Affinché la tua casa non si riveli un pozzo senza fondo per i costi di riscaldamento, ti suggeriamo di studiare le direzioni di base della ricerca di ingegneria termica e della metodologia di calcolo.

Affinché la tua casa non si riveli un pozzo senza fondo per i costi di riscaldamento, ti suggeriamo di studiare le direzioni di base della ricerca di ingegneria termica e della metodologia di calcolo.

Senza un calcolo preliminare della permeabilità termica e dell'accumulo di umidità, l'intera essenza della costruzione di alloggi va persa.

Fisica dei processi termici

Diverse aree della fisica hanno molto in comune nel descrivere i fenomeni che studiano. Così è nell'ingegneria del calore: i principi che descrivono i sistemi termodinamici fanno chiaramente eco ai fondamenti dell'elettromagnetismo, dell'idrodinamica e della meccanica classica. Dopotutto, stiamo parlando della descrizione dello stesso mondo, quindi non sorprende che i modelli di processi fisici siano caratterizzati da alcune caratteristiche comuni in molte aree di ricerca.

L'essenza dei fenomeni termici è facile da capire. La temperatura di un corpo o il grado del suo riscaldamento non è altro che una misura dell'intensità delle oscillazioni delle particelle elementari di cui questo corpo è composto. Ovviamente, quando due particelle si scontrano, quella con il livello di energia più alto trasferirà energia alla particella con energia inferiore, ma mai viceversa.

Tuttavia, questo non è l'unico modo di scambio di energia, il trasferimento è possibile anche attraverso i quanti di radiazione termica. Allo stesso tempo, il principio di base è necessariamente preservato: un quanto emesso da un atomo meno riscaldato non è in grado di trasferire energia a una particella elementare più calda. Viene semplicemente riflesso da esso e scompare senza lasciare traccia, oppure trasferisce la sua energia a un altro atomo con meno energia.

La termodinamica è buona perché i processi che vi si verificano sono assolutamente chiari e possono essere interpretati sotto le spoglie di vari modelli. La cosa principale è osservare i postulati di base, come la legge del trasferimento di energia e l'equilibrio termodinamico. Quindi, se la tua presentazione è conforme a queste regole, capirai facilmente il metodo di calcolo dell'ingegneria termica da e verso.

Il concetto di resistenza al trasferimento di calore

La capacità di un materiale di trasferire calore è chiamata conducibilità termica. Nel caso generale è sempre maggiore, maggiore è la densità della sostanza e meglio la sua struttura è atta a trasmettere vibrazioni cinetiche.

La quantità inversamente proporzionale alla conducibilità termica è la resistenza termica. Per ogni materiale, questa proprietà assume valori unici a seconda della struttura, della forma e di una serie di altri fattori. Ad esempio, l'efficienza del trasferimento di calore nello spessore dei materiali e nella zona del loro contatto con altri mezzi può differire, soprattutto se è presente almeno uno strato minimo di materia tra i materiali in un diverso stato di aggregazione. Quantitativamente, la resistenza termica è espressa come la differenza di temperatura divisa per la portata termica:

Rt = (T2 - T1) / P

dove:

• Rt - resistenza termica della sezione, K / W;
• T2 - temperatura dell'inizio della sezione, K;
• T1 - temperatura della fine della sezione, K;
• P - flusso di calore, W.

Nel contesto del calcolo delle perdite di calore, la resistenza termica gioca un ruolo decisivo. Qualsiasi struttura di chiusura può essere rappresentata come una barriera piano-parallela al flusso di calore. La sua resistenza termica totale è la somma delle resistenze di ogni strato, mentre tutte le partizioni sono ripiegate in una struttura spaziale, che è, appunto, un edificio.

Rt = l / (λS)

dove:

• Rt - resistenza termica della sezione del circuito, K / W;
• l - lunghezza della sezione della catena termica, m;
• λ - coefficiente di conducibilità termica del materiale, W/(m K);
• S - area della sezione trasversale del sito, m2.

Fattori che influenzano la perdita di calore

I processi termici si correlano bene con quelli elettrici: la differenza di temperatura agisce come una tensione, il flusso di calore può essere considerato come una forza di corrente, ma non è nemmeno necessario trovare un termine proprio per la resistenza. Anche il concetto di minima resistenza, che compare nell'ingegneria del calore come ponti freddi, è pienamente vero.

Se consideriamo un materiale arbitrario in una sezione, è abbastanza facile stabilire il percorso del flusso di calore sia a livello micro che a livello macro. Come primo modello, prenderemo un muro di cemento, in cui, per necessità tecnologica, tramite fissaggi vengono realizzati tondini d'acciaio di sezione arbitraria. L'acciaio conduce il calore un po' meglio del cemento, quindi possiamo distinguere tre principali flussi di calore:

• attraverso il cemento
• attraverso barre d'acciaio
• dalle barre d'acciaio al cemento

L'ultimo modello di flusso di calore è il più interessante. Poiché l'asta d'acciaio si riscalda più velocemente, la differenza di temperatura tra i due materiali sarà osservata più vicino alla parte esterna del muro. Pertanto, l'acciaio non solo "pompa" il calore verso l'esterno da solo, ma aumenta anche la conduttività termica delle masse adiacenti di calcestruzzo.

Nei mezzi porosi, i processi termici procedono in modo simile. Quasi tutti i materiali da costruzione sono costituiti da una rete ramificata di materia solida, lo spazio tra i quali è riempito d'aria.

Pertanto, un materiale solido e denso funge da conduttore principale di calore, ma a causa della struttura complessa, il percorso lungo il quale si diffonde il calore risulta essere più grande della sezione trasversale. Pertanto, il secondo fattore che determina la resistenza termica è l'eterogeneità di ogni strato e dell'involucro edilizio nel suo insieme.

