Как уходит тепло через окна

Очевидно, что чем больше площадь оконного проёма, тем больше тепла через него может покинуть комнату. Но совсем без окон нельзя… Площадь окон должна обосновываться расчётом: 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 котёльных площадь светового проёма 0.33 м2 на 1 м3 объёма помещения.

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

Общее определение термина

Понятие сопротивления теплопередаче (СТП) сформулировано в ГОСТ Р 54851-2011. Окна, наряду со стенами, дверьми, кровлей и т.д., являются элементами конструкции, ограждающей внутреннее пространство для создания комфортной среды обитания человека. СТП ограждения — это коэффициент R, значение которого демонстрирует теплоизоляционные свойства конструкции. Чем больше абсолютная величина R, тем меньше будет потерь тепла из помещения.

Единица измерения R в системе СИ — [м 2 * 0 С/Вт]. Значение R равно разнице температур на наружной ( Тн ),и внутренней ( Твн ) поверхностях ограждения для потока тепла Q мощностью 1 Вт, проходящего через 1 м 2 тепловой защиты.

Формула для расчета R выглядит следующим образом:

R = ( Твн — Тн ) / Q

Чем больше значение R, тем меньше будут теплопотери. Эта формула напоминает выражение для закона Ома, поэтому R иногда, по аналогии с электрическим термином, называют теплосопротивлением.

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 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.

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 уменьшить теплопотери через окна

Одним из направлений работы по сохранению тепловой энергии в домах, являются исследования проблем, связанных с потерями тепла через окна. Потери тепла через окна можно разделить на две группы: трансмиссионные и вентиляционные.

Группы потерь тепла

Трансмиссионные потери через стекло примерно в четыре-шесть раз выше, чем через стены. Вентиляционные потери могут также достигать достаточно больших значений, если окна недостаточно уплотнены. Эти проблемы решаются при использовании оконных конструкций со стеклопакетами.

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).

Читайте также  Как крепить стартовый профиль пвх

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.

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.

Простой расчет теплопотерь зданий.

Ниже приведен довольно простой расчет теплопотерь зданий, который, тем не менее, поможет достаточно точно определить мощность, требуемую для отопления Вашего склада, торгового центра или другого аналогичного здания. Это даст возможность еще на стадии проектирования предварительно оценить стоимость отопительного оборудования и последующие затраты на отопление, и при необходимости скорректировать проект.

Куда уходит тепло? Тепло уходит через стены, пол, кровлю и окна. Кроме того тепло теряется при вентиляции помещений. Для вычисление теплопотерь через ограждающие конструкции используют формулу:

Q — теплопотери, Вт

S — площадь конструкции, м2

T — разница температур между внутренним и наружным воздухом, °C

R — значение теплового сопротивления конструкции, м2•°C/Вт

Схема расчета такая — рассчитываем теплопотери отдельных элементов, суммируем и добавляем потери тепла при вентиляции. Все.

Предположим мы хотим рассчитать потери тепла для объекта, изображенного на рисунке. Высота здания 5…6 м, ширина – 20 м, длинна – 40м, и тридцать окон размеров 1,5 х 1,4 метра. Температура в помещении 20 °С, внешняя температура -20 °С.

Считаем площади ограждающих конструкций:

пол: 20 м * 40 м = 800 м2

кровля: 20,2 м * 40 м = 808 м2

окна: 1,5 м * 1,4 м * 30 шт = 63 м2

стены: (20 м + 40 м + 20 м + 40м) * 5 м = 600 м2 + 20 м2 (учет скатной кровли) = 620 м2 – 63 м2 (окна) = 557 м2

Теперь посмотрим тепловое сопротивление используемых материалов.

Значение теплового сопротивления можно взять из таблицы тепловых сопротивлений или вычислить исходя из значения коэффициента теплопроводности по формуле:

R – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт

? – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2*К)

d – толщина материала, м

Значение коэффициентов теплопроводности для разных материалов можно посмотреть здесь.

пол: бетонная стяжка 10 см и минеральная вата плотностью 150 кг/м3. толщиной 10 см.

