Зниження тепловтрат через вікна. Тепловтрати будинку – куди реально йде тепло. Залежність тепловтрат від правильного монтажу

Як показує практика, дуже велика частка тепла з будинку випаровується через вікна. Оскільки в багатьох будинках встановлені пластикові вікна, які практично зводять до нуля протяги та вихолоджування приміщень за рахунок припливу холодного повітря, це має перевагу перед звичайними вікнами. І все ж таки пластикові вікна здатні втрачати тепло від 20 до 40% від загальних тепловтрат будинку, розберемося в причинах цього і як запобігти втраті тепла через вікна.

Тепловтрати через склопакет

Здатні дуже добре утримувати тепло і цей показник тим вищий, чим товстіший за склопакет. Як показує практика, для не так важливо зі скількох камер складається ваш склопакет. Дві чи три камери, чи одна — не так важливо. Витік тепла відбувається через всю площу скла. Це випромінювання лежить в інфрачервоній галузі спектра.

Сучасні технології справляються з цим завданням наступним чином: винайдені так звані енергозберігаючі склопакети. Вони відрізняються від звичайних тем, Що на його скло нанесений особливий шар низькоемісійного напилення. Завдяки цьому шару тепло відбивається назад у приміщення. Завдяки такому склопакету вдається на 50% запобігти витоку тепла через вікно. При цьому скло зовсім не втрачає своєї прозорості та естетичного вигляду. При цьому сонячна радіація теж не проникає крізь таке скло, що дуже добре для регіонів із спекотним кліматом.

Двокамерний склопакетзабезпечить вам необхідну товщину вікна для кращого збереження тепла. І разом з тим необхідно пам'ятати, що такий склопакет помітно важчий за звичайний, що може призвести до провисання стулок з часом. Крім того, відмічено, що від вуличного шуму такий склопакет може почати видавати звуки низької частоти. Це пов'язано з тим, що між склом може виникати стояча звукова хвиля, яка може сприяти виникненню резонансу та появі характерного брязкоту.

У деяких склопакетах замість повітря закачано нейтральний газ. Однак, через два-три роки від цієї переваги не залишається сліду, оскільки цей газ випаровується і заміщається звичайним повітрям.

Ще одним неприємним моментом буває промерзання взимку вікон, а також поява льоду на склопакеті. Найчастіше це показник того, що герметик вікон став непридатним. Це трапляється через його руйнування. Для того, щоб пінний герметик не руйнувався, його необхідно при монтажі покрити мастикою, що вологоізолює.

Перевірте також щільність прилягання захисної ущільнювальної гумивікна. Для того, щоб гума зберігала свої ізолюючі функції, необхідно як мінімум двічі змащувати її спеціальним мастилом із набору для догляду за пластиковими вікнами. Ви здивуєтеся, скільки бруду може накопичуватися на гумі за півроку, коли нарешті наважитеся її помити миючим засобом. Якщо цього не робити, то гума потріскається і втратить свою еластичність. Силіконове мастилодопоможе продовжити термін служби ущільнювальної гуми пластикових вікон. Якщо все ж таки гума втратила свої якості і не здатна виконувати свої функції - замініть її.

Інфільтрація пов'язана з:

1. Проникнення повітря через стіни. Припустимо, що вона дорівнює 0.
2. Проникнення повітря через отвори
   1. Вікна
      1. Самовентиляція
         1. Спеціальні пристрої (кліматичні клапани, спеціальні канали). Якщо у вас у конструктиві вікна їх немає (не плутайте з дренажними) – не враховуєте у вашому завданні.
         2. Частково повітропроникні ущільнювачі. Якщо у вас у конструктиві вікна їх немає – не враховуєте у вашому завданні
         3. Нещільність примикання. Якщо ваші склопакети не бракують - не враховуєте у вашому завданні.
   2. Двері
      1. Вентиляція – ви відкрили вікно, щоб провітрити. Не враховуєте у вашому завданні.
      2. Самовентиляція – припустимо, що у вас у двері не дме. Не враховуєте у вашому завданні.