Il terzo fattore che influenza la conducibilità termica, possiamo nominare l'accumulo di umidità nei pori. L'acqua ha una resistenza termica 20-25 volte inferiore a quella dell'aria, quindi se riempie i pori, la conduttività termica complessiva del materiale diventa ancora più alta che se non ci fossero affatto i pori. Quando l'acqua gela, la situazione peggiora: la conducibilità termica può aumentare fino a 80 volte. La fonte di umidità, di regola, è l'aria ambiente e le precipitazioni atmosferiche. Di conseguenza, i tre metodi principali per combattere questo fenomeno sono l'impermeabilizzazione esterna delle pareti, l'uso della protezione dal vapore e il calcolo dell'accumulo di umidità, che viene necessariamente eseguito parallelamente alla previsione della perdita di calore.

Schemi di calcolo differenziati

Il modo più semplice per determinare l'entità della dispersione termica di un edificio è sommare i valori del flusso di calore attraverso le strutture che compongono questo edificio. Questa tecnica tiene pienamente conto della differenza nella struttura dei diversi materiali, nonché delle specifiche del flusso di calore attraverso di essi e alle giunzioni di un piano all'altro. Un tale approccio dicotomico semplifica notevolmente il compito, poiché diverse strutture di chiusura possono differire in modo significativo nella progettazione dei sistemi di protezione termica. Di conseguenza, in uno studio separato, è più facile determinare la quantità di perdita di calore, poiché per questo sono previsti vari metodi di calcolo:

• Per le pareti, la dispersione termica è quantitativamente uguale all'area totale moltiplicata per il rapporto tra la differenza di temperatura e la resistenza termica. Allo stesso tempo, si tiene necessariamente conto dell'orientamento delle pareti rispetto ai punti cardinali per tener conto del loro riscaldamento durante il giorno, nonché della ventilazione delle strutture edilizie.
• Per i piani la metodologia è la stessa, ma si tiene conto della presenza di un sottotetto e del suo funzionamento. Inoltre, come temperatura ambiente viene preso un valore 3–5 °С più alto, anche l'umidità calcolata viene aumentata del 5–10%.
• Le perdite di calore attraverso il pavimento sono calcolate zonale, descrivendo le cinture lungo il perimetro dell'edificio. Ciò è dovuto al fatto che la temperatura del terreno sotto il pavimento è più alta in prossimità del centro dell'edificio rispetto alla parte di fondazione.
• Il flusso di calore attraverso la vetrata è determinato dai dati di targa dei serramenti; bisogna tenere conto anche del tipo di serramenti attigui alle pareti e della profondità dei pendii.

Q = S (∆T / Rt)

dove:

• Q - perdite di calore, W;
• S - superficie della parete, m2;
• ΔT - differenza di temperatura all'interno e all'esterno della stanza, ° С;
• Rt - resistenza al trasferimento di calore, m2 °C / W.

Esempio di calcolo

Prima di passare alla demo, rispondiamo all'ultima domanda: come calcolare correttamente la resistenza termica integrale di strutture multistrato complesse? Questo, ovviamente, può essere fatto manualmente, poiché nelle moderne costruzioni non vengono utilizzati molti tipi di basi portanti e sistemi di isolamento. Tuttavia, è abbastanza difficile tenere conto della presenza di finiture decorative, intonaci interni e di facciata, nonché dell'influenza di tutti i processi transitori e di altri fattori, è meglio utilizzare calcoli automatizzati. Una delle migliori risorse online per tali attività è smartcalc.ru, che traccia inoltre lo spostamento del punto di rugiada in base alle condizioni climatiche.

Ad esempio, prendiamo un edificio arbitrario, dopo aver studiato la descrizione di cui il lettore sarà in grado di giudicare l'insieme dei dati iniziali necessari per il calcolo. C'è una casa a un piano di forma rettangolare regolare con dimensioni di 8,5x10 me un'altezza del soffitto di 3,1 m, situata nella regione di Leningrado.

La casa ha un pavimento non isolato a terra con assi su tronchi con un'intercapedine d'aria, l'altezza del pavimento è 0,15 m più alta del segno di pianificazione del terreno sul sito. Il materiale della parete è un monolite di scorie di spessore 42 cm con intonaco interno cemento-calcare fino a 30 mm di spessore ed esterno intonaco di scoria-cemento del tipo “pelliccia” fino a 50 mm di spessore. La superficie totale della vetrata è di 9,5 m2; le finestre utilizzate sono finestre con vetrocamera a profilo termoisolante con una resistenza termica media di 0,32 m2 °C/W.

Il soffitto è in travi di legno: è intonacato su scandole dal basso, riempito con scorie d'altoforno e ricoperto con massetto in argilla dall'alto, sopra il soffitto è presente un sottotetto di tipo freddo. Il compito di calcolare la perdita di calore è la formazione di un sistema di protezione termica per le pareti.

Pavimento

Innanzitutto vengono determinate le perdite di calore attraverso il pavimento. Poiché la loro quota nel deflusso totale di calore è la più piccola, e anche a causa dell'elevato numero di variabili (densità e tipo di terreno, profondità di congelamento, massività della fondazione, ecc.), la dispersione termica viene calcolata utilizzando un metodo semplificato utilizzando il ridotta resistenza al trasferimento di calore. Lungo il perimetro dell'edificio, partendo dalla linea di contatto con il suolo, sono descritte quattro zone - fasce di cinta larghe 2 metri.

