Отопление частного жилого дома — примерный расчет для различных систем отопления

Примерные расчеты 1 (можно ли верить?):

Сравнение стоимости при использовании различных типов обогрева для отопления частного дома в 100 кв. м. и высотой потолка 2.7 метра

Здесь приводится ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫЙ расчет затрат на отопление дома с площадью 100 кв.м при использовании различных видов топлива (электричества, солярки, природного газа, угля, дров, сжиженного газа) и системы инфракрасного отопления Heat Plus. Если Ваш дом имеет другую отапливаемую площадь, то Вам надо просто подставить в предлагаемую формулу вместо цифры «100» Вашу площадь.

При сравнении затрат будем исходить из одинаковых условий: котел находится в работе примерно половину общего времени, а отопительный сезон длиться 7 месяцев. 

Ориентировочно, для отопления 1 кв. м (до 3 куб. м) хорошо утепленного помещения требуется примерно 100 Вт тепловой мощности (вне зависимости от используемого топлива, мощность котла обычно измеряется в кВт).

Следовательно, для дома площадью 100 кв. м потребуется котел мощностью примерно 10 кВт.

Если бы котел работал непрерывно, то в месяц понадобилось бы:
10 кВт х 24 часа х 30 дней = 7 200 кВт /часов.
Принимая во внимание, что котел будет работать примерно половину всего времени (или на половину максимальной мощности), делим 7 200 кВт/часов на 2 и получаем 3 600 кВт/ часов. Это затраты в среднестатический месяц отопительного сезона. Умножаем на 7 месяцев отопительного сезона, и получаем 25 200 кВт/часов в год.

В зависимости от различных факторов (наружная температура, утепление стен и т.п.) эта цифра может изменяться как в большую, так и в меньшую сторону. Но для сравнения затрат при использовании отопления на различных видах топлива это не важно. Ведь мы будем сравнивать затраты для одного и того же дома при одних и тех же условиях.

 

1. Затраты на отопление с помощью твердотопливного котла работающего на дровах:

Назвать точную стоимость «дров» практически невозможно. Существует масса факторов, влияющих на этот параметр, среди которых, порода дерева, влажность, колотые дрова или нет и т.д. Попробуем привести усредненные данные. Средняя стоимость дров без доставки составляет 2 000 руб. за 1 м3. Масса 1 м3 дров равна примерно 650 кг. Т.е., 1 кг дров в среднем стоит около 3,08 руб. Для получения 1 кВт/час тепловой энергии расходуется примерно 0,4 кг/час дров. Стоимость получения 1 кВт/час тепловой энергии при сжигании дров равна примерно 1,24 руб. Умножаем годовые затраты тепловой энергии (25 200 кВт/часов) на стоимость 1 кВт/часа при использовании дров (1,24 руб.) = 31 248 руб./год.

 

2. Затраты на отопление с помощью газового котла, работающего на природном (магистральном) газе:

Стоимость природного газа в среднем по России составляет 5,46 руб./м3. Для производства 1 кВт/час. тепловой энергии расходуется примерно 0,1м3 газа. Стоимость производства 1 кВт/час тепловой энергии при использовании природного газа равна примерно 0,55 руб. Умножаем годовые затраты тепловой энергии (25 200 кВт/часов) на стоимость 1 кВт/часа при использовании магистрального газа (0,55 руб.) = 13 860 руб./год.

 

3. Затраты на отопление с помощью твердотопливного котла работающего на угле:
Стоимость угля в зависимости от его качества составляет примерно 2 руб. за 1 кг. Для получения 1 кВт/часа тепловой энергии расходуется примерно 0,2 кг/час бурого угля. Стоимость получения 1 кВт/часа тепловой энергии при сжигании угля равна примерно 0,40 руб. Умножаем годовые затраты тепловой энергии (25 200 кВт/часов) на стоимость 1 кВт/часа при использовании угля (0,40 руб.) =10 080 руб./год.

  4. Затраты на отопление с помощью электрического котла:
Для получения тепловой энергии в 1 кВт /час потребляется примерно 1,03 кВт/часа электроэнергии. Стоимость 1 кВт/часа составляет примерно 2,24 руб. Стоимость получения 1 кВт/часа тепловой энергии при электроотоплении равна примерно 2,31 руб. Умножаем годовые затраты тепловой энергии (25 200 кВт/часов) на стоимость 1 кВт/часа при использовании электроэнергии (2,31 руб.) =58 212 руб./год.
 
5. Затраты на отопление с помощью жидкотопливного котла, работающего на солярке:

Стоимость 1 литра солярки примерно 29 руб. Для получения 1 кВт/час тепловой энергии потребляется примерно 0,1 литр солярки (в зависимости от КПД котла и т.д.). Стоимость 1 кВт/час составляет примерно 2,90 руб. Умножаем годовые затраты тепловой энергии (25 200 кВт/часов) на стоимость 1 кВт/часа при использовании солярки (2,90 руб.) = 73 080 руб./год.
  6. Затраты на отопление с помощью газового котла, работающего на сжиженном газе:
Для получения тепловой энергии в 1 кВт /час потребляется примерно 0,1 кг сжиженного газа (в зависимости от КПД котла и т.д.). 1 кг сжиженного газа стоит примерно 22 руб. Стоимость 1 кВт в этом случае составляет примерно 2,2 руб. Умножаем годовые затраты тепловой энергии (25 200 кВт/часов) на стоимость 1 кВт/часа при использовании сжиженного газа (2,2 руб.) = 55 440 руб./год.
  7. Затраты на инфракрасное отопление с помощью ИК системы отопления HEAT PLUSTM.
На 100 кв. м потребуется инфракрасная (ИК) плёнка мощностью примерно 6.5 кВт. При непрерывной работе ИК плёнки в течении месяца потребуется: Принимая во внимание, что процент использования ИК плёнки от установочной мощности составляет 30%, то получим 1 404 кВт/часов. Это затраты в среднестатический месяц отопительного сезона. Умножаем на 7 месяцев отопительного сезона, и получаем 9 828 кВт/часов в год. Стоимость 1 кВт/часа составляет примерно 2,24 руб (средняя по России). Умножаем годовые затраты тепловой энергии (9 828 кВт/часов) на стоимость 1 кВт/часа при использовании электричества (2,24 руб.) = 22 014 руб./год.

http://www.xn—-otbkplct1f.xn--p1ai/preimuschestva/


http://www.forumhouse.ru/threads/208659/

Тепловые потери здания
Жилые дома практически никогда не находятся в состоянии термодинамического равновесия с окружающей средой. То бишь они либо остывают, теряя энергию, либо нагреваются, потребляя энергию. Нам (в России) наиболее интересно зимнее отопление, когда дом остывает, а его энергопотери мы вынуждены компенсировать из внешних источников.
Основные теплопотери дома происходят
А) Через ограждающие конструкции
Б) Через вентиляцию
В) Через канализацию

Для примера расчёта теплопотерь возьмём одноэтажный дом площадью 100м2 размерами 10х10х3 метра в котором зимой постоянно проживают 4 человека. И посчитаем сколько тепла нужно этому дому на компенсацию естественного остывания при температуре за окном -20С
Начнём с конца и посчитаем потери через канализацию. Нормы потребления воды на человека составляют 240л холодной и 160л горячей в сутки. Однако по факту реальное потребление воды примерно вдвое меньше — примем расход в 120л холодной и 80л горячей. Зимой вода поступает в дом при температуре +5С. А после этого холодная вода нагревается до комнатной температуры +20С, а горячая — до +70С. Теплоёмкость воды 4200 Дж/(л*К), стало быть в сутки на нагрев воды потратим
4*4200*(20-5)*120+4*4200*(70-5)*80 = 30МДж + 87 МДж = 117 МДж = 33 КВт*ч энергии. Стало быть затраты мощности на водоснабжение составят ~1.4КВт.
Всю эту энергию придётся вылить в трубу. Попытки как то рекуперировать эту энергию приводят к ухудшению работы септиков (или иных очистных сооружений), а то и вовсе к их замерзанию и мне неизвестны удачные примеры ее использования. Так что запомним эту цифру — 1.4КВт.

