассчитываем теплопотери для их компенсации.

Зачем делать расчет теплопотерь?

Когда же делают расчет потерь тепла в доме? Расчет теплопотерь обязателен при проектировании систем отопления, систем вентиляции, воздушных отопительных систем. Расчетные температуры берут из нормативных документов. Значение внешней температуры воздуха отвечает температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки. Внутреннюю температуру берут или ту, которую желаете, или из норм, для жилых помещений это 20+-2°С.

Исходными данными для расчета служат: внешняя и внутренняя температура воздуха, конструкция стен, пола, перекрытий, назначение каждого помещения, географическая зона строительства. Все тепловые потери на прямую зависят от термического сопротивления ограждающих конструкций, чем оно больше, тем меньше теплопотери.

Для обеспечения комфортных условий пребывания людей в помещении нужно чтобы было правдивым уравнение теплового баланса 

           Qп+ Qо+ Qс+ Qк= Qср+ Qос+ Qпр+ Qлюд,       

где Qп–теплопотери через пол, Qо–теплопотери через окна, Qс–теплопотери через стену, Qк- теплопотери через крышу, Qср–теплопоступления от солнечной радиации, Qос–теплопоступления от отопительных систем, Qпр–теплопоступления от приборов, Qлюд–теплопоступления от людей.

На практике же, уравнение упрощается и все утраты компенсирует система отопления, независимо водяная или воздушная. 

Расчет теплопотерь

Получив исходные данные, проектировщики начинают расчет. Рассмотрим основные виды тепловых потерь и формулы их расчета. Теплопотери бывают: через стены, через пол, через окна, через крышу, через вентиляционные шахты и дополнительные потери тепла. Термическое сопротивление для всех конструкций рассчитывается по формуле 

R_ст =1/ α_в+Σ(δ_і / λ_і)+1/ α_н,

где α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/ м²·^оС;
λ_і и δ_і – коэффициент теплопроводности для материала каждого слоя стены и толщина этого слоя в м;
α_н – коэффициент теплоотдачи внешней поверхности ограждения, Вт/ м²·^ос;

Коэффициенты α берутся из норм, и разные для стен и перекрытий.    

И так, начнем:

 Первым делом рассмотрим теплопотери через стены

На них наибольшее влияние имеет конструкция стен. Рассчитываются  по формуле:     Коэф. n-поправочный коэффициент. Зависит от материала конструкций, и принимается n=1 если конструкции из штучных материалов,и n=0,9 для чердака, n=0,75 для перекрытия подвала.                                                           

Пример: Рассмотрим теплопотери сквозь кирпичную стену 510 мм с утеплителем минеральной ватой 100 мм и декоративным финишным шаром 30 мм. Внутренняя температура воздуха 22ºС, наружная -20ºС. Высотой пусть будет 3 м и длиной 4 м. В комнате одна внешняя стена, размещение на Юг, местность не ветреная, без внешних дверей. Для начала необходимо узнать коэффициенты теплопроводности этих материалов. Из размещенной выше таблицы узнаем: λ_к =0,58 Вт/мºС,  λ_ут =0,064 Вт/мºС, λ_шт =0,76  Вт/мºС. После этого рассчитывается термическое сопротивление ограждающей конструкции:

R_ст=1/ 23 +0,51/0,58+0,1/0,064+0,03/0,76+ 1/ 8,6 = 2,64 м² ºС/Вт.

Для нашей местности такого сопротивления недостаточно и дом нужно утеплить лучше. Но сейчас не об этом.  Расчет теплопотерь:

Q=1/R·FΔt·n·β=1/2,64·12·42·1·(10/100+1)=210Вт.

ß- это дополнительные потери тепла. Далее мы распишем их значение и станет ясно, откуда взялось число 10 и зачем делить на 100.

Далее идут тепловые потери сквозь окна

Здесь все проще. Расчет термического сопротивления не нужен, ведь в паспорте современных окон он уже указан. Теплопотери через окна рассчитываются по той же схеме, что и через стены. Для примера рассчитаем потери через энергосберегающие окна с термическим сопротивлением R_о= 0,87 (м²°С/Вт) размером 1,5*1,5 с  ориентацией на Север. Q=1/0,87·2,25·42·1·(15/100+1)=125 Вт.

