Утепление и энергоэффективность дома. Вопросы целесообразности. ​

Как утеплить дом - это один из главных вопросов в строительстве.
Думать о нем необходимо при проектировании будущего дома.

Прежде всего необходимы исходные данные:
1. Площадь планируемого дома
2. Площадь и тип окон
3. Площадь фасадов
4. Площадь фундамента и площадь поверхностей цокольного этажа.
5. Высота потолков или внутренний объем дома.
6. Тип вентиляции в доме (естественная, принудительная).

За основу возьмем дом площадью 170 м2. с высотой потолков 3 м., площадью остекления 30 м2 и площадью ограждающих конструкций 400 м2.

После получения исходных данных, можно приступать.

Основные тепловые потери в доме я разбил на 3 категории:
1. Потери через окна.
2. Потери через ограждающие конструкции (крышу, стены, фундамент).
3. Потери через вентиляцию.

При проектировании дома, необходимо стремится, чтобы эти три категории тепловых потерь были ориентировочно равны друг другу, т. е. количество потерь тепловой мощности было равно по каждой категории - 33,3%.
Почему так?
В этом случае мы достигнем баланса тепловых потерь и дальнейшее уменьшение тепловых потерь по любой из категорий будет связано с большими затратами, не приводящими к заметному эффекту.

1. Тепловые потери через окна. ​

За основу возьмем потери через окна, т. к. эта категория тепловых потерь самая сложная. Потери через окна очень сложно уменьшить. Разница между различными современными стеклопакетами довольно несущественна и колеблется от 70 до 100 Вт/м2 при дельте (разницы между внутренним и наружним воздухом) 50 гр.

Таким образом зная площадь окон мы сможем найти максимальные тепловые потери через них.
Допустим площадь окон равняется 30 м2, тогда при среднем стеклопакете (потери 100 Вт/м2) тепловые потери через окна составят 3000 Вт.

Теперь мы знаем к чему надо стремиться при проектировании теплоизоляции ограждающих конструкций дома и вентиляции. К потерям 3000 Вт. И если мы с этой задачей справимся, то получим максимальные теплопотери дома - 3000*3 = 9000 Вт и построим максимально сбалансированный дом.

2. Тепловые потери через ограждающие конструкции ​

Тепловые потери через ограждающие конструкции равняются сумме потерь через фундамент, стены, крышу.
Для простоты расчета и сравнения нам необходимо определить потери тепла через 1м2 каждой из ограждающих конструкций и умножить на соответствующую площадь конструкции.
В технической документации часто говорят о параметре - сопротивление теплопередаче. Измеряется в °С·м2/ Вт.
Обозначает количество квадратных метров конструкции через которую теряется 1 Вт мощности при разнице между внутренней и наружней температурой в 1 гр.
По современным стандартам сопротивление теплопередаче через стены не должно быть меньше 3,13 °С·м2/ Вт, что соответствует теплопотерям при дельте в 50 гр.
50/3.13=15,97 Вт/м2.
Обратите внимание насколько требуемые потери через стены, меньше чем потери через окна.
Определить максимальные теплопотери нужные нам мы можем разделив тепловые потери через окна на площадь конструкций. В нашем случае 3000 Вт/400 м2 = 7,5 Вт/м2.
Ну и определим требуемое сопротивление теплопередаче 50/7,5 = 6,67 °С·м2/ Вт.
Исходя из этого значения мы должны выбирать толщину утеплителя ограждающих конструкций.
Сейчас уже не удивительно, что в поисках баланса тепловых потерь, крупные застройщики многоэтажных зданий применяют утеплитель в 150 мм толщиной в сочетании со стеной из пеноблока толщиной 250 мм.
Возможно вам в вашем проекте не удастся сравнять тепловые потери через окна с тепловыми потерями через ограждающие конструкции, но к этому необходимо стремиться.

3. Потери через вентиляцию. ​

Свежий воздух необходим дому и его хозяевам не меньше чем чистая вода и тепло, поэтому потери через вентиляцию составляют существенную часть от всех тепловых потерь в доме.
По современным стандартам необходимо чтобы воздух в жилом помещении сменялся хотя бы 1 раз в час, т.е. кол-во сменяемого воздуха должно равняться внутреннему объему дома. Объем мы посчитаем умножив площадь помещений на высоту потолков.
В нашем случае дому необходимо 500 м3/час свежего уличного воздуха.
Тепловые потери с вытесняемым воздухом при дельте 50 гр. можем найти по формуле:
16,7*V, где V-кол-во м3 воздуха в час.
Если мы обеспечим приток холодного воздуха по необходимым нормам и будем вытеснять таким образом теплый воздух из помещения, то мы получим тепловые потери равные 16,7*500=8350 Вт, что никак не укладывается в наш баланс.
У нас остается 2 выхода. Либо уменьшить воздухообмен, таким образом не вписываясь в современные нормативы и забыть о свежем и чистом воздухе, либо как-то уменьшить тепловые потери.
Современные системы принудительной приточно-вытяжной вентиляции оснащаются рекуператором (устройством, с помощью которого тепло уходящего на улицу воздуха передается входящему), таким образом повышается эффективность вентиляции.
КПД у рекуператоров составляет 70-80%.
Таким образом установив в наш дом систему принудительно приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором нам удастся сократить потери тепла до 2500 Вт.

Выводы.
Расчет баланса тепловых потерь очень важен для строительства энергоэффективного современного дома.
Тепловые потери в доме определяет в основном площадь остекления.
Без системы принудительной приточно-вытяжной вентиляции с рекуператором невозможно достичь баланса тепловых потерь в доме.

На сегодняшний день теплосбережение является важным параметром, который учитывается при сооружении жилого или офисного помещения. В соответствии со СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», сопротивление теплоотдаче рассчитывается по одному из двух альтернативных подходов:

• Предписывающему;
• Потребительскому.

Для расчета систем отопления дома, вы можете воспользоваться калькулятором расчета отопления, теплопотерь дома .