Per ciascuna delle zone viene preso il proprio valore della ridotta resistenza al trasferimento di calore. Nel nostro caso, ci sono tre zone con una superficie di 74, 26 e 1 m2. Da non confondere con l'area totale delle zone, che è 16 m2 più grande dell'area dell'edificio, il motivo è il doppio ricalcolo delle strisce intersecanti della prima zona negli angoli, dove il calore le perdite sono molto più elevate rispetto alle sezioni lungo le pareti. Utilizzando valori di resistenza al trasferimento di calore di 2,1, 4,3 e 8,6 m2 °C/W per le zone da uno a tre, determiniamo il flusso di calore attraverso ciascuna zona: rispettivamente 1,23, 0,21 e 0,05 kW.

Muri

Utilizzando i dati del terreno, nonché i materiali e lo spessore degli strati che formano le pareti, è necessario compilare i campi appropriati sul servizio smartcalc.ru sopra menzionato. Secondo i risultati del calcolo, la resistenza al trasferimento di calore è pari a 1,13 m2 °C / W e il flusso di calore attraverso la parete è di 18,48 W per metro quadrato. Con una superficie totale delle pareti (escluse le vetrate) di 105,2 m2, la dispersione termica totale attraverso le pareti è di 1,95 kWh. In questo caso, la perdita di calore attraverso le finestre sarà di 1,05 kW.

Copertura e copertura

Il calcolo delle dispersioni termiche attraverso il solaio può essere effettuato anche nel calcolatore online selezionando la tipologia desiderata di strutture di recinzione. Di conseguenza, la resistenza del pavimento al trasferimento di calore è di 0,66 m2 °C/W e la dispersione termica è di 31,6 W per metro quadrato, ovvero 2,7 kW dall'intera area dell'involucro edilizio.

La perdita di calore totale totale secondo i calcoli è 7,2 kWh. Data la qualità piuttosto bassa delle strutture edilizie, questa cifra è ovviamente molto inferiore a quella reale. In effetti, un tale calcolo è idealizzato, non tiene conto di coefficienti speciali, soffiaggio, componente di convezione del trasferimento di calore, perdite attraverso la ventilazione e le porte d'ingresso.

Infatti, a causa della scarsa qualità dell'installazione delle finestre, della mancanza di protezione alla giunzione del tetto con il Mauerlat e della scarsa impermeabilizzazione delle pareti dalla fondazione, le reali perdite di calore possono essere 2 o anche 3 volte superiori a quelle calcolate. Tuttavia, anche gli studi di base di ingegneria termica aiutano a determinare se le strutture della casa in costruzione rispetteranno gli standard sanitari, almeno in prima approssimazione.

Infine, diamo una raccomandazione importante: se vuoi davvero ottenere una comprensione completa della fisica termica di un particolare edificio, devi utilizzare la comprensione dei principi descritti in questa panoramica e nella letteratura speciale. Ad esempio, un manuale di riferimento di Elena Malyavina "Building Heat Loss" può essere di ottimo aiuto in questa materia, in cui le specifiche dei processi termici sono spiegate in modo molto dettagliato, vengono forniti collegamenti ai documenti normativi necessari, nonché esempi di calcoli e tutte le informazioni di base necessarie.pubblicato

Se hai domande su questo argomento, chiedile a specialisti e lettori del nostro progetto.

La ricostruzione energeticamente efficiente dell'edificio aiuterà a risparmiare energia termica e ad aumentare il comfort della vita. Il maggior potenziale di risparmio risiede nel buon isolamento termico delle pareti esterne e del tetto. Il modo più semplice per valutare la possibilità di una riparazione efficace è il consumo di energia termica. Se si consumano più di 100 kWh di elettricità (10 m³ di gas naturale) per metro quadrato di superficie riscaldata, inclusa la superficie delle pareti, possono essere vantaggiosi ristrutturazioni a risparmio energetico.

Perdita di calore attraverso il guscio esterno

Il concetto di base di un edificio a risparmio energetico è uno strato continuo di isolamento termico sulla superficie riscaldata del contorno della casa.

1. Tetto. Con uno spesso strato di isolamento termico, è possibile ridurre la perdita di calore attraverso il tetto;

Importante! Nelle strutture in legno la tenuta termica del tetto è difficoltosa, in quanto il legno si gonfia e può essere danneggiato dall'elevata umidità.

1. Muri. Come con un tetto, la perdita di calore è ridotta dall'uso di un rivestimento speciale. In caso di isolamento delle pareti interne, esiste il rischio che la condensa si raccolga dietro l'isolamento se l'umidità nell'ambiente è troppo elevata;

1. Piano o seminterrato. Per ragioni pratiche, l'isolamento termico è realizzato dall'interno dell'edificio;
2. ponti termici. I ponti termici sono alette di raffreddamento indesiderate (conduttori di calore) all'esterno di un edificio. Ad esempio, un pavimento in cemento, che è anche un pavimento per balconi. Molti ponti termici si trovano nelle aree del suolo, nei parapetti, negli infissi di finestre e porte. Ci sono anche ponti termici temporanei se le parti della parete sono fissate con elementi metallici. I ponti termici possono rappresentare una parte significativa della perdita di calore;
3. Finestra. Negli ultimi 15 anni, l'isolamento termico dei vetri delle finestre è migliorato di 3 volte. Le finestre di oggi hanno uno speciale strato riflettente sul vetro, che riduce le perdite di radiazioni, si tratta di finestre con vetri singoli e doppi;
4. Ventilazione. Un edificio tipico presenta perdite d'aria, soprattutto intorno a finestre, porte e sul tetto, che forniscono il necessario ricambio d'aria. Tuttavia, durante la stagione fredda, ciò provoca una significativa perdita di calore dalla casa a causa dell'aria riscaldata in uscita. I buoni edifici moderni sono abbastanza ermetici ed è necessario ventilare regolarmente i locali aprendo le finestre per alcuni minuti. Per ridurre la perdita di calore attraverso la ventilazione, vengono installati sempre più sistemi di ventilazione comfort. Questo tipo di perdita di calore è stimata al 10-40%.