Ваш затик пов'язаний із двома речами

1. У Валтеці вентиляцію віднесли до інфільтрації (тепловитрати на нагрівання повітря, необхідного по санітарним нормамдля житлових приміщень та кухонь). Це зрозуміліше, проте, строго кажучи - не так.
2. Ви вважаєте, що "менше дихатимете, повітря буде свіжіше, тому гріти треба менше".
   1. Ви можете прийняти, що "ми затикатимемо всі витяжки і провітрюватимемо вручну, коли треба". В цьому випадку 14 кВт тепла для компенсації тепловтрат через інфільтрацію/вентиляцію вам не потрібно, але попутно вирішуватимете питання вологості.
   2. Ви можете прийняти, що "хрін з ним, грітиму більше". У цьому випадку вам потрібно буде передбачити додаткові генерації, розповсюдження та подачі 14 кВт. Але генерувати/розповсюджувати/подавати – на ваш розсуд. Т. е. змонтувати котел потужніше, теплих підлог більше - але так сильно не гріти.

У будь-якому випадку, в рамках питань про вікна ПВХ:

1. Інфільтрацію через отвори ви не враховуєте, тому що вона дуже мала з вентиляцією через систему вентиляції.
2. На тезу "але коли підношу руку до вікна - відчуття, що дме" відразу кажу - швидше за все не дме і відчуття пов'язані з тим, що вікно холодне, а це наслідок монтажу вікон/утеплення укосів/утеплення чвертей/etc.
3. Інфільтрація в Valtec показана криво, тому що це не так інфільтрація, як вентиляція. А компенсація тепловтрат вентиляції – це окрема тема форуму та складне питання.

Щодо "прийняти тепловтрати/інсоляцію через отвори за найгіршою оцінкою":

1. Я дуже довго намагався з'ясувати теплоопір своїх 40 м2 скління.
2. Коли зрозумів, що цифри в інтернеті – різні, врахувати вплив різних дистанційних рамок – практично не можливе, а теплоопір пакету 4-14Ar-4-16Ar-4І у семи різних конторах на паперах показується 8-ма різними цифрами.
3. Забив і взяв за найгіршою оцінкою. - Оскільки ціна помилки велика.

Кожна будівля, незалежно від конструктивних особливостей, пропускає теплову енергіючерез огородження. Втрати тепла у довкілля необхідно відновлювати за допомогою системи опалення. Сума тепловтрат із нормованим запасом - це і є необхідна потужність джерела тепла, яким обігрівається будинок. Щоб створити в житлі комфортні умови, розрахунок тепловтрат роблять з урахуванням різних факторів: влаштування будівлі та планування приміщень, орієнтації по сторонах світла, напрямки вітрів та середньої м'якості клімату в холодний період, фізичних якостей будівельних та теплоізоляційних матеріалів.

За підсумками теплотехнічного розрахунку вибирають опалювальний котел, уточнюють кількість секцій батареї, вважають потужність та довжину труб теплої підлоги, підбирають теплогенератор у приміщення – загалом будь-який агрегат, що компенсує втрати тепла. за великому рахунку, Визначати втрати тепла потрібно для того, щоб опалювати будинок економно - без зайвого запасу потужності системи опалення. Обчислення виконують ручним способомабо вибирають відповідну комп'ютерну програму, у яку підставляють дані.

Як здійснити розрахунок?

Спочатку варто розібратися з ручною методикою – для розуміння суті процесу. Щоб дізнатися, скільки тепла втрачає будинок, визначають втрати через кожну конструкцію, що захищає окремо, а потім складають їх. Розрахунок виконують поетапно.

1. Формують базу вихідних даних під кожне приміщення, краще як таблиці. У першому стовпці записують попередньо обчислену площу дверних та віконних блоків, зовнішніх стін, перекриттів, підлоги. У другий стовпець заносять товщину конструкції (це проектні дані чи результати вимірів). По-третє – коефіцієнти теплопровідності відповідних матеріалів. У таблиці 1 зібрано нормативні значення, які знадобляться у подальшому розрахунку:

Чим вище λ, тим більше тепла йде крізь метрову товщину цієї поверхні.