Предписывающий подход - это нормы, предъявляемые к отдельным элементам теплозащиты здания: наружным стенам, полам над не отапливаемым пространствами, покрытиям и чердачным перекрытиям, окнам, входным дверям и т.д.

Потребительский подход (сопротивление теплопередаче может быть снижено по отношению к предписывающему уровню при условии, что проектный удельный расход тепловой энергии на отопление помещения ниже нормативного).

Санитарно-гигиенические требования:

• Перепад между температурами воздуха внутри помещения и снаружи не должен превышать определенных допустимых значений. Максимальные допустимые значения перепада температур для наружной стены 4°С. для покрытия и чердачного перекрытия 3°С и для перекрытия над подвалами и подпольями 2°С.
• Температура на внутренней поверхности ограждения должна быть выше температуры точки росы.

К примеру : для Москвы и московской области необходимое теплотехническое сопротивление стены по потребительскому подходу составляет 1.97 °С· м 2 /Вт, а по предписывающему подходу:

• для дома постоянного проживания 3.13 °С· м 2 / Вт.
• для административных и прочих общественных зданий, в том числе сооружений сезонного проживания 2.55 °С· м 2 / Вт.

По этой причине, выбирая котел либо другие нагревательные приборы исключительно по указанным в их технической документации параметрам. Вы должны спросить у себя, построен ли ваш дом со строгим учетом требований СНиП 23-02-2003.

Следовательно, для правильного выбора мощности котла отопления либо нагревательных приборов, необходимо рассчитать реальные теплопотери вашего дома . Как правило, жилой дом теряет тепло через стены, крышу, окна, землю, так же существенные потери тепла могут приходиться на вентиляцию.

Теплопотери в основном зависят от:

• разницы температур в доме и на улице (чем выше разница, тем выше потери).
• теплозащитных характеристик стен, окон, перекрытий, покрытий.

Стены, окна, перекрытия, имеют определенное сопротивление утечкам тепла, теплозащитные свойства материалов оценивают величиной, которая называется сопротивлением теплопередачи .

Сопротивление теплопередачи покажет, какое количество тепла просочится через квадратный метр конструкции при заданном перепаде температур. Можно сформулировать этот вопрос по другому: какой перепад температур будет возникать при прохождении определенного количества тепла через квадратный метр ограждений.

R = ΔT/q.

• q - это количество тепла, которое уходит через квадратный метр поверхности стены или окна. Это количество тепла измеряют в ваттах на квадратный метр (Вт/ м 2);
• ΔT - это разница между температурой на улице и в комнате (°С);
• R - это сопротивление теплопередачи (°С/ Вт/ м 2 или °С· м 2 / Вт).

В случаях, когда речь идет о многослойной конструкции, то сопротивление слоев просто суммируется. К примеру, сопротивление стены из дерева, которая обложена кирпичом, является суммой трех сопротивлений: кирпичной и деревянной стенки и воздушной прослойки между ними:

R(сумм.)= R(дерев.) + R(воз.) + R(кирп.)

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

Расчет теплопотерь выполняется для самого холодного периода года периода, коим является самая морозная и ветреная неделя в году. В строительной литературе, зачастую, указывают тепловое сопротивление материалов исходя из данного условия и климатического района (либо наружной температуры), где находится ваш дом.

Таблица сопротивления теплопередачи различных материалов

при ΔT = 50 °С (Т нар. = -30 °С. Т внутр. = 20 °С.)

Материал и толщина стены	Сопротивление теплопередаче R m .
Кирпичная стена толщ. в 3 кирп. (79 сантиметров) толщ. в 2.5 кирп. (67 сантиметров) толщ. в 2 кирп. (54 сантиметров) толщ. в 1 кирп. (25 сантиметров)	0.592 0.502 0.405 0.187
Сруб из бревна Ø 25 Ø 20	0.550 0.440
Сруб из бруса Толщ. 20 сантиметров Толщ. 10 сантиметров	0.806 0.353
Каркасная стена (доска + минвата + доска) 20 сантиметров
Стена из пенобетона 20 сантиметров 30 см	0.476 0.709
Штукатурка по кирпичу, бетону. пенобетону (2-3 см)
Потолочное (чердачное) перекрытие
Деревянные полы
Двойные деревянные двери

Таблица тепловых потерь окон различных конструкций при ΔT = 50 °С (Т нар. = -30 °С. Т внутр. = 20 °С.)

Тип окна R T q . Вт/м2 Q . Вт Обычное окно с двойными рамами Стеклопакет (толщина стекла 4 мм) 4-16-4 4-Ar16-4 4-16-4К 4-Ar16-4К 0.32 0.34 0.53 0.59 156 147 94 85 250 235 151 136 Двухкамерный стеклопакет 4-6-4-6-4 4-Ar6-4-Ar6-4 4-6-4-6-4К 4-Ar6-4-Ar6-4К 4-8-4-8-4 4-Ar8-4-Ar8-4 4-8-4-8-4К 4-Ar8-4-Ar8-4К 4-10-4-10-4 4-Ar10-4-Ar10-4 4-10-4-10-4К 4-Ar10-4-Ar10-4К 4-12-4-12-4 4-Ar12-4-Ar12-4 4-12-4-12-4К 4-Ar12-4-Ar12-4К 4-16-4-16-4 4-Ar16-4-Ar16-4 4-16-4-16-4К 4-Ar16-4-Ar16-4К 0.42 0.44 0.53 0.60 0.45 0.47 0.55 0.67 0.47 0.49 0.58 0.65 0.49 0.52 0.61 0.68 0.52 0.55 0.65 0.72 119 114 94 83 111 106 91 81 106 102 86 77 102 96 82 73 96 91 77 69 190 182 151 133 178 170 146 131 170 163 138 123 163 154 131 117 154 146 123 111

Примечание
. Четные цифры в условном обозначении стеклопакета указывают на воздушный
зазор в миллиметрах;
. Буквы Ar означают, что зазор заполнен не воздухом, а аргоном;
. Буква К означает, что наружное стекло имеет специальное прозрачное
теплозащитное покрытие.