I rilievi termografici in un edificio poco isolato danno un'idea di quanto calore viene disperso. Questo è un ottimo strumento per il controllo della qualità di ristrutturazioni o nuove costruzioni.

Modi per valutare la perdita di calore in casa

Esistono metodi di calcolo complessi che tengono conto di vari processi fisici: scambio per convezione, irraggiamento, ma sono spesso ridondanti. Di solito vengono utilizzate formule semplificate e, se necessario, è possibile aggiungere l'1-5% al ​​risultato. L'orientamento dell'edificio viene preso in considerazione nei nuovi edifici, ma anche la radiazione solare non influisce in modo significativo sul calcolo delle perdite di calore.

Importante! Quando si applicano le formule per il calcolo delle perdite di calore, viene sempre preso in considerazione il tempo trascorso dalle persone in una determinata stanza. Più è piccolo, gli indicatori di temperatura più bassi dovrebbero essere presi come base.

1. Valori medi. Il metodo più approssimativo non ha una precisione sufficiente. Esistono tabelle compilate per le singole regioni, tenendo conto delle condizioni climatiche e dei parametri medi edilizi. Ad esempio, per un'area specifica, viene indicato il valore di potenza in kilowatt, necessario per riscaldare 10 m² di superficie della stanza con soffitti alti 3 m e una finestra. Se i soffitti sono più bassi o più alti e ci sono 2 finestre nella stanza, gli indicatori di alimentazione vengono regolati. Questo metodo non tiene affatto conto del grado di isolamento termico della casa e non farà risparmiare energia termica;
2. Calcolo della dispersione termica del contorno dell'edificio. L'area delle pareti esterne è sommata meno le dimensioni delle aree di finestre e porte. Inoltre, c'è un'area del tetto con un pavimento. Ulteriori calcoli vengono eseguiti secondo la formula:

Q = S x ΔT/R, dove:

• S è l'area trovata;
• ΔT è la differenza tra la temperatura interna ed esterna;
• R è la resistenza al trasferimento di calore.

Il risultato ottenuto per le pareti, pavimento e tetto è combinato. Quindi vengono aggiunte le perdite di ventilazione.

Importante! Tale calcolo delle perdite di calore aiuterà a determinare la capacità della caldaia per l'edificio, ma non consentirà di calcolare il numero di radiatori per stanza.

1. Calcolo della dispersione termica degli ambienti. Quando si utilizza una formula simile, le perdite vengono calcolate separatamente per tutte le stanze dell'edificio. Quindi, le perdite di calore per la ventilazione si trovano determinando il volume della massa d'aria e il numero approssimativo di volte al giorno in cui viene cambiata nella stanza.

Importante! Quando si calcolano le perdite di ventilazione, è necessario tenere conto dello scopo della stanza. La cucina e il bagno necessitano di una maggiore ventilazione.

Un esempio di calcolo della dispersione termica di un edificio residenziale

Il secondo metodo di calcolo viene utilizzato, solo per le strutture esterne della casa. Attraverso di loro si perde fino al 90 percento dell'energia termica. Risultati accurati sono importanti per selezionare la caldaia giusta per fornire calore efficiente senza surriscaldare gli ambienti. È anche un indicatore dell'efficienza economica dei materiali selezionati per la protezione termica, mostrando quanto velocemente è possibile recuperare il costo del loro acquisto. I calcoli sono semplificati, per un edificio senza uno strato di isolamento termico multistrato.

La casa ha una superficie di 10 x 12 me un'altezza di 6 m Le pareti sono spesse 2,5 mattoni (67 cm), ricoperte di intonaco, con uno strato di 3 cm La casa ha 10 finestre 0,9 x 1 m e una porta 1 x 2 m.

Calcolo della resistenza al trasferimento di calore delle pareti:

1. R = n/λ, dove:

• n - spessore della parete,
• λ è la conducibilità termica specifica (W/(m °C).

Questo valore viene cercato nella tabella per il suo materiale.

1. Per mattone:

Rkir \u003d 0,67 / 0,38 \u003d 1,76 mq ° C / O.

1. Per intonaco:

Rpcs \u003d 0,03 / 0,35 \u003d 0,086 mq ° C / W;

1. Valore totale:

Rst \u003d Rkir + Rsht \u003d 1,76 + 0,086 \u003d 1,846 mq ° C / W;

Calcolo dell'area delle pareti esterne:

1. Area totale delle pareti esterne:

S = (10 + 12) x 2 x 6 = 264 mq

1. Area delle finestre e del portone:

S1 \u003d ((0,9 x 1) x 10) + (1 x 2) \u003d 11 mq

1. Area della parete modificata:

S2 = S - S1 = 264 - 11 = 253 mq.

Le perdite di calore per le pareti saranno determinate da:

Q \u003d S x ΔT / R \u003d 253 x 40 / 1.846 \u003d 6810.22 W.

Importante! Il valore di ΔT è preso arbitrariamente. Per ciascuna regione nelle tabelle è possibile trovare il valore medio di questo valore.

Nella fase successiva, le perdite di calore attraverso le fondamenta, le finestre, il tetto e la porta vengono calcolate in modo identico. Quando si calcola l'indice di perdita di calore per la fondazione, viene presa una differenza di temperatura inferiore. Quindi devi sommare tutti i numeri ricevuti e ottenere quello finale.