К теплопотерям через перекрытия относят отвод тепла через крышные и половые перекрытия. В основном это делается для квартир, где и пол и потолок представляет собой железобетонную плиту. На последнем этаже учитываются только потери сквозь потолок, а на первом лишь через подвальное перекрытие. Это обусловлено тем, что во всех квартирах принимается одинаковая температура воздуха, и теплоотдачу от квартиры к квартире не берут во внимание. Недавние исследования показали, что через не утепленные узлы примыкания перекрытий к ограждающим конструкциям идут большие потери тепла.        Определение утечки тепла через перекрытие такое же как и для стены, но не учитываются дополнительные теплопотери. Коэффициент α берется другой: α _вн =8,7 Вт/(м ²·К) α _вн =6 Вт/(м²·К), разница температур также, ведь в подвале или на крытом чердаке температура принимается в пределах 4-6ºС. Не будем расписывать расчет термического сопротивления для перекрытия, ведь он определяется по той же формуле R_ст = 1/ α_в + Σ ( δ_і / λ_і ) + 1/ α. Возьмем перекрытие с сопротивлением 4,95 и примем воздух на чердаке +4ºС, площадь потолка 3х4м, внутри 22ºС. Подставляем в формулу и получаем:Q=1/R·FΔt·n·β=1/4,95·12·18·0,9= 40 Вт.  

Расчет потерь тепла через пол на грунте

Он немного сложнее нежели через перекрытие. Теплопотери рассчитываются по зонам. Зоной называют полосу пола шириной 2 м, параллельно внешней стене. Первая зона находится непосредственно возле стены, здесь происходит больше всего потерь тепла. За ней последуют вторая и другие зоны, до центра пола. Для каждой зоны рассчитывается свой коэффициент теплопередачи. Для упрощения вводится понятие удельного сопротивления: для первой зоны R1=2,15 (м²°С/Вт), для второй R2=4,3 (м²°С/Вт), для третьей R3=8,6 (м²°С/Вт)

 Пример Есть комната в которой пол на грунте, размер пола 6х8 м Температуры все те же. Сначала разделим пол на зоны. У нас их получилось две. Находим площадь каждой зоны. У нас это 20 м2 для первой зоны и 8 м2 для второй. Затем задаемся условными сопротивлениями R1=2,15 (м²°С/Вт), R2=4,3 (м²°С/Вт), подставляем в формулу:                                                 Q=(F1/R1+F2/R2+F3/R3)(tвт — tвн)·n=(20/2,15+8/4,3)·42·1= 470 Вт.                       

Дополнительные теплопотери

Учитываются  только для стен и окон, то есть конструкций которые напрямую соприкасаются с окружающей средой. Существует четыре вида дополнительных потерь тепла: на ориентацию, на ветреность, на количество стен и наличие внешних дверей. Выражаются они в процентах и в последствии переводятся в коэффициент дополнительных теплопотерь. Если помещение ориентированно на Север, Восток, Северо-Восток, Северо-Запад дополнительные потери тепла составляют 10%, когда на Юг, Запад, Юго-Запад, Юго-Восток, додаются 5%. Если здание находится в ветреной местности, додаются еще 10% тепловых потерь,а когда в защищенной от ветров местности только 5%. Если в помещении есть две внешние стены, то дополнительные потери составляют 5%, когда только одна — дополнительных потерь нет. Если в наружной стене есть дверь, можно рассчитать убыток сквозь нее, но проще добавить 60% если двери тройные, 80% когда двойные двери и 95% если они одинарные. Например: Комната имеет две внешние стены, размещенная в ветреной местности, одна стена выходит на Юг, вторая на Север, дверей нету. Тогда дополнительные потери составляют 10%+5% на ориентацию +10% на ветер +5% так как две стены. И того 30%, чтобы добавить их к основным теплопотерям нужно перевести в коэффициент β =30% + 100% =30/100 +1 =1,3 и подставляем в общую формулу. 