Как видно из вышеуказанной таблицы, современные стеклопакеты дают возможность сократить теплопотери окна почти в 2 раза. К примеру, для 10 окон размером 1.0 м х 1.6 м экономия может достигать в месяц до 720 киловатт-часов.

Для правильного выбора материалов и толщины стен применим эти сведения к конкретному примеру.

В расчете тепловых потерь на один м 2 участвуют две величины:

• перепад температур ΔT.
• сопротивления теплопередаче R.

Допустим температура в помещении будет составлять 20 °С. а наружная температура будет равной -30 °С. В таком случае перепад температур ΔT будет равен 50 °С. Стены изготовлены из бруса толщиной 20 сантиметров, тогда R= 0.806 °С· м 2 / Вт.

Тепловые потери будут составлять 50 / 0.806 = 62 (Вт/ м 2).

Для упрощения расчетов теплопотерь в строительных справочниках указывают теплопотери различного вида стен, перекрытий и т.д. для некоторых значений зимней температуры воздуха. Как правило, приводятся различные цифры для угловых помещений (там влияет завихрение воздуха, отекающего дом) и неугловых , а также учитывается разница в температур для помещений первого и верхнего этажа.

Таблица удельных теплопотерь элементов ограждения здания (на 1 м 2 по внутреннему контуру стен) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.

Характеристика ограждения Наружная температура. °С Теплопотери. Вт 1 этаж 2 этаж Угловая комната Неугл. комната Угловая комната Неугл. комната Стена в 2.5 кирпича (67 см) с внутр. штукатуркой 24 -26 -28 -30 76 83 87 89 75 81 83 85 70 75 78 80 66 71 75 76 Стена в 2 кирпича (54 см) с внутр. штукатуркой 24 -26 -28 -30 91 97 102 104 90 96 101 102 82 87 91 94 79 87 89 91 Рубленая стена (25 см) с внутр. обшивкой 24 -26 -28 -30 61 65 67 70 60 63 66 67 55 58 61 62 52 56 58 60 Рубленая стена (20 см) с внутр. обшивкой 24 -26 -28 -30 76 83 87 89 76 81 84 87 69 75 78 80 66 72 75 77 Стена из бруса (18 см) с внутр. обшивкой 24 -26 -28 -30 76 83 87 89 76 81 84 87 69 75 78 80 66 72 75 77 Стена из бруса (10 см) с внутр. обшивкой 24 -26 -28 -30 87 94 98 101 85 91 96 98 78 83 87 89 76 82 85 87 Каркасная стена (20 см) с керамзитовымзаполнением 24 -26 -28 -30 62 65 68 71 60 63 66 69 55 58 61 63 54 56 59 62 Стена из пенобетона (20 см) с внутр. штукатуркой 24 -26 -28 -30 92 97 101 105 89 94 98 102 87 87 90 94 80 84 88 91

Примечание. В случае когда за стеной находится наружное неотапливаемое помещение (сени, остекленная веранда и т.п.), то потери тепла через нее будут составлять 70% от расчетных, а если за этим неотапливаемым помещением находится еще одно наружное помещение то потери тепла будут составлять 40% от расчетного значения.

Таблица удельных теплопотерь элементов ограждения здания (на 1 м 2 по внутреннему контуру) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.

Пример 1.

Угловая комната (1 этаж)

Характеристики комнаты:

• 1 этаж.
• площадь комнаты - 16 м 2 (5х3.2).
• высота потолка - 2.75 м.
• наружных стен - две.
• материал и толщина наружных стен - брус толщиной 18 сантиметров обшит гипсокартонном и оклеен обоями.
• окна - два (высота 1.6 м. ширина 1.0 м) с двойным остеклением.
• полы - деревянные утепленные. снизу подвал.
• выше чердачное перекрытие.
• расчетная наружная температура -30 °С.
• требуемая температура в комнате +20 °С.

• Площадь наружных стен за вычетом окон: S стен (5+3.2)х2.7-2х1.0х1.6 = 18.94 м 2 .
• Площадь окон: S окон = 2х1.0х1.6 = 3.2 м 2
• Площадь пола: S пола = 5х3.2 = 16 м 2
• Площадь потолка: S потолка = 5х3.2 = 16 м 2

Площадь внутренних перегородок в расчете не участвует, так как по обе стороны перегородки температура одинакова, следовательно через перегородки тепло не уходит.

Теперь Выполним расчет теплопотери каждой из поверхностей:

• Q стен = 18.94х89 = 1686 Вт.
• Q окон = 3.2х135 = 432 Вт.
• Q пола = 16х26 = 416 Вт.
• Q потолка = 16х35 = 560 Вт.

Суммарные теплопотери комнаты будут составлять: Q суммарные = 3094 Вт.

Следует учитывать, что через стены улетучивается тепла куда больше чем через окна, полы и потолок.

Пример 2

Комната под крышей (мансарда)

Характеристики комнаты:

• этаж верхний.
• площадь 16 м 2 (3.8х4.2).
• высота потолка 2.4 м.
• наружные стены; два ската крыши (шифер, сплошная обрешетка. 10 саниметров минваты, вагонка). фронтоны (брус толщиной 10 саниметров обшитый вагонкой) и боковые перегородки (каркасная стена с керамзитовым заполнением 10 саниметров).
• окна - 4 (по два на каждом фронтоне), высотой 1.6 м и шириной 1.0 м с двойным остеклением.
• расчетная наружная температура -30°С.
• требуемая температура в комнате +20°С.