Посчитаем теперь затраты на вентиляцию. Для нашего дома (10х10х3 метров) имеем объём воздуха 300м3, массу 360кг (плотность воздуха ~1.2 кг/м3) и значит при разнице температуры внутри и снаружи дома в 40С (снаружи -20С, внутри +20С) с учетом теплоёмкости воздуха ~1000 Дж/(кг*К) он содержит запас энергии в
360*40*1000 = 14.4 МДж = 4КВт*ч
Нормы воздухообмена определяют кратность воздухообмена в 0.35 раз/час, то бишь 8.4 раз/сутки или для нашего дома 2500 м3. Поэтому на вентиляцию потратим 4*8.4=33.6 КВт*ч энергии в сутки (или мощность нагревателей воздуха должна быть 1.4 КВт).

Отсюда становится очевидна степень полезности рекуператоров. В простейшем случае рекуператор берёт кубометр воздуха из дома, кубометр воздуха с улицы, нагревает уличный воздух за счёт тепла воздуха из дома до их средней температуры (в нашем случае это 0С) и подаёт подогретый воздух в дом, а на улицу выводит охлаждённый воздух. Такой простейший рекуператор позволяет сэкономить 50% энергии на нагрев воздуха, то есть даёт нам 0.7 КВт экономии мощности системы отопления. Апологеты энергосбережения могут мне возразить, что на самом деле рекуператоры устроены хитрее и могут забрать из тёплого воздуха более половины энергии. И это правда. Могут. Однако даже при охлаждении воздуха до 0С из него начинает выпадать конденсат, а при дальнейшем охлаждении этот конденсат еще и заледенеет и вашему рекуператору придётся несладко. Поэтому в условиях индивидуального домостроения даже 50% эффективность рекуператора это очень хорошо. Поэтому запомним 2 цифры — затраты мощности на вентиляцию 1.4КВт и максимальная экономия на рекуперации — 0.7КВт

Перейдём теперь к ограждающим конструкциям — стенам, полу, потолку, окнам и дверям, тепло через которые уходит без переноса воздуха (Если стены «дышат» или холодный воздух проникает в здание через входную дверь, то эти потери мы уже учли в расходах на вентиляцию). Для того чтобы посчитать сколько тепла теряется через ограждение надо площадь ограждения умножить на коэффициент сопротивления теплопередаче (обозначается буквой R) и умножить на разницу наружной и внутренней температур. К моему сожалению, более-менее точный расчёт для всех случаев жизни здесь невозможен по той причине, что во-первых R напрямую зависит от толщины конструкции (а толщина стены в домах может меняться в 10 раз — от 10см до метра), а во-вторых R зависит от теплопроводности материала конструкций и тоже может различаться на порядки (от 1,69 Вт/м*К у железобетона до 0,038Вт/м*К у пенополистирола — разница в 44 раза). В итоге, дома могут отличаться по энергоэффективности в десятки (!) раз.
Поэтому, здесь я приведу простенький пример примерного расчёта теплопотерь для утеплённого дома из пенобетона, чтобы во-первых проиллюстрировать как это делается, а во-вторых на его примере сравнить теплопотери через ограждения с другими видами теплопотерь, обсудить различные способы энергосбрежения и их экономическую целесообразность.

Расчёт теплопотерь через ограждающие конструкции
Итак, произведём расчёт для одноэтажного дом на ростверковом фундаменте с полами по деревянным лагам 50х200мм с утеплением пенополистиролом, толщиной несущих стен 400мм из газобетона плотностью 400кг/м3, утеплённых минватой, холодным чердаком и перекрытием первого этажа деревянными лагами 50х200мм с утеплением минеральной ватой. Для окон возьмём двойные стеклопакеты с широким пластиковым профилем. Входную дверь сделаем двойную и утеплим пенопластом.
Напомню, что размеры нашего домика 10х10х3 м, температура внутри +20С, снаружи -20С.

Начнём с пола. Лаги для полов лежат у нас с шагом 500мм, стало быть на ширину 10м потребуется 21лага шириной 0.05м и длиной 10м. Всего площадь дерева в полу получается 0.05*10*21=10.5м2, а площадь пенопласта, соответственно 100м2-10.5м2=89.5м2
Коэффициент теплопроводности ищем в справочниках — для сосны поперёк волокон — 0.1Вт/(м*К), для пенополистирола плотностью 40кг/м3 — 0.038Вт/(м*К).
Мощность теплопотерь находим перемножая площадь ограждения на разность температур и на коэффициент теплопроводности материала и разделив на толщину ограждения. Для лаг получаем Pлаг=10.5*(20+20)*0.1/0.2=210Вт, для пенопласта — Рпп=89.5*(20+20)*0.038/0.2=680Вт и в сумме мощность теплопотерь через пол получим Pпола=210+680=890Вт

Теперь стены. Площадь стен (10+10+10+10) м*3м=120м2 за минусом двери и окон. Дверь одна 2м2, окна 1.5м х 1.5м по 2 на каждую сторону, т. е. в сумме 1.5х1.5*8=18м2. Стало быть площадь стен 120-2-18=100м2. Коэффициент теплопроводности газобетона 0.11Вт/(м*К), минваты фасадной — 0.045Вт/(м*К). Толщина газобетона 0.4м, толщина минватного утеплителя 0.1м2
Коэффициент сопротивления теплопередаче (R) для многослойных конструкций определяется суммой коэффициентов для каждого слоя, то есть Rстен=Rгб+Rваты. R каждого слоя находим разделив толщину слоя на его Коэффициент теплопроводности. Rгб=0.4/0.11=3.64м2*К/Вт, Rваты=0.1/0.045=2.22м2*К/Вт и в сумме Rстен=3.64+2.22=5.86м2*К/Вт
Теперь, умножив площадь стен на разницу температур и разделив на R получим потери мощности через стены: Pстен=100*(20+20)/5.86=623Вт.

Для окон R узнаём по справочникам и/или у производителей окон. Для наших пластиковых окон с двойными стеклопакетами Rокон=0.51м2*К/Вт, поэтому мощность теплопотерь Pокон=18*(20+20)/0.51=1400Вт.