Теплопотери на вентиляцию

Не учитываются, если проектируется воздушное отопление или используется вентустановка с подогревом воздуха, так как воздух в помещение поступает уже теплый, и на его нагрев не тратится тепло. Но если установка без подогрева, необходимо учесть расход тепла на нагрев входящего воздуха. Упрощенная формула выглядит так:

Q=0,337·V·Δt

где V — бьем помещения в м3,  Δt — разница внешней и наружной температур.

Сума всех потерь тепла и составляет общие потери помещения. 

Расчет тепловых потерь в программе Excel

Сам процесс расчета тепловых потерь дома занимает довольно много времени, поэтому для себя мы создали шаблон в Excel, с помощью которого делаем расчеты. Решили с вами поделиться и использовать его можно перейдя по ссылке. Здесь же распишем инструкцию пользования.

Шаг 1

Перейти по ссылке и открыть программный файл. Вы перед собой увидите таблицу такого вида:

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.

Эта программа значительно ускоряет и упрощает расчеты, даже невзирая на большое количество введенных вручную элементов. Она не раз помогала нам. Надеемся и вам она станет помощником!

Заключение

 Правильный расчет теплопотерь покажет, что вы профессионал своего дела. Ведь согласитесь, расчет потерь 100 Вт/м2 слегка преувеличен, а в некоторых случаях недостаточен. Поэтому потратьте на 15 минут больше времени и рассчитайте тепловые потери здания. Исходя из этого вы сможете не только спроектировать более чем комфортные условия пребывания людей, но и сэкономить заказчику немалые средства на эксплуатацию систем. А опыт показывает, что к таким проектировщикам обращаются чаще.

Читайте также:

Мероприятия по снижению теплопотерь через ограждения и по экономии энергии на эксплуатацию зданий

К серьёзным проблемам строительства относится снижение энергетических ресурсов на эксплуатацию зданий и сооружений при одновременном обеспечении комфортных условий для проживания, работы и нахождения в них. Только на отопление затрачивается до 35 % производимой тепловой энергии, что в 2 раза выше зарубежных показателей. Топливно-энергетическая проблема России усложняется тем, что дорожает производство энергоресурсов на внутреннем рынке.

Снижение расходов тепла на эксплуатацию зданий может быть достигнуто совершенствованием норм строительного проектирования улучшением качества строительства и эксплуатации зданий, комплексом конструктивно-планировочных и инженерных решений, гарантирующих создание благоприятных комфортного режима жилых и производственных помещений. Улучшение теплового и воздушного режимов зданий связано с необходимостью повышения теплозащитных качеств ограждающих конструкций.

Из всего количества энергии, расходуемой на отопление, значительная часть составляют теплопотери через окна. Из зданий различного назначения относительно меньше потери тепла приходятся на окна жилых зданий, что объясняется их меньшей площадью остекления, чем в общественных и промышленных зданиях. Анализом типовых проектов, теплотехническими расчетами и расчетами отопления и вентиляции установлено, что световые проёмы занимают 26 % площади наружных ограждений. а теплопотери через них составляют 30–60 % от общих теплопотерь, из которых около половины приходится на теплопотери вследствие теплопередачи. Наглядно это отображено на рис. 1 для 9-ти этажного жилого дома, расположенного в г. Норильске. Расчет произведен для зимних нормативных условий [3].

Рис. 1. Теплопередача через ограждающие конструкции 9-ти этажного дома: а) — диаграмма относительных потерь тепла вследствие теплопередачи и воздухопроницаемости наружного воздуха; б) — диаграмма относительных площадей наружных ограждающих конструкций, в) — диаграмма теплопотерь через: 1 — окна, 2 — стены, 3 — покрытия, 4 — цокольные перекрытия.

 

Установлено также, что фактическая площадь окон превышает необходимую, требуемую нормами естественной освещённости. Приведение площади окон до требований норм позволит уменьшить расход тепла на отопление в среднем на 5–10 % (в зависимости от климатических районов). Но поскольку архитектоника фасадов жилых зданий связана с определенным ритмом и размерами окон, они могут принимать большие размеры, чем требуют нормы, тогда снижение расходов тепла на отопление за счет уменьшения размеров световых проемов можно оценить величиной 2–6 %. Снижение площади окон только для снижения потерь тепла целесообразно для южных районов страны.

