Как уменьшить теплопотери через окна

В климатических условиях России, традиционно применяются окна с двухслойным остеклением, и поэтому здесь отсутствует тот большой резерв энергосбережения, которым воспользовались в большинстве стран Европы, где в течение короткого времени, были заменены окна с однослойным остеклением сразу после того, как выросли цены на топливо. В настоящее время через окна теряется около половины тепла, которое поступает от приборов системы отопления многоэтажного жилого дома. Часть этого воздуха необходимая для вентиляции, но обычно через неплотности окон поступает значительно больше воздуха, чем это необходимо согласно санитарных норм. Кроме того, в переходный период года, когда из системы централизованного теплоснабжения подается тепла больше, чем достаточно для нормального отопления, значительная его часть выбрасывается жителями через открытые форточки окон.

Улучшения теплозащитных свойств окон может быть достигнуто благодаря увеличению их термического сопротивления и улучшению качества уплотнения створок. Введенными в России с 1995 года нормативами, на большей части ее территории установлен минимальный термическое сопротивление окон на уровне 0,5 м.К / Вт.

В европейских странах также наметился переход к массовому применению совершенных, в теплотехническом отношении, окон, а термическое сопротивление лучших конструкций почти вдвое превышает новый украинский норматив. Становится очевидным, что при применении улучшенных конструкций общий уровень теплопотерь через окна можно существенно снизить. В таблице ниже показана структура потерь энергии через обычные и улучшенные окна двухкомнатной квартиры многоэтажного жилого дома.

Потери тепла через обычные и улучшенные окна двухкомнатной квартиры многоэтажного жилого дома

РАСЧЕТ ТЕПЛОПОТЕРЬ

РАСЧЕТ ТЕПЛОПОТЕРЬ

Теплопотери помещения определяют по формуле

Величины QH, Синф учитывают при расчете мощности систем отопления с местными нагревательными приборами.

При определении теплопотерь через ограждающие конструкции учитывают основные и добавочные потери тепла.

Основные потери тепла через отдельные ограждающие конструкции рассчитывают по формуле

Расчетные температуры внутреннего воздуха при определении теплопотерь через ограждающие конструкции помещения принимают:

через боковые ограждения и покрытия - температуру воздуха в зоне размещения животных с учетом прироста ее на 0,5°С на каждый метр высоты

через полы — расчетную температуру в зоне размещения животных.

Теплопотери через полы, расположенные на грунте, определяют по формуле потерь через ограждающие конструкции по зонам шириной 2 м.

В зависимости от коэффициента теплопроводности X слоев материала (независимо от толщины), расположенного непосредственно на грунте, различают два вида полов: утепленные (А > 4,19 кДж/(м2 ч • град) неутепленные (X < 4,19 кДж/ (м2 • ч • град).

Сопротивление теплопередаче различных участков пола принимают по таблице 6.

6. Сопротивление теплопередаче полов

Потери тепла через полы с глубокой подстилкой не учитываются.

Термическое сопротивление должно обеспечивать температуру на поверхности пола ниже температуры воздуха помещения, но не более чем на

1,5°С. В пристенных зонах шириной 2. 3 м можно класть дополнительный утепляющий слой.

Добавочные теплопотери через строительные ограждения животноводческих помещений принимают по таблице 7 с коэффициентом 2 при расчетной

зимней скорости ветра 5. 10 м/с и с коэффициентом 3 при скорости ветра более 10 м/с.

Расчетную зимнюю скорость ветра принимают по нормам "Строительная климатология и геофизика".

7. Добавочные теплопотери

Помещение считается защищенным от ветра, если расстояние между ним и ближайшим ограждением превышает разность между уровнем кровли защищающего его строения и уровнем перекрытия помещения не более чем в 5 раз.

При разработке типовых решений добавочные теплопотери принимают в размере 15%.

Теплоту, расходуемую на испарение влаги с открытой и смоченной поверхностей, определяют по формуле

В птицеводческих помещениях учитывают теплоту, необходимую для испарения влаги из помета и глубокой подстилки,

Расход теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха через притворы окон, дверей и ворот определяют по формуле

В случае воздушного подпора в помещении, превышающего ветровой напор, и в безоконных зданиях инфильтрацию не учитывают.

Теплотехнический расчёт

Тепловой баланс помещений - складывается из следующих составляющих:

1. Трансмиссионные потери через ограждающие конструкции (стены, окна, двери, потолки, полы).

Трансмиссионные потери определяются из общего уравнения теплопередачи:

Qt - количество тепловой энергии, передаваемое от внутреннего воздуха в помещении к

наружному воздуху, Вт

F - площадь ограждающей конструкции, м кВ

R - общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м 2 С/Вт

tв - tн - расчётная температура. соответственно внутреннего и наружного воздуха, C o

b - добавочные потери теплоты, определяемые по Приложению 9 СНиП 2.04.05-91*

n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху (по СНиП - I I -3-79*).

2. Расход теплоты на нагрев поступающего наружного воздуха (за счёт инфильтрации).

Qв - расход теплоты на нагрев наружного воздуха, Вт

G - количество, поступающего в помещение неподогретого воздуха, кг/час

С - удельная теплоёмкость воздуха, (равная 1 КДж/(кг*С)

К - коэффициент учёта влияния встречного теплового потока, равный:

0,7 - для окон с тройным остеклением

0,8 - для окон с раздельными переплётами

1,0 - для окон и балконных дверей со спаренными переплётами и стеклопакетами.

3. Бытовые тепловыделения .

Бытовые тепловыделения. согласно СНиП 2.04.05-91* равны 10Вт на каждый метр квадратный площади пола помещения.

Таким образом, тепловая нагрузка помещения определяется :

Теплотехнический расчёт проводится для всех наружных ограждений для холодного периода года с учётом района строительства, условий эксплуатации, назначения здания, санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям и помещению. Теплотехнический расчёт внутренних ограждающих конструкций (перегородок, стен, перекрытий) проводится, если разность температур воздуха в помещениях более 3 С о .

Теплофизические характеристики строительных материалов при расчётах следует принимать с учётом зоны влажности и влажностного режима помещения.

Определение теплопотерь через ограждающие конструкции.

На бытовом уровне такой расчёт сводится к вычислению площади помещений и расчёту, при котором потери равны

( 5 ) Qп = 0,1 F КВт, где F - площадь помещения, м кв.

Действительно, в некоторых стандартных условиях, для жилых помещений ,построенных в 60-70 гг прошлого века такие расчёты, с некоторым допуском, могут считаться справедливыми. Эта формула - эмпирическая, и не учитывает ни климатической зоны, ни

нужной температуры в помещении, ни применяемых строительных материалов и т.п. Очевидно, что такой формулой для расчётов пользоваться нельзя.

Рассмотрим трансмиссионные потери через ограждающие конструкции .

Из формулы ( 1 ) видно, что потери тепла прямопропорциональны площади ограждающей конструкции . т.е. чем больше площадь соприкосновения с внешним воздухом, тем больше тепловые потери.

Важно правильно определить площади ограждений, при этом пользуются следующими правилами:

- высота стен первого этажа принимается. при наличии пола, расположенного на грунте - между уровнями полов первого и второго этажей пола на лагах - от нижнего уровня подготовки пола 1-го этажа до уровня пола 2-го этажа при наличии неотапливаемого подвала - от уровня нижней поверхности конструкции пола 1-го этажа до уровня пола 2-го этажа при наличии тёплого техподполья - между уровнями полов 1-го и 2-го этажей

- высота стен промежуточного этажа - между уровнями полов данного и вышележащего этажа

- высота стен верхнего этажа - от уровня пола до верха утепляющего слоя чердачного перекрытия

- длина наружных стен по внешнему периметру здания, в угловых помещениях - от линии пересечения наружных стен до осей внутренних стен в неугловых помещениях - между осями внутренних стен

- длина внутренних стен - от внутренних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен или между ними (осями)

- длина и ширина над техподпольями . а также длина и ширина потолков - от внутренней поверхности наружной стены до оси внутренней стены

- ширина и высота окон и дверей - по наименьшим размерам проёмов в свету.

При определении линейных размеров крупных объектов мы пользуемся лазерным дальномером . Это удобно, быстро, а главное - точно. Полученные данные заносят в таблицу.

Важнейшим параметром определяющим теплопотери, является термическое сопротивление теплопередаче - R. Термическое сопротивление определяет энергоэффективность ограждающей конструкции. Чем выше сопротивление теплопередаче, тем меньше тепловые потери . и следовательно, меньше энергозатраты на поддержание теплового баланса в помещении. Так, например, в Московском регионе термическое сопротивление наружных стен R = 3.0-3.1 м 2 С/Вт. Дальнейшее увеличение термического сопротивления не даёт желаемого результата.