2. Визначають теплоопір кожного прошарку: R = v/λ, де v – товщина будівельного чи теплоізоляційного матеріалу.

3. Роблять розрахунок тепловтрат кожного конструктивного елементаза формулою: Q = S * (Т -Т н) / R, де:

• Т н – температура надворі, °C;
• Т - температура всередині приміщення, ° C;
• S – площа, м2.

Зрозуміло, протягом опалювального періоду погода буває різною (наприклад, температура коливається від 0 до -25 ° C), а будинок обігрівається до потрібного рівня комфорту (припустимо, до +20 ° C). Тоді різниця (Т -Т н) варіюється від 25 до 45.

Щоб зробити розрахунок, потрібна середня різниця температур за весь опалювальний сезон. Для цього у СНіП 23-01-99 «Будівельна кліматологія та геофізика» (таблиця 1) знаходять середню температуру опалювального періоду для конкретного міста. Наприклад, для Москви цей показник дорівнює -26 °. У цьому випадку середня різниця становить 46 °C. Для визначення витрати тепла через кожну конструкцію складають втрати всіх її шарів. Так, для стінок враховують штукатурку, матеріал для кладки, зовнішню теплоізоляцію, облицювання.

4. Вважають підсумкові втрати тепла, визначаючи їх як суму Q зовнішніх стін, підлоги, дверей, вікон, перекриттів.

5. Вентиляція. До результату додавання додається від 10 до 40% втрат на інфільтрацію (вентиляцію). Якщо встановити в будинок якісні склопакети, а провітрюванням не зловживати, коефіцієнт інфільтрації можна прийняти за 0,1. В окремих джерелах зазначається, що будівля при цьому взагалі не втрачає тепло, оскільки виток компенсується за рахунок сонячної радіації та побутових тепловиділень.

Підрахунок вручну

Початкові дані. Одноповерховий дімплощею 8х10 м, висотою 2,5 м. Стіни завтовшки 38 см складені з керамічної цегли, зсередини виконані шаром штукатурки (товщина 20 мм). Підлога виготовлена ​​з 30-міліметрової обрізної дошки, утеплений мінватою (50 мм), обшитий листами ДСП(8 мм). Будівля має підвал, температура якого взимку становить 8°C. Стеля перекрита дерев'яними щитами, утеплена мінватою (товщина 150 мм). Будинок має 4 вікна 1,2х1 м, вхідні дубові двері 0,9х2х0,05 м.

Завдання: визначити загальні втрати житла з розрахунку, що він знаходиться в Московській області. Середня різниця температур в опалювальний сезон - 46 ° C (як було сказано раніше). Приміщення та підвал мають різницю за температурою: 20 – 8 = 12°C.

1. Тепловтрати через зовнішні стіни.

Загальна площа (за вирахуванням вікон та дверей): S = (8+10)*2*2,5 – 4*1,2*1 – 0,9*2 = 83,4 м2.

Визначається теплоопір цегляної кладкита штукатурного шару:

• R скарб. = 0,38 / 0,52 = 0,73 м2 * ° C / Вт.
• R штук. = 0,02/0,35 = 0,06 м2 * ° C / Вт.
• R загальне = 0,73 + 0,06 = 0,79 м2 * ° C / Вт.
• Тепловтрати крізь стіни: Q ст = 83,4*46/0,79 = 4856,20 Вт.

2. Втрати тепла через підлогу.

Загальна площа: S = 8 * 10 = 80 м2.

Обчислюється теплоопір тришарової підлоги.

• R дошки = 0,03/0,14 = 0,21 м2 * ° C / Вт.
• R ДСП = 0,008/0,15 = 0,05 м2 * ° C / Вт.
• R утепл. = 0,05/0,041 = 1,22 м2 * ° C / Вт.
• R загальне = 0,03 + 0,05 + 1,22 = 1,3 м2 * ° C / Вт.