В средних и северных районах через окна определенную часть года поступает тепло солнечной радиации. Средняя интенсивность суммарной солнечной радиации на окна южной ориентации на широте 60^о составляет более 400 Вт/м², поступления тепла через окна составляет 170 Вт/м². Для сравнения, теплопотери через окна с тройным остеклением в это же время находятся на уровне 70–90 Вт/м².

Сопротивление теплопередаче через заполнения световых проемов складывается:

R=R_в + R_к + R_н =                                                                                (1)

Величины R_в и R_н имеют незначительное влияние на увеличение сопротивления теплопередаче, поэтому основные возможности увеличения R с повышением термического сопротивления R_к.

В остеклении основную часть R_к составляет сопротивление теплопередаче воздушной прослойки между стеклами. Передача тепла через воздушную прослойку обусловлена теплопроводностью, конвекцией и излучением. Уменьшение этих составляющих теплопереноса через воздушную прослойку исчерпывает, по существу, все возможные пути повышения теплоизоляционных качеств окон.

К ним следует добавить наиболее очевидное конструктивное мероприятие — увеличение число слоев остекления, а, следовательно, числа воздушных прослоек. При этом должны сохраняться основные функциональные качества окна — сквозная видимость и светопропускание. Современные требования СНиП [1,2]–трехслойное остекление.

Эффективным способом повышения теплозащитных качеств заполнения световых проемов является повышения число слоев остекления, а, значить, и количества воздушных прослоек. В табл.1 приводятся данные о величине R заполнения световых проемов при применении многослойных прослоек стеклопакетов. Однако многослойного остекления связано с повышением расхода стекла, усложнением и удорожанием конструкции окна, а также и снижением коэффициента светопропускания.

Для выяснения возможности повышения теплозащитных качеств заполнения световых проемов, проанализируем величины различных составляющих суммарной теплопередачи через воздушную прослойку межстекольного пространства, приведенные в табл. 1.

Таблица 1

Сопротивление теплопередаче заполнения световых проемов из стеклопакетов

Число воздушных прослоек и их толщина (мм)	R, м2оС/Вт	Коэффициент светопропускания, %
1х9	0,32	85
1х12	0,34	85
2х12	0,48	80
4х12	0,78	70

 

Из табл.2 следует, что эффективным путем повышения теплозащитных качеств заполнения световых проемов является снижение лучистой, Q_л, составляющей теплопотерь

Лучистый теплообмен между двумя параллельно расположенными поверхностями определяется по формуле:

                                                                                             (2)

где: — приведенная степень черноты, физическая характеристика системы двух плоскопараллельных тел, теплообмен между которыми происходит лучистым путем. Уменьшение приводит к пропорциональному снижению величины лучистого теплообмена. Что в практике достигается нанесением на его поверхности тонких покрытий пленок. В настоящее время широко исследовано применение стекол с окислометаллическими пленками на одной поверхности, в частности, теплоотражающее стекло.

Теплоотражающее стекло — это обычное стекло, на одну поверхность нанесено пленочное покрытие толщиной 0,4 нм состава двуокиси олова с добавкой фтора в сочетании с азотом. Оно имеет степень черноты =0,4–0,5 против 0,95 для обычного стекла. Оно устанавливается во внутреннем переплете с пленкой, обращенной наружу. Пленка обладает высокой отражательной способностью в диапазоне электромагнитных излучений с длиной волны 7500- 25000 нм и хорошим пропусканием видимых лучей. Применение такого стекла позволяет увеличить сопротивление теплопередаче окна на 30–40 %, а температуру на поверхности остекления на 3–6^оС.

Таблица 2

Количество тепла, проходящего через вертикальные воздушные прослойки, при разности температур на их поверхности 5º

Толщина прослойки (мм)	Суммарные теплопотери Вт/м2	Передача тепла по составляющим, %
		Теплопроводностью (QТ)	Конвекцией (Qк)	Излучением (Qл)
1	30,8	38	2	60
5	25,9	9	29	72
10	24,8	5	20	75
20	23,8	2	19	79

 

Конвективную составляющую, Q_к, в межстекольном пространстве возможно снизить созданием электронагрева в нем с помощью бытового электронагревателя мощностью 40 в.

