Современный тёплый дом

В этой статье мы хотели бы подробно остановиться на самых распространенных и порой неисправимых ошибках, которые делаются при строительстве домов самостоятельно. Речь пойдёт о тепловых потерях будущего дома. Мы обсчитываем тепловые потери различных домов и каждый раз сталкиваемся с одними и теми же строительными ошибками. Суть ошибок сводится к двум старым мудростям:

1) Точка росы должна быть в утеплителе.
2) Платишь один раз за утеплитель, либо всю жизнь за отопление.
Выбирая тот или иной проект, будущий владелец дома чаще всего руководствуется эстетическими соображениями и соображениями престижа, зачастую не обращая внимание на то, каким будет готовый дом в эксплуатации. И только через несколько лет, когда пройдет эйфория, может выясниться, что дом чрезвычайно дорогой в эксплуатации и требует больших затрат на отопление зимой и кондиционирование летом. Может оказаться, что невзирая на установку теплоизоляции, в помещениях холодно, отопительный котел и кондиционеры не справляются с полноценным обогревом всех помещений, поэтому приходится уменьшать отапливаемую площадь дома или устанавливать существенно более дорогостоящее и энергоемкое оборудование.Форма дома Чтобы "на глаз" оценить объемы тепловых потерь частного дома, достаточно запомнить одну простую вещь: объемы тепловых потерь зависят от площади внешних поверхностей дома (крыши, наружных стен и пола под фундаментом). Чем больше площади внешних поверхностей - тем больше понадобится поточных расходов на отопление и тем мощнее должен быть отопительный котел. По этому первым этапом проектирования дома считается выбор оптимальной формы здания. Как правило, рекомендуется компактная, близкая к квадрату форма плана с минимальным периметром наружных стен. Показателем компактности служит коэффициент, равный отношению площади наружных стен к внутреннему объему здания.. Для уменьшения энергопотребления усиливаются теплоизолирующие свойства путем применения более совершенных изоляционных материалов, применения тройного остекления в холодных районах. Большой эффект дает дифференциация помещений по энергопотребностям и режиму эксплуатации. Малоотапливаемые помещения (шкафы, кладовые, санузлы, гаражи и др.) рекомендуется размешать вдоль северной стены как буферные элементы. Уровень теплоизоляцииНе вдаваясь в доказательства и не приводя сложных формул, попробуем взглянуть на вопрос тепловых потерь глазами математической физики. Материал предоставлен в очень доступной форме, поясняет проблему "на пальцах" и не требует никаких специальных знаний.
Тепловые потери типичных жилых домов происходят по двум основным причинам: • вследствие теплопроводности через стены, крыши и полы, а также вследствие (но в гораздо меньшей степени) излучения и конвекции;• вследствие теплопроводности и меньшей степени путем излучения и конвекции через окна и двери. Посмотрим на проблему оптимизации тепловых потерь со стороны прикладной (математической) физики. Основная формула теплотехника выглядит так: Q=k*S*(T1-Т2)/d ,

 Где Q – это тепловой поток Вт/м2 через площадь S (м2)

 k – коэффициент теплопроводности материала Вт /(м*С)

 Т1 – температура с одной стороны материала

Т2 - температура с другой стороны материала

 d – толщина материала, м.

 Если материал однородный , то через него будет проходить тепловой поток прямо пропорциональный разнице температур с обеих сторон, коэффициенту теплопроводности и площади материала. И обратно пропорциональный толщине материала.

Как показано на рисунке.


Теперь посмотрим как распределятся температуры если у нас два однородных материала с разными коэффициентами теплопроводности.

Например утеплитель с К1=0,04 и кирпич с К2=1,2.

 Для этого перепишем формулу потока иначе:

 (Т1 – Т2) = Q*(d/(k*S))

 если (Т1 – Т2) обозначить как U (напряжение),

 а Q- как ток I,

 то (d/(k*S))= R - будет Тепловым сопротивлением ,

 по аналогии с законом Ома

 U=R*I

 В теплотехнике величину обратную коэффициенту теплопроводности

R= d/(k*S) – называют Тепловым сопротивлением.

