По моим наблюдениям, примерно 80% людей, когда строят себе дом, не рассчитывают тепловые потери здания, и потом либо мучаются от нехватки тепла, либо переплачивают за ненужную мощность котла и радиаторов.
Я видел, как человек с запасом купил радиаторы отопления и котёл, и переплатил за это больше 200 000 рублей.
Разумнее сначала всё посчитать, а потом покупать оборудование и делать отопление.
Зачем считать тепловые потери здания
Когда на улице мороз, то в доме становится холодно, верно? Это происходит потому, что тепло уходит на улицу через стены, окна, двери, крышу и полы. Всё это называется ограждающими конструкциями. Они ограждают внутреннее пространство от внешнего.
Когда тепло передаётся через ограждающие конструкции, то это называется теплопередачей.
Теплопередача — физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к менее горячему, либо непосредственно (при контакте), либо через посредника (проводника) или разделяющую перегородку (тела или среды) из какого-либо материала.
Когда физические тела одной системы находятся при разной температуре, то происходит передача тепловой энергии, или теплопередача от одного тела к другому до наступления термодинамического равновесия. Самопроизвольная передача тепла всегда происходит от более горячего тела к менее горячему, что является следствием второго закона термодинамики.
Допустим, что вам комфортно, когда температура в доме +22°C. Если температура воздуха на улице минус 30, то тепло будет стремиться на улицу.
А вот если на улице плюс 35°C, то тепло будет идти с улицы в здание. Становится жарко и вы включаете кондиционер, чтобы охладить воздух внутри комнаты.
Получается, что чем лучше ваш дом сопротивляется передаче тепла, тем меньше вы будете зимой платить за отопление, а летом за охлаждение.
Теплосопротивление
Если вам нужно взять в руки горячую кастрюлю, какие перчатки вы выберете: тканевые или стёганые ватные рукавицы? Вы выберете те перчатки, которые будут хуже пропускать тепло.
Это называется теплосопротивлением материала.
Любой дом построен из каких-то материалов. И чем лучше он сопротивляется передаче тепла, тем меньше нужно тратить энергии на его отопление или охлаждение.
В Международной системе единиц (СИ) сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции измеряется разностью температуры в кельвинах (либо в градусах Цельсия) у поверхностей этой конструкции, требуемой для переноса 1 Вт мощности энергии через 1 м² площади конструкции (м²·K/Вт или м²·°C/Вт).
Так как здание строится из разных материалов, то нужно рассчитывать теплосопротивление окон, крыши, пирога стен, дверей и т.д.
Сопротивление теплопередаче отражает теплозащитные свойства ограждающей конструкции и складывается из термических сопротивлений отдельных однородных слоёв конструкции.
Когда мы посчитаем теплосопротивление ограждающих конструкций, можно будет посчитать, какое количество тепла теряет каждая комната и после этого подобрать оборудование, которое будет компенсировать эти тепловые потери.
Логично предположить, что если тепло перемещается из дома на улицу, то нужно измерить его количество и компенсировать его. Так мы плавно подошли к тому, что отопление — это система, компенсирующая тепловые потери здания.
Факторы, влияющие на теплопотери
Тепло может перемещаться в любую сторону: вверх, вбок и вниз. Мне регулярно встречаются люди, которые уверены, что тепло идёт только вверх.
Но их утверждение я легко опровергаю простым опытом: предлагаю им взять обычную канцелярскую скрепку, разогнуть её и держать её кончик в пальцах вертикально.
Если нагревать другой конец скрепки, то она почти мгновенно вся нагреется и тепло начнёт обжигать пальцы. Как такое может происходить, если тепло идёт вверх?
Очевидно, что в твёрдых веществах тепло распространяется в разные стороны.
Так и в доме тепло уходит через пол, стены, окна и крышу.
Инфильтрация
В помещениях находятся люди и они дышат. При расчётах это нужно учитывать. Наверняка вы можете вспомнить случай, когда вы находились в помещении с большим количеством людей и там было душно и жарко.