Підставляємо значення величин у формулу для знаходження тепловтрат: Q підлоги = 80*12/1,3 = 738,46 Вт.

3. Втрати тепла через стелю.

Площа стельової поверхні дорівнює площі підлоги S = ​​80 м2.

Визначаючи теплоопір стелі, в даному випадку не беруть до уваги дерев'яні щити: вони закріплені із зазорами та не є бар'єром для холоду. Тепловий опір стелі збігається з відповідним параметром утеплювача: R пот. = R утепл. = 0,15/0,041 = 3,766 м2*°C/Вт.

Величина тепловтрат через стелю: Q піт. = 80 * 46/3,66 = 1005,46 Вт.

4. Тепловтрати через вікна.

Площа скління: S = 4 * 1,2 * 1 = 4,8 м2.

Для виготовлення вікон використано трикамерне. ПВХ профіль(займає 10 % площі вікна), а також двокамерний склопакет із товщиною скла 4 мм та відстанню між склом 16 мм. Серед технічних характеристиквиробник вказав теплові опори склопакета (R ст.п. = 0,4 м2 * ° C / Вт) та профілю (R проф. = 0,6 м2 * ° C / Вт). Враховуючи розмірну частку кожного конструктивного елемента, визначають середній теплоопір вікна:

• R бл. = (R ст.п. * 90 + R проф. * 10) / 100 = (0,4 * 90 + 0,6 * 10) / 100 = 0,42 м2 * ° C / Вт.
• На основі обчисленого результату вважаються тепловтрати через вікна: Q бл. = 4,8 * 46/0,42 = 525,71 Вт.

Площа дверей S = 0,9 * 2 = 1,8 м2. Тепловий опір R дв. = 0,05/0,14 = 0,36 м2 * ° C / Вт, а Q дв. = 1,8 * 46/0,36 = 230 Вт.

Підсумкова сума тепловтрат будинку складає: Q = 4856,20 Вт + 738,46 Вт + 1005,46 Вт + 525,71 Вт + 230 Вт = 7355,83 Вт. З урахуванням інфільтрації (10%) втрати зростають: 7355,83*1,1 = 8091,41 Вт.

Щоб безпомилково порахувати, скільки тепла втрачає будинок, використовують онлайн калькулятортепловтрат. Це комп'ютерна програма, в яку вводяться як перелічені вище дані, а й різні додаткові фактори, що впливають на результат. Перевагою калькулятора не лише точність розрахунків, а й велика база довідкових даних.

Одним із напрямків роботи зі збереження теплової енергії в будинках є дослідження проблем, пов'язаних із втратами тепла через вікна. Втрати тепла через вікна можна поділити на дві групи: трансмісійні та вентиляційні.

Трансмісійні втрати через скло приблизно в чотири-шість разів вищі, ніж через стіни. Вентиляційні втрати можуть досягати досить великих значень, якщо вікна недостатньо ущільнені. Ці проблеми вирішуються під час використання віконних конструкцій зі склопакетами.

Теплозахист склопакетів

Теплозахисні властивості склопакетів заповнених інертними газами збільшуються на 12-13 відсотків. Тришарове скління має значну теплову ефективність, яка ґрунтується на зниженні тепловтрат за рахунок теплопровідності та конвективних (по 15 %). Але понад 70% теплоти витрачається через скло за рахунок випромінювання.

Зниження променевої складової тепловтрат відбувається завдяки нанесенню на скло тепловідбивного покриття. Опір теплопередачі двокамерного склопакета становить Rост=0,61 м2 0С/Вт, а однокамерного з нанесенням покриття, що відбиває Rост=0,65 м2 0С/Вт. Звідси висновок, що вигідніше застосовувати не третє скло, а покриття, що відбиває тепло, оскільки застосування третього скла призводить до перевитрати матеріалу на віконну конструкцію, зменшення світлопроникних властивостей за рахунок третього скла, а також збільшення ваги вікна.