Per determinare il possibile consumo di energia elettrica per il riscaldamento, è possibile presentare questa cifra in kWh e calcolarla per la stagione di riscaldamento.

Se usi solo il numero per i muri, risulta:

• al giorno:

6810,22 x 24 = 163,4 kWh;

• al mese:

163,4 x 30 = 4903,4 kWh;

• per la stagione di riscaldamento di 7 mesi:

4903,4 x 7 \u003d 34.323,5 kWh.

Quando il riscaldamento è a gas, il consumo di gas è determinato in base al suo potere calorifico e al rendimento della caldaia.

Dispersioni di calore per la ventilazione

1. Trova il volume d'aria della casa:

10 x 12 x 6 = 720 m³;

1. La massa d'aria si trova con la formula:

M = ρ x V, dove ρ è la densità dell'aria (tratto dalla tabella).

M \u003d 1, 205 x 720 \u003d 867,4 kg.

1. È necessario determinare la cifra, quante volte l'aria in tutta la casa viene sostituita al giorno (ad esempio, 6 volte), e calcolare la dispersione termica per la ventilazione:

Qv = nxΔT xmx C, dove C è la capacità termica specifica dell'aria, n è il numero di sostituzioni dell'aria.

Qv \u003d 6 x 40 x 867,4 x 1,005 \u003d 209217 kJ;

1. Ora dobbiamo convertire in kWh. Poiché ci sono 3600 kilojoule in un kilowattora, allora 209217 kJ = 58,11 kWh

Alcuni metodi di calcolo suggeriscono di prendere le perdite di calore per la ventilazione dal 10 al 40 percento delle perdite di calore totali, senza calcolarle utilizzando formule.

Per facilitare il calcolo della dispersione termica in casa, esistono dei calcolatori online dove puoi calcolare il risultato per ogni stanza o per l'intera casa. Inserisci semplicemente i tuoi dati nei campi proposti.

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Prima di iniziare a costruire una casa, devi acquistare un progetto di casa - questo è ciò che dicono gli architetti. È necessario acquistare i servizi di professionisti, così dicono i costruttori. È necessario acquistare materiali da costruzione di alta qualità: questo è ciò che dicono i venditori e i produttori di materiali da costruzione e isolamento.

E sai, in un certo senso sono tutti un po' a posto. Tuttavia, nessuno tranne te sarà così interessato al tuo alloggio da tenere conto di tutti i punti e riunire tutte le questioni della sua costruzione.

Uno dei problemi più importanti che dovrebbero essere risolti in questa fase è la perdita di calore della casa. Il design della casa, la sua costruzione e i materiali da costruzione e l'isolamento che acquisterai dipenderanno dal calcolo della perdita di calore.

Non ci sono case con dispersioni termiche pari a zero. Per fare questo, la casa dovrebbe galleggiare nel vuoto con pareti di 100 metri di isolamento ad alte prestazioni. Non viviamo nel vuoto e non vogliamo investire in 100 metri di isolamento. Quindi, la nostra casa avrà una perdita di calore. Lascia che siano, purché siano ragionevoli.

Perdita di calore attraverso le pareti

Perdita di calore attraverso le pareti: tutti i proprietari ci pensano subito. Viene considerata la resistenza al calore dell'involucro edilizio, vengono isolati fino al raggiungimento dell'indicatore standard R, e questo completa il loro lavoro sull'isolamento della casa. Naturalmente, è necessario considerare la perdita di calore attraverso le pareti della casa: le pareti hanno l'area massima di tutte le strutture che racchiudono la casa. Ma non sono l'unico modo per far uscire il calore.

L'isolamento domestico è l'unico modo per ridurre la perdita di calore attraverso le pareti.

Per limitare le dispersioni di calore attraverso le pareti, è sufficiente isolare la casa 150 mm per la parte europea della Russia o 200-250 mm dello stesso isolamento per la Siberia e le regioni settentrionali. E su questo puoi lasciare questo indicatore da solo e passare ad altri, non meno importanti.

Perdita di calore dal pavimento

Il pavimento freddo della casa è un disastro. La perdita di calore del pavimento, rispetto allo stesso indicatore per le pareti, è circa 1,5 volte più importante. Ed è esattamente la stessa quantità che lo spessore dell'isolamento nel pavimento dovrebbe essere maggiore dello spessore dell'isolamento nelle pareti.

La perdita di calore del pavimento diventa significativa quando si dispone di un seminterrato freddo o appena l'aria esterna sotto il pavimento del primo piano, ad esempio, con pile di viti.

Isolare le pareti e isolare il pavimento.

Se si posano 200 mm di lana di basalto o polistirolo nelle pareti, si dovranno posare 300 mm di isolamento altrettanto efficace nel pavimento. Solo in questo caso sarà possibile camminare scalzi sul pavimento del primo piano a chiunque, anche il più agguerrito.

Se si dispone di un seminterrato riscaldato sotto il pavimento del primo piano o di un seminterrato ben isolato con un'ampia area cieca ben isolata, l'isolamento del pavimento del primo piano può essere trascurato.

Inoltre, vale la pena pompare aria riscaldata in tale seminterrato o seminterrato dal primo piano e preferibilmente dal secondo. Ma le pareti del seminterrato, la sua lastra dovrebbero essere isolate il più possibile per non "riscaldare" il terreno. Naturalmente, la temperatura costante del suolo è di +4°C, ma questa è a una profondità. E in inverno, attorno alle pareti del seminterrato ci sono gli stessi -30°C, così come sulla superficie del terreno.