• Площадь торцевых наружных стен за вычетом окон: S торц.стен = 2х(2.4х3.8-0.9х0.6-2х1.6х0.8) = 12 м 2
• Площадь скатов крыши, ограничивающих комнату: S скатов.стен = 2х1.0х4.2 = 8.4 м 2
• Площадь боковых перегородок: S бок.перегор = 2х1.5х4.2 = 12.6 м 2
• Площадь окон: S окон = 4х1.6х1.0 = 6.4 м 2
• Площадь потолка: S потолка = 2.6х4.2 = 10.92 м 2

Далее рассчитаем тепловые потери этих поверхностей, при этом необходимо учесть, что через пол в данном случае тепло не будет уходить, так как внизу расположено теплое помещение. Теплопотери для стен рассчитываем как для угловых помещений, а для потолка и боковых перегородок вводим 70-процентный коэффициент, так как за ними располагаются неотапливаемые помещения.

• Q торц.стен = 12х89 = 1068 Вт.
• Q скатов.стен = 8.4х142 = 1193 Вт.
• Q бок.перегор = 12.6х126х0.7 = 1111 Вт.
• Q окон = 6.4х135 = 864 Вт.
• Q потолка = 10.92х35х0.7 = 268 Вт.

Суммарные теплопотери комнаты составят: Q суммарные = 4504 Вт.

Как мы видим, теплая комната 1 этажа теряет (либо потребляет) значительно меньше тепла, чем мансардная комната с тонкими стенками и большой площадью остекления.

Чтобы данное помещение сделать пригодным для зимнего проживания, необходимо в первую очередь утеплять стены, боковые перегородки и окна.

Любая ограждающая поверхность может быть представлена в виде многослойной стены, каждый слой которой имеет собственное тепловое сопротивление и собственное сопротивление прохождению воздуха. Суммировав тепловое сопротивление всех слоев, мы получим тепловое сопротивление всей стены. Также ели просуммировать сопротивление прохождению воздуха всех слоев, можно понять, как дышит стена. Самая лучшая стена из бруса должна быть эквивалентна стене из бруса толщиной 15 - 20 антиметров. Приведенная далее таблица поможет в этом.

Таблица сопротивления теплопередаче и прохождению воздуха различных материалов ΔT=40 °С (Т нар. =-20 °С. Т внутр. =20 °С.)

Слой стены	Толщина слоя стены	Сопротивление теплопередаче слоя стены		Сопротивл. Воздухопро- ницаемости эквивалентно брусовой стене толщиной (см)
			Эквивалент кирпичной кладке толщиной (см)
Кирпичная кладка из обычного глиняного кирпича толщиной: 12 сантиметров 25 сантиметров 50 сантиметров 75 сантиметров	12 25 50 75	0.15 0.3 0.65 1.0	12 25 50 75	6 12 24 36
Кладка из керамзитобетонных блоков толщиной 39 см с плотностью: 1000 кг / м 3 1400 кг / м 3 1800 кг / м 3		1.0 0.65 0.45	75 50 34	17 23 26
Пено- газобетон толщиной 30 см плотностью: 300 кг / м 3 500 кг / м 3 800 кг / м 3		2.5 1.5 0.9	190 110 70	7 10 13
Брусовал стена толщиной (сосна) 10 сантиметров 15 сантиметров 20 сантиметров	10 15 20	0.6 0.9 1.2	45 68 90	10 15 20

Для полной картины теплопотерь всего помещения нужно учитывать

1. Потери тепла через контакт фундамента с мерзлым грунтом, как правило принимают 15% от потерь тепла через стены первого этажа (с учетом сложности расчета).
2. Потери тепла, которые связаны с вентиляцией. Данные потери рассчитываются с учетом строительных норм (СНиП). Для жилого дома требуется около одного воздухообмена в час, то есть за это время необходимо подать тот же объём свежего воздуха. Таким образом, потери которые связаны с вентиляцией будут составлять немного меньше чем сумма теплопотерь приходящиеся на ограждающие конструкции. Выходит, что теплопотери через стены и остекление составляет только 40%, а теплопотери на вентиляцию 50%. В европейских нормах вентиляции и утепления стен, соотношение теплопотерь составляют 30% и 60%.
3. Если стена «дышит», как стена из бруса или бревна толщиной 15 - 20 сантиметров то происходит возврат тепла. Это позволяет снизить тепловые потери на 30%. поэтому полученную при расчете величину теплового сопротивления стены необходимо умножить на 1.3 (или соответственно уменьшить теплопотери ).

Суммировав все теплопотери дома, Вы сможете понять какой мощности котел и отопительные приборы необходимы для комфортного обогрева дома в самые холодные и ветряные дни. Также, подобные расчеты покажут, где «слабое звено» и как его исключить с помощью дополнительной изоляции.

Выполнить расчет расхода тепла можно и по укрупненным показателям. Так, в 1-2 этажных не очень утепленных домах при наружной температуре -25 °С необходимо 213 Вт на 1 м 2 общей площади, а при -30 °С - 230 Вт. Для хорошо утепленных домов - этот показатель будет составлять: при -25 °С - 173 Вт на м 2 общей площади, а при -30 °С - 177 Вт.

Принято считать, что для средней полосы России мощность отопительных систем должна рассчитываться исходя из соотношения 1 кВт на 10 м 2 отапливаемой площади. Что говорится в СНиП и каковы реальные расчетные теплопотери домов, построенных из различных материалов?

СНиП указывает на то, какой дом можно считать, скажем так, правильным. Из него мы позаимствуем строительные нормы для Московского региона и сравним их с типичными домами, построенными из бруса, бревна, пенобетона, газобетона, кирпича и по каркасным технологиям.

Как должно быть по правилам (СНиП)

Однако взятые нами значения в 5400 градусо-суток для московского региона являются пограничными к значению 6000, по которому в соответствии со СНиПом сопротивление теплопередаче стен и кровли должно составлять 3,5 и 4,6 м 2 ·°С/Вт соответственно, что эквивалентно 130 и 170 мм минеральной ваты с коэффициентом теплопроводности λА=0,038 Вт/(м·°К).

