Теплотехнический расчет здания: специфика и формулы выполнения вычислений + практические примеры

Что такое теплотехнический расчет?

Теплотехнический расчет выполняют для того, чтобы подобрать толщину и материал ограждающих конструкций и привести здание в соответствие нормам тепловой защиты. Основным нормативным документом, регламентирующим способность конструкции сопротивляться теплопередаче, является СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Основным показателем ограждающей поверхности с точки зрения теплозащиты стало приведенное сопротивление теплопередаче. Это величина, учитывающая теплозащитные характеристики всех слоев конструкции, учитывая мостики холода.

Подробный и грамотный теплотехнический расчет — достаточно трудоемок. При возведении частных домов, собственники стараются учесть прочностные характеристики материалов, часто забывая о сохранении тепла. Это может привести к довольно плачевным последствиям.

Расчет нормируемой и удельной теплозащитной характеристики здания

Прежде чем переходить к расчетам, выделим несколько выдержек из нормативной литературы.

В пункте 5.1 СП 50.13330.2012 указано, что теплозащитная оболочка здания должна отвечать следующим требованиям:

  1. Приведенное сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих
    конструкций должно быть не меньше нормируемых значений (поэлементные
    требования).
  2. Удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не больше
    нормируемого значения (комплексное требование).
  3. Температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций должна
    быть не ниже минимально допустимых значений (санитарно-гигиеническое
    требование).
  4. Требования тепловой защиты здания будут выполнены при одновременном
    выполнении условий 1,2 и 3.

Пункт 5.5 СП 50.13330.2012. Нормируемое значение удельной теплозащитной характеристики здания, k(тр ⁄ об), Вт ⁄ (м³ × °С), следует принимать в зависимости от отапливаемого объема здания и градусо-суток отопительного периода района строительства по таблице 7 с учетом
примечаний.

Таблица 7. Нормируемые значения удельной теплозащитной характеристики здания:

Отапливаемый объем
здания, Vот, м³
Значения k(тр ⁄ об), Вт ⁄ (м² × °С), при значениях ГСОП, °С × сут ⁄ год
100030005000800012000
1501,2060,8920,7080,5410,321
3000,9570,7080,5620,4290,326
6000,7590,5620,4460,3410,259
12000,6060,4490,3560,2720,207
25000,4860,3600,2860,2180,166
60000,3910,2890,2290,1750,133
15 0000,3270,2420,1920,1460,111
50 0000,2770,2050,1620,1240,094
200 0000,2690,1820,1450,1110,084

Запускаем «Расчет удельной теплозащитной характеристики здания»:

Как видно, часть исходных данных сохранена из предыдущего расчета. По сути, данный расчет — это и есть часть предыдущего расчета. Данные можно изменить.

Используя данные из предыдущего расчета, для дальнейшей работы необходимо:

  1. Добавить новый элемент здания (кнопка «Добавить новый»).
  2. Или выбрать готовый элемент из справочника (кнопка «Выбрать из справочника»). Выберем Конструкцию №1 из предыдущего расчета.
  3. Заполнить графу «Отапливаемый объем элемента, м³» и «Площадь фрагмента ограждающей конструкции, м²».
  4. Нажать кнопку «Расчет удельной теплозащитной характеристики».

Получаем результат:

Как выполнить подсчеты на онлайн калькуляторе

Чтобы получить нужные величины, стоит ввести в онлайн калькулятор регион, в котором будет эксплуатироваться постройка, выбранный материал и предполагаемую толщину стен. В сервис занесены сведения по каждой отдельной климатической зоне:

  • t воздуха;
  • средняя температура в отопительный сезон;
  • длительность отопительного сезона;
  • влажность воздуха.

Температура и влажность внутри помещения — одинаковы для каждого региона Сведения, одинаковые для всех регионов:

  • температура и влажность воздуха внутри помещения;
  • коэффициенты теплоотдачи внутренних, наружных поверхностей;
  • перепад температур.

Чтобы дом был теплым, и в нем сохранялся здоровый микроклимат, при выполнении строительных работ нужно обязательно выполнять расчет теплопроводности материалов стены. Это несложно сделать самостоятельно или воспользовавшись онлайн калькулятором в интернете. Подробнее о том, как пользоваться калькулятором, смотрите в этом видео:

Для гарантировано точного определения толщины стен можно обратиться в строительную компанию. Ее специалисты выполнят все необходимые расчеты согласно требованиям нормативных документов.