Если взять 2 абсолютно одинаковых дома, только в одном будет жить 3 человека, а в другом 6 человек, то тепловые потери будут отличаться у этих домов в разы. И это нужно учитывать.
Почему нужно считать теплопотери
Для меня парадокс, но 90% монтажников отопления не могут посчитать тепловые потери. То есть, эти люди зарабатывают на том, что изготавливают системы, которые компенсируют потери тепла, но при этом не умеют их считать.
Вот и возникают вопросы: хватит ли мощности водяного тёплого пола и нужно ли ставить радиаторы? Какого размера радиаторы отопления поставить?
В большинстве случаев руководствуются какими-то средними значениями, которые могут не иметь ничего общего с действительностью.
Пример отсутствия расчетов
Давайте приведу пример: в комнату нужно подобрать радиатор отопления. В большинстве случаев тепловые потери считают из расчёта 100 Вт на квадратный метр. У вас 20 метров комната? Значит, вам нужен радиатор отопления, мощностью 2 000 Вт.
Но эта комната может находиться в середине хорошо утеплённого дома и не иметь окон, потери тепла у этой комнаты могут быть всего 200 Вт. Ставя радиатор, мощностью 2 000 Вт заказчик просто переплатит за ненужную ему мощность. В итоге радиатор есть, но он отключён, так как и без него тепло.
Вот и получается, что делали отопление, чтобы компенсировать тепловые потери, а в итоге установили приборы избыточной мощности, переплатив за них.
Я видел дом, где заказчику поставили 12 радиаторов отопления + сделали водяные теплые полы. Из-за того, что не делали теплотехнический расчет мощность отопительных приборов оказалась избыточная. Работают только теплые полы, а радиаторы вообще никогда не включаются.
Получается, что заказчик купил 12 ненужных ему радиаторов отопления, термоголовки к ним, распределительный коллектор, трубу и фитинги. Еще и монтажникам за эту работу заплатил. По сути, он выкинул 200+ тысяч на ветер.
А мог у меня заказать теплотехнический расчет за 3 000 рублей и двести тысяч сэкономить.
Недостаток мощности
Либо, наоборот, поставили радиаторы недостаточной мощности, которые физически не могут компенсировать ту тепловую мощность, которую теряет здание. Например, дом плохо утеплён, 2 стены в комнате граничат с улицей. Мощности радиатора может просто не хватать для этой комнаты и в ней всегда будет холодно.
Поэтому монтажники часто говорят, что мощности тёплого пола не хватит для отопления и нужно ещё поставить радиаторы отопления. На самом деле, в большинстве случаев, они просто перестраховываются, плюс зарабатывают дополнительные деньги за установку радиаторов.
Сначала нужно считать потери тепла, а потом исходя из этих цифр подбирать оборудование или задуматься о дополнительном утеплении строения.
Разумно ли утеплять дом
Приведу пример: есть 2 одинаковых жилых дома из газобетона, но один дополнительно утеплён 50 мм пенополистиролом. Утепление 50 мм пенополистиролом стоит 120 000 рублей. У первого общие потери 15 кВт, у второго 6 кВт.
Насколько экономически целесообразно утеплять первый дом?
Всё зависит от исходных данных вашего участка. Если у вас есть сетевой газ, то в первом доме человек будет переплачивать за газ по сравнению со вторым, 6 рублей в час. 150 рублей в сутки. 4 500 рублей в месяц или 13 500 рублей в год.
Утепление этого здания в среднем окупится за 9 лет.
Отопление электричеством
Если сетевого газа нет и отапливаться будет электричеством, то переплата будет 45 рублей в час или 30 000 рублей в месяц. Очевидно, что при таких условиях утепление окупится за один-два сезона.
Если эти дома будут отапливаться дровами, то первый тоже выгоднее будет утеплить.
Во-первых, котёл нужен будет меньшей мощности. Цены на котлы растут в зависимости от их мощности.
Во-вторых, нужны будут радиаторы или тёплые полы меньшей мощности, это тоже сказывается на их стоимости.
В-третьих, во втором доме будет уходить меньше дров на отопление. А дрова тоже денег стоят.