R (бетон) = 0.1 / 1,75 = 0,057 (м2*К)/Вт

R (минвата) = 0.1 / 0,037 = 2,7 (м2*К)/Вт

R (пола) = R (бетон) + R (минвата) = 0,057 + 2,7 = 2,76 (м2*К)/Вт

кровля: кровельные сэндвич панели из минеральной ваты толщиной 15 см

R (кровля) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт

окна: значение теплового сопротивления окон зависит от вида используемого стеклопакета
R (окна) = 0,40 (м2*К)/Вт для однокамерного стекловакета 4–16–4 при ?T = 40 °С

стены: стеновые сэндвич панели из минеральной ваты толщиной 15 см
R (стены) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт

Посчитаем тепловые потери:

Q (пол) = 800 м2 * 20 °С / 2,76 (м2*К)/Вт = 5797 Вт = 5,8 кВт

Q (кровля) = 808 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 7980 Вт = 8,0 кВт

Q (окна) = 63 м2 * 40 °С / 0,40 (м2*К)/Вт = 6300 Вт = 6,3 кВт

Q (стены) = 557 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 5500 Вт = 5,5 кВт

Получаем, что суммарные теплопотери через ограждающие конструкции составят:

Q (общая) = 5,8 + 8,0 + 6,3 + 5,5 = 25,6 кВт / ч

Теперь о потерях на вентиляцию.

Для нагрева 1 м3 воздуха с температуры — 20 °С до + 20 °С потребуется 15,5 Вт.

Q(1 м3 воздуха) = 1,4 * 1,0 * 40 / 3,6 = 15,5 Вт, здесь 1,4 – плотность воздуха (кг/м3), 1,0 – удельная теплоёмкость воздуха (кДж/(кг К)), 3,6 – коэффициент перевода в ватты.

Осталось определиться с количеством необходимого воздуха. Считается, что при нормальном дыхании человеку нужно 7 м3 воздуха в час. Если Вы используете здание как склад и на нем работают 40 человек, то вам нужно нагревать 7 м3 * 40 чел = 280 м3 воздуха в час, на это потребуется 280 м3 * 15,5 Вт = 4340 Вт = 4,3 кВт. А если у Вас будет супермаркет и в среднем на территории находится 400 человек, то нагрев воздуха потребует 43 кВт.

Итоговый результат:

Для отопления предложенного здания необходима система отопления порядка 30 кВт/ч, и система вентиляции производительностью 3000 м3 /ч с нагревателем мощность 45 кВт/ч.

Кладочные швы между кирпичами являются многочисленными мостиками холода и увеличивают теплопотери через стены. На приведенном примере видно, что разница между минимальной температурой (кладочный шов) и максимальной (кирпич) составляет почти 2 градуса. Термическое сопротивление стены снижено.

Мостик холода и воздушная течь под потолком. Возникает из-за недостаточной герметизации и утепления стыков между кровлей, стеной и плитой перекрытия. В результате помещение дополнительно охлаждается и появляются сквозняки.

При строительстве домов многие не знают, и даже не догадываются, что в построенном частном доме, в отопительный сезон до 70% тепла будет уходить на отопление улицы.

Задавшись вопросом экономии семейного бюджета и проблемой утепления дома, многие задаются вопросом: что, и как утеплять?

На этот вопрос очень легко ответить. Достаточно зимой взглянуть на экран тепловизора, и вы сразу же помете, через какие элементы конструкции уходит тепло в атмосферу.

Если у Вас нет такого прибора, то не беда, ниже мы опишем статистические данные, которые показывают, куда и в каких процентах уходит тепло из дома, а также размести видео тепловизора с реального проекта.

При утеплении дома важно понимать, что тепло уходит не только через перекрытия и крышу, стены и фундамент, но и через старые окна и двери, которые нужно будет заменить, или утеплить в холодное время года.

Теплопотери пола

Холодный пол в доме – это беда. Теплопотери пола, относительно такого же показателя для стен, важнее примерно в 1,5 раза. И именно во столько же толщина утеплителя в полу должна быть больше толщины утеплителя в стенах.

Теплопотери пола становятся значимыми, когда под полом первого этажа у вас холодный цоколь или просто уличный воздух, например, при винтовых сваях.

Если в стены вы закладываете 200 мм базальтовой ваты или пенопласта, то в пол вам придется заложить 300 миллиметров настолько же эффективного утеплителя. Только в этом случае можно будет ходить по полу первого этажа босиком в любую, даже самую лютую, зиму.

Если же у вас под полом первого этажа отапливаемый подвал или хорошо утепленный цоколь с отлично утепленной широкой отмосткой, то утеплением пола первого этажа можно пренебречь.

Мало того, в такой подвал или цоколь стоит нагнетать нагретый воздух с первого этажа, а лучше со второго. А вот стены подвала, его плита должны быть утеплены максимально, чтобы не «обогревать» грунт. Конечно, постоянная температура грунта +4С, но это на глубине. А зимой вокруг стен подвала все те же -30С, как и на поверхности грунта.

Читайте также  Как нарисовать наличник

Теплопотери зависят он многих параметров, в качестве же основных показателей, обуславливающих возможную утечку, можно выделить следующие: размер помещения, материалы, из которых оно построено, площадь дверей и окон, наличие лоджии или балкона. Батареи будут греть в полную силу, но вхолостую, если в окнах много не заделанных швов, неправильно установлены двери, не продумана система вентиляции. С подобными проблемами можно столкнуться и на предприятиях, за отопление которых отвечают мощные водоводяные подогреватели илипластинчатые теплообменники, но вся сила этих гигантов, доходя до адресата, просто улетучивается.

На наше комфортное пребывание в помещении и непосредственно на теплопотери влияют такие взаимосвязанные факторы как: температура, влажность и скорость движения воздуха. Их взаимодействие заставляет человека отдавать больше тепла, требуя его взамен еще больше.

Скорость движения воздушных потоков

По стандартам, приемлемая скорость воздуха в квартире не должна превышать 0,2 м/с, все, что больше – сквозняк, способный вызвать негативные последствия. В изменении скорости обычно задействованы как внешние, так и внутренние факторы – давление у стен помещения в первом случае и интенсивность вентиляции во втором.

Влажность в помещении

Уровень влажности, который считается допустимым, — 30-60%, причем оптимальная величина — 45%. Влиять на повышение/понижение влажности можно самостоятельно, ставя на батареи баллоны с водой или кипятя на плите воду для первого случая, и проветривая комнату, если воздух слишком сырой.

С вопросом влажности связана определенная проблема – конденсация влаги в стене ( и особенно ее замерзание) не только способствует развитию плесени и грибков, но и значительно повышает теплопотери. Таких неприятных последствий можно избежать, часто проветривая помещение, а также утеплив стены в помещениях с наибольшей влажностью ( ванной комнате, кухне) и снабдив их дополнительным оборудованием – приборами отопления, качественной системы вентиляции.

Давайте теперь рассмотрим наиболее частые факторы, влияющие на потерю тепла в помещениях.

Стены как фактор потери тепла

Неутепленные стены – одна из главных причин снижения температуры в комнате. Увеличить толщину стены посредством обычных материалов будет недостаточно – дополнительный кирпич снизит теплопотери не более чем на 10%. Если все же не хочется завешивать свой дом коврами, можно прибегнуть к более современным и технологичным способам утепления – специальным материалам с низкой теплопроводностью. С этим, например, отлично справляются пенопласты, пенополистиролы или пенополиуретаны. Главное, при выборе помнить о некоторых особенностях полимерных материалов – позаботиться заранее об удалении их от огня, сделать недоступными для бактерий, насекомых, грызунов, беречь от высокой влажности.

Теплопотери за счет вентиляции

Холодный воздух с улицы поступает через всевозможные щели в квартиру, тогда как вентиляция выгоняет обратно уже теплый воздух. Причем количество теряемого таким образом тепла, как показывает практика, весьма значительно. Поэтому важно, чтобы вентиляция быть максимально продумана, так, автоматизированная вентиляционная система способна сохранить не только энергию, затрачиваемую на подогрев воздуха, но и значительно сократить потери тепла.

Снижение теплопотерь через окна

Окна можно назвать одной из главных причин потери тепла – это та самая труба, куда уходит весь горячий воздух. Квадратный метр окна забирает в 2-3 раза больше нагретого воздуха, чем такая же площадь стены. Поэтому утепление окон – одна из главных оставляющих подготовки к зиме.

Если деревянные окна требовали постоянного « затыкивания» без возможности открыть форточку в солнечный зимний день, то с приходом пластиковых стеклопакетов эта проблема отпала. Хотя пластик спасает от ветра, назвать его панацеей все же нельзя. Чем чаще закрыто само оконное пространство – шторами, жалюзи – тем теплее будет в квартире. Поскольку ночью в окнах нет потребности, можно установить на них и специальные конструкции – существуют автоматические ставни, которые не только остановят теплый воздух, но и станут отличным дизайнерским решением. Или можно обратиться к специальным « зимним рамам», которые также помогут сохранить тепло.

К сожалению, это не все пути, которые выбирает теплый воздух, покидая наши квартиры. Неутепленные полы и входная дверь также заставят вас попрощаться некоторой долей теплого воздуха. Но если на подобные вещи мы еще можем повлиять каким-то образом сами, то с некоторыми показателя бороться намного сложнее. Аэродинамика здания, затенение домами рядом, ориентация квартиры в стороны света – все это факторы, для устранения которых требуются более серьезные меры. Тем не менее, снизив риск потери тепла наиболее распространенными способами, можно не замерзнуть даже в безжалостные русские морозы.

Возможно, Вас заинтересуют:

тепло в доме, теория тепла, полезно знать

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.