Потери через вентиляцию дома

Ключевым параметром в этом случае является кратность воздухообмена. При условии, что стены дома паропроницаемые, эта величина равна единице.


Проникновение холодного воздуха в дом осуществляется по приточной вентиляции. Вытяжная вентиляция способствует уходу теплого воздуха. Снижает потери через вентиляцию рекуператор-теплообменник. Он не допускает ухода тепла вместе с выходящим воздухом, а входящие потоки он нагревает

Есть формула, по которой определяют теплопотери через систему вентиляции:

Qв = (V х Кв : 3600) х Р х С х dT

Здесь символы обозначают следующее:

  1. Qв — теплопотери.
  2. V — объем комнаты в мᶾ.
  3. Р — плотность воздуха. еличина ее принимается равной 1,2047 кг/мᶾ.
  4. Кв — кратность воздухообмена.
  5. С — удельная теплоемкость. Она равна 1005 Дж/кг х С.

По итогам этого расчета можно определить мощность теплогенератора отопительной системы. В случае слишком высокого значения мощности выходом из ситуации может стать устройство вентиляции с рекуператором. Рассмотрим несколько примеров для домов из разных материалов.

Основные параметры для расчета

Чтобы определить расход тепла на отопление, а также произвести теплотехнический расчет здания, необходимо учесть множество параметров, зависящих от следующих характеристик:

  • Назначение и тип здания.
  • Географическое расположение строения.
  • Ориентация стен по сторонам света.
  • Размеры конструкций (объем, площадь, этажность).
  • Тип и размеры окон и дверей.
  • Характеристики отопительной системы.
  • Количество людей, находящихся в здании одновременно.
  • Материал стен, пола и перекрытия последнего этажа.
  • Наличие системы горячего водоснабжения.
  • Тип вентиляционных систем.
  • Другие конструктивные особенности строения.

Как выполнить подсчеты на онлайн калькуляторе

Чтобы получить нужные величины, стоит ввести в онлайн калькулятор регион, в котором будет эксплуатироваться постройка, выбранный материал и предполагаемую толщину стен. В сервис занесены сведения по каждой отдельной климатической зоне:

  • t воздуха;
  • средняя температура в отопительный сезон;
  • длительность отопительного сезона;
  • влажность воздуха.

Температура и влажность внутри помещения — одинаковы для каждого региона Сведения, одинаковые для всех регионов:

  • температура и влажность воздуха внутри помещения;
  • коэффициенты теплоотдачи внутренних, наружных поверхностей;
  • перепад температур.

Чтобы дом был теплым, и в нем сохранялся здоровый микроклимат, при выполнении строительных работ нужно обязательно выполнять расчет теплопроводности материалов стены. Это несложно сделать самостоятельно или воспользовавшись онлайн калькулятором в интернете. Подробнее о том, как пользоваться калькулятором, смотрите в этом видео:

Для гарантировано точного определения толщины стен можно обратиться в строительную компанию. Ее специалисты выполнят все необходимые расчеты согласно требованиям нормативных документов.

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.

Какие помещения считаются отапливаемыми в частном доме

Под одной крышей жилого дома есть помещение гаража с въездом с улицы.Построено со всеми требуемыми документами и разрешениями. Госрегистрацию провел только на жилой дом без площади гаража.Есть желание с гаража сделать кладовку.Вопрос- войдет ли новая площадь уже кладовки в общую площадь дома.И каковы пошаговые действия для решения вопроса. Дачная амнистия уместна? Спасибо

6.* Площадь помещений жилых зданий следует определять по их размерам, измеряемым между отделанными поверхностями стен и перегородок на уровне пола (без учета плинтусов). При определении площади мансардного помещения учитывается площадь этого помещения с высотой наклонного потолка 1,5 м при наклоне 30° к горизонту, 1,1 м — при 45 , 0,5 м — при 60° и более. При промежуточных значениях высота определяется по интерполяции. Площадь помещения с меньшей высотой следует учитывать в общей площади с коэффициентом 0,7, при этом минимальная высота стены должна быть 1,2 м при наклоне потолка 30°, 0,8 м при — 45° — 60° , не ограничивается при наклоне 60° и более.