Скло з покриттям, що відбиває

Тепловідбивні покриття на склі характеризуються низьким рівнем чорноти в інфрачервоному інтервалі довжин хвиль 2,5 - 25 мкм. Скло з таким покриттям на 5% менше пропускає світла і назад відображає у приміщення до 90 відсотків тепла, що відбувається за рахунок випромінювання. У літній частаке покриття відображає інфрачервоне проміння на вулицю, тим самим не допускається перегрів приміщення.

Сучасна конструкція рами

Віконна рама займає 15-35% площі вікна, тому теплотехнічні характеристики віконного профілютакож мають відповідати вимогам енергозбереження. Рами виготовляють з багатокамерного профілю різних матеріалів: полівінілхлориду (ПВХ), дерева або металу (алюмінію). Високі теплоізоляційні властивостізабезпечують 3-х камерні профіліз двома контурами зовнішнього ущільнення: один - по зовнішньому периметру рами, другий - по зовнішньому периметру стулки (у приміщенні).

Таким чином, сучасні конструкціїсклопакетів (двокамерних або однокамерних із спеціальним покриттям) забезпечують необхідні теплоізоляційні властивості. Основні проблеми при використанні таких віконних конструкцій виникають при монтажі їх у залізобетоні або цегляних конструкціях.

Залежність тепловтрат від правильного монтажу

Теплотехнічні властивості, навіть найкращої віконної конструкціїможуть бути втрачені при неправильному її монтажі. До теплотехнічних характеристик монтажних швів(у місці сполучення віконної та будівельної конструкції) пред'являються такі вимоги - високий опір теплопередачі, звукоізоляції, вологого перенесення, фільтрації повітря, механічна міцністьта можливість компенсувати теплові деформації віконної конструкції.

При цьому механічні навантаження у зоні сполучення повинні компенсуватися властивостями шва. В результаті багатьох проведених досліджень на сьогоднішній день розроблено оптимальні параметри монтажних швів (геометричні, теплофізичні та масообмінні), які зумовлюють ефективність застосування сучасних віконних конструкцій.

Перший крок в організації опалення приватного будинку – розрахунок тепловтрат. Мета цього розрахунку - з'ясувати, скільки тепла йде назовні крізь стіни, підлоги, покрівлю та вікна ( загальна назва- огороджувальні конструкції) при найсуворіших морозах у цій місцевості. Знаючи, як розрахувати тепловтрати за правилами, можна отримати досить точний результат і розпочати підбір джерела тепла за потужністю.

Базові формули

Щоб отримати більш-менш точний результат, необхідно виконувати обчислення за всіма правилами, спрощена методика (100 Вт теплоти на 1 м 2 площі) тут не підійде. Загальні втрати теплоти будівлею в холодну пору року складаються з 2 частин:

• тепловтрат через огороджувальні конструкції;
• втрати енергії, що йде на нагрівання вентиляційного повітря.

Базова формула для підрахунку витрати теплової енергії через зовнішні огорожі виглядає так:

Q = 1/R х (t в - t н) х S х (1 + ∑β). Тут:

• Q - кількість тепла, що втрачається конструкцією одного типу, Вт;
• R - термічний опірматеріалу конструкції, м ² ° С / Вт;
• S - площа зовнішнього огородження, м ²;
• t - температура внутрішнього повітря, ° С;
• t н - найбільш низька температура довкілля, °З;
• β - додаткові тепловтрати, що залежать від орієнтації будівлі.

Термічний опір стін або покрівлі будівлі визначається виходячи з властивостей матеріалу, з якого вони виготовлені, та товщини конструкції. Для цього використовується формула R = δ/λ, де:

• λ - довідкове значення теплопровідності матеріалу стіни, Вт/(м°С);
• δ - товщина шару з цього матеріалу, м.

Якщо стіна зведена з 2 матеріалів (наприклад, цегла з утеплювачем з мінвати), термічний опір розраховується для кожного з них, а результати підсумовуються. Вулична температуравибирається як за нормативним документам, і за особистими спостереженнями, внутрішня — за потребою. Додаткові тепловтрати - це коефіцієнти, визначені нормами:

1. Коли стіна чи частина покрівлі повернута північ, північний схід чи північний захід, то β = 0,1.
2. Якщо конструкція перетворена на південний схід або захід, β = 0,05.
3. β = 0, коли зовнішня огорожа виходить на південну або південно-західну сторону.

