Как уменьшить теплопотери и экономить на отоплении

Что такое теплопотери? Почему их нужно знать?

Теплопотери – это то количество тепла, которое теряют внутренние помещения через ограждающие перегородки, если температура за окном ниже той, которая должна поддерживаться внутри здания.

Необходимость расчета теплопотерь обусловлена задачей проектирования системы отопления, кондиционирования. От данного показателя зависит выбор климатической системы, мощности котельной, сечения труб, количества секций радиатора, применения системы теплый пол, других отопительных устройств.

Усредненные показатели имеет смысл использовать лишь тогда, когда к помещению не предъявляется строгих требований по поддержанию определенных постоянных температур. Остальные случаи, особенно когда речь идет о жилых, общественных строениях с постоянным пребыванием людей без верхней одежды, требуют произвести точный расчет показателя теплопотерь.

На сегодняшний день человечество озадачено проблемой рационального потребления ресурсов, особенно энергетических. Правильный расчет теплопотерь позволит определить наиболее рациональный путь организации системы отопления, чтобы помещение прогревалось до комфортной температуры, при этом энергопотребление не было избыточным.

Физика теплотехнических процессов

Различные области физики имеют много схожего в описании явлений, которые ими изучаются. Так и в теплотехнике: принципы, описывающие термодинамические системы, наглядно перекликаются с основами электромагнетизма, гидродинамики и классической механики. В конце концов, речь идёт об описании одного и того же мира, поэтому не удивительно, что модели физических процессов характеризуются некоторыми общими чертами во многих областях исследований.

Суть тепловых явлений понять легко. Температура тела или степень его нагрева есть не что иное, как мера интенсивности колебаний элементарных частиц, из которых это тело состоит. Очевидно, что при столкновении двух частиц та, у которой энергетический уровень выше, будет передавать энергию частице с меньшей энергией, но никогда наоборот. Однако это не единственный путь обмена энергией, передача возможна также посредством квантов теплового излучения. При этом базовый принцип обязательно сохраняется: квант, излученный менее нагретым атомом, не в состоянии передать энергию более горячей элементарной частице. Он попросту отражается от неё и либо пропадает бесследно, либо передаёт свою энергию другому атому с меньшей энергией.

Термодинамика хороша тем, что происходящие в ней процессы абсолютно наглядны и могут интерпретироваться под видом различных моделей. Главное — соблюдать базовые постулаты, такие как закон передачи энергии и термодинамического равновесия. Так что если ваше представление соответствует этим правилам, вы легко поймёте методику теплотехнических расчётов от и до.

Расчет потерь тепла

Для точного расчета теплопотерь потребуется подготовить исходные данные по конкретному объекту (объем, высота здания, его местоположение), а также нормативные документы, содержащие таблицы различных коэффициентов, показателей.  Сначала рекомендуется рассчитать все составляющие формулы, записать данные, затем подставить данные формулы.

Основные формулы

Для расчета используется следующая формула:

Qот = а*V*qот *(tв — tнр)*(1 + Кир)*10-6 Гкал/час

• а – поправочный коэффициент, который учитывает разницу между температурой воздуха снаружи (улица) определенной местности и температурой -30оС, для которой обозначена характеристика qот;
• V – объем здания по внешнему периметру;
• qот — удельная характеристика отапливаемого помещения, которая обозначена при температуре снаружи -30оС;
• tв –температура воздуха внутри помещения;
•  tнр –температура снаружи конкретного местоположения (местности), в котором расположено здание;
• Кир –коэффициент инфильтрации, определяемый тепловым, ветровым напором.

Из приведенных выше составляющих формулы к числу исходных данных относится объем помещения, поправочный коэффициент, удельную характеристику здания, расчетные температуры необходимо взять из документации, а коэффициент инфильтрации рассчитать по формуле:

                                  273 + tнр

Кир = 10-2 √[2gL(1 — ————-) + wp2]

                                  273 + tв

g – ускорение свободного падения земли (9,8 м/с2);

L – высота строения;

wp — обусловленная данным регионом скорость ветра отопительного периода.

Необходимая документация

Часть данных необходимо взять в нормативной документации, рекомендуется скачать эти документы или найти их онлайн:

Методика определения количества тепловой энергии и теплоносителя […](1);

Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны (2);

Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях (3);

Строительная климатология (4).

Для удобства литература пронумерована. Далее соответствующая документация будет обозначаться сокращенно (например, Д3). — источник: https://vse-okna24.com/?p=935&preview=true

Исходные данные. Предварительные подсчеты

Рассмотрим расчет теплопотерь на примере административного здания города Омск. Высота здания – 9 метров. Объем здания по внешнему периметру – 8560 кубических метров.

В Таблице 3.1 – Климатические параметры холодного периода года (Д4)  напротив соответствующего города находим  5-ую графу, температуру воздуха наиболее холодной пятидневки. Для Омска данный показатель равен – 37оС.

В 20-й графе этой же таблицы находим скорость ветра данного города. Данный показатель составляет 2,8 м/с.