Для двойной входной двери имеем конструкцию из 5см пенопласта+20см воздуха+еще 5 см пенопласта (теплосопротивление металла двери примем равным нулю). Коэффициент R слоя воздуха толщиной 20 см смотрим по справочнику — 0.19м2*К/Вт. В результате получим Rдвери=0.05/0.038+0.19+0.05/0.038=2.82м2*К/Вт и мощность теплопотерь Pдвери=2*(20+20)/2.82=28Вт

Ну и, наконец, для потолков расчёт производим аналогично полу, только вместо пенополистирола берём минвату с коэффициентом теплопроводности 0.041Вт/(м*К). Получаем Рваты=89.5*(20+20)*0.041/0.2=734Вт и для всего потолка Pпотолка=Pлаг+Pваты=210+734=944Вт

Результаты сведём в табличку
[​IMG]
Результаты, как видите очень занимательные. Обсудим их и подумаем где и как экономить в следующий раз

Способы экономии теплопотерь при неизменных внешних и внутренних условиях

Итак, напомню — мы оценили потери тепловой энергии дома при температуре снаружи -20С и внутри +20С. Дом наш оказался утеплён хоть и не мега-супер, но и не плохо — потери тепла с 1м2 составляют около 67Вт. Разбивка теплопотерь по направлениям показывает, что через ограждающие конструкции теряется примерно 2/3 энергии, а треть уходит с вентиляцией и канализацией.

Канализация
Как я уже обмолвился выше, мне неизвестен ни один приемлемый в частном строительстве способ снизить затраты энергии на водоснабжение не снижая комфортности жильцов. Единственное, что я могу посоветовать — пожертвовать комфортом и отказаться от горячей воды ;-) Но помните, что даже полностью расставшись с горячей водой, Вы не расстанетесь с теплопотерями через канализацию. Полностью отказавшись от душа и сведя гигиенические процедуры к минимуму, используя только холодную воду комнатной температуры Вы всё равно вынуждены будете тратить энергию на нагрев воды с +5С до +20. В результате наэкономите максимум 1КВт.

Внутренний голос подсказывает мне, что это не наш путь, поэтому с потерями тепла через канализацию пока смиримся и поищем резервы экономии по другим направлениям и подождём — может быть кто-то из читателей поделится с нами информацией о технологиях энергосбережения канализационных стоков.

Вентиляция
Что касается экономии на вентиляции, то тут уже есть варианты. Первое, что приходит в голову — рекуператоры, т. е. устройства, которые нагревают поступающий с улицы свежий, но холодный воздух за счёт выбрасываемого отработанного, но тёплого воздуха. Как мы уже рассчитали выше, при рекомендованных нормах воздухообмена жилых помещений, в частном строительстве экономия энергии при использовании рекуператоров мы сможем сберечь 0.7КВт энергии, ни капли не пожертвовав комфортом. 0.7КВт — это экономия более 10% от общих теплопотерь, а в случае использования для отопления электричества по тарифам московской области (2.81руб/КВт*ч) — это экономия 47руб в день или 1400 руб в месяц (не забываем про -20С за бортом).

Цены на рекуператоры нужной нам производительности начинаются от 20 тыс. руб. и могут быть вполне рациональной и окупаемой инвестицией. Надо лишь до покупки этого прибора убедиться, что стоимость его установки не в разы превышает цену агрегата, а также, что к нему не требуются дорогие и дефицитные расходные материалы. Дело в том, что для борьбы с конденсатом в рекуператорах применяют различные конструктивные подходы в результате Вы можете получить, например дорогую цену установки с отводом конденсата в канализацию и пересушиванием помещения или рекуператор с влагопроницаемым теплообменником, который не сушит воздух, но такие теплообменники боятся пыли, жира и прочих бытовых загрязнителей воздуха и требуют расходуемых фильтров (как часто их надо менять не знаю), да и сами по себе прослужат всяко меньше теплообменников из алюминия. Короче, подводных камней много, но теперь Вы о них знаете и сможете обойти.

Ограждающие конструкции
Ну и наконец, что же можно сделать для уменьшения потерь тепла через ограждающие конструкции? Физика говорит, что вариантов всего 3
1) Увеличить теплосопротивление ограждающих конструкций (утеплиться)
2) Уменьшить площадь ограждающих конструкций (сделать дом компактней)
3) Уменьшить разницу наружной и внутренней температур

1) Утепление
С утеплением всё просто — чем толще стены, пол и потолок и чем более «тёплые» материалы в них используются — тем меньше будут потери энергии. «Теплоту» материалов можно определить потрогав их рукой при комнатной температуре (железо — холодное, бетон — холодный, но теплее, кирпич еще теплее, дерево совсем тёплое, а стекловата еще теплее), а можно посмотреть в справочниках. С утеплением важно не переусердствовать — надо понимать, что утеплив стены дома в 2 раза лучше (читай в 2 раза дороже) мы на 50% сократим энергопотери через стены (а не все потери!). То есть в нашем случае общее снижение теплопотерь составит менее 5% (пяти!)

Например, утеплив стены нашего дома вдвое мы уменьшим потери тепла на 312Вт, или в сутки на 7.5КВт*ч или в рублях по московским тарифам на электричество — 21руб в сутки или 630 руб/месяц. При этом капитальные затраты на утепление минватой, например, составят не менее 150 тыс руб (нам нужно будет 25см ваты на 100 м2 => 26м3 по ~6000 руб/м3, да еще клей, крепёж, работа и т. д.) Для средней полосы России такое утепление окупится не ранее, чем через 60 лет. С учётом того, что расчётный срок службы минваты составляет 50 лет выводы делайте сами.

В общем вкладе в теплопотери очень существенная доля приходится на окна. Для нашего расчёта мы брали пластиковые окна с весьма неплохими двухкамерными стеклопакетами и широким профилем и всё равно получили через них более трети всех теплопотерь! Ох не зря в избах окошки делали такими маленькими. Понятно, что в нашем климате особенно зимой хочется как можно больше света, но надо отдавать себе отчёт, что ночью даже самое большое окно не обеспечит вас светом, а платить за расходуемое тепло Вы будете и днём и ночью. 
С окнами, правда есть одно НО. Если окна на южной стороне, то помимо теплопотерь они могут обеспечивать и нагрев помещений. Этот нагрев может быть весьма значительным — мы его посчитаем когда от расчёта теплопотерь перейдём к расчёту отопления.

2) Компактность
С площадью ограждения тоже всё просто — при одной и той же полезной площади в зависимости от геометрии дома получается разная площадь ограждающих конструкций. А чем меньше эта площадь, тем меньше теплопотери (а также капитальные затраты!). Наука геометрия нам подсказывает, что оптимальная форма дома это цилиндр. (Многие почему то считают, что это шар, но шар оптимален с точки зрения внутреннего объёма, а нам не нужен объём — нам нужна площадь этажей) Короче, юрта рулит! ;)

Но с домами в форме цилиндра есть проблемы — во-первых культурные, во-вторых технологические, в-третьих планировочные. Поэтому ограничимся классическими вариантами с прямыми, перпендикулярными друг другу стенами. Тогда побеждает куб. Т. е. чем ближе форма дома к кубической, тем она экономичней. Посчитаем экономический эффект на примере нашего домика 10х10х3м. Сделаем его более кубическим за счёт 2-х этажности. Т. е. вместо одного этажа площадью 100м2 сделаем 2 этажа по 50м2 — получим домик 7.4х7.4х6.3м (с учётом потери площади под лестницу и толщину перекрытия).