Q_к можно снизить устройством поперечных прозрачных перегородок в виде сетевых решеток.

Снижение теплопотерь за счет составляющей теплопередачи Q_Т можно достичь заполнением межстекольного пространства инертными газами с низким коэффициентом теплопроводности.

Уменьшение потерь тепла через окна с одновременным улучшением комфортных условий может быть достигнуто следующими конструктивными мероприятиями:

—          устройство теплозащитных экранов, выполненных из высокоэффективных теплоизоляционных материалов с незначительной воздухопроницаемостью, устанавливаемые в ночное время, позволяет повысит теплотехнические качества на 50 %. R двойного остекления возрастает до уровня тройного [3].

—          движение теплого воздуха в межстекольном пространстве от отопительных приборов, поступающий через щели в оконной коробке;

—          снижение воздухопроницаемости заполнения световых проемов устройством пенополиуретановых прокладок.

Улучшение температурного режима при этом происходит вследствие повышения температуры на поверхности остекления.

Как показали натурные исследования теплового режима жилых зданий средней этажности температура в помещениях нижних этажей бывает часто ниже нормы [3]. Это происходит вследствие повышенной фильтрации наружного воздуха и, особенно, в ветреную погоду. Дискомфортная зона составляла более 50 % площади помещения [4]. В помещениях верхних этажей вследствие эксфильтрации внутреннего воздуха, вытесняемого нагретым воздухом нижних этажей вследствие теплового напора, наблюдалась повышенная температура. Для поддержания благоприятной температуры жители открывали на длительное время форточки. Тем самым «топили улицу» [4, 5]. Для регулирования t_в широкое применение в новом строительстве приборов поквартирного (а не в целом по зданию) учета теплопотребления. Жильцы имеют возможность самостоятельно устанавливать уровень температурного режима в комнате, при этом прибор (счетчик) рассчитывает расход тепла.

 

Литература:

 

1.         СНиП 23–02–2003. Тепловая защита зданий. М.2012.

2.         СНиП 23101–2004. Проектирование тепловой защиты зданий. М.2012

3.         Чернов В. А. Тепловой режим в районах Крайнего Севера. Диссертация. М.

4.         Богословский В. Н. Строительная теплофизика. М. 2002.

5.         Фокин К. Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. М. АВОК-ПРЕСС. 2011.

Тепловые потери — это… Что такое Тепловые потери?



Строительный словарь.

• Тепловой пробой
• Термический срок службы изоляции

Смотреть что такое «Тепловые потери» в других словарях:

• тепловые потери — Часть тепловой энергии от трубопровода, резервуара или оборудования, выделяемая в окружающую среду. [ГОСТ Р МЭК 60050 426 2006] Тематики взрывозащита EN heat loss …   Справочник технического переводчика

• тепловые потери — 3.9 тепловые потери (heat loss): Часть тепловой энергии от трубопровода, резервуара или оборудования, выделяемая в окружающую среду. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• тепловые потери — šilumos nuostoliai statusas T sritis Energetika apibrėžtis Šilumos praradimas per pastatų sienas, aparatų ir šilumokaičių paviršius. atitikmenys: angl. heat loss; thermal loss vok. Wärmeverluste, m rus. потери тепла, f; тепловые потери, f pranc.… …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

• тепловые потери — šilumos nuostoliai statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Šilumos kiekis, nuo aparato arba įrenginio patenkantis į aplinką. atitikmenys: angl. heat loss; thermal loss vok. thermische Verluste, m rus. тепловые потери, f pranc …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

• тепловые потери — šilumos nuostoliai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. heat loss; thermal loss vok. thermische Verluste, m rus. тепловые потери, f pranc. pertes de chaleur, f; pertes thermiques, f …   Fizikos terminų žodynas

• тепловые потери — [heat (thermal) losses] составляющие расходной части теплового баланса печи, включающие потери теплоты за счет неполноты сгорания топлива, теплопередачи через ограждение футеровку печи, в т. ч. излучением через окна и щели, уноса с дымовыми… …   Энциклопедический словарь по металлургии