В пункте 1.2 (Д1) находим Таблицу 2, поправочный коэффициент а для жилых помещений. В таблице представлены коэффициенты температуры шагом 5 градусов, соответственно есть данные температуры — 35 оС (коэффициент 0,95), — 40 оС (коэффициент 0,9). Рассчитываем методом интерполяции коэффициент нашей температуры — 37 оС, получаем – 0,93.

Далее п.3 (Д3) находим Классификацию помещений и определяем категорию анализируемого помещения. Поскольку речь идет об административном здании, ему присваивается категория 3в (пространство пребывания большого количества людей без верхней одежды в положении стоя).

Таблица 3 (Д3) Допустимые, достаточные значения увлажненности воздуха, силы ветра, температурного режима гражданских помещений – находим показатель Температура (оптимальная) для нашего типа здания (3в). Показатель составляет 18-20 градусов. Выбираем наименьшую границу  18оС.

Таблице 4 (Д1) Удельный показатель тепла культурно-образовательных, административных, лечебных зданий – находим соответствующий коэффициент, исходя из объема здания. Данный случай до 10 000 м3. Коэффициент составляет 0,38.

Все данные подготовлены:

g – 9,8 м/с2;

L – 9 м;

wp – 2,8 м/с;

а –0,93;

V – 8560 м3;

qот – 0,38;

tв – 18оС;

tнр – — 37оС;

Кир – необходимо рассчитать.

Далее можно просто подставить цифры формулы.

Итоговый расчет

Сначала рассчитываем коэффициент инфильтрации:

                       273 + (-37)

Кир = 10-2 √[2*9,8*9(1 — —————) + 2,82] = 0,4

                     273 + 18

Qот = 0,93*8560*0,38*(18 – (-37))*(1 + 0,4)*10-6 Гкал/час = 232933 *10-6 Гкал/час = 0,232933 Гкал/час

Для большего понимания, посмотрите данное видео:

Укрупненный расчет

Выше описана методика точного подсчета теплопотерь, однако далеко не все используют данную формулу, зачастую обыватели довольствуются усредненными данными, уже посчитанными для помещения высотой потолков до 3 метров. Укрупненный расчет производят исходя из  значения 100 Вт/1 квадратный метр помещения. Соответственно дома площадью 100 м2 необходимо обеспечить отопительную систему мощностью примерно 10 000 Вт.

Подобные расчеты являются достаточно усредненными. Учитывая, что в нашей стране большая вариативность климатических зон, использовать такой расчет нецелесообразно. При недостаточной мощности, дом не будет достаточно хорошо прогреваться, а при избыточной — ресурсы будут расходоваться впустую.

Большие теплопотери дома? Как их снизить?

Зачастую владельцам частного жилья приходится сталкиваться с проблемой повышенных теплопотерь. Несмотря на то, что все расчеты были произведены соответственно нормативной документации, тепла коттеджа всегда не хватает. Это может быть связано с огрехами, допущенными при строительстве дома, установке стеклопакетов, системы кондиционирования, утепления стен.

Чаще всего причиной утечки тепла коттеджа может стать:

• поврежденный во время монтажа или неправильно закрепленный утеплитель;
• неэффективная работа радиаторов (радиаторы слишком близко расположены к стене, нагревают ограждающую перегородку);
• проникновение холода через монтажные отверстия кондиционера или люки;
• некачественно заделанные кладочные швы;
• близкая укладка теплых полов к стене;
• некачественный монтаж стеклопакетов.

Выявить подобные дефекты можно посредством термограммы. Термограмма показывает, какие участки ограждающей перегородки нагреваются сильнее, соответственно отдают больше тепла в окружающую среду.

Чтобы избежать подобных проблем, важно позаботиться о качестве монтажных работ, утепления коттеджа этапа строительства дома. Выбор материалов утепления, стеклопакетов, систем кондиционирования, радиаторов, систем теплых полов также определяет дальнейший уровень теплопотерь. Экономия строительных материалов может впоследствии стать причиной переплат на энергоресурсы.

Сокращению теплопотерь может способствовать правильно составленный архитектурный проект дома. Считается, что отапливать одноэтажный дом простой геометрии, ограниченным количеством углов — экономичнее. Также способствует экономии наличие рольставней окон, остекление южной стороны.

Понятие сопротивления теплопередаче

Способность того или иного материала передавать тепло называется теплопроводностью. В общем случае она всегда выше, чем больше плотность вещества и чем лучше его структура приспособлена для передачи кинетических колебаний.

Сравнение энергоэффективности различных строительных материалов

Величиной, обратно пропорциональной тепловой проводимости, является термическое сопротивление. У каждого материала это свойство принимает уникальные значения в зависимости от структуры, формы, а также ряда прочих факторов. Например, эффективность передачи тепла в толще материалов и в зоне их контакта с другими средами могут отличаться, особенно если между материалами есть хотя бы минимальная прослойка вещества в другом агрегатном состоянии. Количественно термическое сопротивление выражается как разница температур, разделённая на мощность теплового потока:

Rt = (T2 – T1) / P

где:

• Rt — термическое сопротивление участка, К/Вт;
• T2 — температура начала участка, К;
• T1 — температура конца участка, К;
• P — тепловой поток, Вт.