Площадь его ограждения составляет 7.4*4*6.3+7.4*7.4*2=296м2, по сравнению с 10*4*3+100*2=320м2 у одноэтажного варианта. Т. е. энергопотери одноэтажного дома на 8% больше, чем у двухэтажного. А вот Если бы мы предпочли 1-этажный Г-образный дом той же площади, то потеряли бы около 4% энергоэффективности. Не то чтобы в разы, но разница заметная.

Обратите внимание, что энергоэффективный дом должен быть не просто квадратным в плане, но и в зависимости от общей площади должен менять этажность. Если общая площадь дома планируется 50м2, то одноэтажный дом 7.1х7.1х3м будет иметь площадь ограждений 186м2, а двухэтажный (с учетом лестницы и перекрытий) будет иметь размеры 5.5х5.5х6.3ми площадь ограждений — 199м2, а значит строить 2-х этажный дом бессмысленно. Ну а если общая площадь дома 300м2, то разница в площади ограждений уже 808м2 (1 этаж) против 627м2 (2 этажа) или 29% в пользу 2-х этажей.

Да, чуть не забыл — геометрически очень хорошая экономия получается от снижения высоты потолков. Снизив высоту потолков нашего 100-м2 домика с 3-х метров до 2.5 мы получим снижение площади ограждений в одноэтажном варианте на 6%, а в 2-х этажном — более, чем на 10%. А кроме того, снизив высоту потолков мы можем уменьшить среднюю температуру воздуха в доме, не потеряв комфорта. И тут мы как раз подошли к третьему, самому парадоксальному варианту снижения теплопотерь.

3) Уменьшение температуры
На первый взгляд, снизить разницу температур при фиксированной наружной (-20С) можно только за счёт потери комфортности. То есть, если мы считаем, что для нас комфортной является температура в +25С, то любое ее понижение снизит комфортность и за экономию энергии мы будем расплачиваться тем, что будем мёрзнуть. Однако те, кто читал тему с самого начала уже знает, что тепловой комфорт не определяется только лишь температурой, а определяется балансом энергии получаемой и отдаваемой человеком.

Когда человек находится в закрытом помещении, то его комфорт и вовсе определяется не температурой воздуха, а температурой стен! Температура воздуха вторична — она сама определяется температурой стен. Попробуйте зимой открыть настежь окна в своей квартире (только без сквозняка, чтобы не было ветра и тепло от вашего тела не уносилась конвекцией воздуха) — Вы заметите, что во-первых, не смотря на низкую забортную температуру, Вам не так уж и холодно, а во-вторых — как только окно будет закрыто нахождение в комнате станет полностью комфортным (и даже более приятным, поскольку воздух стал более «свежим»).

Дело в том, что открыв окно Вы не перестали получать энергию, излучаемую тёплыми стенами, а объёмная теплоёмкость воздуха настолько мала, что при закрытии окна весь холодный воздух в комнате очень быстро нагревается практически не понижая при этом температуру стен — сделанные из бетона или кирпича они имеют объёмную теплоёмкость более, чем в 1000 раз превосходящую воздух.

Температуру воздуха в помещении мы принимаем как критерий комфорта, только лишь потому, что ее удобно измерять — низкая теплоёмкость обеспечивает низкую инерционность его температуры, а летучесть обеспечивает его постоянное движение и перемешивание и измерив температуру воздуха в одной точке комнаты мы можем понять как это скажется на нашем комфорте по всему объёму. Измерить же среднюю температуру ограждающих конструкций гораздо сложнее — на поверхности окна температура одна, на дальнем от окна углу потолка — другая, на полу в середине комнаты — третья, а на батарее — четвёртая.

Короче, для комфорта человека важна внутренняя температура стен, а для теплопотерь — температура воздуха. Это раз. Кроме того, распределение температуры воздуха в помещении не равномерно — тёплый воздух всегда поднимается вверх, а холодный опускается вниз. Это два. Комфортная температура для человека зависит от того насколько он физически активен и как он одет. Это три. И, наконец, если человека в помещении нет, то любая температура будет комфортной. Это четыре.

Так вот, учитывая эти факторы следует создавать систему отопления Вашего дома таким образом, чтобы обеспечить комфортность при минимальной температуре воздуха в помещениях.

  • Не отапливать тамбуры, прихожие, котельные — в них Вы проводите мало времени, да еще и большую часть этого времени в верхней одежде.
  • Нагревать непосредственно внутренние поверхности конструкций, а не воздух — пока Вы не нагреете стены никакая температура воздуха не обеспечит комфорта. Для нагрева стен через воздух необходимо поддерживать температуру воздуха выше температуры стен и выше комфортной
  • Подводить тепло снизу (вверх оно само поднимется) — подавая тёплый воздух через систему вентиляции Вы не обеспечите комфорта — голове будет жарко, ноги будут мёрзнуть, да еще и противный горячий и сухой воздух будет дуть Вам в голову.
  • Не делать высокие потолки и тем более «второй свет» — тепло поднимется под потолок и имея комфортные +21С на уровне пола Вы получите под потолком +25 (при отоплении радиаторами температура растёт чуть более градуса на каждый метр высоты), а при втором свете вы получите под потолком уже +30. Это и не комфортно — или нормально на первом этаже, но жарко на втором, или нормально на втором, но холодно на первом и не экономно — при температуре на уровне дивана +22С средняя температура помещения будет 25,5С.
  • Поддерживать разную температуру в разных помещениях — более тёплую в гостиной, столовой, на кухне чуть прохладней, в спальнях еще прохладней, а в спортзале и вовсе должно быть холодно, пока стоишь без движения.
  • Не ходить по дому в майке! Это не эстетично и не полезно! Оденьте шерстяной свитерок с оленями и наслаждайтесь тёплым чаем/кофе/глинтвейном со столь же нарядно одетой женой/мужем при температуре +18С — это гораздо лучше, чем сидя в майке потеть от чашки чая при температуре +25С. А еще лучше потанцуйте — согреетесь после первого же танца :super:

Следуя этим советам можно снизить среднюю температуру воздуха в помещениях градусов на 5 (с 23С до 18С) по сравнению с равномерным отоплением всей площади привычными радиаторами. А это экономия более 10% затрат на отопление (с учётом вентиляции и более половины канализации). 

Итак, мы закончили с расчётами теплопотерь при неизменных внешних (-20С) и внутренних (+20С) условиях, однако в реальности такого не бывает — и внешние и внутренние условия подвержены циклическим колебаниям — суточным, недельным и сезонным. А эти колебаний выставляют свои требования к конструктиву дома и к его системе отопления. Насколько эти циклы важны для комфорта при различных сценариях использования дома и как они влияют на экономику обсудим в следующей части.