• тепловые потери — heat loss Часть тепловой энергии от трубопровода, резервуара или оборудования, выделяемая в окружающую среду …   Электротехнический словарь

• тепловые потери тепловых установок (подсистемы), распределение — Тепловые потери оборудования индивидуальных тепловых пунктов, системы распределения тепла, зависящие от способов регулирования параметров (количественно качественного) отопления и горячего водоснабжения, включая вторичные тепловые энергоресурсы.… …   Справочник технического переводчика

• тепловые потери тепловых установок, генерация (производство) — Тепловые потери установок производства тепла как при эксплуатации, так и в состоянии ожидания , а также тепловые потери, обусловленные неидеальным регулированием расхода тепла, включая возвратные тепловые потери на источнике. [ГОСТ Р 54860 2050]… …   Справочник технического переводчика

• тепловые потери, потребление — Тепловые потери, обусловленные неравномерным распределением тепловых потоков и отсутствием балансировки отопительных приборов, распределительных трубопроводов, теплообменников систем горячего водоснабжения и др. [ГОСТ Р 54860 2049] Тематики… …   Справочник технического переводчика

где многоквартирные дома теряют тепло и почему мы переплачиваем за газ?

Зимой 2014—2015 годов мы провели тепловизионное обследование 300 многоквартирных жилых домов в Одессе. Дома разной этажности, года постройки, материала стен, компоновки и технического состояния.

Цель обследования — оценить общее энергетическое состояние зданий. Найти ошибки, скрытые дефекты и проблемные места, которые увеличивают тепловые потери зданий, влияют на стоимость газа и температуру в помещениях.

Далее я привожу типичные ошибки, которые повторяются чаще всего.

Справка:

Тепловизионное обследование — способ диагностики зданий. Тепловизор показывает, как на поверхности объекта распределена температура. Чем ярче цвет на картинке, тем выше температура. Это позволяет выявить участки, которые теряют больше тепла, дефекты и так далее.

Открытые парадные

 

Открытые двери в парадную — источник дополнительных теплопотерь. Также это провоцирует образование сквозняка, что увеличивает приток холодного воздуха в квартиры через щели входных дверей.

И даже если открытая дверь оказывает не самое серьезное влияние на суммарные потери тепла в здании, устранить эту проблему очень просто. Минимум — закрывать за собой двери, максимум — установить новые двери или доводчики.

Тепловые магистрали

Часть тепла теряется еще на этапе транспортировки из котельной в квартиру. В квартирах недостаточно теплые радиаторы? Вот три варианта ответа, почему это может быть:

а) Греем землю

На термограмме видна тепловая магистраль, проходящая в земле на уровне 0,5-1м.  Вероятная причина — отсутствие или разрушение тепловой изоляции трубы.

б) Ввод трубы в здание

Недостаточная герметизация и/или толщина тепловой изоляции трубы на вводе в здание. При уличной температуре +3 ºС, труба нагревается до +19 ºС.

в) Повреждение изоляции

 

Поврежденную изоляцию труб видно обычным взглядом. Но увидев термограммы и цифры, можно понять серьезность этой проблемы.

• Уличная температура +3ºС.
• Температура на поверхности поврежденных участков: +31,8…+48ºС.

Для сравнения можно взглянуть на участки, где изоляция работает эффективно: температура поверхности трубы -0,8ºС. То есть, тепловых потерь практически нет и изоляция сохраняет тепло.

Потери тепла через подвал

  

Дополнительные потери тепла через выбитые или отсутствующие окна в подвальных помещениях.

  

Если посмотреть ближе, можно увидеть трубу системы отопления без изоляции.  Температура на поверхности трубы от 30 до 45°С. Уличная температура 0°С. Как минимум, выбитые окна нужно заложить, чтобы исключить лишний теплообмен. Максимум — утеплить трубы в подвале, чтобы избежать таких интенсивных тепловых потерь.