В контексте расчёта теплопотерь термическое сопротивление играет определяющую роль. Любая ограждающая конструкция может быть представлена как плоскопараллельная преграда на пути теплового потока. Её общее термическое сопротивление складывается из сопротивлений каждого слоя, при этом все перегородки складываются в пространственную конструкцию, являющуюся, собственно, зданием.

Rt = l / (λ·S)

где:

• Rt — термическое сопротивление участка цепи, К/Вт;
• l — длина участка тепловой цепи, м;
• λ — коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м·К);
• S — площадь поперечного сечения участка, м2.

Факторы, влияющие на теплопотери

Тепловые процессы хорошо коррелируют с электротехническими: в роли напряжения выступает разница температур, тепловой поток можно рассматривать как силу тока, ну а для сопротивления даже своего термина придумывать не нужно. Также в полной степени справедливо и понятие наименьшего сопротивления, фигурирующего в теплотехнике как мостики холода.

Если рассматривать произвольный материал в разрезе, достаточно легко установить путь теплового потока как на микро-, так и на макроуровне. В качестве первой модели примем бетонную стену, в которой по технологической необходимости выполнены сквозные крепления стальными стержнями произвольного сечения. Сталь проводит тепло несколько лучше бетона, поэтому мы можем выделить три основных тепловых потока:

• через толщу бетона
• через стальные стержни
• от стальных стержней к бетону

Теплопотери через мостики холода в бетоне

Модель последнего теплового потока наиболее занимательна. Поскольку стальной стержень прогревается быстрее, то ближе к наружной части стены будет наблюдаться разница температур двух материалов. Таким образом, сталь не только «перекачивает» тепло наружу сама по себе, она также увеличивает тепловую проводимость прилегающих к ней масс бетона.

В пористых средах тепловые процессы протекают похожим образом. Практически все строительные материалы состоят из разветвлённой паутины твёрдого вещества, пространство между которым заполнено воздухом. Таким образом, основным проводником тепла служит твёрдый, плотный материал, но за счёт сложной структуры путь, по которому распространяется теплота, оказывается больше поперечного сечения. Таким образом, второй фактор, определяющий термическое сопротивление, это неоднородность каждого слоя и ограждающей конструкции в целом.

Уменьшение теплопотерь и смещение точки росы в утеплитель  при наружном утеплении стены

Третьим фактором, влияющим на теплопроводность, мы можем назвать накопление влаги в порах. Вода имеет термическое сопротивление в 20–25 раз ниже, чем у воздуха, таким образом, если она наполняет поры, в целом теплопроводность материала становится даже выше, чем если бы пор вообще не было. При замерзании воды ситуация становится ещё хуже: теплопроводность может возрасти до 80 раз. Источником влаги, как правило, служит комнатный воздух и атмосферные осадки. Соответственно, три основных метода борьбы с таким явлением — это наружная гидроизоляция стен, использование парозащиты и расчёт влагонакопления, который обязательно производится параллельно прогнозированию теплопотерь.

Распределение потерь тепла в доме

Все специалисты рекомендуют осуществлять утепление частных домов, квартир и производственных помещений, не только снаружи, но и изнутри. Если этого не сделать, то «дорогое» нам тепло, в холодное время года, будет попросту быстро улетучиваться в никуда.

Основываясь на статистике и данных специалистов, согласно которым, если определить и ликвидировать основные утечки тепла, то можно уже будет на этом сэкономить на отоплении зимой от 30% и более процентов.

Итак, давайте же разберем, в каких направлениях, и в каких процентах уходит наше тепло из дома.

Самые большие потери тепла происходят через:

• перекрытия и крышу 25%
• стены 35%
• пол 15%
• окна 10%
• двери 15%

Теплопотери фундамента

Бетон – преобладающий материал в строительстве фундаментов. Его высокая теплопроводность и прямой контакт с грунтом дают до 20% теплопотерь по всему периметру здания. Фундамент особенно сильно проводит тепло из подвального помещения и неправильно смонтированного теплого пола на первом этаже.

Теплопотери через фундамент

Потери тепла увеличивает и лишняя влага, не отведенная от дома. Она разрушает фундамент, создавая лазейки для холода. К влажности чувствительны и многие теплоизоляционные материалы. Например, минвата, которая часто переходит на фундамент с общего утепления. Она легко повреждается влагой, и поэтому требует плотного защитного каркаса. Керамзит так же теряет свои теплоизоляционные свойства на постоянно влажном грунте. Его структура создает воздушную подушку и хорошо компенсирует давление грунтов при замерзании, но постоянное присутствие влаги сводит к минимуму полезные свойства керамзита в утеплении. Именно поэтому создание рабочего дренажа – обязательное условие долгой жизни фундамента и сохранения тепла.