Продолжим наш ликбез и попытаемся понять как на комфортность проживания влияет теплоёмкость здания. Теплоёмкость измеряется в Дж/К и показывает сколько энергии запасают конструкции дома при его нагреве на 1 градус. Теплоёмкость дома прямо пропорциональна общей массе дома и удельной теплоёмкости его конструкционных материалов. Теплоёмкость и теплосопротивление — это две совершенно независимые характеристики. Например, дом сделанный из полнотелого кирпича имеет очень большую теплоёмкость за счёт очень большой массы. Но в то же время теплосопротивление кирпича весьма посредственное — надо делать очень толстые стены, а это еще больше массы и как следствие теплоёмкости. С другой стороны, каркасный дом утеплённый пенопластом имеет очень низкую теплоёмкость, поскольку пенопласт очень лёгкий, зато теплосопротивлению пенопласта можно только позавидовать.

Давайте прикинем теплоёмкости типичных в последнее время конструкций домов — кирпичного и каркасного. Дома возьмём одноэтажные размерами 10х10х3м с внутренней несущей стеной и двумя перегородками по всей длине дома. В кирпичном доме перекрытия цоколя и этажа возьмём из пустотных плит с цементной стяжкой/штукатуркой. В каркасном — перекрытия естественно по деревянным балкам. Толщину несущих стен кирпичного дома примем минимально допустимой — 1.5 кирпича, или 38см. Снаружи кирпичный дом дополнительно утеплим минватой.

Расчёты требуют много буковок, и еще больше циферок, поэтому напишу я их тут меленькими буквами — только для спецов, чтобы дать им возможность найти ачепятки и прочие мои косяки. Остальные читатели могут спокойно пропустить весь мелкий шрифт.

Толщину утеплителя кирпичного дома и толщину стен каркасника рассчитаем так, чтобы конструкционные теплопотери домов были равны теплопотерям нашего первого, газобетонного дома, который мы рассчитывали ранее — 3885-1428=2457Вт при разнице температур 40К (вычли потери через окна). Что даёт коэффициент теплопотерь конструкций здания F=2457Вт/40К=62Вт/К. Стало быть коэффициент сопротивления теплопередаче (R) ограждающих конструкций нашего дома должен быть R=S/F=300/62=4.84м2*К/Вт​
Для кирпичных стен коэффициент теплопроводности К=0.81Вт/м*К, толщина 38см => Rстен=d/K=0.38/0.81=0.47м2*К/Вт​
Для ж/б перекрытия R находим по справочнику Rплит=0.39м2*К/Вт. И то и другое гораздо меньше требуемых 4.84м2*К/Вт, поэтому будем доутеплять минватой (К=0.045). Толщина минваты на стены — Dстен=R*K=(4.84-0.47)*0.045=19см, на перекрытия — Dпер=(4.84-0.39)*0.045=20см. Так что утепляться будем 20-см слоем.​
Вооружившись справочными данными: плотность кирпича 1800кг/м3, минваты 145кг/м3, дерева (сосны) 520кг/м3; нормативная масса перекрытий — 525кг/м2; удельная теплоёмкость бетона — 840Дж/(кг*К), кирпича — 880Дж/(кг*К), базальта — 840Дж/(кг*К), дерева (сосны) — 2300Дж/(кг*К); определим:​
— массу несущих стен Мнес=(100+30)*0.38*1800=89т и их теплоёмкость (энергию запасаемую стеной при повышении температуры на 1 градус) Wнес=89*880=78.3МДж/К. ​
— массу перегородок, толщиной в полкирпича Мпер=3*20*0.12*1800=13т, и их теплоёмкость — Wпер=13*880=11.4МДж/К. ​
— массу перекрытий Мплит=200*525=105т, и их теплоёмкость Wплит=105*840=88.2МДж/К. ​
— массу утеплителя Mваты=0.2*(100+200)*145=8.7т, и его теплоёмкость — Wваты=8.7*840=7.3МДж​

Теплоёмкость всего дома узнаём сложив теплоёмкости всех частей, учтя, что утеплитель нагревается только наполовину.
Итого получаем Wкирп=Wнес+Wпер+Wплит+Wваты/2=182МДж/К

Толщину стен каркасника возьмём стандартную — 15см, а требуемого теплосопротивления дома добъёмся за счёт утепления перекрытий — надо будет взять слой 28см. Примерная удельная масса каркасной стены 50кг/м2, масса деревянных перекрытий толщиной 30см не более 100кг/м2. Отсюда определяем​
— массу несущих стен Мнес=(100+30)*50=6.5т​
— массу перегородок Мпер=3*20*30=1.8т​
— массу перекрытий Млаг=200*100=20т​
Общая масса дома — Мкар=Мнес+Мпер+Млаг=28.3т, из которых вес минваты Мваты=(100*0.15+200*0.3)*145=10.9т, а вес дерева — Мдер=28.3-10.9=17.4т​
Теплоёмкость каркасного дома получается Wкар=(Мваты*Сваты+Мдер*Сдер)/2. На 2 разделили опять потому, что утеплитель нагревается лишь наполовину от температуры внутри дома.​

Итого, теплоёмкость каркасника — Wкар=(10.9*840+17.4*2300)/2=24.6МДж/К.

Как видим, теплоёмкость кирпичного дома, даже при минимально возможной толщине стен оказывается в 7.4 раза больше теплоёмкости каркасника. Обратите внимание, что при расчёте массы мы учитываем только конструктив теплового контура, т. е. фундамент, декоративную отделку кирпичом/сайдинг, кровлю мы не учитываем, поскольку эти элементы не отапливаются и не создают запасов тепловой энергии.

Попробуем теперь понять как теплоёмкость влияет на тепловой режим внутри здания и его тепло-инерционность. Энергия, запасённая зданием определяется его теплоёмкостью и температурой E=W*T, а изменение этой энергии (dE) при изменении температуры (dT) — dE=W*dT. Но источником этой энергии за время dt является система отопления мощностью P за минусом потерь, то есть dE=(P-F*(T-Tнаруж)*dt. В итоге у нас получается не что нибудь, а самое настоящее дифференциальное уравнение (я сам в шоке!):
[​IMG]
И как пишут в умных книжках — путём элементарных преобразований — получаем из этого диффура формулу нагрева/остывания дома:
[​IMG]
Тут мне стало непонятно как мои предки ухитрились не замёрзнуть не зная интегралов? Если Вам тоже непонятно как оно так получается или Вы нашли где то ошибку — пожалуйста, спрашивайте/жалуйтесь в личку — если действительно ошибка — напишем в тему без лишнего флейма.

Подставив в эту формулу известные нам значения теплоёмкости W для каждого дома, коэффициент теплопотерь пустого здания (без учёта вентиляции и канализации) Fпуст=3885/40=97Вт/К, температуру улицы -20С, а также начальную температуру внутри дома +20С получим графики остывания кирпичного и каркасного домов:

[​IMG]

Более подробно мы обсудим эти графики чуть позже, а пока заметим, что за 5 суток температура кирпичного дома опустилась до +11.8С, а каркасного — до -12.7С. И вот тут наступил вечер пятницы и в наши дома приехали дачники-горожане. Они включили систему отопления и хотят побыстрее согреться. Нарисуем графики нагрева обоих домов для системы отопления мощностью 10КВт и 30КВт. Учтём, что коэффициент теплопотерь жилого здания увеличился за счёт вентиляции и канализации почти в 2 раза — Fжил=6685/40=167Вт/К. Напомню также, что для поддержания комфортной температуры нам хватает 6,7КВт тепла.
Вот что получается:

[​IMG]

На мой взгляд графики более чем интересные — обсудим их в следующий раз.

И еще один график. Он показывает как будет остывать дом, если в нём отключена система отопления, но при этом он активно используется 4-мя жильцами, которые греют дом собственным теплом (100Вт/человека), а также пользуются бытовыми электроприборами (свет, ТВ, холодильник и т. п.) с интенсивностью чуть выше среднероссийского уровня (100Вт/человека). То есть по сравнению с пустым домом мы добавили 800Вт тепловой мощности и учли затраты на вентиляцию. Расходы энергии на нагрев воды не учитываем, полагая, что вся она уходит в канализацию (это не совсем так, но для наших оценок точность достаточная).

[​IMG]

Ну что ж, самое время сделать выводы из той математики, которой я Вас нагрузил в предыдущих сообщениях.

Сравнительный анализ потребительских качеств теплоёмкого и нетеплоёмкого домов 

Для тех, кто не очень внимательно читал предыдущие сообщения напомню, что каркасником я тут называю одноэтажный дом 10х10м на основе деревянного каркаса, утеплённый минватой (15см стены, 30 см перекрытия), кирпичным домом — дом с минимально возможной конструктивной толщиной стен из полнотелого кирпича (1.5 кирпича), утеплённый всё той же минватой.

Если дом двухэтажный, то он будет проявлять более «кирпичный» характер (даже в каркасном конструктиве), если дом по габаритам меньше, то его характер будет более «каркасным». Чем стены теплового контура дома толще, тем более «кирпичным» он становится. Популярные нынче газобетонные дома находятся по своему характеру между каркасником и кирпичным домом, но гораздо ближе к кирпичному. Классические деревянные дома (брус/оцилиндровка) находятся по теплоёмкости между каркасниками и газобетонными домами, но тут уже могут быть исключения — тонкостенный газобетонник с вентфасадом и деревянными перекрытиями может оказаться менее теплоёмким, чем сруб того же размера.

Итак, приступим:

  • Если в каркасном доме никто не живёт, то он остынет до температуры улицы менее чем за 2 недели.
  • Кирпичный дом, даже если в нём никто не живёт никогда не остынет до -20С. Формулы дают сроки в 80 суток до -19С, но за 80 суток зима закончится ;-)
  • Пустой каркасный дом остынет до 0С за двое суток.
  • Пустой кирпичный дом остынет до 0С более чем за 2 недели.
  • Если при нахождении в доме жильцов отключить отопление, то в каркасном доме через 12 часов температура понизится до +13С, а через сутки до +7.5С
  • В кирпичном доме при тех же условиях через 12 часов температура будет +19С, а через сутки +18С

Вывод 1: кирпичный дом гораздо более автономен и аварийно-безопасен. Его можно бросить на пару недель даже в относительно сильные морозы (для Москвы) не беспокоясь, что порвёт водопровод. Каркасник таких вольностей не прощает. При аварии в системе теплоснабжения (отключили газ, сломался котёл и т. п.) кирпичный дом даёт минимум 2 недели на устранение неисправностей. Каркасный дом при аварии требует либо эвакуации в течение суток, либо наличие резервной независимой системы отопления.

  • При нахождении в доме жильцов температура в доме (неважно каком) стабилизируется на уровне на 6С выше улицы. То есть при среднесуточной температуре на улице +14С в доме будет в среднем +20С без дополнительного отопления.
  • Летом, при температуре на улице +25С в доме температура в доме любого типа стремится подняться до +31С
  • Каркасный дом прогреется до +25 чуть более, чем за сутки, а до +30С — за 5 дней
  • Кирпичный дом нагреется до +25 за 10 дней, а до 30 не нагреется никогда (лето закончится раньше)

Вывод 2: Даже в средней полосе России каркасные дома для комфортного проживания летом требуют кондиционирования. Кирпичные дома гораздо более устойчивы к перегреву. Они могут требовать кондиционирования только в случае прямого нагрева солнцем через окна за счёт парникового эффекта. Расчёт количества энергии, приносимого солнцем и его использование в тепловом балансе дома я приведу позднее, а пока лишь замечу, что использование летом ставен, козырьков, или размещение перед южным фасадом дома лиственных деревьев позволяют в кирпичных домах полностью обходиться без кондиционера.

  • Суточные колебания температуры в каркасном доме при колебаниях температуры на улице на 15С (это максимальные суточные колебания температур в московском регионе) составляют около 3С
  • Суточные колебания температуры при тех же условиях в кирпичном доме составляют менее полу-градуса.

Вывод 3: И каркасные и кирпичные дома при достаточном утеплении обеспечивают сглаживание суточных колебаний температуры летом и в межсезонье. Для московского климата каркасник гарантируют использование дома без отопления с мая по сентябрь включительно. Неотапливаемый кирпичный дом можно использовать с июня по октябрь.

  • За 5 рабочих дней брошенный каркасник остывает до -13С
  • Кирпичный домик — до +12С

Вывод 4: При дачном использовании без автоматической системы отопления кирпичный дом позволяет сразу по приезду обходиться без верхней одежды и ночевать без использования туристического оборудования. Каркасник требует автоматической системы отопления для предварительного подогрева дома.

  • При мощности отопления в 10КВт каркасный дом только через 20 часов нагреется до 0С, а на нагрев до +20С потребуется 3 суток, т. е. выходных не хватит.
  • При той же мощности отопления кирпичный дом будет нагреваться примерно на 1 градус в сутки и за 3 дня прогреется до +15С.

Вывод 5: Если мощность системы отопления в 2 раза выше теплопотерь здания, то ее не хватит для использования дома зимой в дачном варианте (без автоматики).

  • При мощности отопления в 30КВт каркасный дом нагреется до 0С менее чем за 6 часов, до температуры аналогичного кирпичного дома — за 13 часов и до 20С — за 15 часов
  • При той же мощности отопления кирпичный дом нагреется до +20С за сутки с четвертью.

Вывод 6: Если мощность системы отопления в 4 раза выше теплопотерь, то в кирпичном доме она сможет обеспечить комфорт при дачном использовании дома и без применения автоматики. Каркасник при аналогичной мощности отопления тоже обеспечивает возможность дачной эксплуатации, однако требует организации незамерзающей системы отопления и усилий по предотвращению замерзания системы водоснабжения. Кроме того, ночью с пятницы на субботу спать придётся в спальных мешках, как в японской ледяной гостинице.

  • На прогрев дома после 5-дневного перерыва для каркасника потребуется полная мощность 30КВт-ного отопителя в течение 15 часов и затем на поддержание температуры — еще двое суток работы в номинальном режиме. Итого за неделю потратим энергии Eпериод=30*15+24*2*6.685=770КВт*ч. Если бы топили постоянно, потратили бы как и в кирпичном доме — Епост=24*7*6.685=1123КВт*ч.

Вывод 7: В дачном варианте зимняя эксплуатация каркасника сокращает затраты на отопление примерно на треть. Если приезжать не раз в неделю, а реже, то экономия растёт пропорционально.

