Определение тепловых потерь дома

  С чего нужно начать, если у Вас встал вопрос о создании системы отопления в Вашем доме? 
 Первое, что нужно сделать - это определить, какой мощности нужен котёл, чтобы, с одной стороны, он мог поддерживать комфортную температуру в помещении при любой погоде, а с другой стороны, не был излишне дорогим. 

 Чтобы выяснить, какой мощностью должно располагать теплосиловое оборудование частного дома, нужно определить общую нагрузку на систему отопления , для чего и выполняется тепловой расчет. В данной статье мы не станем говорить об укрупненной методике подсчетов по площади или объему здания, а представим более точный способ, используемый проектировщиками, только в упрощенном виде для лучшего восприятия. Итак, на систему отопления дома ложится 3 вида нагрузок: 
-компенсация потерь тепловой энергии, уходящей сквозь строительные конструкции (стены, полы, кровлю); 
-нагрев воздуха, потребного для вентиляции помещений; 
-подогрев воды для нужд ГВС (когда в этом задействован котел, а не отдельный нагреватель).
 Рассмотрим, как правильно рассчитать каждую из этих нагрузок по отдельности и определить общую мощность отопления здания. 
 Для начала представим формулу из СНиП, по которой производится расчет тепловой энергии, теряемой через строительные конструкции, отделяющие внутреннее пространство дома от улицы: 

Q = 1/R х (tв – tн) х S, где 
Q – расход тепла, уходящего через конструкцию, Вт; 
R – сопротивление передаче тепла сквозь материал ограждения, м2ºС / Вт; 
S – площадь этой конструкции, м2; 
tв – температура, которая должна быть внутри дома, ºС; 
tн – средняя уличная температура за 5 самых холодных дней, ºС.

 Площадь для каждого вида наружного ограждения вычисляется отдельно, для чего измеряются окна, двери, стены и полы с кровлей. Так делается, потому что они изготовлены из разных материалов различной толщины. Так что расчет придется делать отдельно для всех видов конструкций, а результаты потом просуммировать. Самую холодную уличную температуру в своем районе проживания вы наверняка знаете из практики.

 Если стена состоит из разных материалов (конструкционный материал плюс утеплитель), то их тоже надо считать отдельно по приведенным выше формулам, а результаты суммировать. Таким же образом просчитываются окна и кровля, а вот с полами дело обстоит иначе. Первым делом необходимо нарисовать план здания и разбить его на зоны шириной 2 м, как это сделано на рисунке.

 Теперь следует вычислить площадь каждой зоны и поочередно подставить в главную формулу. Вместо параметра R нужно взять нормативные значения для зоны I, II, III и IV, указанные ниже в таблице. По окончании расчетов результаты складываем и получаем общие потери тепла через полы.

 Для того, чтобы правильно произвести вышеупомянутые расчёты, желательно воспользоваться книгой "Теплопотери здания", автор Малявина Е.Г., объём 120 стр, размещать здесь мы её не будем...
 Расход на подогрев вентиляционного воздуха.
Люди часто не учитывают, что приточный воздух в доме тоже надо подогревать и эта тепловая нагрузка тоже ложится на отопительную систему. Холодный воздух все равно попадает в дом извне, хотим мы того или нет, и на его нагрев нужно затратить энергию. Больше того, в частном доме должна функционировать полноценная приточно-вытяжная вентиляция, как правило, с естественным побуждением. Воздухообмен создается благодаря наличию тяги в вентиляционных каналах и дымоходе котла. 

 Предлагаемая в нормативной документации методика определения тепловой нагрузки от вентиляции достаточно сложна. Довольно точные результаты можно получить, если просчитать эту нагрузку по общеизвестной формуле через теплоемкость вещества: 
 Qвент = cmΔt, здесь: 
 Qвент – количество теплоты, потребное для нагрева приточного воздуха, Вт; 
 Δt – разница температур на улице и внутри дома, ºС; 
 m – масса воздушной смеси, поступающей извне, кг; 
 с – теплоемкость воздуха, принимается 0.28 Вт / (кг ºС). 
 Сложность расчета этого типа тепловой нагрузки заключается в правильном определении массы нагреваемого воздуха. Выяснить, сколько его попадает внутрь дома, при естественной вентиляции сложно. Поэтому стоит обратиться к нормативам, ведь здания строят по проектам, где заложены потребные воздухообмены. А нормативы говорят, что в большинстве комнат воздушная среда должна меняться 1 раз в час. Тогда берем объемы всех помещений и прибавляем к ним нормы расхода воздуха на каждый санузел – 25 м3/ч и кухонную газовую плиту – 100 м3/ч. 
 Чтобы произвести расчет тепловой нагрузки на отопление от вентиляции, полученный объем воздуха надо пересчитать в массу, узнав его плотность при разных температурах из таблицы:

исходные данные для расчета тепловой нагрузки 
 Предположим, что общее количество приточного воздуха составляет 350 м3/ч, температура снаружи – минус 20 ºС, внутри – плюс 20 ºС. Тогда его масса составит 350 м3 х 1.394 кг/м3 = 488 кг, а тепловая нагрузка на отопительную систему — Qвент = 0.28 Вт / (кг ºС) х 488 кг х 40 ºС = 5465.6 Вт или 5.5 кВт.

 Тепловая нагрузка от нагрева воды для ГВС.
 Для определения этой нагрузки можно воспользоваться той же простой формулой, только теперь надо посчитать тепловую энергию, расходуемую на подогрев воды. Ее теплоемкость известна и составляет 4.187 кДж/кг °С или 1.16 Вт/кг °С. Учитывая, что семье из 4 человек на все потребности достаточно 100 л воды на человека в 1 сутки, нагретой до 55 °С, подставляем эти цифры в формулу и получаем:

QГВС = 1.16 Вт/кг °С х 4 х 100 кг х (55 – 10) °С = 20880 Вт или 20.8 кВт теплоты в сутки. 

 Примечание. По умолчанию принято, что 1 л воды равен 1 кг, а температура холодной водопроводной воды равна 10 °С. 
Единица мощности оборудования всегда отнесена к 1 часу, а полученные 5.2 кВт – к суткам. Но делить эту цифру на 24 нельзя, ведь горячую воду мы хотим получать как можно скорее, а для этого котел должен располагать запасом мощности. То есть, эту нагрузку надо прибавить к остальным как есть.

 Заключение.
 Все же самый надёжный и, в конечном итоге, дешевый способ определения теплопотерь - обратиться к профессионалам.