Сколько тепла уходит через окна

Виктор
(16.02.2016 09:42) Расчет по теплопотерям слишком упрощенный. Дает заниженные значения.

Дочка (она теплотехник) давала алгоритм расчета тепловой нагрузки (упрощеный вариант, без учета инсоляции), куда входят как теплопотери, так и такие параметры как объем здания, коэффициент инфильтрации и еще ряд парамтеров.

Для одного и того же здания и одних и тех же условий расчет по этому алгоритму дает тепловую нагрузку в 17.2кВт. В то время как расчет по суммарным теплопотерям – всего 10.5кВт. Разница существенная.

Источник: www.homeideal.ru

Теплопоступления за счет разности температур (теплопередачи)

В летний период теплопоступление через внешние конструкции (стены, потолок) как правило, положительно. Расчет усложняется тем, что температура воздуха сильно меняется в течение суток, а солнечное излучение дополнительно нагревает внешнюю поверхность здания. Зимой тепло теряется через внешние конструкции. Колебания температуры в зимний период меньше, а нагрев поверхностей солнечным излучением незначителен.

Теплопоступление (или потеря тепла) за счет разности температур зависит не только от внешних условий, но и от температуры внутри помещения.

Расчет тепловых поступлений за счет теплопередачи выполняется согласно строительным нормативам СниП 11-3-79.

Количество тепла Qогр, переданное путем теплопередачи через ограждение (стену) площадью S, имеющее коэффициент теплопередачи k, вычисляется по формуле:

Здесь T – расчетная наружная температура, t – расчетная внутренняя температура, а Y – поправочный коэффициент, значение которого выбирается согласно СНиП 2.04.05-91.

Расчетные наружные температуры зависят от региона и приведены в ТАБЛИЦЕ, а внутренние температуры выбираются с учетом комфортности или технологических требований, в зависимости от назначения помещения.

Эта формула упрощена и не учитывает ряда факторов. Чтобы учесть направление относительно сторон света, солнечную радиацию, нагревающую стены и т.д., нужно вводить в данную формулу поправки. Они являются составными частями коэффициента Y.

Поглощение солнечного излучения ограждением зависит от следующих факторов:

Цвета стен: коэффициент поглощения тепла достигает 0.9 для темного цвета наружных стен и лишь 0.5 – для светлых стен.

Тепловых характеристик стен: чем массивнее стена, тем больше задержка поступления тепла в помещение. Тепловая нагрузка при нагреве массивной стены распределяется на более длительное время. Если же стены тонкие и легкие, то тепловые нагрузки повышаются и быстро изменяются при изменении внешних условий. При этом требуются более дорогие и мощные установки кондиционирования.

Сопротивление теплопередаче оконного ПВХ профиля

Согласно ГОСТ 30673-99 «Профили поливинилхлоридные для оконных и дверных блоков»:

3-х камерные ПВХ профили — 0,6-0,69 (м2•°С)/Вт, например;
Exprof practica монтажная глубина 58 мм с армированием — 0,63 (м2•°С)/Вт;
4-х камерные ПВХ профили — 0,7-0,79 (м2•°С)/Вт, например;
LG Наusys L-600 монтажная глубина 60 мм с армированием — 0,74 (м2•°С)/Вт;
5-и камерные ПВХ профили — более 0,80 (м2•°С)/Вт, например;
Exprof profecta монтажная глубина 70 мм с армированием — 0,81 (м2•°С)/Вт.

Как видно из приведенных данных значение сопротивления теплопередаче для среднего 5-ти камерного профиля по сравнению с 3-х камерным возрастает всего на 16%, при этом только 30% площади окна закрывается ПВХ профилем, остальное 70% закрывает с/п.

Получается, что реально сопротивление теплопередачи может возрасти на 16% только у 30% всей площади пластиковых окон, ну а стоимость 5—и камерного профиля по сравнению с 3-х камерным возрастает значительно.

Но если делать «как себе», не стоит пренебрегать всеми составляющими окна, и если есть возможность, следует выбрать лучшие профиля, например, приведенное сопротивление теплопередачи для системы пятикамерного оконного профиля фирмы LG Наusys L700 (монтажная глубина 70 мм), имеет коэффициент теплопередачи 0,91 (м2•°С)/Вт с учётом установленного стального армирования, что вообще не имеет аналогов среди подобных изделий у конкурентов!

Теплопоступления от солнечного излучения через остекленные проемы

Тепло солнечного излучения может значительно увеличивать теплопоступление в здание (например, в магазине с витринами). В помещение передается до 90% солнечного тепла, и лишь небольшая часть отражается стеклами. Наиболее интенсивно тепло излучения поступает летом, в ясную погоду.