Как в реальности

Зачастую люди строят «каркасники», бревенчатые, брусовые и каменные дома исходя из доступных материалов и технологий. Например, чтобы соответствовать СНиП, диаметр бревен сруба должен быть больше 70 см, но это абсурд! Потому чаще всего строят так, как удобнее или как больше нравится.

Для сравнительных расчетов мы воспользуемся удобным калькулятором теплопотерь, который расположен на сайте его автора. Для упрощения расчетов возьмем одноэтажное прямоугольное помещение со сторонами 10 х 10 метров. Одна стена глухая, на остальных по два небольших окна с двухкамерными стеклопакетами, плюс одна утепленная дверь. Крыша и потолок утеплены 150 мм каменной ваты, как наиболее типичный вариант.

Кроме теплопотерь через стены есть еще понятие инфильтрации – проникновения воздуха через стены, а также понятие бытового тепловыделения (от кухни, приборов и т.п.), которое по СНиП приравнивается к 21 Вт на м 2 . Но мы это учитывать сейчас не будем. Равно как и потери на вентиляцию, потому как это требует и вовсе отдельного разговора. Разница температур принята за 26 градусов (22 в помещении и -4 снаружи – как усредненное за отопительный сезон в московском регионе).

Итак, вот итоговая диаграмма сравнения теплопотерь домов из различных материалов :

Пиковые теплопотери рассчитаны для наружной температуры -25°С. Они показывают, какой максимальной мощности должна быть система отопления. «Дом по СНиП (3,5, 4,6, 0,6)» – это расчет исходя из более строгих требований СНиП к тепловому сопротивлению стен, кровли и пола, который применим к домам в чуть более северных регионах, нежели чем Московская область. Хотя, зачастую, могут применяться и к ней.

Главный вывод – если при строительстве вы руководствуетесь СНиП, то мощность отопления следует закладывать не 1 кВт на 10 м 2 , как принято считать, а на 25-30% меньше. И это еще без учета бытового тепловыделения. Однако соблюсти нормы не всегда получается, а детальный расчет отопительной системы лучше доверить квалифицированным инженерам.

Также вам может быть интересно :
—
—
—

Экономия на энергоресурсах приобретает все большую значимость. И не только потому, что частные дома в последнее время все больше по площади, следовательно, и по теплопотерям. Главная причина в том, что на правительственном уровне нам обещают цены на энергоносители в скором будущем такие же, как в Европе.

А там занимаются экономией энергии весьма тщательно… Вводят законы направленные на энергосбережение, например предусматривающие строительство лишь энергоэкономичных домов и применение только конденсационных котлов (с вторичным теплообменником)…

Следовательно, в нашем климате вопрос энергосбережения должен стать еще более существенным, чем в странах запада.
Отсюда задача строить действительно энергосберегающий дом уже сейчас. Или добиваться таких качеств путем проведения ремонта.
Что нужно сделать для лучшей экономии тепла?

Как нормативы регламентируют теплопотери

Окна, двери, крыша, стены…. — все это ограждающие конструкции. У каждой из них свое сопротивление теплопередаче. Через каждую проходит какое-то количество тепла, которое зависит от указанного сопротивления, площади, разности температур и др.

Нормативом регламентируется для каждой ограждающих конструкций дома определенное сопротивление теплопередаче, в зависимости от количества градусо-суток, т.е. от региона проживания.

Также указываются максимальные возможные удельные теплопотери за отопительный сезон.

При этом в нормативе указывается, что сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций могут быть ниже требований, если это целесообразно экономически, но суммарные теплопотери при этом не должны превышать нормативных.

В каждом конкретном случае предлагается проверять экономическую целесообразность тех или иных решений по теплосбережению, и отыскивать наиболее экономичное решение в зависимости от региона, цен на топливо и др.

Теплые стены целесообразно не утеплять

Действительно, зачастую доутеплять стены, которые «теплые» сами по себе, до нормативных требований, весьма затратно. Например, однослойная стена из поризованной керамики может иметь сопротивление теплопередаче немногим меньше чем нормативное значение.

Доутепление слоем минеральной ваты толщиной 3 — 5 см потребует больших дополнительных затрат, уменьшит надежность, долговечность конструкции.

Оказывается, что экономически выгодней в данном проекте достичь требований по энергопотерям оптимизацией вентиляции, и применением энергосберегающих стекол, например. Но на практике подобное решение игнорируют, и эту экономическую выгоду упускают. Почему?

Простые проекты

Проекты сейчас в основном делаются исходя из требований нормативов относительно сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Такой проект сделать намного проще. Усложнять расчеты энергопотерями, которые происходят по разным причинам, многие не хотят, или не могут. Поэтому энергосберегающие мероприятия и экономическая целесообразность в полной мере не просчитываются.

Какие мероприятия по теплосбережению могут быть разработанными в проектах, и реализовываться на практике?

Меры по снижению теплопотерь

• Увеличивать сопротивление теплопередаче конструкций. В первую очередь тех, которые выгодней утеплять. Например, если стены достаточно теплые, то дешевле с большим эффектом увеличить толщину утеплителя в кровле над мансардой, в полу, а также установить более энергосберегающие окна. Но у конкретного проекта, могут быть свои решения.
• Рассмотреть возможность строительства одноэтажного дома вместо двухэтажного. У двухэтажных на 10% больше потерь тепла при прочих равных обстоятельствах.
• Упростить форму здания, приблизить ее к правильному четырехугольнику, убрать навесные элементы, контактирующие с несущими ограждающими конструкциями. «Лишние » углы дают увеличение утечек тепла от 3%.
• Применять «теплые» окна, защищенные снаружи рольставнями.
• Предусмотреть современную автоматизированную вентиляционную систему с фиксированным количеством воздуха, и рекуперацией тепла.
• Применить рекуперацию тепла канализационных стоков.
• Запроектировать пристройку к наружным стенам других неотапливаемых помещений, — летней кухни, веранды, закрытой террасы, гаража, мастерской, склада…
• Стремиться запроектировать максимальную площадь остекления с южной стороны. Чтобы нивелировать нагрев летом, предусмотреть дополнительные меры, например, затеняющий сад с опадающей листвой. жалюзи, карнизы.
• Применить эффективные приемы отопления, — теплый пол с конденсационным котлом, программируемое регулирование температуры для каждой комнаты. Снижение температуры на 2 градуса экономит не менее 5% энергоносителя.