Теперь понятно, что падение температур в сэндвиче из разных материалов будет прямо пропорционально Тепловому сопротивлению каждого слоя.

 Как показано на рисунке 2.


Если Т1 = +20С – это нормальная температура в доме, а Т2= - 20 это мороз на улице , то как видно из рисунка точка замерзания воды будет в утеплите, и не нанесёт ни какого вреда несущей конструкции, которая вся находится в зоне комфортной положительной температуры.

Всё становится иначе если точка замерзания попадает во внутрь несущей стены. В любом материале присутствует вода, будь то кирпичная кладка, бетон, пенобетон, газобетон, замерзая, вода разрывает даже металл.

 Следовательно, если утеплителя с наружи нет, или его очень мало, то со временем вода разрушит несущую конструкцию.

Ремарка:

 «Cпособность бетона выдерживать многократные попеременные замораживания и оттаивания вследствие давления на стенки пор, капилляров и микротрещин, создаваемого замерзающей водой, которая при замерзании увеличивается в объеме более чем на 9%. Оценкой морозостойкости (Мрз) является количество циклов, при котором потеря в массе образца составляет менее 5%, а его прочность снижается не более чем на 25%. Это количество циклов определяет марку бетона по морозостойкости, например Мрз 100, Мрз 200 и т.д.»

Это так же относится к кирпичу, пенобетону, газобетону и т.д.

Отдельно следует сказать о толщине утеплителя. Из приведенного выше примера с кирпичем (К2=1,2Вт/м*С) и утеплителем (типа Пенопласт с К1=0,04Вт/м*С), не трудно посчитать, что тепловое сопротивление 100мм утеплителя соответствует 3 м кирпичной кладки.

 При разнице температур с наружи и внутри 40С, и толщине несущей кладки 2 кирпича (0,51м), на 100мм утеплителя будет разница температур 34С , а на несущей стене только 6С градусов. То есть несущая стена всегда будет находиться в комфортной положительной части распределения температур в стене.

 Из всего вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

  •  1) Утеплять дом нужно с наружи.
  •  2) Точка замерзания должна быть в утеплителе.
  • 3) Утеплителя должно быть достаточно для того, что бы точка замерзания не касалась несущей конструкции.
  •  4) Облицовочную и несущую конструкцию должен разделять слой утеплителя минимум 100мм. (при использовании мягких утеплителей необходима пароизоляция) 
  • 5) Площади внешних поверхностей должны быть оптимизированы геометрией дома. 
  • 6) Отношение площади стен к внутреннему объёму желательно не более 0,75. 
  • 7) Полы и потолки дома должны содержать не менее 200мм утеплителя
  • - Для деревянных домов, ширина шва между бревнами должна быть не менее 210мм.
  • 9) Остекление должно быть двойными стеклопакетами
  • 10) Входную дверь лучше иметь двойную
    В качестве примера мы рассмотрим современный тёплый дом от финской кампании Finnlamelli.Дом изготовлен из клееного бруса толщиной 210мм.

    Имеет 2-х камерные стеклопакеты с демпферным стеклом снаружи, двойные двери.

     Правильную геометрию с приспущенной крышей. Отношение площади наружных поверхностей к внутреннему объёму 0,71.

Полированный брус не требует дополнительной отделки внутри и с наружи.

6 слоёв (300мм) утеплителя под крышей и 4 слоя (200мм) в полу.

 Тепловые потери 5кВт в 30градусный мороз (50Вт/м2)

Отапливается  Геотермальным Тепловым насосом Mammoth LC-024 тепловой мощностью 5кВт c максимальной потребляемой электрической мощностью 1,3кВт.

 Такой дом можно считать идеальным для средней полосы Росси с точки зрения комфорта, удобства, экологической чистоты, энергопотребления и современных строительных технологий.

www.teplodarom.com


Leave a Reply