Perdita di calore attraverso il soffitto

Tutto il calore sale. E lì cerca di uscire, cioè di lasciare la stanza. La perdita di calore attraverso il soffitto della tua casa è uno dei valori più grandi che caratterizza la perdita di calore verso la strada.

Lo spessore dell'isolamento sul soffitto dovrebbe essere 2 volte lo spessore dell'isolamento nelle pareti. Montare 200 mm nelle pareti - montare 400 mm nel soffitto. In questo caso ti sarà garantita la massima resistenza termica del tuo circuito termico.

Cosa otteniamo? Pareti 200 mm, pavimento 300 mm, soffitto 400 mm. Considera che risparmierai denaro con cui riscalderai la tua casa.

Perdita di calore di Windows

Ciò che è completamente impossibile da isolare sono le finestre. La perdita di calore dalla finestra è la misura più grande della quantità di calore che lascia la tua casa. Qualunque cosa tu faccia le tue finestre con doppi vetri - a due camere, tre camere o cinque camere, la perdita di calore delle finestre sarà comunque gigantesca.

Come ridurre la perdita di calore attraverso le finestre? Innanzitutto, vale la pena ridurre l'area dei vetri in tutta la casa. Naturalmente, con grandi vetrate, la casa sembra chic e la sua facciata ricorda la Francia o la California. Ma c'è già una cosa: o le vetrate colorate a mezza parete o la buona resistenza al calore della tua casa.

Se vuoi ridurre la perdita di calore delle finestre, non pianificarne una vasta area.

In secondo luogo, le pendenze delle finestre dovrebbero essere ben isolate: i punti in cui gli attacchi aderiscono alle pareti.

E, in terzo luogo, vale la pena utilizzare le novità nel settore edile per un'ulteriore conservazione del calore. Ad esempio, tapparelle automatiche a risparmio di calore notturno. O film che riflettono la radiazione termica all'interno della casa, ma trasmettono liberamente lo spettro visibile.

Dove va il calore di casa?

Le pareti sono isolate, anche il soffitto e il pavimento, le persiane sono montate su finestre con doppi vetri a cinque camere, con forza e principale si accende. Ma la casa è ancora fredda. Dove continua ad andare il calore della casa?

È tempo di cercare crepe, crepe e crepe, dove il caldo esce di casa.

In primo luogo, il sistema di ventilazione. L'aria fredda entra nella casa attraverso la ventilazione di alimentazione, l'aria calda esce dalla casa attraverso la ventilazione di scarico. Per ridurre la perdita di calore attraverso la ventilazione, è possibile installare uno scambiatore di calore, uno scambiatore di calore che preleva il calore dall'aria calda in uscita e riscalda l'aria fredda in entrata.

Un modo per ridurre la perdita di calore in casa attraverso il sistema di ventilazione è installare uno scambiatore di calore.

In secondo luogo, le porte d'ingresso. Per escludere la dispersione di calore attraverso le porte, dovrebbe essere installato un vestibolo freddo, che farà da cuscinetto tra le porte di ingresso e l'aria esterna. Il tamburo dovrebbe essere relativamente ermetico e non riscaldato.

In terzo luogo, vale la pena almeno una volta guardare la tua casa al freddo con una termocamera. La partenza degli esperti non costa così tanto. Ma avrai a portata di mano una "mappa delle facciate e dei soffitti" e saprai chiaramente quali altre misure adottare per ridurre la perdita di calore in casa durante la stagione fredda.

È generalmente accettato che per la Russia centrale la potenza degli impianti di riscaldamento debba essere calcolata in base al rapporto di 1 kW per 10 m 2 di area riscaldata. Cosa dice SNiP e quali sono le effettive perdite di calore calcolate delle case costruite con vari materiali?

SNiP indica quale casa può essere considerata, diciamo, corretta. Da esso prenderemo in prestito codici edilizi per la regione di Mosca e li confronteremo con le tipiche case costruite con tecnologie in legno, tronchi, cemento espanso, cemento cellulare, mattoni e telai.

Come dovrebbe essere secondo le regole (SNiP)

Tuttavia, i valori che abbiamo preso di 5400 gradi-giorno per la regione di Mosca sono al limite del valore di 6000, secondo il quale, secondo SNiP, la resistenza al trasferimento di calore di pareti e tetti dovrebbe essere di 3,5 e 4,6 m 2 °C/W, rispettivamente, che equivalgono a 130 e 170 mm di lana minerale con un coefficiente di conducibilità termica λA = 0,038 W/(m°K).

Come nella realtà

Spesso le persone costruiscono "quadri", case in tronchi, legno e pietra basate sui materiali e sulle tecnologie disponibili. Ad esempio, per rispettare SNiP, il diametro dei tronchi della casa di tronchi deve essere superiore a 70 cm, ma questo è assurdo! Pertanto, il più delle volte lo costruiscono nel modo in cui è più conveniente o nel modo in cui gli piace di più.

Per i calcoli comparativi, utilizzeremo un comodo calcolatore di perdita di calore, che si trova sul sito Web del suo autore. Per semplificare i calcoli, prendiamo una stanza rettangolare a un piano con lati di 10 x 10 metri. Una parete è cieca, le altre hanno due piccole finestre con doppi vetri, più una porta coibentata. Il tetto e il soffitto sono isolati con lana di roccia da 150 mm come opzione più tipica.

Oltre alla perdita di calore attraverso le pareti, esiste anche il concetto di infiltrazione - penetrazione dell'aria attraverso le pareti, nonché il concetto di generazione di calore domestico (dalla cucina, dagli elettrodomestici, ecc.), Che, secondo SNiP, è uguale a 21 W per m2. Ma non ne terremo conto ora. Oltre alle perdite di ventilazione, perché ciò richiede una discussione completamente separata. La differenza di temperatura è considerata di 26 gradi (22 nella stanza e -4 all'esterno - come media per la stagione di riscaldamento nella regione di Mosca).

Quindi ecco la finale tabella di confronto delle dispersioni termiche per case di diversi materiali:

Le dispersioni di calore di picco sono calcolate per una temperatura esterna di -25°C. Mostrano quale potenza massima dovrebbe essere l'impianto di riscaldamento. "Casa secondo SNiP (3.5, 4.6, 0.6)" è un calcolo basato su requisiti SNiP più severi per la resistenza termica di pareti, tetti e pavimenti, applicabile alle case in regioni leggermente più settentrionali rispetto alla regione di Mosca . Anche se, spesso, può essere applicato ad esso.

La conclusione principale è che se durante la costruzione sei guidato da SNiP, la potenza di riscaldamento non dovrebbe essere fissata di 1 kW per 10 m 2, come si crede comunemente, ma del 25-30% in meno. E questo senza tener conto della produzione di calore domestico. Tuttavia, non è sempre possibile rispettare le norme ed è meglio affidare il calcolo dettagliato dell'impianto di riscaldamento a tecnici qualificati.

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Calcolo della perdita di calore in casa

La casa perde calore attraverso l'involucro edilizio (muri, finestre, tetto, fondamenta), ventilazione e fognatura. Le principali perdite di calore passano attraverso l'involucro dell'edificio - 60-90% di tutte le perdite di calore.

Il calcolo della perdita di calore in casa è necessario, come minimo, per scegliere la caldaia giusta. Puoi anche stimare quanti soldi verranno spesi per il riscaldamento nella casa pianificata. Ecco un esempio di calcolo per una caldaia a gas e una elettrica. È anche possibile, grazie ai calcoli, analizzare l'efficienza finanziaria dell'isolamento, ad es. capire se il costo di installazione dell'isolamento si ripagherà con il risparmio di carburante per tutta la vita dell'isolamento.

Perdita di calore attraverso gli involucri edilizi

Darò un esempio di calcolo per le pareti esterne di una casa a due piani.

1) Calcoliamo la resistenza al trasferimento di calore della parete dividendo lo spessore del materiale per il suo coefficiente di conducibilità termica. Ad esempio, se il muro è costruito con ceramica calda di 0,5 m di spessore con un coefficiente di conducibilità termica di 0,16 W / (m × ° C), allora dividiamo 0,5 per 0,16: 0,5 m / 0,16 W / (m × ° C) = 3,125 m 2 × ° C / W Si possono prendere i coefficienti di conducibilità termica dei materiali da costruzione.

2) Calcola l'area totale delle pareti esterne. Ecco un esempio semplificato di una casa quadrata: (10 m di larghezza × 7 m di altezza × 4 lati) - (16 finestre × 2,5 m 2) = 280 m 2 - 40 m 2 = 240 m 2

3) Dividiamo l'unità per la resistenza al trasferimento di calore, ottenendo così una dispersione termica da un metro quadrato di parete per un grado di differenza di temperatura. 1 / 3,125 m2 ×°C/W = 0,32 W/m2 ×°C

4) Calcolare la dispersione termica delle pareti. Moltiplichiamo la dispersione termica di un metro quadrato di parete per l'area delle pareti e per la differenza di temperatura all'interno della casa e all'esterno. Ad esempio, se +25°C all'interno e -15°C all'esterno, la differenza è di 40°C. 0,32 W / m 2 × ° C × 240 m 2 × 40 ° C = 3072 W Questo numero è la perdita di calore delle pareti. La perdita di calore è misurata in watt, cioè è la potenza di dissipazione del calore.

5) In kilowattora è più conveniente capire il significato di dispersione termica. Per 1 ora attraverso le nostre pareti con una differenza di temperatura di 40°C si perde energia termica: 3072 W × 1 h = 3.072 kWh Energia spesa in 24 ore: 3072 W × 24 h = 73.728 kWh

È chiaro che durante il periodo di riscaldamento il tempo è diverso, ad es. la differenza di temperatura cambia continuamente. Pertanto, per calcolare la dispersione termica per l'intero periodo di riscaldamento, è necessario moltiplicare al paragrafo 4 per la differenza di temperatura media per tutti i giorni del periodo di riscaldamento.

Ad esempio, per 7 mesi del periodo di riscaldamento, la differenza di temperatura media tra la stanza e la strada è stata di 28 gradi, il che significa che la perdita di calore attraverso le pareti per questi 7 mesi in kilowattora:

0,32 W / m 2 × °C × 240 m 2 × 28 °C × 7 mesi × 30 giorni × 24 ore = 10838016 Wh = 10838 kWh

Il numero è abbastanza "tangibile". Ad esempio, se il riscaldamento fosse elettrico, puoi calcolare quanto denaro verrebbe speso per il riscaldamento moltiplicando il numero risultante per il costo del kWh. Puoi calcolare quanti soldi sono stati spesi per il riscaldamento a gas calcolando il costo dei kWh di energia da una caldaia a gas. Per fare ciò è necessario conoscere il costo del gas, il potere calorifico del gas e il rendimento della caldaia.

A proposito, nell'ultimo calcolo, invece della differenza di temperatura media, il numero di mesi e giorni (ma non ore, lasciamo l'orologio), è stato possibile utilizzare il grado-giorno del periodo di riscaldamento - GSOP, alcuni informazione. Puoi trovare GSOP già calcolati per diverse città della Russia e moltiplicare la perdita di calore da un metro quadrato per l'area delle pareti, per questi GSOP e per 24 ore, ottenendo perdite di calore in kWh.