Сюда же по важности можно отнести и гидроизоляционную защиту основания, а так же многослойную отмостку, шириной не меньше метра. При столбчатом фундаменте или пучинистом грунте отмостка по периметру утепляется, что бы защитить от промерзания грунт у основания дома. Утепляется отмостка керамзитом, листами пенополистирола или пенопласта.

Листовые материалы для утепления фундамента лучше выбирать с пазовым соединением, и его обрабатывать специальным силиконовым составом. Герметичность замков перекрывает доступ холоду и гарантирует сплошную защиту фундамента. В этом вопросе бесшовное напыление пенополиуретана имеет бесспорное преимущество. Вдобавок, материал эластичный и не трещит при пучении грунта.

Для всех видов фундаментов можно использовать разработанные схемы утепления. Исключением может быть фундамент на сваях, за счет своей конструкции. Здесь при обработке ростверка важно учитывать пучинистость грунта и выбрать технологию, не разрушающую сваи. Это сложный расчет. Практика же показывает, что дом на сваях защищает от холода грамотно утепленный пол первого этажа.

Внимание! Если в доме есть подвал, и он часто затопляется, то с утеплением фундамента это необходимо учесть. Так как утеплитель/изолятор в данном случае будет закупоривать влагу в фундаменте, и его разрушать. Соответственно – тепло будет теряться еще больше. Первым необходимо решить вопрос с затоплением.

Теплопотери через крышу и перекрытия

Как известно, теплый воздух всегда поднимается в верх, поэтому он обогревает не утепленную крышу дома и перекрытия, через которые и происходит утечка 25% нашего с Вами тепла.

Чтобы произвести утепление крыши дома и сократить потери тепла до минимума, нужно использовать утеплители для крыши суммарной толщиной от 200мм до 400мм. Технологию утепления крыши дома можно увидеть, увеличив картинку с права.

Теплопотери через стены

Многие, наверное, зададутся вопросом: а, почему теплопотери через не утепленные стены дома (около 35%), больше чем через не утепленную крышу дома, ведь весь теплый воздух поднимается в верх?

Все очень просто. Во-первых, площадь стен намного больше площади крыши, а во-вторых, разные материалы имеют разную теплопроводность. Поэтому, при строительстве загородных домов, в первую очередь нужно позаботиться об утеплении стен дома. Для этого подойдут утеплители для стен суммарной толщиной от 100 до 200мм.

Для правильного утепления стен дома необходимо иметь знания технологий и специальный инструмент. Технологию утепления стен кирпичного дома можно увидеть, увеличив картинку справа.

Дефекты с теплопотерями есть и у утепленных стен

Монтаж поврежденного материала (со сколами, сдавливанием и т.п.) оставляет уязвимые области для утечек тепла. Это хорошо видно при обследовании дома тепловизором. Яркие пятна показывают бреши в наружном утеплении.

Поврежденный утеплитель на тепловизоре

При эксплуатации важно следить за общим состоянием утепления. Ошибка в выборе клея (не специального для теплоизоляции, а плиточного) может выдать трещины в конструкции уже через 2 года. Да и основные утеплительные материалы так же имеют свои минусы. Например:

• Минвата – не гниет, и не интересна грызунам, но очень чувствительна к влаге. Поэтому срок ее добротной службы в наружном утеплении около 10 лет — затем появляются повреждения.
• Пенопласт – имеет хорошие изоляционные свойства, но легко поддается грызунам, и не устойчив к силовому воздействию и ультрафиолету. Слой утепления после монтажа требует скорой защиты (в виде конструкции или слоя штукатурки).

В работе с обоими материалами важно соблюсти четкую подгонку замков утеплительных плит и перекрестное расположение листов.

• Пенополиуретан – создает бесшовное утепление, удобен для неровных и изогнутых поверхностей, но уязвим для механических повреждений, и разрушается под УФ-лучами. Покрывать его желательно штукатурной смесью — крепление каркасов сквозь слой утеплителя нарушает общую изоляцию.

Опыт! Потери тепла могут нарастать во время эксплуатации, ведь у всех материалов есть свои нюансы. Лучше периодически оценивать состояние утепления и повреждения устранять сразу. Трещина на поверхности – это «скоростная» дорога к разрушениям утеплителя внутри.

Теплопотери через полы

Как не странно, но не утепленные полы в доме забирают от 10 до 15% тепла (цифра может быть и больше, если у Вас дом построен на сваях). Это связано с вентиляцией под домом в холодный период зимы.

Для минимизации теплопотерь через не утепленные полы в доме, можно использовать утеплители для полов толщиной от 50 до 100мм. Этого будет достаточно, чтобы ходит босиком по полу в холодную зимнею пору. Технологию утепления полов дома можно увидеть, увеличив картинку справа.

Теплопотери через окна

Окна – пожалуй это, тот самый элемент, который практически невозможно утеплить, т.к. тогда дом станет похож на темницу. Единственное, что можно сделать для сокращения теплопотерь до 10%, так это сократить количество окон при проектировании, утеплить откосы и установить как минимум двойные стеклопакеты.

Теплопотери через двери

Последний элемент в конструкции дома, через который уходит до 15% тепла – это двери. Связано это с постоянным открытием входных дверей, через которые постоянно выходит тепло. Для сокращения теплопотерь через двери до минимума, рекомендуется устанавливать двойные двери, уплотнять их уплотнительной резинкой и ставить тепловые завесы.

Как нормативы регламентируют теплопотери

Окна, двери, крыша, стены…. — все это ограждающие конструкции. У каждой из них свое сопротивление теплопередаче. Через каждую проходит какое-то количество тепла, которое зависит от указанного сопротивления, площади, разности температур и др.

Нормативом регламентируется для каждой ограждающих конструкций дома определенное сопротивление теплопередаче, в зависимости от количества градусо-суток, т.е. от региона проживания.

Также указываются максимальные возможные удельные теплопотери за отопительный сезон.

При этом в нормативе указывается, что сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций могут быть ниже требований, если это целесообразно экономически, но суммарные теплопотери при этом не должны превышать нормативных.

В каждом конкретном случае предлагается проверять экономическую целесообразность тех или иных решений по теплосбережению, и отыскивать наиболее экономичное решение в зависимости от региона, цен на топливо и др.

Подробней как влияет стоимость топлива на выбор утепления

Теплые стены целесообразно не утеплять

Действительно, зачастую доутеплять стены, которые «теплые» сами по себе, до нормативных требований, весьма затратно. Например, однослойная стена из поризованной керамики может иметь сопротивление теплопередаче немногим меньше чем нормативное значение.

Доутепление слоем минеральной ваты толщиной 3 — 5 см потребует больших дополнительных затрат, уменьшит надежность, долговечность конструкции. Чем лучше однослойные стены из теплых материалов

Оказывается, что экономически выгодней в данном проекте достичь требований по энергопотерям оптимизацией вентиляции, и применением энергосберегающих стекол, например. Но на практике подобное решение игнорируют, и эту экономическую выгоду упускают. Почему?

Простые проекты

Проекты сейчас в основном делаются исходя из требований нормативов относительно сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Такой проект сделать намного проще. Усложнять расчеты энергопотерями, которые происходят по разным причинам, многие не хотят, или не могут. Поэтому энергосберегающие мероприятия и экономическая целесообразность в полной мере не просчитываются.

Какие мероприятия по теплосбережению могут быть разработанными в проектах, и реализовываться на практике?

Меры по снижению теплопотерь

• Увеличивать сопротивление теплопередаче конструкций. В первую очередь тех, которые выгодней утеплять. Например, если стены достаточно теплые, то дешевле с большим эффектом увеличить толщину утеплителя в кровле над мансардой, в полу, а также установить более энергосберегающие окна. Но у конкретного проекта, могут быть свои решения.
• Рассмотреть возможность строительства одноэтажного дома вместо двухэтажного. У двухэтажных на 10% больше потерь тепла при прочих равных обстоятельствах.
• Упростить форму здания, приблизить ее к правильному четырехугольнику, убрать навесные элементы, контактирующие с несущими ограждающими конструкциями. «Лишние » углы дают увеличение утечек тепла от 3%.
• Применять «теплые» окна, защищенные снаружи рольставнями.
• Предусмотреть современную автоматизированную вентиляционную систему с фиксированным количеством воздуха, и рекуперацией тепла.
• Применить рекуперацию тепла канализационных стоков.
• Запроектировать пристройку к наружным стенам других неотапливаемых помещений, — летней кухни, веранды, закрытой террасы, гаража, мастерской, склада…
• Стремиться запроектировать максимальную площадь остекления с южной стороны. Чтобы нивелировать нагрев летом, предусмотреть дополнительные меры, например, затеняющий сад с опадающей листвой. жалюзи, карнизы.
• Применить эффективные приемы отопления, — теплый пол с конденсационным котлом, программируемое регулирование температуры для каждой комнаты. Снижение температуры на 2 градуса экономит не менее 5% энергоносителя.

Важность вентиляции

Существенные теплопотери могут быть не только за счет непосредственной передачи тепла от предмета к предмету. Но и за счет выноса теплого воздуха вместе с вентиляцией, потерей энергии со сливаемой горячей водой, вследствие ухода лучевой энергии через стекла, обдувом (усиленным теплообменом) ветром…

Если ограждающие конструкции будут иметь требуемое сопротивление теплопередаче, то все равно, дом может терять энергию в гораздо большем количестве, чем это указано в нормативе.

Выход только в комплексном подходе к теплосбережению.
Вопросу вентиляции помещения нужно придать столько же важности, как и вопросу утепления.

Основным источником теплопотерь в доме являются окна

Как показывает практика, сквозь окна может уходить до 10% тепла. Утечка тепла из помещения посредством оконных конструкций происходит по нескольким направлениям:

• сквозь блок и элементы переплета;
• за счет теплопроводности воздушных масс и конвекции между стеклами;
• вследствие теплового излучения.

Величина тепловых потерь непосредственно зависит от типа и особенностей конструкции окна, качества ПВХ, других используемых материалов, фурнитуры, правильности монтажа. Поэтому бороться с таким явлением следует с учетом основных каналов утечки тепловых потоков.

Как уменьшить теплопотери окна?

В энергетическом балансе любого здания светопрозрачные элементы играют далеко не последнюю роль. Поэтому повышение их энергоэффективности является частью комплекса мероприятий по энергосбережению.

Чем больше площадь проема, тем больше тепла может уйти сквозь него. Это следует помнить при выборе размера металлопластиковой конструкции. Чтобы обеспечить оптимальный режим естественного освещения, площадь остекленных поверхностей должна составлять примерно 10% от площади комнаты. При этом оптимальная ширина окна равняется 55% от ширины помещения.

Если же в доме предусмотрено панорамное остекление, то поверхность стекла можно покрыть специальным составом, который пропускает солнечный свет и препятствует утечке тепловой энергии.

Как показала практика, увеличение воздушного слоя между стеклами не приносит желаемого результата. Намного эффективней с задачей теплосбережения справляется многослойный стеклопакет. При этом вполне достаточно расстояния между стеклами в 1,6 см. Для улучшения теплосберегающих характеристик из пространства между стеклами откачивают воздух и закачивают в камеры аргон, ксенон или газовую смесь.

Если постройка дома только планируется, то в проекте необходимо продумать расположение окон. Это связано с тем, что стекло обладает односторонней проводимостью, т.е. снаружи поступает больше тепла, чем может выйти изнутри. Поэтому в некоторых комнатах зимой может быть тепло и без активного обогрева, а летом – в них будет слишком жарко. И в таком случае останется только использовать специальные защитные пленки или жалюзи.

Также большое значение имеет и качество уплотнителей, исправность фурнитуры. При выявлении неплотного прилегания или в случае поломки подъемных механизмов, петель, фиксаторов, их необходимо заменить на новые комплектующие.

Факторы, влияющие на теплопотери через окна

Итак, вот что влияет на потери тепла через окна:

• размер окон и их количество (площадь светового проёма);
• материал оконного блока;
• тип остекления;
• месторасположение;
• уплотнение.

Теперь разберём «по косточкам» каждый фактор отдельно, узнаем, каким он должен быть оптимальным.

Какой должна быть площадь окон?

Очевидно, что чем больше площадь оконного проёма, тем больше тепла через него может покинуть комнату. Но совсем без окон нельзя… Площадь окон должна обосновываться расчетом: почему выбрали именно такую ширину и высоту окна?

Отсюда вопрос: какая площадь окон оптимальна в жилых домах?

Если обратиться к ГОСТ’ам, то получим чёткий ответ:

– площадь оконного проёма должна обеспечивать коэффициент естественной освещённости (КЕО), значение которого зависит от района строительства, характера местности, ориентации по сторонам света, назначения помещения, типа оконных переплётов.

Считается, что света поступает в помещение достаточно, если площадь всех стеклянных поверхностей в сумме составляет 10…12% от общей площади комнаты (рассчитанной по полу). По физиологическим показаниям считается, что оптимальное условие освещения достигается при ширине окон, равной 55% от ширины комнаты. Для котельных площадь светового проёма 0.33 м2 на 1 м3 объёма помещения.

Для отдельных помещений (например, котельных) имеются свои требования, о которых нужно узнавать в соответствующих нормативных документах.

Как снизить теплопотери при большой площади остекления?

Теплопотери через стёкла могут быть значительны, отчего и расходы на отопление большими.

Для уменьшения теплопотерь через окна на стёкла наносят специальные покрытия с односторонним пропусканием коротко- и длинноволнового излучения (длинноволновая часть спектра – это инфракрасные лучи, исходящие от отопительных приборов, они задерживаются, а коротковолновая часть – ультрафиолетовые лучи – пропускается). В результате зимой солнечный свет в помещение проходит, а тепло из помещения не уходит:

А летом наоборот:

Почему многослойное остекление эффективней?

Опыт показывает, что увеличение толщины воздушной прослойки между стёклами в двойном оконном переплёте, не приводит к увеличению тепловой эффективности всего окна. Эффективней сделать несколько прослоек, увеличивая количество стёкол.

«Классическая» двойная рама малоэффективна. А наибольшего эффекта можно достигнуть тройным остеклением. То есть, двухкамерный стеклопакет по всем параметрам (теплоизоляция, звукоизоляция) эффективней однокамерного.

(Камеры здесь – это промежутки между стёклами; два стекла – один промежуток, однокамерный стеклопакет; три стекла – два промежутка, две камеры… и т. д.)

Оптимальной толщиной воздушной прослойки между стёклами считается 16 мм.

Когда вам предлагают стеклопакеты, и нужно выбрать из нескольких видов, например, из таких (числа над стеклопакетами – это толщины стёкол и пространств между ними):

– то оптимальные второй и третий.

Ну, опять же, нужно иметь в виду уплотнение стёкол. В современных стеклопакетах не только увеличено число камер, но и в пространстве между стёклами откачан воздух, вместо него закачан какой-нибудь инертный газ, и камеры герметичны.