Влияние воздушной прослойки

В случае, когда в трехслойной кладке в качестве утеплителя применяются минеральная вата, стекловата или другой плитный утеплитель, необходимо устройство воздушной вентилируемой прослойки между наружной кладкой и утеплителем. Толщина этой прослойки должна составлять не менее 10 мм, а желательно 20-40 мм. Она необходима для того, чтобы осушать утеплитель, который намокает от конденсата.

Данная воздушная прослойка является не замкнутым пространством, поэтому в случае ее наличия в расчете необходимо учитывать требования п.9.1.2 СП 23-101-2004, а именно:

а) слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью (в нашем случае – это декоративный кирпич (бессер)), в теплотехническом расчете не учитываются;

б) на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи αext = 10,8 Вт/(м°С).

Задачи проведения процедуры

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

  • Сохранение комфортных климатических условий внутри комнат. В термин «комфорт» входит как отопительная система, так и естественные условия нагревания поверхности стен, крыши, использование всех источников тепла. Это же понятие включают и систему кондиционирования. Без должной вентиляции, особенно на производстве, помещения будут непригодны для работы.
  • Экономия электроэнергии и других ресурсов на отопление. Здесь имеют место следующие значения:
    • удельная теплоемкость используемых материалов и обшивки;
    • климат снаружи здания;
    • мощность отопления.

Крайне неэкономично проводить отопительную систему, которая просто не будет использоваться в должной степени, но зато будет трудна в установлении и дорога в обслуживании. То же правило можно отнести к дорогостоящим стройматериалам.

Вычисление тепловой нагрузки по объему комнат

Когда расстояние между полами и потолком достигает 3 м и более, предыдущий вариант расчета использовать нельзя – результат выйдет некорректным. В подобных случаях отопительную нагрузку принято считать по удельным укрупненным показателям расхода теплоты на 1 м³ объема помещения.

Формула и алгоритм вычислений остаются прежними, только параметр площади S меняется на объем – V:

Соответственно, принимается другой показатель удельного расхода q, отнесенный к кубатуре каждого помещения:

  • комната внутри здания либо с одной внешней стеной и окном – 35 Вт/м³;
  • помещение угловое с одним окном – 40 Вт/м³;
  • то же, с двумя световыми проемами – 45 Вт/м³.

Теперь для примера определим нагрузку на отопление нашего коттеджа, взяв высоту потолков равной 3 м:

Q = (47.25 х 45 + 63 х 40 + 15 х 35 + 21 х 35 + 18 х 35 + 47.25 х 45 + 63 х 40) х 1 = 11182 Вт ≈ 11.2 кВт.

Заметно, что требуемая тепловая мощность системы отопления выросла на 200 Вт по сравнению с предыдущим расчетом. Если же принять высоту комнат 2.7—2.8 м и сосчитать затраты энергии через кубатуру, то цифры получатся примерно одинаковые. То есть, способ вполне применим для укрупненного подсчета теплопотерь в помещениях любой высоты.

Нормы температурных режимов помещений

Перед проведение любых расчётов параметров системы необходимо, как минимум, знать порядок ожидаемых результатов, а также иметь в наличии стандартизированные характеристики некоторых табличных величин, которые необходимо подставлять в формулы или ориентироваться на них.

Выполнив вычисления параметров с такими константами, можно быть уверенным в достоверности искомого динамического или постоянного параметра системы.

Для помещений разнообразного назначения существуют эталонные стандарты температурных режимов жилых и нежилых помещений. Эти нормы закреплены в так называемых ГОСТах

Для системы отопления одним из таких глобальных параметров является температура помещения, которая должна быть постоянной в независимости от периода года и условий окружающей среды.

А вот комнатная температура воздуха в зимний период обеспечивается системой отопления. Поэтому нам интересны диапазоны температур и их допуски отклонений для зимнего сезона.

В большинстве нормативных документов оговариваются следующие диапазоны температур, которые позволяют человеку комфортно находиться в комнате.

Для нежилых помещений офисного типа площадью до 100 м2:

  • 22-24°С – оптимальная температура воздуха;
  • 1°С – допустимое колебание.

Для помещений офисного типа площадью более 100 м2 температура составляет 21-23°С. Для нежилых помещений промышленного типа диапазоны температур сильно отличаются в зависимости от предназначения помещения и установленных норм охраны труда.

Комфортная температура помещения у каждого человека “своя”. Кто-то любит чтобы было очень тепло в комнате, кому-то комфортно когда в комнате прохладно – это всё достаточно индивидуально

Что же касаемо жилых помещений: квартир, частных домов, усадеб и т. д. существуют определённые диапазоны температуры, которые могут корректироваться в зависимости от пожеланий жильцов.