Теплопоступление излучения учитывается в тепловом балансе здания только для летнего и переходного времени, когда наружная температура превышает +10 градусов.

Поступление тепла солнечного излучения зависит от следующих факторов:

Рода и структуры материалов ограждения;
Состояния поверхности (например, через грязное стекло пройдет меньше излучения);
Угла, под которым солнечные лучи падают на поверхность;
Ориентации помещения по сторонам света (теплопоступления от радиации через окна, выходящие на север, вообще не учитываются).

За расчетную величину теплопоступлений от излучения принимается большая из двух величин:

тепло, поступающее через остекленную поверхность той из стен, которая наиболее выгодно расположена относительно поступления тепла или имеющей максимальную световую поверхность
70% от тепла, поступающего через остекленные поверхности двух перпендикулярных стен помещения.

Если нужно уменьшить теплопоступления от солнечной радиации, рекомендуется принимать следующие меры:

ориентировать помещения окнами на север
делать минимальное количество световых проемов
применять защиту от солнечных лучей: двойное остекление, побелку стекол, устройство штор, жалюзи и т.д.

При использовании комплексной защиты от солнца теплопоступления от излучения можно сократить практически вдвое, и мощность требуемой холодильной установки уменьшится на 10-15%.

Ширина камеры (звукоизоляция)

Важная функция окна — шумозащита. Предельно допустимая сила звука для человека днем — 40 дБ, ночью — 30 дБ. Оживленная улица города шумит на 80—90 дБ. Необходимость защиты от избыточного шума очевидна.

Делается с помощью утолщения одного из стекол (наружного), увеличением внутреннего пространства. В стеклопакете может быть две камеры.

Конструктивно, для эффективной звукоизоляции, чаще используют (мм):

Однокамерный: внутреннее 4 — пространство 16 — внешнее 6
Двухкамерный: комнатное 4 — промежуток 10 — среднее 4— промежуток 10 — внешнее 6
Двухкамерный: внутреннее 4 — полость 10 — среднее 4— полость 16 — внешнее 6
Двухкамерный: комнатное 4 — зазор 16 — среднее 4 — зазор 6 — внешнее 6

Сравнительные характеристики распространенных видов стекол для окон
Кроме количества камер, размеров, толщины листов в пакете, могут применяться материалы, защищающие от теплопотерь — «триплекс» — сандвич из двух закаленных стекол, между которыми проложена пленка. Вариантом конструкции, с декоративным видом, является применение в качестве «начинки» сандвича трех пленок — двух упрочняющих, одной цветной.

Установка пластикового окна со стандартным пакетом снижает уровень шума на 25—35 дБ, теплопотери — в разы.

Окна способны снижать уличный шум до 3—5 раз. Перед установкой нужно замерить уровень шума в месте расположения окна, провести сравнительные расчеты, выбрать конструкцию.

Стеклопакет триплекс

Теплопоступления от инфильтрации воздуха

Под действием ветра разницы температур воздух может проникать в помещение через неплотности стен, окон, дверей и т.п. Это явление называют инфильтрацией.

Особенно сильна инфильтрация через окна и двери, расположенные с подветренной стороны. Масса воздуха, который инфильтруется через щель, вычисляется по формуле:

Здесь a – коэффициент, который зависит от типа щелей, m – удельная масса воздуха, проникающего через 1 погонный метр щели, зависит от скорости ветра, l – длина щели.

Воздух, поступивший за счет инфильтрации в холодное время года, требует подогрева. Расход тепла составит

Здесь с- теплоемкость воздуха, t – внутренняя расчетная температура, T – температура внешнего воздуха.

Если требуется лишь приблизительный подсчет расхода тепла на подогрев инфильтрованного воздуха, можно просто ввести поправку на теплопотери через инфильтрацию в размере 10-20% общей потери тепла. В летний период наружный воздух может иметь температуру выше, чем в помещении, и тепловая нагрузка от инфильтрации будет положительна, то есть потребуется увеличить мощность охлаждения. Однако летом влияние инфильтрации воздуха меньше, потому что обычно меньше скорость ветра и разность внешней и внутренней температур. Кроме того, вместе с воздухом в помещение поступает и дополнительная влага. Поэтому желательно герметизировать все ограждения. Если притворы окон и дверные проемы уплотнены, то инфильтрацию воздуха можно вообще не учитывать при составлении теплового баланса помещения.

Теплопоступления от людей

Количество тепла, выделяемое людьми в помещении, всегда положительно. Оно зависит от числа людей, находящихся в помещении, выполняемой ими работы и параметров воздуха (температуры и влажности).

Кроме ощутимого (явного) тепла, которое организм человека передает окружающей среде путем конвекции и лучистой энергии, выделяется еще и скрытое тепло. Оно тратится на испарение влаги поверхностью кожи человека и легкими.

От рода занятий человека и параметров воздуха зависит соотношение явной и скрытой выделяемой теплоты. Чем интенсивнее физическая нагрузка и выше температура воздуха, тем больше доля скрытого тепла, при температуре воздуха выше 37 градусов все тепло, выработанное организмом, выделяется путем испарения.

При любом виде деятельности – от сна до тяжелой работы – тепловыделение больше при низкой температуре окружающей среды.
Чем выше температура воздуха, тем больше скрытое тепловыделение и меньше явное тепловыделение.

При расчете тепловыделения от людей нужно принять во внимание, что в помещении не всегда будет находиться максимальное число людей. Среднее число людей, которые обычно будут находиться в помещении, определяют на основании опыта (например, число посетителей в магазине), или с помощью установленных коэффициентов (например, в учреждениях – 0.95 от общего числа сотрудников).

Таблица тепловыделения от людей в зависимости от температуры среды и физической нагрузки

Источник: www.air-ventilation.ru

Формулы расчета теплопотерь дома

Первый шаг в организации отопления частного дома — расчет теплопотерь. Цель этого расчета — выяснить, сколько тепла уходит наружу сквозь стены, полы, кровлю и окна (общее название — ограждающие конструкции) при самых суровых морозах в данной местности. Зная, как рассчитать теплопотери по правилам, можно получить довольно точный результат и приступить к подбору источника тепла по мощности.

Базовые формулы

Чтобы получить более-менее точный результат, необходимо выполнять вычисления по всем правилам, упрощенная методика (100 Вт теплоты на 1 м² площади) здесь не подойдет. Общие потери теплоты зданием в холодное время года складываются из 2 частей:

теплопотерь через ограждающие конструкции;
потерь энергии, идущей на нагрев вентиляционного воздуха.

Базовая формула для подсчета расхода тепловой энергии через наружные ограждения выглядит следующим образом:

Q = 1/R х (tв — tн) х S х (1+ ∑β). Здесь:

Q — количество тепла, теряемого конструкцией одного типа, Вт;
R — термическое сопротивление материала конструкции, м²°С / Вт;
S — площадь наружного ограждения, м²;
tв — температура внутреннего воздуха, °С;
tн — наиболее низкая температура окружающей среды, °С;
β — добавочные теплопотери, зависящие от ориентации здания.

Термическое сопротивление стен либо кровли здания определяется исходя из свойств материала, из которого они сделаны, и толщины конструкции. Для этого используется формула R = δ / λ, где:

Если стена возведена из 2 материалов (например, кирпич с утеплителем из минваты), то термическое сопротивление рассчитывается для каждого из них, а результаты суммируются. Уличная температура выбирается как по нормативным документам, так и по личным наблюдениям, внутренняя — по необходимости. Добавочные теплопотери — это коэффициенты, определенные нормами:

Когда стена либо часть кровли повернута на север, северо-восток или северо-запад, то β = 0,1.
Если конструкция обращена на юго-восток или запад, β = 0,05.
β = 0, когда наружное ограждение выходит на южную или юго-западную сторону.

Тепловое излучение и выбор стекла

Не менее 65% теплопотерь через стекло происходят за счет теплового (инфракрасного) излучения. Правильно подобранный вид стекол для пакета поможет снизить цифру теплопотерь. Наиболее действенно — использование энергосберегающих стекол. Благодаря покрытию оксидами металлов отражают большую часть инфракрасного потока.

Увеличение толщины стекол в пакете не приносит пользы, растет вес окна, стоимость. Использование энергосберегающего материала, профиля для окна позволяет экономить до 30% расходов на отопление. Минус — высокая цена, но быстро окупится, если рассчитать.

Энергосберегающие окна

Порядок выполнения вычислений

Чтобы учесть все тепло, уходящее из дома, необходимо сделать расчет теплопотерь помещения, причем каждого по отдельности. Для этого производятся замеры всех ограждений, соседствующих с окружающей средой: стен, окон, крыши, пола и дверей.

Важный момент: обмеры следует выполнять по внешней стороне, захватывая углы строения, иначе расчет теплопотерь дома даст заниженный расход тепла.

Окна и двери измеряются по проему, который они заполняют.

По результатам замеров рассчитывается площадь каждой конструкции и подставляется в первую формулу (S, м²). Туда же вставляется значение R, полученное делением толщины ограждения на коэффициент теплопроводности строительного материала. В случае с новыми окнами из металлопластика величину R вам подскажет представитель фирмы-установщика.

В качестве примера стоит провести расчет теплопотерь через ограждающие стены из кирпича толщиной 25 см, площадью 5 м² при температуре окружающей среды -25°С. Предполагается, что внутри температура составит +20°С, а плоскость конструкции обращена к северу (β = 0,1). Сначала нужно взять из справочной литературы коэффициент теплопроводности кирпича (λ), он равен 0,44 Вт/(м°С). Затем по второй формуле вычисляется сопротивление передаче тепла кирпичной стены 0,25 м:

R = 0,25 / 0.44 = 0,57 м²°С / Вт

Чтобы определить теплопотери помещения с этой стенкой, все исходные данные надо подставить в первую формулу:

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

Если в комнате имеется окно, то после вычисления его площади следует таким же образом определить теплопотери сквозь светопрозрачный проем. Такие же действия повторяются относительно полов, кровли и входной двери. В конце все результаты суммируются, после чего можно переходить к следующему помещению.

Учет тепла на подогрев воздуха

Выполняя расчет теплопотерь здания, важно учесть количество тепловой энергии, расходуемой системой отопления на подогрев вентиляционного воздуха. Доля этой энергии достигает 30% от общих потерь, поэтому игнорировать ее недопустимо. Рассчитать вентиляционные теплопотери дома можно через теплоемкость воздуха с помощью популярной формулы из курса физики:

Здесь все величины известны, кроме массового расхода воздуха при вентиляции помещений. Чтобы не усложнять себе задачу, стоит согласиться с условием, что воздушная среда обновляется во всем доме 1 раз в час. Тогда объемный расход воздуха нетрудно посчитать путем сложения объемов всех помещений, а затем нужно перевести его в массовый через плотность. Поскольку плотность воздушной смеси меняется в зависимости от его температуры, нужно взять подходящее значение из таблицы:

— 20	— 15	— 10	— 5	+ 5	+ 10
Плотность, кг/м 3	1,422	1,394	1,367	1,341	1,316	1,290	1,269	1,247

Пример. Необходимо просчитать вентиляционные теплопотери здания, куда поступает 500 м³ в час с температурой -25°С, внутри поддерживается +20°С. Сначала определяется массовый расход:

m = 500 х 1,422 = 711 кг/ч

Подогрев такой массы воздуха на 45°С потребует такого количества теплоты:

Qвозд = 0.28 х 711 х 45 = 8957 Вт, что примерно равно 9 кВт.

По окончании расчетов результаты тепловых потерь сквозь наружные ограждения суммируются с вентиляционными теплопотерями, что дает общую тепловую нагрузку на систему отопления здания.

Представленные методики вычислений можно упростить, если формулы ввести в программу Excel в виде таблиц с данными, это существенно ускорит проведение расчета.

Источник: pikucha.ru

Как уменьшить теплопотери через окна?

Основная утечка теплого воздуха из дома происходит сквозь ограждающие конструкции. Именно сквозь эти элементы здание теряет до 40% тепла. Поэтому при планировании мероприятий по повышению энергоэффективности любого строения большое внимание уделяется оконным конструкциям. В этой статье мы рассмотрим, как снизить теплопотери через окна в квартире доступным способом.

Реализация такого плана, улучшение качества оконных конструкций повышает эффективность обогрева помещения, снижает потребление энергоресурсов и затраты на их оплату.

Энергосберегающие окна – инвестируем один раз, экономим 50 лет

Купить окна с энергосберегающим стеклом*

Покупка теплых окон замечательная иллюстрация известной поговорки «Скупой платит дважды». При наличии в коттедже магистрального газа затраты на отопление допустимы до тех пор, пока цены на российском рынке на текущих показателях. При отоплении дома дизелем и электричеством, без энергосберегающих окон с широким профилем от 80 мм и 2-х камерного стеклопакета с двумя энергосберегающими стеклами и инертным газом не обойтись. Цена экономии на окнах – гигантские счета за отопление.

*Статья содержит контекстную и визуальную рекламу

Портал ОКНА МЕДИА рекомендует: Что нужно знать о мультифункциональном стекле?

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.

Источник: teplovizov.ru

Маркировка стеклопакета

На каждом сертифицированном изделии имеется маркировка. Она содержит информацию о типе, толщине, пространстве между листами, количестве камер, составе газа, уровне теплопотерь.

В России применяется два стандарта маркировок — международная (для импортных изделий) и ГОСТ (отечественного производства).

Международная маркировка: