Отопление зимнего дома

Нужно сразу сказать — разговор пойдет об отоплении зимнего дома. В летнем доме, понятное дело, проблем меньше. Можно сложить печку или камин, можно поставить в комнатах масляные электрические радиаторы или установить на стенах электроконвекторы, ведь подогрев нужен только в холодные весенние и осенние ночи и расход энергии относительно невелик. Ниже будет рассказано, как посчитать теплопотери дома при той или иной наружной температуре.

Другое дело — зимний дом. Тут придется взвесить, что выгоднее: основательно утеплить дом или не тратиться на это, но зато, как говорится, обогревать атмосферу, то есть выбрасывать деньги на ветер в буквальном смысле слова.

Правильный подход:

• оценить теплопотери дома, максимально уменьшить их с помощью дополнительной теплоизоляции;
• грамотно расставить отопительные приборы (радиаторы или конвекторы).

Мы его теряем

Если посмотреть на жилой дом через прибор ночного видения, можно увидеть, что называется, своими глазами, как он теряет тепло: через стены не очень сильно, через крышу еще меньше; сильные выбросы тепла идут через окна; в землю тоже уходит тепло, хотя наш прибор этого не покажет.

От чего зависят эти тепловые потери?

• Они тем больше, чем больше разность температур в доме и на улице.
• Они тем меньше, чем выше теплозащитные свойства стены (или, как говорят, ограждающей поверхности). Стена сопротивляется утечке тепла, поэтому ее теплозащитные свойства оценивают величиной, называемой сопротивлением теплопередаче.

Сопротивление теплопередаче показывает, какое количество тепла уйдет через квадратный метр стены при определенном перепаде температур (или наоборот: какой перепад температур возникнет при прохождении заданного количества тепла через квадратный метр стены). Формула проста, как закон Ома:

RT=dT/q

где q — это количество тепла, которое теряет квадратный метр ограждающей поверхности (стены, крыша и т. д.). Его измеряют в ваттах на квадратный метр (Вт/м2); dT — это разница между температурой на улице и в комнате (°С) и, наконец, RT — это сопротивление теплопередаче.

°С/(Вт/м2) или °См2/Вт

Подобно тому как электрическое сопротивление RэЭ характеризует способность проводника препятствовать прохождению электрического тока, так и тепловое сопротивление RT показывает, насколько поверхность, ограждающая жилой объем, препятствует утечке тепла наружу.

Эта аналогия неслучайная — законы прохождения тока/потока через вещество под действием разности потенциалов/разницы температур описываются математически одинаково.

Значение RТ для разных материалов (заданной толщины) можно взять из таблицы 14.

Если речь идет о многослойной стенке, то сопротивления слоев просто складывают (в точности, как в электрической цепи). Например, сопротивление стены из дерева, обложенного кирпичом, является суммой трех сопротивлений: кирпичной и деревянной стенки и воздушной прослойки между ними: RT(сумм.) = RT(дер.) + RT(возд.) + RT(кирп.).

Однако у процесса теплопередачи есть кое-какие особенности.

Строго говоря, чтобы оценить тепловой поток через некоторую преграду (например, кирпичную стену), нужно рассматривать три слоя:

• сама стена;
• тонкая воздушная пленка, прилегающая к стене снаружи;
• такая же воздушная пленка внутри помещения.

В этой тонкой воздушной прослойке (пограничный слой) происходит резкий скачок от температуры стены до температуры окружающего воздуха (см. рис. 74), то есть она имеет свое сопротивление передаче тепла.

Поэтому на самом деле при утечке тепла через стену надо рассматривать полное тепловое сопротивление: RT(полн.) = RT(стен.) + RT(внутр. погранслоя) + RT(нар. погранслоя).

Рис. 74. Распределение температуры и пограничные слои воздуха при передаче тепла через стену

Как узнать величину теплового сопротивления погранслоя? Это дело довольно сложное, тут важны такие вещи, как влажность воздуха и — самое главное — его движение. (Мы по себе хорошо ощущаем, насколько на ветру тепло уходит быстрее.)

К счастью, нас интересует не конкретное значение теплопотерь в данный момент, при данной влажности воздуха и силе ветра, а среднее — в самую морозную (ветреную) неделю в году. Поэтому в строительных справочниках указывают обычно тепловое сопротивление материала, рассчитанное с учетом влияния погранслоя (в первую очередь того, что снаружи). В частности, даются разные цифры для угловых помещений (там влияет завихрение воздуха, обтекающего дом) и неугловых, а также учитывается разная тепловая картина для помещений первого и верхнего (верхних) этажей.

Посмотрим, как влияет коэффициент сопротивления теплопередаче на унос тепла из комнаты на улицу. Мы сделаем это на примере данных для окон разной конструкции (таблица 15), чтобы показать, как важен правильный выбор окна для теплозащиты жилья.

Примечание. Четные цифры в условном обозначении стеклопакета означают воздушный зазор в мм; символ Аr означает, что зазор заполнен не воздухом, а аргоном; литера К означает, что наружное стекло имеет специальное прозрачное теплозащитное покрытие.

Выпишем коэффициент сопротивления теплопередаче и рядом — тепловые потери через окно (при температуре в комнате +20°С, а на улице — 30°С). Возьмем размеры окна 1,0 х 1,6 м. Напомним, что теплопотери считаются так: RT=dT/q.

Как видно из таблицы, современные стеклопакеты позволяют уменьшить теплопотери окна почти в два раза. Для десяти окон экономия достигнет киловатта, что в месяц дает 720 киловатт-часов!

Попробуем применить все эти сведения к конкретным примерам — для оценки тепловых потерь комнат, находящихся в разных условиях (с точки зрения влияния наружных условий). В расчетах удельных тепловых потерь (на 1 кв. м поверхности) участвуют две величины:

• перепад температур dT;
• сопротивление теплопередаче RT.

Температура в помещении обычно считается равной 20°С. В качестве наружной температуры берут среднюю температуру самой холодной недели в году для данной местности (например, — 30°С, тогда dT = 50°С). Коэффициент RT различных материалов и толщин ограждающей поверхности дан в таблице 14.

Пусть RT = 0,806 (стена из бруса толщиной 20 см). Количество тепла, теряемое квадратным метром, получим, разделив dT на RT , то есть 50/0,806 = 62 (Вт/м2).

Для того чтобы совсем упростить расчеты теплопотерь, в строительных справочниках часто приводят теплопотери разного вида стен, перекрытий и т. д. для нескольких значений температуры зимнего воздуха. Например, количество тепла, которое уходит наружу через нашу стену из бруса толщиной 20 см в 30-градусный мороз, составит q = 1,24 х 50 = 62 Вт/м2.

Современные строительные материалы обладают более высоким термическим сопротивлением, чем материалы традиционные. Это позволяет делать стены тоньше, а значит, дешевле и легче. Все это хорошо, но у тонких стен меньше теплоемкость, то есть они хуже запасают тепло. Топить приходится постоянно — стены быстро нагреваются и быстро выстывают. Зато в старых домах и жарким летним днем прохладно - остывшие за ночь стены «накопили холод».

Примечание. Если за стеной находится наружное неотапливаемое помещение (сени, застекленная веранда и т. д.), то потери тепла через нее составляют 70% от расчетных, а если за этим неотапливаемым помещением не улица, а еще одно помещение наружу (например, сени, выходящие на веранду), то 40% от расчетного значения.

К ОГЛАВЛЕНИЮ

---

Ссылки на другие страницы сайта по теме «строительство, обустройство дома»:

• Склеивание древесины
• Панель «Лодка»
• Деревянные лестницы