При расчётах термического сопротивления ограждающих конструкций возникает необходимость определения применяемых строительных материалов и их толщины.

При решении данной задачи мы используем специальные программы . дающие на- глядное изображение структуры стен и температурные режимы.

Общее термическое сопротивление ограждающей конструкции:

R₁. R₂ R _i - термические сопротивления слоёв ограждающей конструкции (1, 2 i)

Термическое сопротивление однородного слоя строительного материала:

б - толщина материала. м

l - коэффициент теплопроводности материала, Вт/м 2 *С.

Таким образом, термическое сопротивление можно сделать большим:

а) увеличивая толщину ограждающей конструкции (стен, полов, кровли и т.п.)

б) применением материала с наименьшим коэффициентом теплопроводности.

Увеличение толщины ограждающей конструкции возможно до определённых пределов. ибо это затратный путь, поэтому правильным будет - применение современных материалов с низкими коэффициентами теплопроводности.

Приведём для сравнения коэффициенты теплопроводности некоторых материалов:

Конструктивные материалы

Кирпичная кладка на цементно-песчаном растворе - 0,58

Штукатурка цементно-песчаная - 0,76

Бетон на гравии и щебне - 1,86

Газо - пенобетон, газо- и пеносиликат - 0,41

Сосна, ель поперёк волокон - 0,29

Изолирующие материалы :

Маты минераловатные Роквул - 0,046

Пенополистирол - 0,052

Сравнивая, например, кирпичную кладку на ЦП растворе и пенополистирол установим, что термическому сопротивлению 1м кирпичной кладки (R=1,72) соответствует 11см пенополистирола. Соответственно стоимость материалов и работ для устройства ограждающих конструкций из соответствующих материалов будет различаться значительно.

ДОБАВОЧНЫЕ ТЕПЛОПОТЕРИ

Кроме разности температур по обе стороны ограждения, являющейся основной причиной возникновения теплового потока изнутри помещений наружу, па величину этого потока оказывают влияние такие факторы, как ориентация здания по сторонам света, обдувание его ветром и др.

Возникающие дополнительные потери тепла принято учитывать введением установленных практикой добавок к основным тепло- потерям. Действующими нормативами (СНиП) установлена следующая классификация и величина добавок к основным теплопотерям зданий любого назначения.

1. Добавка на ориентацию стен, дверей и световых проемов по сторонам света, относящаяся к потерям тепла всеми вертикаль- ними ограждениями и вертикальными проекциями наклонных ограждении зданий. Для ограждений, ориентированных на север, северо-восток, восток и северо-запад—10%. Для ограждений, ориентированных на юго-восток и запад — 5 % разработке типовых проектов добавочные теплопотери на ориентацию ограждений следует принимать в размере 8 %.

2. Добавка па врывание холодного воздуха через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при открывании их па короткие периоды времени при i этажах принимается: 60/ % —при тройных дверях с двумя тамбурами между ними 80/ % —при двойных дверях с тамбуром между ними и 65/ % — при одинарной двери. Эта добавка относится к теплопотерям дверей и учитывает потребность в расходе тепла на подогрев врывающегося через открытые двери наружного воздуха.

Перечисленные добавки не учитываются, если двери являются летними или запасными.

В промышленных зданиях врывание холодного воздуха через ворота при открывании их в общей сложности не более чем на 15 мин в смену учитывается тем, что теплопотери через ворота утраиваются. При большом времени открытия ворот врывание холодного воздуха должно локализоваться путем устройства специальных воздушных завес или тамбуров.

3. Добавка к потерям тепла через наружные стены, двери и окна общественных зданий и вспомогательных помещений промышленных зданий и сооружений при наличии в этих помещениях двух или более наружных стен выражается величиной 5 %.

4. Добавка па высоту помещения. В жилых, общественных и вспомогательных зданиях для помещений высотой более 4 м расчетное значение теплопотерь помещения с включением всех добавок, кроме потерь на подогрев и фильтрующегося воздуха, следует увеличивать на 2 % па каждый метр высоты сверх 4 м. Общая величина этой добавки не должна превышать 15%- На лестничные клетки эта добавка не распространяется.

Источники: www.zestroy.ru, zoovet.info, mlynok.wordpress.com, engineeringsystems.ru