Важность вентиляции

Существенные теплопотери могут быть не только за счет непосредственной передачи тепла от предмета к предмету. Но и за счет выноса теплого воздуха вместе с вентиляцией, потерей энергии со сливаемой горячей водой, вследствие ухода лучевой энергии через стекла, обдувом (усиленным теплообменом) ветром…

Если ограждающие конструкции будут иметь требуемое сопротивление теплопередаче, то все равно, дом может терять энергию в гораздо большем количестве, чем это указано в нормативе.

Выход только в комплексном подходе к теплосбережению.
Вопросу вентиляции помещения нужно придать столько же важности, как и вопросу утепления.

Подбор проекта и комплексное теплосбережение

Стремление достичь значительного теплосбережения для всего здания с помощью полного устранения одной части теплопотерь, при игнорировании других, приведет лишь к повышенным затратам на такие мероприятия. Например, наращивание толщины утеплителя на стене, в кровле, под полом, свыше обычных нормативных значений, значительно дороже.

Важно найти такой проект дома, где вопрос энергосбережения рассматривался бы в комплексе, а не только как утепление ограждающих конструкций.

Подбору такого проекта и соответствующих специалистов-строителей нужно уделить максимум усилий.

Воздухообменом может удаляться половина генерируемого в доме тепла. Вопрос не только в наличии сквозняков, но и главным образом, — в неконтролируемой вытяжной вентиляции.

Комфорт – штука капризная. Приходят минусовые температуры, сразу становится зябко, и безудержно тянет к домашнему обустройству. Начинается «глобальное утепление». И здесь есть одно «но» — даже просчитав теплопотери дома и смонтировав обогрев «согласно плану», можно остаться лицом к лицу с быстро уходящим теплом. Процессом визуально не заметным, зато отлично чувствующимся через шерстяные носки и большие счета за отопление. Остается вопрос – куда «драгоценное» тепло ушло?

Естественные теплопотери хорошо прячутся за несущие конструкции или «добротно» сделанное утепление, где прорех по умолчанию не должно быть. Но так ли это? Давайте рассмотрим вопрос тепловых утечек для разных элементов конструкции.

Холодные места на стенах

До 30% от всех теплопотерь дома приходится на стены. В современном строительстве они представляют собой многослойные конструкции из разных по теплопроводности материалов. Расчеты для каждой стены можно проводить индивидуально, но есть общие для всех погрешности, через которые из помещения уходит тепло, а снаружи в дом поступает холод.

Место, где изоляционные свойства ослаблены, называется — «мостик холода». Для стен это:

• Кладочные швы

Оптимальный шов кладки – 3мм. Достигается он чаще клеевыми составами мелкой текстуры. Когда объем раствора между блоками увеличивается – растет теплопроводность всей стены. Причем температура шва кладки может быть на 2-4 градуса холоднее основного материала (кирпича, блока и т.п.).

Кладочные швы как «термомост»

• Бетонные перемычки над проемами.

Один из высоких коэффициентов теплопроводности среди строительных материалов (1,28 — 1,61 Вт/ (м*К)) у железобетона. Это делает его источником теплопотерь. Вопрос полностью не решают и ячеистые или пенобетонные перемычки. Разница температур железобетонной балки и основной стены часто близится к 10 градусам.

Изолировать перемычку от холода можно сплошным наружным утеплением. А внутри дома — собрав короб из ГК под карниз. Так создается дополнительная воздушная прослойка для тепла.

• Монтажные отверстия и крепежные элементы.

Подключение кондиционера, ТВ-антенны оставляет прорехи в общем утеплении. Сквозной металлический крепеж и проходное отверстие необходимо плотно заделать утеплителем.

А по возможности, не выводить металлические крепления наружу, зафиксировав их внутри стены.

Дефекты с теплопотерями есть и у утепленных стен

Монтаж поврежденного материала (со сколами, сдавливанием и т.п.) оставляет уязвимые области для утечек тепла. Это хорошо видно при обследовании дома тепловизором. Яркие пятна показывают бреши в наружном утеплении.

При эксплуатации важно следить за общим состоянием утепления. Ошибка в выборе клея (не специального для теплоизоляции, а плиточного) может выдать трещины в конструкции уже через 2 года. Да и основные утеплительные материалы так же имеют свои минусы. Например:

• Минвата – не гниет, и не интересна грызунам, но очень чувствительна к влаге. Поэтому срок ее добротной службы в наружном утеплении около 10 лет — затем появляются повреждения.
• Пенопласт – имеет хорошие изоляционные свойства, но легко поддается грызунам, и не устойчив к силовому воздействию и ультрафиолету. Слой утепления после монтажа требует скорой защиты (в виде конструкции или слоя штукатурки).

В работе с обоими материалами важно соблюсти четкую подгонку замков утеплительных плит и перекрестное расположение листов.

• Пенополиуретан – создает бесшовное утепление, удобен для неровных и изогнутых поверхностей, но уязвим для механических повреждений, и разрушается под УФ-лучами. Покрывать его желательно штукатурной смесью — крепление каркасов сквозь слой утеплителя нарушает общую изоляцию.

Опыт! Потери тепла могут нарастать во время эксплуатации, ведь у всех материалов есть свои нюансы. Лучше периодически оценивать состояние утепления и повреждения устранять сразу. Трещина на поверхности – это «скоростная» дорога к разрушениям утеплителя внутри.

Теплопотери фундамента

Бетон – преобладающий материал в строительстве фундаментов. Его высокая теплопроводность и прямой контакт с грунтом дают до 20% теплопотерь по всему периметру здания. Фундамент особенно сильно проводит тепло из подвального помещения и неправильно смонтированного теплого пола на первом этаже.

Потери тепла увеличивает и лишняя влага, не отведенная от дома. Она разрушает фундамент, создавая лазейки для холода. К влажности чувствительны и многие теплоизоляционные материалы. Например, минвата, которая часто переходит на фундамент с общего утепления. Она легко повреждается влагой, и поэтому требует плотного защитного каркаса. Керамзит так же теряет свои теплоизоляционные свойства на постоянно влажном грунте. Его структура создает воздушную подушку и хорошо компенсирует давление грунтов при замерзании, но постоянное присутствие влаги сводит к минимуму полезные свойства керамзита в утеплении. Именно поэтому создание рабочего дренажа – обязательное условие долгой жизни фундамента и сохранения тепла.

Сюда же по важности можно отнести и гидроизоляционную защиту основания, а так же многослойную отмостку, шириной не меньше метра. При столбчатом фундаменте или пучинистом грунте отмостка по периметру утепляется, что бы защитить от промерзания грунт у основания дома. Утепляется отмостка керамзитом, листами пенополистирола или пенопласта.

Листовые материалы для утепления фундамента лучше выбирать с пазовым соединением, и его обрабатывать специальным силиконовым составом. Герметичность замков перекрывает доступ холоду и гарантирует сплошную защиту фундамента. В этом вопросе бесшовное напыление пенополиуретана имеет бесспорное преимущество. Вдобавок, материал эластичный и не трещит при пучении грунта.

Для всех видов фундаментов можно использовать разработанные схемы утепления. Исключением может быть фундамент на сваях, за счет своей конструкции. Здесь при обработке ростверка важно учитывать пучинистость грунта и выбрать технологию, не разрушающую сваи. Это сложный расчет. Практика же показывает, что дом на сваях защищает от холода грамотно утепленный пол первого этажа.

Внимание! Если в доме есть подвал, и он часто затопляется, то с утеплением фундамента это необходимо учесть. Так как утеплитель/изолятор в данном случае будет закупоривать влагу в фундаменте, и его разрушать. Соответственно – тепло будет теряться еще больше. Первым необходимо решить вопрос с затоплением.

Уязвымые места пола

Неизолированное перекрытие отдает весомую часть тепла фундаменту и стенам. Это особенно заметно при неправильном монтаже теплого пола – нагревательный элемент быстрее остывает, увеличивая затраты на обогрев помещения.

Чтобы тепло от пола уходило в комнату, а не на улицу, нужно проследить, что бы монтаж шел по всем правилам. Основные из которых:

• Защита. На стены по всему периметру помещения крепится демпферная лента (либо фольгированные полистирольные листы шириной до 20 см и толщиной в 1 см). Перед этим обязательно устраняются щели, и поверхность стены выравнивается. Лента фиксируется максимально плотно к стене, изолируя теплопередачу. Когда нет воздушных «карманов» — нет утечек тепла.
• Отступ. От наружной стены до нагревающего контура должно быть не меньше 10 см. Если теплый пол монтируется ближе к стене, то он начинает обогревать улицу.
• Толщина. Характеристики необходимого экрана и утеплителя под теплый пол рассчитывается индивидуально, но к полученным цифрам лучше прибавить 10-15% запаса.
• Отделка. Стяжка поверх пола не должна содержать керамзит (он изолирует тепло в бетоне). Оптимальная толщина стяжки 3-7 см. Присутствие пластификатора в смеси бетона улучшает теплопроводность, а значит и отдачу тепла в помещение.

Серьезное утепление актуально для любого пола, и не обязательно с подогревом. Плохая теплоизоляция превращает пол в большой «радиатор» для грунта. Стоит ли его отапливать зимой?!

Важно! Холодные полы и сырость появляются в доме при не рабочей или не сделанной вентиляции подпольного пространства (не организованы продухи). Ни одна система отопления не компенсирует такой недочет.

Места примыкания строительных конструкций

Соединения нарушают целостные свойства материалов. Поэтому углы, стыки и примыкания настолько уязвимы для холода и влаги. Места соединения бетонных панелей отсыревают первыми, там же проявляются грибок и плесень. Разница температур угла комнаты (место стыковки конструкций) и основной стены может колебаться от 5-6 градусов, до минусовых температур и конденсата внутри угла.

Подсказка! На местах таких соединений мастера рекомендуют делать снаружи увеличенный слой изоляции.

Тепло часто уходит через межэтажное перекрытие, когда плита укладывается на всю толщину стены и ее края выходят на улицу. Здесь увеличиваются теплопотери как первого, так и второго этажа. Формируются сквозняки. Опять же, если на втором этаже есть теплый пол — наружное утепление должно быть на это рассчитано.

Утечки тепла через вентиляцию

Тепло из помещения выводится по обустроенным вентиляционным каналам, обеспечивающим здоровый воздухообмен. Вентиляция, работающая «наоборот», затягивает холод с улицы. Происходит это, когда в помещении создается дефицит воздуха. Например, когда включенный вентилятор в вытяжке забирает слишком много воздуха из помещения, за счет чего он начинает затягиваться с улицы через другие вытяжные каналы (без фильтров и обогрева).

Вопросы, как не выводить большое количество тепла наружу, и как не впускать холодный воздух в дом, давно имеют свои профессиональные решения:

1. В вентиляционную систему устанавливаются рекуператоры. Они возвращают до 90% тепла в дом.
2. Обустраиваются приточные клапаны. Они «подготавливают» уличный воздух перед помещением – его очищают и согревают. Клапаны идут с ручной регулировкой или автоматической, которая ориентируется на разницу температур снаружи и внутри помещения.

Комфорт стоит хорошей вентиляции. При нормальном воздухообмене не образуется плесень, и создается здоровый микроклимат для обитания. Именно поэтому хорошо утепленный дом с комбинацией изолирующих материалов обязательно должен иметь рабочую вентиляцию.

Итог! Для уменьшения теплопотерь через вентиляционные каналы необходимо устранить ошибки перераспределения воздуха в помещении. В добротно работающей вентиляции только теплый воздух покидает дом, часть тепла из которого можно вернуть обратно.

Теплопотери через окна и двери

Через дверные и оконные проемы дом теряет до 25% тепла. Слабые места для дверей это — прохудившийся уплотнитель, который можно легко переклеить на новый и сбившаяся внутри теплоизоляция. Заменить ее можно, сняв кожух.

Уязвимые места для деревянных и пластиковых дверей похожи на «мостики холода» в аналогичных конструкциях окон. Поэтому общий процесс на их примере и рассмотрим.

Что выдает «оконную» потерю тепла:

• Явные щели и сквозняки (в раме, вокруг подоконника, на стыке откоса и окна). Плохое прилегание створок.
• Отсыревшие и покрытые плесенью внутренние откосы. Если пена и штукатурка со временем отстали от стены, то влага снаружи подбирается ближе к окну.
• Холодная поверхность стекла. Для сравнения – энергосберегающее стекло (при -25° снаружи, а внутри комнаты +20°) имеет температуру в 10-14 градусов. И, естественно, не промерзает.

Створки могут неплотно прилегать, когда окно не отрегулировано, и резинки по периметру износились. Положение створок можно настроить самостоятельно, равно, как и поменять уплотнитель. Полную его замену лучше проводить раз в 2-3 года, и желательно на уплотнитель «родного» производства. Посезонная чистка и смазка резинок сохраняет их эластичность при перепадах температур. Тогда уплотнитель долго не пропускает холод.

Щели в самой раме (актуально для деревянных окон) заполняются силиконовым герметиком, лучше прозрачным. Когда он попадает на стекло – не так заметно.

Стыки откосов и профиля окна так же заделываются герметиком или жидким пластиком. В сложной ситуации, можно использовать самоклеящийся пенополиэтилен – «утепляющий» скотч для окон.

Важно! Стоит проследить, что бы в отделке наружных откосов утеплитель (пенопласт и т.п.) полностью закрывал шов монтажной пены и расстояние до середины рамы окна.

Современные способы уменьшить теплопотери через стекло:

• Использование PVI-пленок. Они отражают волновое излучение и на 35-40% уменьшают потерю тепла. Пленки можно наклеить на стеклопакет уже установленный, если нет желания его менять. Важно не перепутать стороны стекла и полярность пленки.
• Установка стекла с низкоэмиссионными характеристиками: k- и i-стекла. Стеклопакеты с k-стеклами пропускают энергию коротких волн светового излучения в помещение, аккумулируя в нем тело. Длинноволновое излучение комнату уже не покидает. В итоге, стекло на внутренней поверхности имеет температуру в два раза выше, чем у обычных стекол. i-стекло удерживает тепловую энергию в доме за счет отражения до 90% тепла обратно в помещение.
• Использование стекол с серебряным напылением, которые в 2х камерных стеклопакетах сберегают на 40% больше тепла (в сравнении с обычными стеклами).
• Выбор стеклопакетов с увеличенным количеством стекол и расстоянием между ними.

Полезно! Уменьшают теплопотери через стекло — организованные воздушные завесы над окнами (можно в виде теплых плинтусов) или защитные роллеты на ночь. Особенно актуально при панорамном остеклении и сильных минусовых температурах.

Причины утечки тепла в системе отопления

Теплопотери касаются и отопления, где утечки тепла чаще происходят по двум причинам.

• Мощный радиатор без защитного экрана обогревает улицу.

• Не все радиаторы полностью прогреваются.

Соблюдение нехитрых правил уменьшает теплопотери и не дает системе отопления работать «в холостую»:

1. За каждым радиатором стоит установить отражающий экран.
2. Перед запуском отопления, раз в сезон, необходимо стравить воздух с системы и просмотреть, все ли радиаторы полностью прогреваются. Засоряться система отопления может за счет скопившего воздуха или мусора (отслоений, некачественной воды). Раз в 2-3 года систему необходимо полностью промывать.

Заметка! При новом заполнении в воду лучше добавить антикоррозийные ингибиторы. Это поддержит металлические элементы системы.

Теплопотери через крышу

Тепло изначально стремится к верхней части дома, что делает крышу одним из самых уязвимых элементов. На нее приходится до 25% всех теплопотерь.

Холодное чердачное помещение или жилая мансарда утепляются одинаково плотно. Основные теплопотери идут на стыках материалов, не важно, утепление это или элементы конструкции. Так, часто упускаемым мостиком холода является граница стен с переходом в крышу. Этот участок желательно обрабатывать вместе с мауэрлатом.

Основное утепление тоже имеет свои нюансы, связанные больше с использованными материалами. Например:

1. Утепление минватой нужно беречь от влаги и желательно менять каждые 10 – 15 лет. Со временем она слеживается и начинает пропускать тепло.
2. Эковата, имеющая отличные свойства «дышащего» утеплителя, не должна находиться вблизи горячих источников – при нагревании она тлеет, оставляя прорехи в утеплении.
3. При использовании пенополиуретана, необходимо обустроить вентиляцию. Материал паронепроницаем, а лишнюю влагу под крышей лучше не скапливать — повреждаются другие материалы, и в утеплении появляется брешь.
4. Плиты в многослойной теплоизоляции должны укладываться в шахматном порядке и обязательно вплотную прилегать к элементам.

Практика! В верхних конструкциях любая брешь может отводить много дорогого тепла. Здесь важно поставить акцент на плотном и непрерывном утеплении.

Заключение

Места теплопотерь полезно знать не только для того, что бы обустроить дом и жить в комфортных условиях, но и что бы не переплачивать за отопление. Грамотное утепление на практике окупается за 5 лет. Срок долгий. Но ведь и дом мы не на два года строим.

Видеоматериалы по теме