Незабываем свой труд учесть. Каждый видит разницу: 2 КАМАЗа дров нарубить, перетаскать и сжечь за сезон или один.
Чем меньше тепловые потери здания и чем дешевле топливо, тем меньше смысла вкладываться в дополнительное утепление.
Потери моего дома 6 кВт. Есть сетевой газ. Если я дополнительно потрачу 100 000 рублей на утепление, то это окупиться примерно никогда. Даже если газ станет стоить в 2 раза дороже.
Поэтому не всегда есть смысл дополнительно утеплять ваше строение.
Как сделать расчёт теплопотерь дома
Методов расчёта очень много. Я в разное время считал по-разному: в excel, в онлайн-калькуляторах и специализированных программах.
Важно посчитать не общие теплопотери дома, а тепловые потери каждого помещения с учётом инфильтрации, чтобы установить в них подходящие приборы отопления.
Общая методика расчета теплопотерь ограждающих конструкций такова: считается теплосопротивление каждого материала, затем всё складывается. Например, у каркасного дома конструкция стены состоит из 16 мм древесной плиты, 150 мм теплоизоляции, 12 мм гипсокартона. Теплосопротивление каждого материала подсчитывается и складывается.
Формула термического сопротивления сложной системы
Общая формула:
где:
— тепловое сопротивление на участке тепловой цепи, K/Вт;
— температура начала участка, K;
— температура конца участка, K;
P — тепловой поток, протекающий через участок цепи, Вт.
Тепловое сопротивление участка цепи постоянного сечения:
где:
— тепловое сопротивление участка цепи, К/Вт;
l — длина участка тепловой цепи, м;
— коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м·К);
S — площадь поперечного сечения участка, м².
Термическое сопротивление сложной системы:
R = R1+R2+R3+…+Rn.
Расчёт теплопотерь здания в excel
Когда я только начинал заниматься монтажами систем отопления, то для расчета теплопотерь использовал excel. Сразу скажу, что это долго и неудобно. От безысходности, конечно, можно рассчитать в экселе, но будет много ошибок, которые нужно постоянно искать и устранять.
Для укрупненного расчёта ещё можно воспользоваться таким способом, но в целом мне он не нравится.
Онлайн-расчёт теплопотерь дома
Я перепробовал много различных теплотехнических калькуляторов онлайн, но идеального не нашёл. Для укрупненных расчётов ими ещё можно пользоваться. Но, опять же, будет куча погрешностей. В итоге я пришёл к специализированным программам.
Программа для расчёта теплопотерь здания Valtec
Все программы для расчёта тепловых потерь можно разделить на платные и бесплатные. Из бесплатных чаще всего я пользовался программой для теплотехнических и гидравлических расчётов Valtec.
На Ютубе есть куча обучающих вебинаров, которые учат пользоваться этой программой. Вставлю видео первой части обучения по работе с программой для теплотехнических и гидравлических расчетов Valtec.
Думаю, что за неделю, любой человек сможет научиться пользоваться программой Valtec, и у него получится рассчитать теплопотери каждого помещения с большой точностью.
Ещё есть платные программы, но про них, наверное, нет смысла рассказывать. Они нужны тем, кто занимается проектированием.
Стоимость расчёта тепловых потерь
Если не хочется тратить время на обучение и самостоятельные расчёты, то можете заказать расчёт тепловых потерь у меня.
Стоимость расчёта теплопотерь, у меня, в среднем, получается около 30 рублей за 1 м² площади дома.
Пример расчёта теплопотерь
Вот пример расчётов теплопотерь для частных домов, которые мы делаем.
Если вам нужен не только расчёт, но и проект отопления, то рекомендую заказать проект у моего напарника Александра Кузнецова.
Выводы
Для каждого здания, где собираются делать или реконструировать систему отопления нужно делать теплотехнический расчёт. Он стоит намного дешевле, чем 1-2 купленных радиатора, большего размера, чем нужно. А если представить, что таких радиаторов 10-20, да ещё и купленных по нынешним ценам, то сумма переплаты может быть больше сотни тысячи рублей.