Потери через двери подвала

Металлическая дверная коробка обладает слабым сопротивлением теплопередаче, а вероятное отсутствие уплотнительных резинок снижает герметичность двери. Вместе это увеличивает тепловые потери через двери: температура на поверхности двери +16,1 °С, что близко к температуре внутри подвала.

Открытые окна

 

 

Десятки открытых окон — это ежеминутно выброшенное впустую тепло. Особенно эта проблема проявляется при уличной температуре +10…+15 °С.

Пример: солнечный декабрьский день. На улице тепло. Потребность в тепловой мощность снизилась, а теплоцентраль работает как при 0°С. В квартирах становится жарко и приходится открывать окна. Также мы открываем окна для проветривания, а потом забываем закрыть. В обоих случаях — нерациональный расход тепла.

Решение — установка на дом индивидуального теплового пункта. Он считает потребляемое зданием тепло и снижает отбор тепла, в зависимости от роста температуры. Когда на улице тепло, потребность здания в тепле меньше. Когда температура падает, отопительная мощность увеличивается. В противном случае, мы сжигаем лишний газ.

Лоджии и балконы

  

Остекление лоджии и балкона уменьшает теплопотери здания. На термограммах эти участки явно выделяются на фоне остальных.

Радиаторы греют улицу

 

Радиаторы греют не только квартиру, но и улицу. Это видно на термограммах — яркие участки под окнами, это радиаторы, установленные внутри квартиры. Они прогревают стену настолько сильно, что часть тепла уходит на улицу.

Вот причины, почему это происходит:

• Радиаторы установлены в нишах. В нишах стена уже, а её сопротивление теплопередаче слабее.
• Изначально слабое термическое сопротивление стены.
• Радиаторы закрыты мебелью, тепло скапливается перед стеной и ищет выход через стену.

Радиаторы на балконе

 

Аналогичная ситуация. При этом радиатор установлен на балконе, который теряет больше тепла, чем комната. Нерациональный нагрев помещений.

Стыки, углы и пристройки

  

Углы стен — участки повышенных потерь тепла. Это обусловлено их теплофизическими свойствами: угол всегда теряет больше тепла, чем прямой участок стены. Однако каждая пристройка, это дополнительный мостик холода, не учтенный при проектировании.

Стены

Состояние стен — отдельная тема. Вряд-ли толщина стен соответствует текущим требованиям по сопротивлению теплопередаче, а наличие различных мостиков холода усугубляет ситуацию еще больше.

Межпанельные швы

  

Швы между панелями — мостики холода. Это участки с более низким сопротивлением теплопередаче, которые увеличивают теплопотери здания.

Неоднородная структура стены

  

  

Температура на поверхности стены распределена неравномерно. Разница межу минимальной и максимальной температурой может отличаться в два раза: на фото 1 минимальная температура +3.4 °С, а максимальная + 6 °С.

То есть, стена потенциально может пропускать меньше тепла (об этом говорят участки с низкой температурой), но в силу разных причин она этого не делает (о чем говорят участки с высокой температурой).

Эффективность утепления

  

  

Термограммы показывают эффективность утепления. Температура поверхности утепленных участков ниже обычной стены, значит стена меньше нагревается за счет внутреннего тепла. Утепление решает проблему неоднородности стен, мостиков холода, холодных углов, кладочных швов, радиаторов, которые греют улицу и так далее.

Однако, вот что важно учитывать при утеплении:

• При локальном утеплении по периметру сохраняются потери тепла. Поэтому клеить утеплитель нужно выходя за пределы стены своей квартиры минимум на 0.5м. Оптимально утепляться совместно с соседями, чтобы получить максимальный эффект.

Заключение

В нашей стране есть большой потенциал энергосбережения. Не обязательно утеплять дома, переходить на альтернативные источники отопления или внедрять инновационные энергосберегающие мероприятия. Мы видим множество банальных и глупых ошибок, которые заложены в тарифы на отопление.

Поврежденная и местами отсутствующая тепловая изоляция на магистралях объясняет, почему в квартирах недостаточно тепло. Ведь половина тепла теряется еще на этапе транспортировки. А утепление дома не имеет смысла, пока нет системы погодозависимого управления. Да станет тепло, но расход газа не уменьшится. И мы наглядно это видим на примере открытых окон.