Analogamente alle pareti, è necessario calcolare i valori di dispersione termica per finestre, porte d'ingresso, tetti, fondamenta. Quindi somma tutto e ottieni il valore della perdita di calore attraverso tutte le strutture che lo racchiudono. Per le finestre, a proposito, non sarà necessario scoprire lo spessore e la conduttività termica, di solito esiste già una resistenza al trasferimento di calore già pronta di una finestra con doppi vetri calcolata dal produttore. Per il pavimento (nel caso di sottofondo in soletta), la differenza di temperatura non sarà eccessiva, il terreno sotto casa non è freddo come l'aria esterna.

Perdita di calore attraverso la ventilazione

Il volume approssimativo di aria disponibile in casa (il volume delle pareti interne e dei mobili non viene preso in considerazione):

10 m x 10 m x 7 m = 700 m 3

Densità dell'aria a +20°C 1,2047 kg/m 3 . La capacità termica specifica dell'aria è 1.005 kJ/(kg×°C). Massa d'aria in casa:

700 m 3 × 1,2047 kg / m 3 \u003d 843,29 kg

Diciamo che tutta l'aria in casa viene cambiata 5 volte al giorno (questo è un numero approssimativo). Con una differenza media tra la temperatura interna ed esterna di 28 °C per l'intero periodo di riscaldamento, il riscaldamento dell'aria fredda in ingresso consumerà in media energia termica al giorno:

5 × 28 °C × 843,29 kg × 1,005 kJ/(kg×°C) = 118650,903 kJ

118650.903 kJ = 32,96 kWh (1 kWh = 3600 kJ)

Quelli. durante il periodo di riscaldamento, con cinque ricambi d'aria, la casa perderà in media 32,96 kWh di energia termica al giorno per ventilazione. Per 7 mesi del periodo di riscaldamento, le perdite di energia saranno:

7 × 30 × 32,96 kWh = 6921,6 kWh

Perdita di calore attraverso la fogna

Durante il periodo di riscaldamento, l'acqua che entra in casa è piuttosto fredda, ad esempio ha una temperatura media di + 7 ° C. Il riscaldamento dell'acqua è necessario quando i residenti lavano i piatti, fanno il bagno. Inoltre, l'acqua dell'aria ambiente nella tazza del gabinetto è parzialmente riscaldata. Tutto il calore ricevuto dall'acqua viene lavato via dai residenti nella fogna.

Diciamo che una famiglia in casa consuma 15 m 3 di acqua al mese. La capacità termica specifica dell'acqua è 4,183 kJ/(kg×°C). La densità dell'acqua è di 1000 kg/m 3 . Assumiamo che in media l'acqua che entra in casa venga riscaldata fino a +30°C, cioè differenza di temperatura 23°C.

Di conseguenza, al mese, la perdita di calore attraverso la fogna sarà:

1000 kg/m 3 × 15 m 3 × 23°C × 4.183 kJ/(kg×°C) = 1443135 kJ

1443135 kJ = 400,87 kWh

Per 7 mesi del periodo di riscaldamento, i residenti versano nella fogna:

7 × 400,87 kWh = 2806,09 kWh

Conclusione

Alla fine, è necessario sommare i numeri ricevuti delle perdite di calore attraverso l'involucro dell'edificio, la ventilazione e la rete fognaria. Ottieni il numero totale approssimativo di perdite di calore a casa.

Devo dire che le dispersioni di calore per ventilazione e fognatura sono abbastanza stabili, è difficile ridurle. Non ti laverai meno frequentemente sotto la doccia o arieggerai male la casa. Sebbene la perdita di calore parziale attraverso la ventilazione possa essere ridotta con l'aiuto di uno scambiatore di calore.

Se ho commesso un errore da qualche parte, scrivi nei commenti, ma sembra che abbia ricontrollato tutto più volte. Va detto che esistono metodi molto più complessi per calcolare le perdite di calore, vengono presi in considerazione coefficienti aggiuntivi, ma la loro influenza è insignificante.

Aggiunta.
Il calcolo della perdita di calore a casa può essere eseguito anche utilizzando SP 50.13330.2012 (versione aggiornata di SNiP 23-02-2003). C'è un'appendice D "Calcolo della caratteristica specifica del consumo di energia termica per il riscaldamento e la ventilazione di edifici residenziali e pubblici", il calcolo stesso sarà molto più complicato, lì vengono utilizzati più fattori e coefficienti.

Vengono visualizzati i 25 commenti più recenti. Mostra tutti i commenti (54).

Andrea Vladimirovich (11.01.2018 14:52) In generale, tutto va bene per i comuni mortali. L'unica cosa che mi sento di consigliare, per chi volesse segnalare imprecisioni, è di indicare all'inizio dell'articolo una formula più completa Q=S*(tin-tout)*(1+∑β)*n/R® e spiegare che (1+∑β)*n, tenendo conto di tutti i coefficienti, differirà leggermente da 1 e non può distorcere grossolanamente il calcolo della dispersione termica delle intere strutture di contenimento, ovvero prendiamo come base la formula Q \u003d S * (tin-tout) * 1 / Ro. Non sono d'accordo con il calcolo delle dispersioni di ventilazione, la penso diversamente, calcolerei la capacità termica totale dell'intero volume e poi la moltiplicherei per la molteplicità reale. Prenderei comunque la capacità termica specifica dell'aria gelida (riscalderemo l'aria della strada), ma sarà decentemente superiore. Ed è meglio prendere immediatamente la capacità termica della miscela d'aria in W, pari a 0,28 W / (kg ° С).