Месторасположение окон и потери тепла через них

Оконное стекло почти полностью прозрачно для солнечного тепла, но не прозрачно для «чёрных» источников излучения (с температурой ниже 230 градусов).

Намного больше тепла проходит через стекло снаружи, чем может пройти изнутри. Такая односторонняя проводимость может приводить к тому, что зимой отопление помещений с солнечной стороны может не потребовать значительных трат. Летом же получаем, наоборот, перегрев комнат, отчего возникает необходимость в охлаждении помещений.

Наименьшее поступление света бывает с северной, северо-восточной и северо-западной сторон.

Вывод: учитывать расположение окон и их влияние на климат в доме нужно на стадии проектирования дома. В противном случае остаётся лишь «бороться» с помощью жалюзей, плёнок на стёклах, реставрации старых рам или замены их на новые, утепления откосов и прочих мероприятий, о которых в следующих статьях.

Перед тем, как начать строить дом, нужно купить проект дома – так говорят архитекторы. Надо купить услуги профессионалов – так говорят строители. Необходимо купить качественные строительные материалы – так говорят продавцы и производители стройматериалов и утеплителей.

И вы знаете, в чем-то они все немножечко правы. Однако никто кроме вас не будет настолько заинтересован в вашем жилье, чтобы учесть все моменты и свести воедино все вопросы по его строительству.

Один из самых важных вопросов, которые стоит решить на этапе планирования строительства, это теплопотери дома. От расчета теплопотерь будут зависеть и проект дома, и его строительство и то, какие стройматериалы и утеплители вы будете закупать.

Не бывает домов с нулевыми теплопотерями. Для этого дом должен был бы плыть в вакууме со стенами в 100 метров высокоэффективного утеплителя. Мы живем не в вакууме, и вкладываться в 100 метров утеплителя не хотим. А значит, у нашего дома будут теплопотери. Пусть будут, лишь бы они были разумными.

Посмотрим, какие теплопотери можно считать разумными, и куда уходит тепло из дома в холодный период года.

Теплозащита стеклопакетов

Теплозащитные свойства стеклопакетов, заполненных инертными газами, увеличиваются на 12-13 процентов. Трехслойное остекление имеет значительную тепловую эффективность, которая основана на снижении теплопотерь за счет теплопроводности и конвективных (по 15 %). Но более 70 % теплоты расходуется через стекло за счет излучения.

Снижение лучевой составляющей теплопотерь происходит благодаря нанесению на стекло теплоотражающего покрытия. Сопротивление теплопередаче двухкамерного стеклопакета составляет Rост=0,61 м2 0С/Вт, а однокамерного с нанесением теплоотражающего покрытия Rост=0,65 м2 0С/Вт. Отсюда вывод, что выгоднее применять не третье стекло, а покрытие, которое отражает тепло, поскольку применение третьего стекла приводит к перерасходу материала на оконную конструкцию, уменьшению светопропускающих свойств за счет третьего стекла, а также увеличению веса окна.

Стекло с отражающим покрытием

Теплоотражающие покрытия на стекле характеризуются низким уровнем черноты ε в инфракрасном интервале длин волн 2,5 — 25 мкм. Стекло с таким покрытием на 5 % меньше пропускает света и обратно отражает в помещение до 90 процентов тепла, что происходит за счет излучения. В летнее время такое покрытие отражает инфракрасные лучи на улицу, тем самым не допускается перегрев помещения.

Современная конструкция рамы

Оконная рама занимает 15-35 % площади окна, поэтому теплотехнические параметры оконного профиля также должны отвечать требованиям энергосбережения. Рамы изготавливают из многокамерного профиля из различных материалов: поливинилхлорида (ПВХ), дерева или металла (алюминия). Высокие теплоизоляционные свойства обеспечивают 3-х камерные профили, с двумя контурами внешнего уплотнения: один — по внешнему периметру рамы, второй — по внешнему периметру створки (в помещении).

Таким образом, современные конструкции стеклопакетов (двухкамерных или однокамерных со специальным покрытием) обеспечивают необходимые теплоизоляционные свойства. Основные проблемы при использовании таких оконных конструкций возникают при монтаже их в железобетоне или кирпичных ограждающих конструкциях.

Причины утечки тепла в системе отопления

Теплопотери касаются и отопления, где утечки тепла чаще происходят по двум причинам.

• Мощный радиатор без защитного экрана обогревает улицу.

Радиатор отопление в тепловизоре снаружи

• Не все радиаторы полностью прогреваются.

Соблюдение нехитрых правил уменьшает теплопотери и не дает системе отопления работать «в холостую»:

1. За каждым радиатором стоит установить отражающий экран.
2. Перед запуском отопления, раз в сезон, необходимо стравить воздух с системы и просмотреть, все ли радиаторы полностью прогреваются. Засоряться система отопления может за счет скопившего воздуха или мусора (отслоений, некачественной воды). Раз в 2-3 года систему необходимо полностью промывать.

Заметка! При новом заполнении в воду лучше добавить антикоррозийные ингибиторы. Это поддержит металлические элементы системы.

Как уменьшить теплопотери дома: теплоизоляция стен и окон

Понимание причин потери тепла вызывает естественный вопрос: как устранить теплопотери дома хотя бы значительно снизить? Ответ очевиден — кардинально улучшить теплоизоляцию стен, крыши, перекрытий, окон, что позволит повысить температуру в доме без увеличения затрат на отопление.

При качественной теплоизоляции дома даже при понижении температуры воздуха до -25 °С и выключенном отоплении температура внутри дома за сутки упадет всего лишь на 1 °С. Понятно, что и расходы на отопление в таком доме не столь обременительны.

Если вы не знаете, как уменьшить теплопотери дома, начните с осмотра окон: проверьте механизмы открывания и закрывания, при необходимости отрегулируйте их. Если будут обнаружены зазоры между оконными блоками и стенами, их тоже нужно герметично заделать. На стекла можно нанести отражающее покрытие. Поможет снизить теплопотери и остекление балкона и лоджии.

Ещё один способ, как снизить теплопотери дома — утепление дверей, причем желательно установить вторую дверь, которая дополнительно будет играть роль звукоизолятора.

Как снизить теплопотери дома: утепление крыши и подвала

Кроме того, стены, крышу и подвал необходимо утеплить. При этом надо заметить, что утеплять дом надо не изнутри, а снаружи. Если сделать это со стороны помещения, то между стеной и внутренней теплоизоляцией будет скапливаться конденсат, что не только ухудшит теплоизоляцию дома, но и приведет к повреждению отделки и размножению грибов. Для внешней теплоизоляции подходит такой материал, как экструдированный пенополистирол; хорошо себя зарекомендовало устройство вентилируемого фасада и т.д.

Для теплоизоляции крыш, как правило, используют каменную или минеральную вату, которые реализуются в виде плит. При этом нельзя забыть о пароизоляции (желательно, чтобы ее сторона, обращенная внутрь, была покрыта алюминиевой фольгой, что предотвратит потери тепла от излучения).

Если дом еще только в проекте, то необходимо заранее подумать о том, как уменьшить периметр внешних холодных стен (чем больше квадратура наружных стен, тем значительнее потери тепла; дом, украшенный многочисленными выступающими элементами, теряет много тепла), не допустить образования мостиков холода.

Снижение теплопотерь дома: возведение монсарды

Возведение мансарды — еще один способ снижения теплопотерь дома и сокращения потери тепла через крышу, поскольку ее часть используется в качестве стен мансардного помещения. О том, что для кровли следует выбрать качественный материал, наверное, можно не говорить.

Уменьшение теплопотерь дома до нуля вряд ли удастся, но реально предпринять меры, благодаря которым можно перестать обогревать улицу. Первое, что приходит на ум,— это необходимость утепления дома. При этом заметим, что стоимость теплоизоляции по сравнению с тем, во сколько обойдется строительство дома, просто мизерна. Экономия на теплоизоляции непременно обернется еще большими потерями в будущем, тем более что цены на энергоносители постоянно растут. Подойдя к утеплению дома в комплексе, можно сократить расходы на отопление примерно на 40%. Это означает, что теплоизоляция выгодна вдвойне, поскольку снижает теплопотери и минимизирует затраты на энергоресурсы.

Уменьшение теплопотерь дома: теплоизоляционные материалы

Решая проблему, как сохранить тепло в доме, очень важно правильно выбрать теплоизоляционные материалы. Термосопротивление самых современных из них намного превосходит этот параметр традиционных утеплителей.

Теплоизоляционные материалы должны отвечать целому ряду требований, среди которых:

• долговечность (это важно для длительной его эксплуатации);
• экологичность (отсутствие вредных для здоровья выделений);
• горючесть (отсюда и пожаробезопасность);
• повышенная паропроницаемость (благодаря чему из помещения будет выводиться влага и конструкции дома будут оставаться сухими);
• небольшой вес (не придется усиливать фундамент, перекрытия, не возникнет проблем с монтажом, транспортировка материала и покупка крепежа обойдутся не слишком дорого
• естественно, цена (для многих это главный показатель, определяющий выбор того или иного утеплителя).

Зависимость теплопотерь от правильного монтажа

Теплотехнические свойства, даже самой лучшей оконной конструкции, могут быть потеряны при неправильном ее монтаже. К теплотехническим характеристикам монтажных швов (в месте сопряжения оконной и строительной конструкции) предъявляются следующие требования — высокое сопротивление теплопередаче, звукоизоляции, влажного переноса, фильтрации воздуха, механическая прочность и возможность компенсировать тепловые деформации оконной конструкции.

При этом механические нагрузки в зоне сопряжения должны компенсироваться свойствами шва. В результате множества проведенных исследований на сегодняшний день разработаны оптимальные параметры монтажных швов (геометрические, теплофизические и массообменные), которые обусловливают эффективность применения современных оконных конструкций.

Видео: Реальный проект – куда уходит тепло в доме