И всё же для конкретных помещений квартиры и дома имеем:

  • 20-22°С – жилая, в том числе детская, комната, допуск ±2°С –
  • 19-21°С – кухня, туалет, допуск ±2°С;
  • 24-26°С – ванная, душевая, бассейн, допуск ±1°С;
  • 16-18°С – коридоры, прихожие, лестничные клетки, кладовые, допуск +3°С

Важно отметить, что есть ещё несколько основных параметров, которые влияют на температуру в помещении и на которые нужно ориентироваться при расчёте системы отопления: влажность (40-60%), концентрация кислорода и углекислого газа в воздухе (250:1), скорость перемещения воздушных масс (0.13-0.25 м/с) и т. п

Условия энергосбережения

Выполняя теплотехнический расчет стены, исходя из условий энергосбережения, необходимо вычислить требуемое сопротивление теплопередачи конструкций. Оно определяется по ГСОП (градусо-сутки отопительного периода, °C) по следующей формуле:

ГСОП = (tв – tот.пер.) × Zот.пер, где

tв – это температура воздушного потока внутри здания, °C.

Zот.пер. иtот.пер. – это продолжительность (сут.) и температура (°C) периода, имеющего среднесуточную температуру воздуха ≤ 8 °C.

Таким образом:

ГСОП = (20 – (-5,9)) ×220 = 5698.

Исходя из условий энергосбережения, определяем Rтр методом интерполяции по СНиПу из таблицы 4:

Rтр = 2,4 + (3,0 – 2,4)×(5698 – 4000)) / (6000 – 4000)) = 2,909 (м2°C/Вт)

Далее, выполняя теплотехнический расчет наружной стены, следует вычислить сопротивление теплопередаче R:

R = 1/ αв + R1 + 1/ αн, где

R1= d/l.

d – это толщина теплоизоляции, м.

l = 0,042 Вт/м°C – это теплопроводность минераловатной плиты.

αн = 23 Вт/м2°C – это теплоотдача наружных конструктивных элементов, принимаемый по СНиПу.

R = 1/8,7 + d/0,042+1/23 = 0,158 + d/0,042.

Порядок обработки исходных данных приборов учета

Главная задача обработки данных учетных приборов заключается в преобразовании исходных файлов, которые считываются непосредственно с тепловых счетчиков, в единый формат, который позволяет проводить дальнейшую проверку на достоверность (верификацию) измеренных параметров теплопотребления и необходимые расчеты.

Конструкция теплового счетчика.

Для тепловых счетчиков разных видов данные считываются в разных форматах и требуют соответствующих процедур обработки. Так, для одного типа теплосчетчиков у различных потребителей параметры, сохраненные в архиве, могут требовать использования разных коэффициентов приведения начальных данных к единым физическим величинам. Различие данных коэффициентов определяется характеристикой импульсных входов вычислителя и диаметром преобразователя расхода. Ввиду этого первоначальная обработка полученных данных требует индивидуального подхода для файлов исходных данных. Часовые и суточные параметры теплоносителя применяются для подтверждения достоверности измеренных значений

При выполнении данной процедуры основное внимание необходимо обратить на следующие показатели:

  • значение расходов и температур теплоносителя не должны выходить за физически обоснованные границы;
  • суточный файл не должен содержать резких изменений расхода теплоносителя;
  • изменение значения среднесуточной температуры носителя в подающем трубопроводе на источнике тепловой энергии должно соответствовать изменению среднесуточной температуры в подающем трубопроводе и потребителей;
  • среднесуточная температура теплоносителя в подающем трубопроводе у потребителей должна быть не выше среднесуточных значений температуры в подающем трубопроводе на источнике.

Конструкция счётчика тепла.

В соответствии с результатами верификации исходных данных учетных проборов следует составить таблицу, в которой для всех потребителей тепловой энергии, имеющих приборы учета, и для источника энергии приводится тот период времени, когда достоверность начальных данных не вызывает сомнений. На основании этой таблицы следует выбрать общий период, в течение которого имеются достоверные данные изменения для всех потребителей сети и на источнике теплоэнергии (так называемый период наличия данных).

На основании часового файла данных, полученного на источнике теплоэнергии, определяют количество часов в периоде измерений, данные за которые будут использованы для дальнейшей обработки. Перед тем как определять период измерений, следует вычислить время, необходимое для заполнения всех подающих трубопроводов теплоносителем.

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.

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.

Необходимые нормативные документы

Необходимые нормативные документы

Для расчета потребуются два СНиПа, один СП, один ГОСТ и одно пособие:

  • СНиП 23-02-2003 (СП ). «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция от 2012 года .
  • СНиП 23-01-99* (СП ). «Строительная климатология». Актуализированная редакция от 2012 года .
  • СП 23-101-2004. «Проектирование тепловой защиты зданий» .
  • ГОСТ 30494-96 (заменен на ГОСТ 30494-2011 с 2011 года). «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» .
  • Пособие. Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие» .

Скачать СНиПы и СП вы можете здесь, ГОСТ — здесь, а Пособие — здесь.

Специфика и другие особенности

Также возможна и другая специфика у помещений, для которых делается расчет, не все же они похожи и совершенно одинаковы. Это могут быть такие показатели как:

  • температура теплоносителя меньше 70 градусов – число частей соответственно предстоит увеличить;
  • отсутствие двери в проеме между двумя помещениями. Тогда требуется подсчитать общую площадь обоих помещений, чтобы вычислить количество радиаторов для оптимального обогрева;
  • установленные на окнах стеклопакеты препятствуют потере тепла, следовательно, можно монтировать меньше секций батареи.

При замене старых чугунных батарей. которые обеспечивали нормальную температуру в комнате, на новые алюминиевые или биметаллические, калькуляция весьма проста. Умножитьте теплоотдачу одной чугунной секции (в среднем 150 Вт). Результат разделите на количество тепла одной новой части.

2.7 Расчет температурного поля.

Длина крепления 50 мм + 150 мм = 200мм. Толщина метала, из которого изготавливаются детали 1,0 мм. Суммарная ширина части кронштейна, прорезающей минераловатные плиты 100 мм. Площадь сечения кронштейна 100 мм2. Площадь части кронштейна прилегающей к конструктивному слою стены (опоры) 3000 мм2.

Площадь паронитовой прокладки 3000 мм2. Толщина паронитовой прокладки 4мм.

Диаметр стального крепления (анкера) 7 мм. Количество анкеров 2 шт. Глубина погружения стального анкера в конструктивный слой 90 мм.

Для оцинкованного стального кронштейна

ξн = 0,22 м.Sн = 1,0 ∙ 10-4 м2.tкк = 8 °С.tпр = -14,73 °С.αпр = 6,72 Вт/(м2°С).

R0пр 0,95  4,08 = 3,88 м2°С/ Вт

Приведенное сопротивление конструкции 3,88 м2°С/ Вт больше требуемого значения 2,93 м2°С/ Вт, значит конструкция удовлетворяет СНиП 23-02-2003 по энергоснабжению.

Как рассчитать площадь дома — формула расчета

Результаты полученных измерений нужно записать, сделав пометки — такой шаг облегчит задачу в том случае, если вы в будущем соберётесь предпринять ещё какие-либо работы в доме. После этого, надо сложить все результаты замеров, полученные вами для каждой комнаты. Вычисленная величина и станет показателем жилой площади вашего домовладения.

Зона домовладения, относимая условно к жилой представляет собой пространство, предназначенное непосредственно только для проживания домочадцев. Общая же домовая территория заключает в себе все имеющиеся в доме отдельные комнаты, а также различные подсобные зоны. Отсюда можно сделать вывод, что домовая площадь, отведённая под жилую всегда намного меньше общей.

Газовые напольные котлы отопления: общая информация

Еще один важный аспект: мощность напольного газового котла, которую заявляет его производитель, обычно может быть только в случае номинального давления в магистралях на 13-20 мбар. Но по факту это давление – ниже 10 мбар. Именно поэтому напольный газовый котел лучше приобрести с немного большей мощностью.

Так, отопительный котел является специальным устройством, предназначенным для обогревания помещения. Иногда такого рода котлы применяются еще и для того чтобы нагревать воду. Подразделяются они в зависимости от того, какой энергоноситель применяется, от назначения и принципа крепления. Сегодня самым оптимальным вариантом является использование магистрального газа – это можно заметить, исследуя даже рейтинг напольных газовых котлов отопления. Ведь газ – это не только относительно дешево, но еще и практично. К тому же, в странах СНГ газ является превалирующим видом топлива.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий