Pertes de chaleur de divers types de maisons. Perte de chaleur à la maison - où va vraiment la chaleur. Nous calculons la perte de chaleur de la maison
Calcul de la perte de chaleur à la maison - la base du système de chauffage. Il faut, au moins, choisir la bonne chaudière. Vous pouvez également estimer combien d'argent sera dépensé pour le chauffage dans la maison prévue, analyser l'efficacité financière de l'isolation, c.-à-d. comprendre si le coût d'installation de l'isolant sera rentable avec des économies de carburant sur la durée de vie de l'isolant. Très souvent, lors du choix de la puissance du système de chauffage d'une pièce, les gens sont guidés par une valeur moyenne de 100 W pour 1 m 2 de surface avec hauteur standard plafonds jusqu'à trois mètres. Cependant, cette puissance n'est pas toujours suffisante pour reconstituer entièrement les pertes de chaleur. Les bâtiments diffèrent par la composition des matériaux de construction, leur volume, leur emplacement dans différents zones climatiques etc. Pour un calcul compétent de l'isolation thermique et de la sélection de puissance systèmes de chauffage vous devez connaître la perte de chaleur réelle de la maison. Comment les calculer - nous le dirons dans cet article.
Paramètres de base pour le calcul de la perte de chaleur
La perte de chaleur de n'importe quelle pièce dépend de trois paramètres de base :
- volume de la pièce - nous nous intéressons au volume d'air qui doit être chauffé
- la différence de température entre l'intérieur et l'extérieur de la pièce - plus la différence est grande, plus l'échange de chaleur se produit rapidement et l'air perd de la chaleur
- conductivité thermique des structures enveloppantes - la capacité des murs, des fenêtres à retenir la chaleur
Le calcul le plus simple de la perte de chaleur
Qt (kWh)=(100 W/m2 x S (m2) x K1 x K2 x K3 x K4 x K5 x K6 x K7)/1000
Cette formule permet de calculer la perte de chaleur en fonction d'indicateurs agrégés, qui sont basés sur des conditions moyennes de 100 W par mètre carré. Où les principaux indicateurs calculés pour le calcul du système de chauffage sont les valeurs suivantes:
Qt- puissance thermique du réchauffeur proposé sur l'huile usée, kW / h.
100W/m2- valeur spécifique des pertes de chaleur (65-80 watts/m2). Il comprend les fuites d'énergie thermique par son absorption par les fenêtres, les murs, le plafond, le sol ; fuites par la ventilation et fuites dans la pièce et autres fuites.
S- superficie de la pièce;
K1- coefficient de perte de chaleur de la fenêtre :
- vitrage classique K1=1,27
- double vitrage K1=1.0
- triple vitrage K1=0,85 ;
K2- coefficient de perte de chaleur des murs :
- mauvaise isolation thermique K2=1,27
- mur en 2 briques ou isolant épaisseur 150 mm K2 = 1,0
- bonne isolation thermique K2=0,854
K3 le rapport des surfaces des fenêtres et du sol:
- 10%K3=0.8
- 20%K3=0.9
- 30% K3=1.0
- 40% K3=1.1
- 50 % K3 = 1,2 ;
K4- coefficient de température extérieure :
- -10oC K4=0.7
- -15oC K4=0.9
- -20oC K4=1.1
- -25oC K4=1.3
- -35oC K4=1.5 ;
K5- le nombre de murs donnant sur l'extérieur :
- un - K5=1.1
- deux K5=1.2
- trois K5=1.3
- quatre K5=1,4 ;
K6- type de chambre située au-dessus de celle calculée:
- grenier froid K6=1.0
- grenier chaleureux K6=0.9
- pièce chauffée K6-0.8 ;
K7- hauteur de la pièce :
- 2,5 m K7=1,0
- 3,0 mK7=1,05
- 3,5 m K7=1,1
- 4,0 mK7=1,15
- 4,5 m K7=1,2.
Calcul simplifié des pertes de chaleur à la maison
Qt = (V x ∆t x k)/860 ; (kW)
V- volume de la pièce (mètres cubes)
∆t- delta de température (extérieur et intérieur)
k- coefficient de dispersion
- k= 3,0-4,0 - sans isolation thermique. (Simplifié charpente en bois ou construction en tôle ondulée).
- k \u003d 2,0-2,9 - petite isolation thermique. (Structure simplifiée du bâtiment, maçonnerie simple, construction simplifiée des fenêtres et du toit).
- k \u003d 1,0-1,9 - isolation thermique moyenne. ( Conception standard, double maçonnerie, peu de fenêtres, toit standard).
- k \u003d 0,6-0,9 - isolation thermique élevée. (Construction améliorée, murs en briques à double isolation, peu de fenêtres à double vitrage, sous-plancher épais, toiture en matériaux isolants de haute qualité).
Dans cette formule, le coefficient de dispersion est pris en compte de manière très conditionnelle et il n'est pas tout à fait clair quels coefficients utiliser. Dans les classiques, un moderne rare, fait de matériaux modernes compte tenu des normes en vigueur, la salle a des structures d'enceinte avec un coefficient de dispersion supérieur à un. Pour une compréhension plus détaillée de la méthodologie de calcul, nous proposons les méthodes plus précises suivantes.
Je voudrais immédiatement attirer votre attention sur le fait que les structures enveloppantes ne sont généralement pas de structure homogène, mais se composent généralement de plusieurs couches. Exemple : mur coque = plâtre + coque + finition extérieure. Cette conception peut également inclure des lames d'air fermées (exemple : cavités à l'intérieur de briques ou de blocs). Les matériaux ci-dessus ont différents caractéristiques thermiques. La principale caractéristique de la couche de construction est sa résistance au transfert de chaleur R.
q est la quantité de chaleur perdue mètre carré surface d'enceinte (habituellement mesurée en W/m2)
∆T- la différence entre la température à l'intérieur de la pièce calculée et la température de l'air extérieur (la température de la période de cinq jours la plus froide °C pour la région climatique dans laquelle se trouve le bâtiment calculé).
Fondamentalement, la température interne dans les locaux est prise :
- Locaux d'habitation 22C
- Non résidentiel 18C
- Zones procédures de l'eau 33C
Quand cela vient à construction multicouche, alors les résistances des couches de la structure s'additionnent. Par ailleurs, je souhaite attirer votre attention sur le coefficient calculé conductivité thermique du matériau de la couche λ W/(m°С). Puisque les fabricants de matériaux l'indiquent le plus souvent. Ayant le coefficient de conductivité thermique calculé du matériau de la couche de construction, nous pouvons facilement obtenir couche de résistance au transfert de chaleur:
δ - épaisseur de couche, m ;
λ - coefficient calculé de conductivité thermique du matériau de la couche de structure, en tenant compte des conditions de fonctionnement des structures enveloppantes, W / (m2 °C).
Ainsi, pour calculer les pertes de chaleur à travers les enveloppes des bâtiments, nous avons besoin de :
1. Résistance au transfert thermique des structures (si la structure est multicouche, alors Σ R couches)R
2. La différence entre la température dans la pièce calculée et dans la rue (la température de la période de cinq jours la plus froide est °C.). ∆T
3. Zone de clôture F (murs séparés, fenêtres, portes, plafond, sol)
4. L'orientation du bâtiment par rapport aux points cardinaux.
La formule de calcul de la perte de chaleur d'une clôture ressemble à ceci :
Qlimit=(ΔT / Rlimit)* Flimit * n *(1+∑b)
Qlimit- perte de chaleur à travers l'enveloppe du bâtiment, W
Rogr– résistance au transfert de chaleur, m.sq.°C/W ; (S'il y a plusieurs couches, alors ∑ Rlimite de couches)
Brouillard– surface de la structure enveloppante, m;
n- le coefficient de contact de l'enveloppe du bâtiment avec l'air extérieur.
|
Type d'enveloppe du bâtiment |
Coefficient n |
|
1. Murs et revêtements extérieurs (y compris ceux ventilés par l'air extérieur), plafonds des combles (avec un toit en matériaux de la pièce) et sur les allées ; plafonds au-dessus des sous-sols froids (sans murs de clôture) dans la zone climatique du bâtiment nord |
|
|
2. Plafonds sur caves froides communiquant avec l'air extérieur ; plafonds mansardés (avec un toit en matériaux en rouleau); plafonds sur sous-sols froids (avec murs de clôture) et planchers froids dans la zone climatique du bâtiment nord |
|
|
3. Plafonds au-dessus de sous-sols non chauffés avec puits de lumière dans les murs |
|
|
4. Plafonds au-dessus des sous-sols non chauffés sans ouvertures lumineuses dans les murs, situés au-dessus du niveau du sol |
|
|
5. Plafonds sur sous-sols techniques non chauffés situés sous le niveau du sol |
(1+∑b) – pertes de chaleur supplémentaires en proportion des pertes principales. Les pertes de chaleur supplémentaires b à travers l'enveloppe du bâtiment doivent être considérées comme une fraction des pertes principales :
a) dans des locaux à usage quelconque à travers des murs extérieurs verticaux et inclinés (projection verticale), des portes et des fenêtres orientées au nord, à l'est, au nord-est et au nord-ouest - d'un montant de 0,1, au sud-est et à l'ouest - d'un montant de 0,05 ; dans les pièces d'angle en plus - 0,05 pour chaque mur, porte et fenêtre, si l'une des clôtures est orientée au nord, à l'est, au nord-est et au nord-ouest, et 0,1 - dans les autres cas;
b) dans les pièces développées pour la conception standard, à travers les murs, les portes et les fenêtres faisant face à l'une des directions cardinales, à raison de 0,08 avec un mur extérieur et de 0,13 pour pièces d'angle(sauf résidentiel) et dans tous les locaux résidentiels - 0,13 ;
c) à travers les planchers non chauffés du premier étage au-dessus des sous-sols froids des bâtiments dans des zones avec une température extérieure estimée de moins 40 ° C et moins (paramètres B) - d'un montant de 0,05,
d) par des portes extérieures qui ne sont pas équipées de rideaux d'air ou d'air-thermique, avec une hauteur de bâtiment de H, m, de l'élévation moyenne de planification de la terre jusqu'au sommet de l'avant-toit, le centre des trous d'échappement de la lanterne ou l'embouchure du puits d'un montant de: 0,2 N - pour les portes triples avec deux vestibules entre elles; 0,27 H - pour portes doubles avec des vestibules entre eux; 0,34 H - pour les portes doubles sans vestibule ; 0,22 H - pour les portes simples ;
e) par des portes extérieures non équipées de rideaux d'air et d'air-thermique - au nombre de 3 en l'absence d'un vestibule et au montant de 1 - en présence d'un vestibule à la porte.
Pour les portes et portails extérieurs d'été et de rechange, les pertes de chaleur supplémentaires visées aux alinéas « d » et « e » ne doivent pas être prises en compte.
Séparément, nous prenons un élément tel qu'un sol au sol ou sur des rondins. Il y a des fonctionnalités ici. Un sol ou un mur qui ne contient pas de couches isolantes constituées de matériaux ayant un coefficient de conductivité thermique λ inférieur ou égal à 1,2 W/(m°C) est dit non isolé. La résistance au transfert de chaleur d'un tel sol est généralement notée Rn.p, (m2 °C) / W. Pour chaque zone d'un plancher non isolé, des valeurs standards de résistance au transfert de chaleur sont fournies :
- zone I - RI = 2,1 (m2 °C) / W ;
- zone II - RII = 4,3 (m2 °C) / W ;
- zone III - RIII = 8,6 (m2 °C) / W ;
- zone IV - RIV = 14,2 (m2 °C) / W ;
Les trois premières zones sont des bandes situées parallèlement au périmètre des murs extérieurs. Le reste de la zone appartient à la quatrième zone. La largeur de chaque zone est de 2 m.Le début de la première zone est situé à la jonction du sol avec le mur extérieur. Si un sol non isolé jouxte un mur enfoui dans le sol, le début est transféré à la limite supérieure de la pénétration du mur. S'il y a des couches isolantes dans la structure du sol situé au sol, il est appelé isolé et sa résistance au transfert de chaleur Rу.p, (m2 оС) / W, est déterminée par la formule:
Ru.p. = Rn.p. + Σ (γc.s. / λc.s)
Rn.p- résistance au transfert de chaleur de la zone considérée du plancher non isolé, (m2 °C) / W ;
γy.s- épaisseur de la couche isolante, m ;
λu.s- coefficient de conductivité thermique du matériau de la couche isolante, W / (m ° C).
Pour un sol en rondins, la résistance thermique Rl, (m2 °C) / W, se calcule par la formule :
Rl \u003d 1,18 * Ry.p
La perte de chaleur de chaque structure enveloppante est considérée séparément. La quantité de perte de chaleur à travers les structures enveloppantes de la pièce entière sera la somme des pertes de chaleur à travers chaque structure enveloppante de la pièce. Il est important de ne pas se tromper dans les mesures. Si au lieu de (W) apparaît (kW) ou en général (kcal), vous obtiendrez un résultat incorrect. Vous pouvez également indiquer par inadvertance Kelvins (K) au lieu de degrés Celsius (°C).
Calcul avancé des pertes de chaleur de la maison
Chauffage dans les bâtiments civils et résidentiels, les déperditions de chaleur des locaux consistent en des déperditions de chaleur à travers diverses structures d'enceinte, telles que les fenêtres, les murs, les plafonds, les sols, ainsi qu'en la consommation de chaleur pour le chauffage de l'air, qui s'infiltre par des fuites dans les structures de protection (structures d'enceinte) d'une pièce donnée. Dans les bâtiments industriels, il existe d'autres types de pertes de chaleur. Le calcul de la perte de chaleur de la pièce est effectué pour toutes les structures enveloppantes de toutes les pièces chauffées. Les pertes de chaleur à travers les structures internes peuvent ne pas être prises en compte si la différence de température entre celles-ci et la température des pièces voisines peut atteindre 3 ° C. Les pertes de chaleur à travers l'enveloppe du bâtiment sont calculées selon la formule suivante, W :
Qlimite = F (tin - tnB) (1 + Σ β) n / Rо
tnB- température de l'air extérieur, °C ;
télévision- température dans la pièce, °C ;
F est la surface de la structure de protection, m2;
n- coefficient tenant compte de la position de la clôture ou de l'ouvrage de protection (sa surface extérieure) par rapport à l'air extérieur ;
β
- pertes de chaleur supplémentaires, parts des principales;
Ro- résistance au transfert de chaleur, m2 °C / W, qui est déterminée par la formule suivante :
Rо = 1/ αв + Σ (δі / λі) + 1/ αн + Rv.p., où
αv - coefficient d'absorption de chaleur de la clôture (sa surface intérieure), W / m2 o C;
λі et δі sont le coefficient de conception de la conductivité thermique pour le matériau d'une couche donnée de la structure et l'épaisseur de cette couche;
αn - coefficient de transfert de chaleur de la clôture (sa surface extérieure), W/ m2 o C ;
Rv.n - dans le cas d'une structure fermée trou d'air, sa résistance thermique, m2 o C / W (voir tableau 2).
Les coefficients αн et αв sont acceptés selon SNiP et pour certains cas sont donnés dans le tableau 1 ;
δі - généralement attribué en fonction de la tâche ou déterminé à partir des dessins des structures enveloppantes;
λі - tiré des répertoires.
Tableau 1. Coefficients d'absorption de chaleur αv et coefficients de transfert de chaleur αn
|
La surface de l'enveloppe du bâtiment |
αw, W/ m2 ou С |
αn, W/ m2 ou С |
|
Surface intérieure des sols, murs, plafonds lisses |
||
|
La surface des murs extérieurs, plafonds non mansardés |
||
|
Plafonds de grenier et plafonds au-dessus de sous-sols non chauffés avec ouvertures lumineuses |
||
|
Plafonds au-dessus de sous-sols non chauffés sans ouvertures lumineuses |
Tableau 2. Résistance thermique des espaces clos Rv.n, m2 o C / W
|
Épaisseur de la couche d'air, mm |
Couches horizontales et verticales avec flux de chaleur de bas en haut |
Couche intermédiaire horizontale avec flux de chaleur de haut en bas |
||
|
A une température dans l'espace de l'entrefer |
||||
Pour les portes et les fenêtres, la résistance au transfert de chaleur est calculée très rarement, mais le plus souvent, elle est prise en fonction de leur conception selon les données de référence et les SNiP. Les surfaces des clôtures pour les calculs sont déterminées, en règle générale, selon les dessins de construction. Boîte de température pour bâtiments résidentiels choisissez dans l'annexe і, tnB - dans l'annexe 2 du SNiP, en fonction de l'emplacement du chantier de construction. Les pertes de chaleur supplémentaires sont indiquées dans le tableau 3, le coefficient n - dans le tableau 4.
Tableau 3. Pertes de chaleur supplémentaires
|
L'escrime, son type |
Conditions |
Perte de chaleur supplémentaire β |
|
Fenêtres, portes et extérieur murs verticaux: |
orientation nord-ouest est, nord et nord-est |
|
|
ouest et sud-est |
||
|
Portes extérieures, portes avec vestibules 0,2 N sans rideau d'airà la hauteur du bâtiment H, m |
portes triples avec deux vestibules |
|
|
portes doubles avec vestibule |
||
|
Pièces d'angle en option pour les fenêtres, les portes et les murs |
l'une des clôtures est orientée vers l'est, le nord, le nord-ouest ou le nord-est |
|
|
autres cas |
Tableau 4. La valeur du coefficient n, qui prend en compte la position de la clôture (sa surface extérieure)
La consommation de chaleur pour le chauffage de l'air extérieur infiltré dans les ERP et les habitations pour tous types de locaux est déterminée par deux calculs. Le premier calcul détermine la consommation d'énergie thermique Qі pour chauffer l'air extérieur, qui pénètre dans la ième pièce sous l'action de la ventilation d'échappement. Le deuxième calcul détermine la consommation d'énergie thermique Qі pour chauffer l'air extérieur, qui pénètre dans une pièce donnée par les fuites des clôtures sous l'effet du vent et (ou) de la pression thermique. Pour le calcul, la perte de chaleur la plus importante est prise parmi celles déterminées par les équations suivantes (1) et (ou) (2).
Qi = 0,28 L ρn s (étain – tnB) (1)
L, m3/h c - le débit d'air évacué des locaux, pour les immeubles d'habitation prendre 3 m3/heure pour 1 m2 de surface des locaux d'habitation, y compris les cuisines ;
Avec– capacité calorifique spécifique de l'air (1 kJ /(kg oC));
ρn– densité de l'air à l'extérieur de la pièce, kg/m3.
Gravité spécifique l'air γ, N/m3, sa masse volumique ρ, kg/m3, sont déterminés selon les formules :
γ= 3463/ (273 +t) , ρ = γ / g , où g = 9,81 m/s2 , t , ° s est la température de l'air.
La consommation de chaleur pour chauffer l'air qui pénètre dans la pièce par diverses fuites dans les structures de protection (clôtures) en raison du vent et de la pression thermique est déterminée selon la formule :
Qі = 0,28 Gі s (étain - tnB) k, (2)
où k est un coefficient qui tient compte du contre-flux de chaleur, 0,8 est supposé pour les portes et fenêtres de balcon à liaison séparée et 1,0 pour les fenêtres à simple et double liaison;
Gі est le débit d'air pénétrant (infiltrant) à travers les structures de protection (structures enveloppantes), kg/h.
Pour les portes et fenêtres de balcon, la valeur Gі est déterminée par :
Gi = 0,216 Σ F Δ Рі 0,67 / Ri, kg/h
où Δ Рі est la différence de pression d'air sur les surfaces interne Рвн et externe Рн des portes ou des fenêtres, Pa;
Σ F, m2 - la superficie estimée de toutes les clôtures du bâtiment;
Ri, m2 h/kg - perméabilité à l'air de cette clôture, qui peut être acceptée conformément à l'annexe 3 du SNiP. Dans les bâtiments à panneaux, en outre, un flux d'air supplémentaire est déterminé, qui s'infiltre à travers les joints non étanches des panneaux.
La valeur de Δ Рі est déterminée à partir de l'équation Pa :
Δ Рі= (H - hі) (γн - γin) + 0,5 ρн V2 (сe,n - ce,р) k1 - ріnt,
où H, m est la hauteur du bâtiment à partir de niveau zéroà l'embouchure de la gaine de ventilation (dans les bâtiments sans grenier, l'embouchure est généralement située à 1 m au-dessus du toit et dans les bâtiments avec grenier - 4 à 5 m au-dessus du sol du grenier);
hі, m - hauteur du niveau zéro au sommet des portes ou fenêtres de balcon pour lesquelles le débit d'air est calculé;
γn, γin – poids spécifiques de l'air extérieur et intérieur ;
ce, ru ce, n - coefficients aérodynamiques pour les surfaces sous le vent et au vent du bâtiment, respectivement. Pour rectangulaire bâtiments se, p= –0,6, ce,n= 0,8 ;
V, m / s - vitesse du vent, qui est prise pour le calcul conformément à l'appendice 2;
k1 est un coefficient qui tient compte de la dépendance de la pression du vent et de la hauteur du bâtiment ;
ріnt, Pa - pression d'air conditionnellement constante, qui se produit lorsque la ventilation est actionnée avec une impulsion forcée, lors du calcul des bâtiments résidentiels рint peut être ignoré, car il est égal à zéro.
Pour les clôtures d'une hauteur maximale de 5,0 m, le coefficient k1 est de 0,5, d'une hauteur maximale de 10 m, il est de 0,65, d'une hauteur maximale de 20 m - 0,85, et pour les clôtures de 20 m et plus, 1,1 est pris.
Général perte de chaleur calculéeà l'intérieur, W :
Qcalc \u003d Σ Qlimit + Qunf - Qlife
où Σ Qlimit - perte de chaleur totale à travers toutes les enceintes de protection de la pièce ;
Qinf est la consommation calorifique maximale pour le chauffage de l'air infiltré, issue des calculs selon les formules (2) u (1) ;
Qlife - toute la production de chaleur domestique appareils électriques, éclairage, autres sources de chaleur possibles acceptées pour les cuisines et les pièces d'habitation à hauteur de 21 W pour 1 m2 de la surface calculée.
Vladivostok-24.
Vladimir -28.
Volgograd-25.
Vologda -31.
Voronej -26.
Iekaterinbourg -35.
Irkoutsk -37.
Kazan -32.
Kaliningrad -18
Krasnodar-19.
Krasnoïarsk -40.
Moscou -28.
Mourmansk -27.
Nijni Novgorod -30.
Novgorod -27.
Novorossiysk -13.
Novossibirsk -39.
Omsk-37.
Orenbourg -31.
Aigle -26.
Penza -29.
Permanente -35.
Pskov-26.
Rostov -22.
Riazan -27.
Samara -30.
Saint-Pétersbourg -26.
Smolensk-26.
Tver -29.
Toula -27.
Tioumen -37.
Oulianovsk -31.
Le choix de l'isolation thermique, des options d'isolation des murs, plafonds et autres enveloppes du bâtiment est une tâche difficile pour la plupart des promoteurs immobiliers. Trop de problèmes contradictoires doivent être résolus en même temps. Cette page vous aidera à tout comprendre.
À l'heure actuelle, l'économie de chaleur des ressources énergétiques est devenue d'une grande importance. Selon SNiP 23-02-2003 "Protection thermique des bâtiments", la résistance au transfert de chaleur est déterminée en utilisant l'une des deux approches alternatives :
prescriptif ( exigences réglementaires présenté à éléments individuels protection thermique du bâtiment : murs extérieurs, planchers au-dessus des locaux non chauffés, revêtements et plafonds des combles, fenêtres, portes d'entrée, etc.)
consommateur (la résistance au transfert de chaleur de la clôture peut être réduite par rapport au niveau normatif, à condition que la consommation spécifique d'énergie thermique pour le chauffage du bâtiment soit inférieure à la norme).
Les exigences sanitaires et hygiéniques doivent être respectées à tout moment.
Ceux-ci inclus
L'exigence que la différence entre les températures de l'air intérieur et à la surface des structures enveloppantes ne dépasse pas les valeurs admissibles. Maximum valeurs autorisées différentiel pour mur extérieur 4°C, pour le revêtement et le sol des combles 3°C et pour le revêtement des sous-sols et sous-sols 2°C.
L'exigence que la température sur la surface intérieure de l'enceinte soit supérieure à la température du point de rosée.
Pour Moscou et sa région, la résistance thermique requise du mur selon l'approche consommateur est de 1,97 °C m. m²/W, et selon l'approche prescriptive :
Pour la maison résidence permanente 3,13 °С m. m²/W,
pour les bâtiments administratifs et autres bâtiments publics, incl. bâtiments pour résidence saisonnière 2,55 °C m. m²/W.
Tableau des épaisseurs et résistance thermique des matériaux pour les conditions de Moscou et de sa région.
|
Nom du matériau du mur |
Épaisseur de paroi et résistance thermique correspondante |
Épaisseur requise selon l'approche consommateur (R=1,97 °C.m.sq./W) et l'approche prescriptive (R=3,13 °C.m.sq./W) |
|
Brique pleine en terre cuite (densité 1600 kg/m3) |
510 mm (maçonnerie à deux briques), R=0,73 °С m. m²/W |
1380 millimètres 2190 millimètres |
|
Béton d'argile expansée (densité 1200 kg/m3) |
300 mm, R=0,58 °С m. m²/W |
1025 millimètres 1630 millimètres |
|
Poutre en bois |
150 mm, R=0,83 °С m. m²/W |
355 mm 565 mm |
|
Bouclier en bois avec remplissage laine minérale(épaisseur de revêtement intérieur et extérieur à partir de planches de 25 mm) |
150 mm, R=1,84 °С m. m²/W |
160 millimètres 235 millimètres |
Tableau de résistance requise au transfert de chaleur des structures enveloppantes dans les maisons de la région de Moscou.
|
mur extérieur |
Fenêtre, porte de balcon |
Revêtement et superpositions |
Combles au plafond et plafonds au-dessus des sous-sols non chauffés |
porte d'entrée |
|
Approche prescriptive |
||||
|
Par approche consommateur |
||||
Ces tableaux montrent que la majorité des logements de banlieue dans la région de Moscou ne répondent pas aux exigences d'économie de chaleur, alors que même l'approche du consommateur n'est pas observée dans de nombreux bâtiments nouvellement construits.
Par conséquent, lors de la sélection d'une chaudière ou d'appareils de chauffage uniquement en fonction de leur capacité à chauffer certaine zone, Vous affirmez que votre maison a été construite dans le strict respect des exigences du SNiP 23-02-2003.
La conclusion découle du matériel ci-dessus. Pour bon choix puissance de la chaudière et des appareils de chauffage, il est nécessaire de calculer la perte de chaleur réelle des locaux de votre maison.
Ci-dessous, nous allons montrer une méthode simple pour calculer la perte de chaleur de votre maison.
La maison perd de la chaleur par le mur, le toit, de fortes émissions de chaleur passent par les fenêtres, la chaleur va également dans le sol, des pertes de chaleur importantes peuvent se produire par la ventilation.
Les pertes de chaleur dépendent principalement de :
différence de température dans la maison et dans la rue (plus la différence est grande, plus les pertes sont importantes),
propriétés de protection thermique des murs, des fenêtres, des plafonds, des revêtements (ou, comme on dit, des structures enveloppantes).
Les structures enveloppantes résistent aux fuites de chaleur, de sorte que leurs propriétés de protection thermique sont évaluées par une valeur appelée résistance au transfert de chaleur.
La résistance au transfert de chaleur indique la quantité de chaleur qui traversera un mètre carré de l'enveloppe du bâtiment à une différence de température donnée. On peut dire, et vice versa, quelle différence de température se produira lorsqu'une certaine quantité de chaleur traversera un mètre carré de clôtures.
où q est la quantité de chaleur perdue par mètre carré de surface enveloppante. Elle est mesurée en watts par mètre carré (W/m2) ; ΔT est la différence entre la température dans la rue et dans la pièce (°С) et, R est la résistance au transfert de chaleur (°С/W/m2 ou °С·m2/W).
Lorsqu'il s'agit de construction multicouche, la résistance des couches s'additionne simplement. Par exemple, la résistance d'un mur en bois revêtu de briques est la somme de trois résistances : brique et Mur en bois et l'entrefer entre eux :
R(somme)= R(bois) + R(chariot) + R(brique).
Répartition de la température et couches limites de l'air lors du transfert de chaleur à travers un mur
Le calcul de la perte de chaleur est effectué pour la période la plus défavorable, qui est la semaine la plus glaciale et venteuse de l'année.
À manuels de construction, en règle générale, indiquez la résistance thermique des matériaux en fonction de cette condition et de la région climatique (ou température extérieure) où se trouve votre maison.
Table – Résistance au transfert de chaleur divers matériauxà ΔT = 50 °С (Т nar. = -30 °C, T interne = 20 °C.)
|
Matériau et épaisseur du mur |
Résistance au transfert de chaleurR m , |
|
Mur de briques 3 briques (79 cm) d'épaisseur 2,5 briques (67 cm) d'épaisseur 2 briques (54 cm) d'épaisseur 1 brique (25 cm) d'épaisseur |
0,592 0,502 0,405 0,187 |
|
Cabane en rondins Ø 25 Ø 20 |
|
|
Cabane en rondins 20 cm d'épaisseur 10 cm d'épaisseur |
|
|
Mur à ossature (panneau + laine minérale + panneau) 20 cm |
|
|
Mur en béton mousse 20 cm 30 cm |
|
|
Enduit sur brique, béton, béton cellulaire (2-3 cm) |
|
|
Plafond (grenier) plafond |
|
|
Sol en bois |
|
|
Doubles portes en bois |
Table – Pertes de chaleur des fenêtres de différentes conceptions à ΔT = 50 °С (Т nar. = -30 °C, T interne = 20 °C.)
Noter Nombres pairs dans symbole double vitrage entrefer moyen en mm ; Le symbole Ar signifie que l'espace n'est pas rempli d'air, mais d'argon ; La lettre K signifie que le verre extérieur est doté d'un revêtement spécial transparent de protection contre la chaleur. |
Comme le montre le tableau précédent, les fenêtres modernes à double vitrage peuvent réduire de près de moitié les pertes de chaleur des fenêtres. Par exemple, pour dix fenêtres mesurant 1,0 m x 1,6 m, l'économie atteindra un kilowatt, ce qui donne 720 kilowattheures par mois.
Pour le bon choix des matériaux et des épaisseurs des structures de fermeture, nous appliquons ces informations à un exemple précis.
Dans le calcul des pertes de chaleur par carré. mètre impliquait deux grandeurs :
différence de température ΔT,
résistance au transfert de chaleur R.
Nous définissons la température intérieure à 20 °C et prenons la température extérieure à -30 °C. Alors la différence de température ΔT sera égale à 50 °С. Les murs sont en bois de 20 cm d'épaisseur, alors R = 0,806°C m. m²/W.
Les pertes de chaleur seront de 50 / 0,806 = 62 (W / m²).
Pour simplifier le calcul des déperditions thermiques dans les guides de construction, les déperditions thermiques de différents type de murs, planchers, etc. pour certaines valeurs de température de l'air en hiver. En particulier, des chiffres différents sont donnés pour les pièces d'angle (où le tourbillon d'air traversant la maison est affecté) et les pièces non d'angle, et différents schémas thermiques sont pris en compte pour les pièces du premier étage et des étages supérieurs.
Table – Pertes de chaleur spécifiques des éléments de clôture du bâtiment (pour 1 m² contour intérieur murs) en fonction de la température moyenne de la semaine la plus froide de l'année.
Noter Si derrière le mur il y a une pièce extérieure non chauffée (auvent, véranda vitrée etc.), alors la perte de chaleur à travers elle est de 70% du calcul, et si après cela pièce non chauffée pas une rue, mais une autre pièce à l'extérieur (par exemple, un vestibule donnant sur la véranda), alors 40% de la valeur calculée. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Table – Perte de chaleur spécifique des éléments de clôture du bâtiment (pour 1 m² le long du contour intérieur) en fonction de la température moyenne de la semaine la plus froide de l'année.
|
Caractéristique de clôture |
Température extérieure, °C |
Perte de chaleur, kW |
|
fenêtre à double vitrage |
||
|
Portes en bois massif (double) |
||
|
Plancher du grenier |
||
|
Planchers de bois au-dessus du sous-sol |
Considérons un exemple de calcul des pertes de chaleur de deux différentes salles une zone à l'aide de tables.
Exemple 1
Chambre d'angle (premier étage)
Caractéristiques de la chambre :
premier étage,
surface de la chambre - 16 m² (5x3.2),
hauteur sous plafond - 2,75 m,
murs extérieurs - deux,
matériau et épaisseur des murs extérieurs - bois de 18 cm d'épaisseur, gainé de plaques de plâtre et recouvert de papier peint,
fenêtres - deux (hauteur 1,6 m, largeur 1,0 m) avec double vitrage,
planchers - bois isolé, sous-sol en dessous,
étage supérieur du grenier,
température extérieure de calcul –30 °С,
la température requise dans la pièce est de +20 °С.
Surface du mur extérieur hors fenêtres :
Murs S (5 + 3,2) x2,7-2x1,0x1,6 \u003d 18,94 mètres carrés. M.
zone de fenêtre :
Fenêtres S \u003d 2x1,0x1,6 \u003d 3,2 mètres carrés. M.
Surface de plancher:
Étage S \u003d 5x3,2 \u003d 16 mètres carrés. M.
Zone de plafond :
Plafond S \u003d 5x3,2 \u003d 16 mètres carrés. M.
Carré cloisons internes ne participe pas au calcul, car la chaleur ne s'échappe pas à travers eux - après tout, la température est la même des deux côtés de la cloison. Il en va de même pour la porte intérieure.
Calculons maintenant la perte de chaleur de chacune des surfaces :
Q total = 3094 watts.
Notez que plus de chaleur s'échappe par les murs que par les fenêtres, les sols et les plafonds.
Le résultat du calcul montre la perte de chaleur de la pièce dans les jours les plus glaciaux (T extérieur = -30 ° C) de l'année. Naturellement, plus il fait chaud dehors, moins la chaleur quittera la pièce.
Exemple 2
Chambre sur le toit (grenier)
Caractéristiques de la chambre :
dernier étage,
superficie 16 m² (3.8x4.2),
hauteur sous plafond 2,4 m,
murs extérieurs; deux pans de toit (ardoise, lattis massif, laine minérale 10 cm, habillage), pignons (bois ép. 10 cm, gainés d'habillage) et cloisons latérales (mur ossature avec remplissage argile expansée 10 cm),
fenêtres - quatre (deux sur chaque pignon), 1,6 m de haut et 1,0 m de large avec double vitrage,
température extérieure de conception –30°С,
température ambiante souhaitée +20°C.
Calculer l'aire des surfaces de transfert de chaleur.
La superficie des murs extérieurs d'extrémité moins les fenêtres:
S murs d'extrémité \u003d 2x (2,4x3,8-0,9x0,6-2x1,6x0,8) \u003d 12 mètres carrés. M.
La superficie des pentes du toit qui délimitent la pièce :
Murs en pente S \u003d 2x1,0x4,2 \u003d 8,4 mètres carrés. M.
La zone des cloisons latérales:
Coupe côté S = 2x1.5x4.2 = 12.6 sq. M.
zone de fenêtre :
Fenêtres S \u003d 4x1,6x1,0 \u003d 6,4 mètres carrés. M.
Zone de plafond :
Plafond S \u003d 2,6x4,2 \u003d 10,92 mètres carrés. M.
Nous calculons maintenant les pertes de chaleur de ces surfaces, en tenant compte du fait que la chaleur ne s'échappe pas par le sol (il y a une pièce chaude). Nous considérons les pertes de chaleur pour les murs et les plafonds comme pour les pièces d'angle, et pour le plafond et les cloisons latérales, nous introduisons un coefficient de 70%, car les pièces non chauffées sont situées derrière eux.
La perte de chaleur totale de la pièce sera de :
Q total = 4504 watts.
Comme on le voit, chambre chaude le premier étage perd (ou consomme) significativement moins de chaleur, comment le grenier aux parois minces et grande surface vitrage.
Afin de rendre une telle pièce adaptée à la vie hivernale, il est d'abord nécessaire d'isoler les murs, les cloisons latérales et les fenêtres.
Toute structure d'enceinte peut être représentée comme une paroi multicouche dont chaque couche a sa propre résistance thermique et sa propre résistance au passage de l'air. En ajoutant la résistance thermique de toutes les couches, nous obtenons la résistance thermique de l'ensemble du mur. En résumant également la résistance au passage de l'air de toutes les couches, nous comprendrons comment le mur respire. Mur parfait d'une barre devrait équivaloir à un mur d'une barre d'une épaisseur de 15 à 20 cm.Le tableau ci-dessous vous y aidera.
Table – Résistance au transfert de chaleur et au passage de l'air de divers matériaux ΔT=40 °С (Т nar. =–20 °C, T interne =20 °C.)
|
couche de mur |
Épaisseur de la couche murale (cm) |
Résistance au transfert de chaleur de la couche murale |
Résister. perméabilité à l'air équivalente à l'épaisseur du mur en bois (cm) |
|
|
Épaisseur de maçonnerie équivalente (cm) |
||||
|
Maçonnerie d'épaisseur de brique d'argile ordinaire : 12 cm 25 cm 50 cm 75 cm |
0,15 0,3 0,65 1,0 |
|||
|
Maçonnerie en blocs de béton d'argile expansée de 39 cm d'épaisseur d'une densité de : 1000 kg/m3 1400 kg/m3 1800 kg/m3 |
||||
|
Béton cellulaire densité 30 cm d'épaisseur : 300 kg/m3 500 kg/m3 800 kg/m3 |
||||
|
Mur Brusoval épais (pin) 10 cm 15 cm 20 cm |
||||
Pour une image objective de la déperdition de chaleur de toute la maison, il faut prendre en compte
Perte de chaleur par contact de la fondation avec sol gelé prennent généralement 15% de la perte de chaleur à travers les murs du premier étage (en tenant compte de la complexité du calcul).
Perte de chaleur liée à la ventilation. Ces pertes sont calculées en tenant compte codes du bâtiment(Couper). Pour un bâtiment résidentiel, environ un échange d'air par heure est nécessaire, c'est-à-dire que pendant ce temps, il est nécessaire de fournir le même volume air frais. Ainsi, les pertes liées à la ventilation sont légèrement inférieures à la somme des pertes de chaleur attribuables à l'enveloppe du bâtiment. Il s'avère que la perte de chaleur à travers les murs et les vitrages n'est que de 40 % et que la perte de chaleur pour la ventilation est de 50 %. Dans les normes européennes de ventilation et d'isolation des murs, le rapport des pertes de chaleur est de 30% et 60%.
Si le mur "respire", comme un mur en bois ou en rondins de 15 à 20 cm d'épaisseur, la chaleur est restituée. Cela vous permet de réduire les pertes de chaleur de 30%, par conséquent, la valeur de la résistance thermique du mur obtenue lors du calcul doit être multipliée par 1,3 (ou, en conséquence, les pertes de chaleur doivent être réduites).
En résumant toutes les pertes de chaleur à la maison, vous déterminerez quelle puissance le générateur de chaleur (chaudière) et appareils de chauffage sont nécessaires pour un chauffage confortable de la maison pendant les jours les plus froids et venteux. De plus, des calculs de ce type montreront où se trouve le «maillon faible» et comment l'éliminer à l'aide d'une isolation supplémentaire.
Vous pouvez également calculer la consommation de chaleur par des indicateurs agrégés. Ainsi, dans les maisons à un et deux étages qui ne sont pas fortement isolées à une température extérieure de -25 ° C, 213 W sont nécessaires par mètre carré de surface totale et à -30 ° C - 230 W. Pour les maisons bien isolées, ce sont : à -25°C - 173 W par m². surface totale, et à -30 °C - 177 W.
Le coût de l'isolation thermique par rapport au coût de l'ensemble de la maison est nettement faible, mais lors de l'exploitation du bâtiment, les principaux coûts concernent le chauffage. En aucun cas, vous ne pouvez économiser sur l'isolation thermique, en particulier avec une vie confortable dans de grandes surfaces. Les prix de l'énergie dans le monde ne cessent d'augmenter.
Les matériaux de construction modernes ont une résistance thermique plus élevée que les matériaux traditionnels. Cela vous permet de rendre les murs plus fins, ce qui signifie moins cher et plus léger. Tout cela est bien, mais parois minces moins de capacité calorifique, c'est-à-dire qu'ils emmagasinent moins la chaleur. Vous devez chauffer constamment - les murs chauffent rapidement et refroidissent rapidement. Dans les vieilles maisons aux murs épais, il fait frais par une chaude journée d'été, les murs qui se sont refroidis pendant la nuit ont "accumulé du froid".
L'isolation doit être considérée en conjonction avec la perméabilité à l'air des murs. Si l'augmentation résistance thermique murs est associée à une diminution significative de la perméabilité à l'air, alors il ne doit pas être utilisé. Un mur idéal en termes de perméabilité à l'air équivaut à un mur en bois d'une épaisseur de 15 ... 20 cm.
Très souvent, une mauvaise utilisation du pare-vapeur entraîne une détérioration des propriétés sanitaires et hygiéniques du logement. Avec une ventilation correctement organisée et des murs «respirants», cela n'est pas nécessaire, et avec des murs mal respirants, cela n'est pas nécessaire. Son objectif principal est d'empêcher les infiltrations dans les murs et de protéger l'isolant du vent.
L'isolation des murs par l'extérieur est beaucoup plus efficace que l'isolation par l'intérieur.
Ne pas isoler les murs à l'infini. L'efficacité de cette approche d'économie d'énergie n'est pas élevée.
La ventilation est la principale réserve d'économie d'énergie.
Postuler systèmes modernes vitrages (fenêtres à double vitrage, verres pare-chaleur, etc.), systèmes de chauffage à basse température, isolation thermique efficace des structures enveloppantes, il est possible de réduire par 3 les coûts de chauffage.
Choix isolation supplémentaire structures de construction basées sur l'isolation thermique des bâtiments de type "ISOVER", en présence de systèmes d'échange d'air et de ventilation dans les locaux.
Échauffement toit en tuiles avec l'isolant thermique ISOVER
|
Isolation des murs en blocs de béton léger |
Isolation d'un mur de briques avec une fente ventilée |
Isolation des murs en rondins |
||
|
|
|
|
La première étape dans l'organisation du chauffage d'une maison privée est le calcul des pertes de chaleur. Le but de ce calcul est de connaître la quantité de chaleur qui s'échappe à l'extérieur par les murs, les sols, les toits et les fenêtres (nom commun - enveloppe du bâtiment) lors des gelées les plus sévères dans une zone donnée. En sachant calculer les pertes de chaleur selon les règles, vous pouvez obtenir un résultat assez précis et commencer à sélectionner une source de chaleur par puissance.
Formules de base
Pour obtenir un résultat plus ou moins précis, il est nécessaire d'effectuer des calculs selon toutes les règles, une méthode simplifiée (100 W de chaleur pour 1 m² de surface) ne fonctionnera pas ici. La perte de chaleur totale d'un bâtiment pendant la saison froide se compose de 2 parties :
- perte de chaleur à travers les structures enveloppantes ;
- perte d'énergie pour le chauffage ventilation.
La formule de base pour calculer la consommation d'énergie thermique par des clôtures extérieures est la suivante :
Q \u003d 1 / R x (t dans - t n) x S x (1+ ∑β). Ici:
- Q est la quantité de chaleur perdue par une structure d'un type, W ;
- R est la résistance thermique du matériau de construction, m²°C / W ;
- S est la superficie de la clôture extérieure, m²;
- t in - température de l'air interne, ° С;
- t n - le plus basse température environnement, °С;
- β - perte de chaleur supplémentaire, en fonction de l'orientation du bâtiment.
La résistance thermique des murs ou du toit d'un bâtiment est déterminée en fonction des propriétés du matériau à partir duquel ils sont fabriqués et de l'épaisseur de la structure. Pour cela, la formule R = δ / λ est utilisée, où :
- λ est la valeur de référence de la conductivité thermique du matériau de la paroi, W/(m°C) ;
- δ est l'épaisseur de la couche de ce matériau, m.
Si le mur est construit à partir de 2 matériaux (par exemple, une brique avec une isolation en laine minérale), la résistance thermique est calculée pour chacun d'eux et les résultats sont résumés. température extérieure est sélectionné à la fois en fonction des documents réglementaires et des observations personnelles, internes - si nécessaire. Les déperditions thermiques supplémentaires sont les coefficients définis par les normes :
- Lorsque le mur ou une partie du toit est tourné vers le nord, le nord-est ou le nord-ouest, alors β = 0,1.
- Si la structure est orientée sud-est ou ouest, β = 0,05.
- β = 0 lorsque la clôture extérieure fait face au sud ou au sud-ouest.
Ordre de calcul
Pour prendre en compte toute la chaleur sortant de la maison, il est nécessaire de calculer la perte de chaleur de la pièce, chacune séparément. Pour ce faire, des mesures sont effectuées sur toutes les clôtures adjacentes à l'environnement : murs, fenêtres, toits, sols et portes.
Point important: les mesures doivent être effectuées à l'extérieur, en capturant les angles du bâtiment, sinon le calcul de la perte de chaleur de la maison donnera une consommation de chaleur sous-estimée.
Les fenêtres et les portes sont mesurées par l'ouverture qu'elles remplissent.
Sur la base des résultats des mesures, la surface de la structure de la plage est calculée et remplacée dans la première formule (S, m²). La valeur de R y est également insérée, obtenue en divisant l'épaisseur de la clôture par le coefficient de conductivité thermique Matériau de construction. Dans le cas de nouvelles fenêtres en métal-plastique, la valeur de R sera demandée par un représentant de l'installateur.
A titre d'exemple, il est intéressant de calculer la déperdition de chaleur à travers les murs d'enceinte en briques de 25 cm d'épaisseur, d'une superficie de 5 m² à une température ambiante de -25°C. On suppose que la température à l'intérieur sera de +20°C et que le plan de la structure est orienté vers le nord (β = 0,1). Vous devez d'abord prendre dans la littérature de référence le coefficient de conductivité thermique de la brique (λ), il est égal à 0,44 W / (m ° C). Ensuite, selon la deuxième formule, la résistance au transfert de chaleur d'un mur de briques de 0,25 m est calculée :
R \u003d 0,25 / 0,44 \u003d 0,57 m² ° C / W
Pour déterminer la perte de chaleur d'une pièce avec ce mur, toutes les données initiales doivent être substituées dans la première formule :
Q \u003d 1 / 0,57 x (20 - (-25)) x 5 x (1 + 0,1) \u003d 434 W \u003d 4,3 kW
Si la pièce a une fenêtre, après avoir calculé sa superficie, la perte de chaleur à travers l'ouverture translucide doit être déterminée de la même manière. Les mêmes actions sont répétées pour les sols, le toit et la porte d'entrée. À la fin, tous les résultats sont résumés, après quoi vous pouvez passer à la pièce suivante.
Comptage de la chaleur pour le chauffage de l'air
Lors du calcul de la perte de chaleur d'un bâtiment, il est important de prendre en compte la quantité d'énergie thermique consommée par le système de chauffage pour chauffer l'air de ventilation. La part de cette énergie atteint 30% des pertes totales, il est donc inacceptable de l'ignorer. Vous pouvez calculer la perte de chaleur par ventilation à la maison grâce à la capacité calorifique de l'air en utilisant la formule populaire du cours de physique :
Q air \u003d cm (t in - t n). Dans celui-ci :
- Q air - chaleur consommée par le système de chauffage pour chauffer l'air soufflé, W;
- t in et t n - identique à la première formule, ° С;
- m est le débit massique d'air entrant dans la maison depuis l'extérieur, en kg;
- c est la capacité calorifique du mélange d'air, égale à 0,28 W / (kg ° С).
Ici, toutes les quantités sont connues, à l'exception du débit d'air massique lors de la ventilation des pièces. Afin de ne pas compliquer votre tâche, vous devez accepter la condition selon laquelle l'environnement aérien est mis à jour dans toute la maison 1 fois par heure. Ensuite, il n'est pas difficile de calculer le débit d'air volumétrique en ajoutant les volumes de toutes les pièces, puis vous devez le convertir en masse d'air par densité. Étant donné que la densité du mélange d'air varie avec sa température, vous devez prendre la valeur appropriée dans le tableau :
m = 500 x 1,422 = 711 kg/h
Chauffer une telle masse d'air à 45°C nécessitera la quantité de chaleur suivante :
Q air \u003d 0,28 x 711 x 45 \u003d 8957 W, ce qui équivaut approximativement à 9 kW.
Une fois les calculs terminés, les résultats des pertes de chaleur à travers les enceintes extérieures sont ajoutés aux pertes de chaleur par ventilation, ce qui donne le total charge thermique au système de chauffage du bâtiment.
Les méthodes de calcul présentées peuvent être simplifiées si les formules sont saisies dans Programme Excel sous forme de tableaux avec des données, cela accélérera considérablement le calcul.
À ce jour économie de chaleur est paramètre important, qui est pris en compte lors de la construction d'un espace de bureau. Conformément au SNiP 23-02-2003 " Protection thermique bâtiments", la résistance au transfert de chaleur est calculée à l'aide de l'une des deux approches alternatives :
- prescriptif;
- Consommateur.
Pour calculer les systèmes de chauffage domestique, vous pouvez utiliser la calculatrice pour calculer le chauffage, la perte de chaleur à la maison.
Approche prescriptive- il s'agit des normes des éléments individuels de la protection thermique d'un bâtiment : murs extérieurs, planchers au-dessus des locaux non chauffés, revêtements et plafonds des combles, fenêtres, portes d'entrée etc.
approche consommateur(la résistance au transfert de chaleur peut être réduite par rapport au niveau normatif, à condition que la consommation d'énergie thermique spécifique de conception pour le chauffage des locaux soit inférieure à la norme).
Exigences sanitaires et hygiéniques :
- La différence entre les températures de l'air à l'intérieur et à l'extérieur de la pièce ne doit pas dépasser certaines valeurs admissibles. La différence de température maximale autorisée pour le mur extérieur est de 4°C. pour le revêtement et le sol des combles 3°С et pour le revêtement des sous-sols et sous-sols 2°С.
- La température sur la surface intérieure de l'enceinte doit être supérieure à la température du point de rosée.
Par exemple: pour Moscou et la région de Moscou, la résistance thermique requise du mur selon l'approche consommateur est de 1,97 ° С m 2 / W, et selon l'approche prescriptive:
- pour une résidence permanente 3,13 ° С m 2 / W.
- pour les bâtiments administratifs et autres bâtiments publics, y compris les structures de résidence saisonnière 2,55 ° С m 2 / W.
Pour cette raison, choisir une chaudière ou d'autres appareils de chauffage uniquement en fonction de ceux indiqués dans leur documentation technique paramètres. Vous devez vous demander si votre maison a été construite dans le strict respect des exigences du SNiP 23-02-2003.
Par conséquent, afin de sélectionner correctement la puissance de la chaudière de chauffage, soit appareils de chauffage, il faut calculer le réel perte de chaleur dans votre maison. En règle générale, un bâtiment résidentiel perd de la chaleur par les murs, le toit, les fenêtres, le sol, ainsi que des pertes de chaleur importantes peuvent se produire par la ventilation.
La perte de chaleur dépend principalement de :
- différence de température dans la maison et dans la rue (plus la différence est élevée, plus la perte est élevée).
- caractéristiques de protection thermique des murs, fenêtres, plafonds, revêtements.
Les murs, les fenêtres, les sols, ont une certaine résistance aux fuites de chaleur, les propriétés de protection thermique des matériaux sont évaluées par une valeur appelée résistance au transfert de chaleur.
Résistance au transfert de chaleur montrera combien de chaleur s'infiltrera à travers un mètre carré de construction à une différence de température donnée. Cette question peut être formulée différemment: quelle différence de température se produira lorsqu'une certaine quantité de chaleur traversera un mètre carré de clôtures.
R = AT/q.
- q est la quantité de chaleur qui s'échappe à travers un mètre carré de surface de mur ou de fenêtre. Cette quantité de chaleur est mesurée en watts par mètre carré (W / m 2);
- ΔT est la différence entre la température dans la rue et dans la pièce (°C) ;
- R est la résistance au transfert de chaleur (°C / W / m 2 ou ° C m 2 / W).
Dans les cas où l'on parle d'une structure multicouche, la résistance des couches est simplement sommée. Par exemple, la résistance d'un mur en bois doublé de brique est la somme de trois résistances : un mur en brique et en bois et une lame d'air entre eux :
R(somme)= R(bois) + R(voiture) + R(brique)
Répartition de la température et couches limites de l'air lors du transfert de chaleur à travers un mur.
Calcul de la perte de chaleur est effectuée pour la période la plus froide de l'année de la période, qui est la semaine la plus froide et la plus venteuse de l'année. Dans la littérature sur la construction, indiquent souvent la résistance thermique des matériaux à base de condition donnée et la région climatique (ou température extérieure) où se trouve votre maison.
Tableau de résistance au transfert de chaleur de divers matériaux
à ΔT = 50 °С (T externe = -30 °С. Т interne = 20 °С.)
|
Matériau et épaisseur du mur |
Résistance au transfert de chaleur R m.
|
|
Mur de briques |
0.592 |
|
Cabane en rondins Ø 25 |
0.550 |
|
Cabane en rondins Épaisseur 20 centimètres |
0.806 |
|
Mur à ossature (planche + |
|
|
Mur en béton mousse 20 centimètres |
0.476 |
|
Enduit sur brique, béton. |
|
|
Plafond (grenier) plafond |
|
|
Doubles portes en bois |
Tableau des déperditions thermiques des fenêtres divers modèlesà ΔT = 50 °С (T externe = -30 °С. Т interne = 20 °С.)
|
Noter
. Les nombres pairs dans le symbole d'une fenêtre à double vitrage indiquent l'air
écart en millimètres ;
. Les lettres Ar signifient que l'espace n'est pas rempli d'air, mais d'argon ;
. La lettre K signifie que le verre extérieur a un transparent spécial
revêtement de protection contre la chaleur.
Comme le montre le tableau ci-dessus, les fenêtres modernes à double vitrage permettent réduire la perte de chaleur fenêtres presque doublées. Par exemple, pour 10 fenêtres mesurant 1,0 m x 1,6 m, les économies peuvent atteindre jusqu'à 720 kilowattheures par mois.
Pour le choix correct des matériaux et des épaisseurs de paroi, nous appliquons ces informations à un exemple spécifique.
Deux grandeurs interviennent dans le calcul des déperditions thermiques par m 2 :
- différence de température ΔT.
- résistance au transfert de chaleur R.
Disons que la température ambiante est de 20°C. et la température extérieure sera de -30 °C. Dans ce cas, la différence de température ΔT sera égale à 50 °C. Les murs sont en bois de 20 centimètres d'épaisseur, alors R = 0,806 ° C m 2 / W.
La perte de chaleur sera de 50/0,806 = 62 (W/m 2).
Simplifier le calcul des pertes de chaleur dans les ouvrages de référence du bâtiment indiquer la perte de chaleur différentes sortes murs, sols, etc. pour certaines valeurs de température de l'air en hiver. En règle générale, des chiffres différents sont donnés pour pièces d'angle(le tourbillon d'air circulant dans la maison l'affecte) et non angulaire, et prend également en compte la différence de température pour les locaux du premier et du dernier étage.
Tableau des pertes de chaleur spécifiques des éléments de clôture de bâtiment (par 1 m 2 le long du contour intérieur des murs) en fonction de la température moyenne de la semaine la plus froide de l'année.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Noter. Dans le cas où il y a une pièce extérieure non chauffée derrière le mur (auvent, véranda vitrée, etc.), alors la perte de chaleur à travers celle-ci sera de 70% de celle calculée, et s'il y a une autre pièce extérieure derrière cette pièce non chauffée, alors la perte de chaleur sera de 40 % de la valeur calculée.
Tableau des pertes de chaleur spécifiques des éléments de clôture du bâtiment (par 1 m 2 le long du contour intérieur) en fonction de la température moyenne de la semaine la plus froide de l'année.
Exemple 1
chambre d'angle(1er étage)
Caractéristiques de la chambre :
- 1er étage.
- surface de la pièce - 16 m 2 (5x3.2).
- hauteur sous plafond - 2,75 m.
- murs extérieurs - deux.
- le matériau et l'épaisseur des murs extérieurs - un bois de 18 centimètres d'épaisseur est gainé de plaques de plâtre et recouvert de papier peint.
- fenêtres - deux (hauteur 1,6 m. largeur 1,0 m) avec double vitrage.
- planchers - en bois isolé. sous-sol en dessous.
- au-dessus du plancher du grenier.
- température extérieure de calcul -30 °С.
- la température requise dans la pièce est de +20 °C.
- La superficie des murs extérieurs moins les fenêtres : S murs (5+3,2)x2,7-2x1,0x1,6 = 18,94 m2.
- Zone Windows: S fenêtres \u003d 2x1,0x1,6 \u003d 3,2 m 2
- Surface au sol: S étage \u003d 5x3,2 \u003d 16 m 2
- Surface de plafond: plafond S \u003d 5x3,2 \u003d 16 m 2
La surface des cloisons internes n'est pas incluse dans le calcul, car la température est la même des deux côtés de la cloison, par conséquent, la chaleur ne s'échappe pas à travers les cloisons.
Calculons maintenant la perte de chaleur de chacune des surfaces :
- Murs Q \u003d 18,94x89 \u003d 1686 watts.
- Q fenêtres \u003d 3,2x135 \u003d 432 watts.
- Plancher Q \u003d 16x26 \u003d 416 watts.
- Plafond Q \u003d 16x35 \u003d 560 watts.
La perte de chaleur totale de la pièce sera de: Q total \u003d 3094 W.
Il convient de garder à l'esprit que beaucoup plus de chaleur s'échappe par les murs que par les fenêtres, les sols et les plafonds.
Exemple 2
Chambre sur le toit (grenier)
Caractéristiques de la chambre :
- étage supérieur.
- superficie 16 m 2 (3.8x4.2).
- hauteur sous plafond 2,4 m.
- murs extérieurs; deux pans de toit (ardoise, caisse continue. 10 cm de laine minérale, doublure). pignons (poutre de 10 cm d'épaisseur doublée de clins) et cloisons latérales (mur à ossature avec remplissage en argile expansée de 10 cm).
- fenêtres - 4 (deux sur chaque pignon), 1,6 m de haut et 1,0 m de large avec double vitrage.
- température extérieure de conception -30°С.
- température ambiante souhaitée +20°C.
- La superficie des murs extérieurs d'extrémité moins les fenêtres : S murs d'extrémité = 2x (2,4x3,8-0,9x0,6-2x1,6x0,8) = 12 m 2
- La superficie des pentes de toit qui délimitent la pièce: pentes S. murs \u003d 2x1,0x4,2 \u003d 8,4 m 2
- La superficie des cloisons latérales : cloison latérale S = 2x1,5x4,2 = 12,6 m 2
- Zone Windows: S fenêtres \u003d 4x1,6x1,0 \u003d 6,4 m 2
- Surface de plafond: plafond S \u003d 2,6x4,2 \u003d 10,92 m 2
Ensuite, nous calculons les pertes de chaleur de ces surfaces, alors qu'il faut tenir compte du fait que dans ce cas, la chaleur ne sortira pas par le sol, car il y a chambre chaude. Perte de chaleur pour les murs nous calculons à la fois pour les pièces d'angle et pour le plafond et les cloisons latérales, nous introduisons un coefficient de 70%, car les pièces non chauffées sont situées derrière elles.
- Murs d'extrémité Q \u003d 12x89 \u003d 1068 W.
- Murs de pente Q \u003d 8,4x142 \u003d 1193 W.
- Brûleur latéral Q = 12,6x126x0,7 = 1111 W.
- Q fenêtres \u003d 6,4x135 \u003d 864 watts.
- Plafond Q \u003d 10,92x35x0,7 \u003d 268 watts.
La perte de chaleur totale de la pièce sera de: Q total \u003d 4504 W.
Comme on peut le voir, une pièce chaude au 1er étage perd (ou consomme) beaucoup moins de chaleur qu'une pièce mansardée aux parois fines et à grande surface vitrée.
Afin de rendre cette pièce adaptée à la vie hivernale, il faut tout d'abord isoler les murs, les cloisons latérales et les fenêtres.
Toute surface englobante peut être représentée comme mur sandwich, dont chaque couche a sa propre résistance thermique et sa propre résistance au passage de l'air. En additionnant la résistance thermique de toutes les couches, nous obtenons la résistance thermique de l'ensemble du mur. De plus, si vous additionnez la résistance au passage de l'air de toutes les couches, vous pouvez comprendre comment le mur respire. Le plus meilleur mur d'une barre devrait être équivalent à un mur d'une barre d'une épaisseur de 15 à 20 centimètres. Le tableau ci-dessous vous y aidera.
Tableau de résistance au transfert de chaleur et au passage de l'air de divers matériaux ΔT=40 °C (T ext. = -20 °C. T int. =20 °C.)
|
|
Épaisseur |
La résistance |
Résister. |
|
|
Équivalent |
||||
|
Maçonnerie hors de l'ordinaire 12 centimètres |
12 |
0.15 |
12 |
6 |
|
Maçonnerie en blocs d'argile et de béton 1000 kg/m3 |
1.0 |
75 |
17 |
|
|
Mousse de béton cellulaire de 30 cm d'épaisseur 300 kg/m3 |
2.5 |
190 |
7 |
|
|
Mur Brusoval épais (pin) 10 centimètres |
10 |
0.6 |
45 |
10 |
Pour une image complète de la perte de chaleur de toute la pièce, il est nécessaire de prendre en compte
- La perte de chaleur par le contact de la fondation avec le sol gelé prend en règle générale 15% de la perte de chaleur à travers les murs du premier étage (en tenant compte de la complexité du calcul).
- Perte de chaleur liée à la ventilation. Ces pertes sont calculées en tenant compte des codes du bâtiment (SNiP). Pour un bâtiment résidentiel, environ un échange d'air par heure est nécessaire, c'est-à-dire que pendant ce temps, il est nécessaire de fournir le même volume d'air frais. Ainsi, les déperditions liées à la ventilation seront légèrement inférieures à la somme des déperditions de chaleur attribuables à l'enveloppe du bâtiment. Il s'avère que la perte de chaleur à travers les murs et les vitrages n'est que de 40 %, et perte de chaleur pour la ventilation cinquante%. Dans les normes européennes de ventilation et d'isolation des murs, le rapport de perte de chaleur est de 30% et 60%.
- Si le mur "respire", comme un mur en bois ou en rondins de 15 à 20 centimètres d'épaisseur, la chaleur est renvoyée. Cela réduit les pertes de chaleur de 30 %. par conséquent, la valeur de la résistance thermique du mur obtenue dans le calcul doit être multipliée par 1,3 (ou, respectivement, réduire la perte de chaleur).
En résumant toutes les pertes de chaleur à la maison, vous pouvez comprendre la puissance dont la chaudière et les radiateurs ont besoin pour chauffer confortablement la maison les jours les plus froids et les plus venteux. En outre, de tels calculs montreront où " lien faible et comment l'éliminer avec une isolation supplémentaire.
Vous pouvez également calculer la consommation de chaleur à l'aide d'indicateurs agrégés. Ainsi, dans les maisons de 1 à 2 étages peu isolées avec température extérieure-25 °C nécessite 213 W pour 1 m 2 de surface totale et à -30 °C - 230 W. Pour les maisons bien isolées, ce chiffre sera de : à -25°C - 173 W par m 2 de surface totale, et à -30°C - 177 W.
Le calcul du chauffage d'une maison privée peut être effectué indépendamment en prenant quelques mesures et en remplaçant vos valeurs dans les formules nécessaires. On vous explique comment c'est fait.
Nous calculons la perte de chaleur de la maison
Plusieurs paramètres critiques du système de chauffage dépendent du calcul des pertes de chaleur à la maison et, en premier lieu, de la puissance de la chaudière.
La séquence de calcul est la suivante :
Nous calculons et notons dans une colonne la superficie des fenêtres, portes, murs extérieurs, sols, plafonds de chaque pièce. En face de chaque valeur, nous notons le coefficient à partir duquel notre maison est construite.
Si vous n'avez pas trouvé matériel désiré dans, puis regardez dans la version étendue du tableau, qui s'appelle ainsi - les coefficients de conductivité thermique des matériaux (bientôt sur notre site Web). De plus, selon la formule ci-dessous, nous calculons la perte de chaleur de chaque élément structurel de notre maison.
Q=S*ΔT/R,où Q– perte de chaleur, W
S— zone de construction, m2
Δ J— différence de température entre l'intérieur et l'extérieur pour les jours les plus froids °C
R— la valeur de la résistance thermique de la structure, m2 °C/W
couche R = V / λoù V— épaisseur de couche en m,
λ - coefficient de conductivité thermique (voir tableau des matériaux).
Nous résumons la résistance thermique de toutes les couches. Ceux. pour les murs, le plâtre et le matériau du mur et l'isolation extérieure (le cas échéant) sont pris en compte.
Mettre tous ensemble Q pour fenêtres, portes, murs extérieurs, sols, plafonds
Nous ajoutons 10 à 40 % des pertes de ventilation au montant reçu. Ils peuvent également être calculés par la formule, mais avec bonnes fenêtres et une ventilation modérée, vous pouvez régler en toute sécurité 10 %.
Le résultat est divisé par la superficie totale de la maison. C'est le général, parce que la chaleur sera indirectement dépensée dans les couloirs où il n'y a pas de radiateurs. La valeur calculée de la perte de chaleur spécifique peut varier entre 50 et 150 W/m2. Les pertes de chaleur les plus élevées se situent dans les pièces des étages supérieurs, les plus faibles dans celles du milieu.
Après l'obtention du diplôme travaux d'installation, conduisez les murs, les plafonds et les autres éléments structurels pour vous assurer qu'il n'y a aucune fuite de chaleur.
Le tableau ci-dessous vous aidera à déterminer plus précisément les indicateurs de matériaux.
Détermination de la température
Cette étape est directement liée au choix de la chaudière et du mode de chauffage des locaux. S'il est prévu d'installer des "planchers chauds", il est possible la meilleure solution– chaudière à condensation et basse régime de température 55C au départ et 45C au "retour". Ce mode assure l'efficacité maximale de la chaudière et, par conséquent, les meilleures économies de gaz. À l'avenir, si vous souhaitez utiliser des méthodes de chauffage de haute technologie, ( , capteurs solaires) vous n'avez pas à refaire le système de chauffage pour un nouvel équipement, car Il est spécialement conçu pour les basses températures. Des avantages supplémentaires- l'air de la pièce ne se dessèche pas, l'intensité des flux est plus faible, moins de poussière est collectée.
Dans le cas du choix d'une chaudière traditionnelle, il est préférable de choisir le régime de température le plus proche possible des normes européennes 75C - à la sortie de la chaudière, 65C - retour, 20C - température ambiante. Ce mode est fourni dans les paramètres de presque toutes les chaudières importées. En plus de choisir une chaudière, le régime de température affecte le calcul de la puissance des radiateurs.
Sélection de radiateurs de puissance
Pour le calcul des radiateurs de chauffage pour une maison privée, le matériau du produit ne joue aucun rôle. C'est une question de goût du propriétaire de la maison. Seule la puissance du radiateur indiquée dans le passeport produit est importante. Souvent, les fabricants indiquent des chiffres gonflés, de sorte que le résultat des calculs sera arrondi. Le calcul est effectué pour chaque pièce séparément. En simplifiant quelque peu les calculs pour une pièce avec des plafonds de 2,7 m, nous donnons une formule simple :
Où À- nombre souhaité de sections de radiateur
S- surface de la chambre
P- puissance indiquée dans le passeport du produit
Exemple de calcul : Pour une pièce d'une superficie de 30 m2 et d'une puissance d'une section de 180 W, on obtient : K = 30 x 100/180
K=16,67 17 sections arrondies
Le même calcul peut être appliqué à piles en fonte, en admettant que
1 côte (60 cm) = 1 section.
Calcul hydraulique du système de chauffage
Le sens de ce calcul est de choisir le bon diamètre et les bonnes caractéristiques du tuyau. En raison de la complexité des formules de calcul, il est plus facile pour une maison privée de sélectionner les paramètres des tuyaux dans le tableau.
Voici la puissance totale des radiateurs pour lesquels le tuyau fournit de la chaleur.
| Diamètre du tuyau | Min. puissance radiateur kW | Max. puissance radiateur kW |
| Tube métal-plastique 16 mm | 2,8 | 4,5 |
| Tube métal-plastique 20 mm | 5 | 8 |
| Tube métal-plastique 25 mm | 8 | 13 |
| Tube métal-plastique 32 mm | 13 | 21 |
| Tuyau polypropylène 20 mm | 4 | 7 |
| Tuyau polypropylène 25 mm | 6 | 11 |
| Tuyau polypropylène 32 mm | 10 | 18 |
| Tuyau polypropylène 40 mm | 16 | 28 |
Nous calculons le volume du système de chauffage
Cette valeur est nécessaire pour sélectionner le volume correct vase d'expansion. Il est calculé comme la somme des volumes dans les radiateurs, les canalisations et la chaudière. Informations de référence pour les radiateurs et les canalisations est donnée ci-dessous, pour la chaudière - indiquée dans son passeport.
Le volume de liquide de refroidissement dans le radiateur :
- profilé en aluminium - 0,450 litres
- section bimétallique - 0,250 litres
- nouvelle section en fonte - 1 000 litres
- ancienne section fonte - 1 700 litres
Le volume du liquide de refroidissement dans 1 l.m. tuyaux :
- ø15 (G ½") - 0,177 litre
- ø20 (G ¾") - 0,310 litre
- ø25 (G 1.0″) - 0.490 litres
- ø32 (G 1¼") - 0,800 litres
- ø15 (G 1½") - 1.250 litres
- ø15 (G 2.0″) - 1.960 litres
Installation du système de chauffage d'une maison privée - le choix des tuyaux
Il est réalisé avec des tuyaux de différents matériaux:
Acier
- Ils ont beaucoup de poids.
- Nécessite une compétence appropriée outils spéciaux et le matériel d'installation.
- Résistant à la corrosion
- Peut accumuler de l'électricité statique.
Cuivre
- Résister à des températures jusqu'à 2000 C, pression jusqu'à 200 atm. (dans une maison privée, dignité complètement inutile)
- Fiable et durable
- Avoir un coût élevé
- Monté avec un équipement spécial, soudure à l'argent
Plastique
- Antistatique
- Résistant à la corrosion
- Peu coûteux
- Avoir une résistance hydraulique minimale
- Ne nécessite aucune compétence particulière pour l'installation
Résumer
Le calcul correctement effectué du système de chauffage d'une maison privée fournit:
- Chaleur confortable dans les chambres.
- Quantité suffisante d'eau chaude.
- Silence dans les tuyaux (pas de gargouillis ni de grognements).
- Modes de fonctionnement optimaux de la chaudière
- Charge correcte sur la pompe de circulation.
- Coûts d'installation minimaux