Порядок виконання обчислень

Щоб врахувати все тепло, що йде з дому, необхідно зробити розрахунок тепловтрат приміщення, причому кожного окремо. Для цього проводяться виміри всіх огорож, що є сусідами з навколишнім середовищем: стін, вікон, даху, підлоги та дверей.

Важливий момент: обміри слід виконувати за зовнішній стороні, захоплюючи кути будови, інакше розрахунок тепловтрат будинку дасть занижену витрату тепла.

Вікна та двері вимірюються по отвору, який вони заповнюють.

За результатами вимірів розраховується площа кожної конструкції та підставляється у першу формулу (S, м²). Туди ж вставляється значення R, отримане поділом товщини огородження коефіцієнт теплопровідності будівельного матеріалу. У випадку з новими вікнами з металопластику, величину R вам підкаже представник фірми-установника.

Як приклад варто провести розрахунок тепловтрат через стіни, що огороджують, з цегли товщиною 25 см, площею 5 м² при температурі навколишнього середовища -25°С. Передбачається, що всередині температура становитиме +20°С, а площина конструкції звернена на північ (β = 0,1). Спочатку потрібно взяти з довідкової літературикоефіцієнт теплопровідності цегли (λ), він дорівнює 0,44 Вт/(м°С). Потім за другою формулою обчислюється опір передачі тепла цегляної стіни 0,25 м:

R = 0,25 / 0.44 = 0,57 м ² ° С / Вт

Щоб визначити тепловтрати приміщення з цією стінкою, всі вихідні дані слід підставити в першу формулу:

Q = 1 / 0,57 х (20 - (-25)) х 5 х (1 + 0,1) = 434 Вт = 4.3 кВт

Якщо в кімнаті є вікно, то після обчислення його площі слід так само визначити тепловтрати крізь світлопрозорий отвір. Такі ж дії повторюються щодо підлог, покрівлі та вхідні двері. Наприкінці всі результати підсумовуються, після чого можна переходити до наступного приміщення.

Облік тепла на підігрів повітря

Виконуючи розрахунок тепловтрат будівлі, важливо врахувати кількість теплової енергії, що витрачається системою опалення на підігрів вентиляційного повітря. Частка цієї енергії досягає 30% від загальних втрат, тож ігнорувати її неприпустимо. Розрахувати вентиляційні тепловтрати будинку можна через теплоємність повітря за допомогою популярної формули з курсу фізики:

Q пов = cm (t в - t н). У ній:

• Q пов.- тепло, що витрачається системою опалення на прогрів припливного повітря, Вт;
• t в і t н - те, що в першій формулі, ° С;
• m - масова витрата повітря, що потрапляє в будинок зовні, кг;
• с - теплоємність повітряної суміші, що дорівнює 0.28 Вт / (кг ° С).

Тут усі величини відомі, крім масової витрати повітря за вентиляції приміщень. Щоб не ускладнювати собі завдання, варто погодитись із умовою, що повітряне середовище оновлюється у всьому будинку 1 раз на годину. Тоді об'ємна витратаповітря неважко порахувати шляхом складання об'ємів всіх приміщень, а потім потрібно перевести його в масове через щільність. Оскільки щільність повітряної суміші змінюється залежно від температури, потрібно взяти відповідне значенняз таблиці:

m = 500 х 1,422 = 711 кг/год

Підігрів такої маси повітря на 45°С вимагатиме такої кількості теплоти:

Q пов. = 0.28 х 711 х 45 = 8957 Вт, що приблизно дорівнює 9 кВт.

Після закінчення розрахунків результати теплових втрат через зовнішні огородження підсумовуються з вентиляційними тепловтратами, що дає загальне теплове навантаження на систему опалення будівлі.

Подані методики обчислень можна спростити, якщо формули ввести у програму Excel як таблиць з даними, це прискорить проведення розрахунку.