  • Если в каркаснике при +18С включить систему отопления 30КВт на 6 часов, то он нагреется на 12 градусов — до +30С
  • Если то же самое проделать в кирпичном доме, то он нагреется до +19.6С

Вывод 8: Каркасные дома не дружат с печками и прочими системами залпового отопления — им нужна система отопления с контролируемой теплоотдачей. Кирпичные дома прекрасно сглаживают залповые выбросы энергии, при этом при дачном использовании такого рода системы отопления каменным домам очень полезны.

Билли@Бонс, смотрите, воздух на чердаке у lt654, конечно теплее, чем нам нужно, но никто его оттуда на улицу не выбрасывает — он участвует в постоянном круговороте — потихоньку остывает, отдавая тепло ограждающим конструкциям, опускается вниз, нагревается от батарей, теплого пола или других обогревателей и снова поднимается наверх.

В зависимости от типа отопительных приборов, повышение температуры воздуха от пола к потолку составляет от 0.3 градуса на метр у тёплых полов, 1 градус на метр у радиаторов и до 3 градусов на метр у тепловых пушек. То есть чем больше мы греем воздух (и меньше ограждающие конструкции), тем больше градиент. Очень хорошо это заметно в бане — после проветривания температура у пола и потолка примерно одинакова, но если поддать пару (отобрать энергию у печки и передать ее в воздух) так сразу температура под потолком резко повышается, т. к. тёплый воздух устремляется наверх. И лишь черз некоторое время пар опускается — отдаёт свою энергию потолку, тенам, полу парной. 

Так вот, если чердака (конвекционно связанного с первым этажом) нет и оталиваемся обычными радиаторами, то под потолком будет температура на 3 градуса выше пола. (Поэтому потолки надо утеплять лучше стен и пола — разница температур с улицей больше и теплопотери выше.) Если добавить чердак (тёплый), или сделать торой свет или еще каким то образом увеличит высоту помещения в 2 раза, то при той же температуре внизу под потолком чердака будет уже на 6-7 градусов выше и теплопотери увеличатся соответственно как от увеличения площади теплообмена, так и от увеличения разицы температур. То есть Вы еще даже бак с водой не поставили, а уже теряете тепло!

Теперь добавим бак — теплый воздух будет нагревать бак, оставлять на баке капли конденсата, остывать и опускаться вниз. Скорость конвекции резко возрастет, во всей комнате станет холоднее (но разница в 6 градусов никуда не денется). Для компенсации теплопотерь (тепло ушло на нагрев воды) Вам придётся увеличит мощность отопления. Но еще Вы получили болше пыли от ускорения конвекции и капли конденсата за шиворот ;-) 

В результате, если бы бак был в подвле и теплоизолирован, то температура холодной воды в кране была бы 5-10С, а так получится 20-25С и все это дргоценное тепло вы выльете в канализацию. Смысл? И где здесь рекуперация?

По поводу теплоёмкости, теплосопротивления и Вашей чудесной аналогии с бутылкой. :) Теплоёмкость — это аналог объема бутылки, а теплосопротивление — аналог ширины горлышка. Точнее горлышек 2 — в одно жидкость затекает (аналог отопителя), а в другое вытекает (теплопотери). Ну а жидкость в бутылке — аналог тепла, а уровень жидкости — аналог температуры! Чтобы повысить уровень воды в большой бутылке надо залить воды больше, чем в маленькую, но и понижаться этот уровень при той же ширине горлышек в большой бутылке будет медленней.

Ну и, наконец, почему утеплитель нагревается наполовину — при температуре внутри дома +20, а снаружи -20 температура в толще утеплителя распределяется равномерно. Внутренние слои нагреваются до температуры комнаты, а наружные совсем почти не нагреваются. Средняя температура утеплителя 0С. Если нагреть комнату на 1 градус, то средняя температура утеплителя повысится на 0,5 градуса — поэтому его эффективная теплоёмкость в 2 раза ниже паспортной.

Ну да ладно, чтобы закончить, наконец, с теплоёмкостью, по просьбе lt654 подготовил графики остывания и прогрева разных типов домов. Размеры как обычно — 10х10х3м. А вот теплосопротивление у всех разное — решил рассчитать наиболее популярные (IMHO) конструктивы для наиболее популярных материалов. Расчёты теплосопротивления и теплоёмкости приводить не буду — кому интересно — стучитесь в личку. Окна у всех одинаковые — теплопотери через окна (35Вт/К) приплюсовал к стенам.
Итак, в сравнении участвовали следующие домики

  • Кирпич (38см) облицованный минватой (10см) с перекрытиями из плит ПК. Средний R стен и перекрытий 2,7м2*К/Вт, коэффициент теплопотерь F=112Вт/К, теплоёмкость W=160МДж/К
  • Каркасник толщиной стен 15см. Средний R=3,33м2*К/Вт, F=90Вт/КW=19МДж/К
  • Брус 20см. Средний R=2м2*К/Вт, F=150Вт/КW=44МДж/К
  • Газобетон плотности 500 толщиной 40см. R=3,6м2*К/Вт, F=83Вт/КW=91,5МДж/К

На первом графике — остывание домов при -20С за бортом от начальной температуры +20С. Вентиляция и канализация отсутствует (дом пустой).

[​IMG]

На втором графике — нагрев системой отопления мощностью 30КВт после 5-дневного остывания при той же забортной температуре -20С. Люди уже есть, поэтому теплопотери увеличились.

[​IMG]

Результаты меня, кстати, удивили — брусовой дом оказался самым неудобным с точки зрения температурного режима. Как для постоянного проживания, так и для дачного использования. Во многом это, конечно объясняется тем, что у него самое низкая в рейтинге теплосопротивление. Но я и так брал брус 200мм — толще вроде никто не строит, а утепление деревянного дом минватой тоже редко встречается.

Ну и для любителей всё считать и проверять самим прицепил исходный Excel’евский файлик — там можно вставить свои значения F и W, мощность нагревателя и температуры и посмотреть динамику нагрева/остывания для вашего собственного дома (у кого есть) или планируемых вариантов (кто в раздумьях). Если у кого-нибудь есть возможность сравнить теорию с реальной эксплуатацией своего дома — буду премного благодарен. Можете просто в личку скинуть параметры дома и наблюдения колебаний температур — я посчитаю.

Если у Вас есть цокольный этаж, то с рекомендациями просто — пол цоколя ни в коем случае не термоизолировать, а на полу первого этажа делайте на здоровье отапливаемый (спасибо lt654) тёплый пол (ОТП) — тепло не пропадёт — если под тёплый пол положите термоизолятор, то в цоколе станет попрохладнее, если не положите — в цоколе будет потеплее. Я бы подложил тонкую фольгированнуюизоляцию для того, чтобы лучистую составляющую отражать наверх, но при этом не мешать теплопереносу.

Если же цокольного этажа нет, то тут даже не знаю что и посоветовать для энергосбережения — наверное не делать отапливаемый тёплый пол? С ОТП без термоизоляции вы будете добрую половину энергии тратить на прогрев грунта. Если у Вас хорошая тёплая отмостка, то это тепло никуда не денется — будет у Вас огромный теплоаккумулятор, ёмкости которого хватит на несколько месяцев. Но и заражаться он будет неделями, если не месяцами. Т. е. если вариант дачный — то обязательно термоизолироваться, а если ПМЖ, то непонятно — скорее всего тоже термоизолироваться — иначе остывать этот теплоаккумулятор будет летом, когда его тепло вряд ли Вас обрадует.

То, что предлагает AndreyNS, и в чём я его поддерживаю, — не делать термоизоляцию между полом и грунтом если нет ОТП. В этом случае поверхность пола будет стремиться к среднегодовой температуре (те самые +5+10С). Застеленный деревом/пробкой или другими нетеплопроводными материалами этот пол будет всегда прохладным, но комфортным, а самое главное он совершенно даром гарантирует Вам плюсовую температуру в помещении в Ваше отсутствие. Ну а летом вы получите в помещении приятную прохладу. Для дачного варианта это очень удобно и экономично. Для ПМЖ не столь полезно, но тоже неплохо. Если же застилать пол плиткой или другими теплопроводящими покрытиями, то, конечно пол будет некомфортным — будет «тянуть» холодом — эффект ровно тот, который я описывал в самом начале темы при прогулках по пляжу.

Что же касается эффективности использования теплых полов как таковых — обсудим в ближайшем посте об отопительных приборах. Чуточку терпения — готовлю материал, надеюсь через перу дней выложу.

Пока народ развлекался холиваром мы с rOm21 в личке уточнили суть вопроса и я попробовал его обсчитать. Удалось, скажу сразу не особо, но какие то результаты всё же есть. Итак, суть проблемы следующая:

Есть дом на Украине 9,2х9,7м, ширина фундамента 0,4 м, грунт суглинок, утепление фундамента ЭППС 10см. Фундамент ленточный, без продухов, внутреннее пространство заполнено утрамбованным грунтом поверх которого залита цементная плита чернового пола. Дом будет использоваться для ПМЖ. Для обогрева строения планируется использовать водяной тёплый пол (это не обсуждается — это часть вводной!). Вопрос, который интересует rOm21 — имеет ли смысл класть под трубы ТП утеплитель, как это рекомендуют продавцы систем ТП, или же утепления фундамента и отмостки будет достаточно для компенсации теплопотерь, а грунт под домом целесообразно нагревать для использования его как теплоаккумулятора.

Точно рассчитать разогрев грунта, то есть узнать какую мощность забирает грунт в зависимости от времени и его тепло-проводности и -ёмкости я не смог — там вылазят дифуры в частных производных, которые решаются только методами вычислительной математики. Зато можно подсчитать сколько энергии будет уходить на обогрев земли если постоянно поддерживать температуру теплоносителя, например в +30С

Для расчёта примем следующую модель: шар площадью поверхности S=100м2 который окружен толстым-претолстым слоем сухого суглинка (с теплопроводностью k=1.74Вт/(м*К). На поверхности шара поддерживаем температуру Тпола=+30С, а на бесконечном расстоянии от шара температура суглинка соответствует температуре грунта в Харькове — Тгрунта=+8С.​
[​IMG]
В установившемся режиме, когда весь грунт вокруг шара прогреется до термодинамического равновесия, мощность тепла, проходящая через слой грунта, ограниченного радиусами от R до R+dR можно рассчитать по простой формуле: P (R)=-s*k*dT/dR, где s — площадь сферы с радиусом R, то есть S=4пR2, стало быть​
P (R)=-4п*R2*k*dT/dR. Но так как у нас установилось термодинамическое равновесие, то P (R) — это костанта, т. е. от R не зависит. Поэтому получаем простое дифференциальное уравнение, которое легко решаем и получаем зависимость температуры от R:​
T (R)=Tгрунта+P/(4п*k*R),​
откуда​
Pпола=(Тпола-Тгрунта)*(4п*k*Rпола)​
Но мы знаем, что площадь шара на котором температура +30C составляет 100м2, а радиус такого шара Rпола=8м. Подставляем эти цифры в формулу, получим мощность: ​

Pпола=(30-8)*4*3.14*1.74*8=306Вт — такую мощность тёплый пол без теплоизоляции отдаёт земле. Ни много ни мало. За отопительный сезон (200 дней) это энергия E=306*200*24=1500КВт*ч, при цене энергии 1руб/КВт*ч это дополнительные затраты 1500руб ежегодно. Экономическую эффективность считайте сами.

Может быть эти энергозатраты нам каким нибудь образом улучшат комфортность или дадут экономию на отоплении в межсезонье? Прикинем какую дополнительную теплоёмкость приобретает дом если нет изоляции. То есть изоляция обеспечивается грунтом, который при разнице температур в 22 градуса пропускает 306Вт мощности через 100м2, а стало быть имеет коэффициент теплосопротивления R=S*dT/P=100*22/306=7м2*К/Вт

Зная коэффициент теплопроводности суглинка k=1.74Вт/(м*К) находим эффективную толщину грунта d=R*k=7*1.74=12метров!
Масса этой глины M=d*S*р=12*100*2300=2760тонн,
а теплоёмкость W=M*C/2=2760*880/2=1200МДж/К,
а запасённая энергия E=W*dT=1200*22=26,5ГДж=7300 КВт*ч

Этот колоссальный объём энергии во-первых стоит каких то денег, а во-вторых при скорости теплообмена в 306Вт на накопление такого количества энергии уйдёт более 1000 суток, то бишь около 3-х лет! На практике это означает, что в течении всего отопительного периода Вы будете нагревать землю, а летом земля будет нагревать дом. В следующем сезоне цикл повторится :(
Кстати, это означает, что расчеты, которые мы проводили выше не совсем верны, поскольку за отопительный сезон термодинамическое равновесие грунта установиться не успеет (а мы думали, что успеет), поэтому энергия в пол будет уходить более интенсивно, чем 306Вт, и потери будут выше.

Короче, резюме однозначное — тёплый пол в случае сооружения полов по грунту имеет смысл термоизолировать (правы, однако, продавцы полов и пенопласта), но без фанатизма — выигрыш порядка 1500КВт*ч в год, так что нужно считать экономику.

 

Различные виды систем отопления

Собственно системы отопления делятся с точки зрения физика на те, которые

  • Греют воздух
  • Греют конструктив здания
  • Греют людей

Естественно, не бывает отопительных приборов относящихся к одной из этих категорий на 100%. Кроме того в конечном итоге все отопительные приборы греют и людей и конструктив и воздух. Речь тут лишь о том что из этого греется отопительным прибором непосредственно и в наибольшей степени. Вот, например наиболее популярная в городских квартирах система отопления на трубах и радиаторах ~70% тепла отдаёт воздуху, ~25% излучает на людей, а 5% отдаёт стенам через стояки и проходы. Поэтому такую систему отопления мы отнесём к воздушным. С них и начнём.

К воздушным относятся системы, использующие: конвекторы, радиаторы, тепловые пушки, печи a’la булерьян, принудительные системы воздушного отопления, кондиционеры с нагревом и т. п.
Особенностями таких систем являются:

  • низкая инерционность, высокая скорость управления температурным режимом;
  • создание потоков воздуха как вертикальных, так и горизонтальных;
  • возможность работы только в замкнутых помещениях;
  • нагрев воздуха выше минимально необходимого уровня комфортности.

Как мы уже обсуждали выше, человеку для комфорта нужна не высокая температура, а баланс теплообмена с окружающей средой — человек в покое должен терять порядка 100Вт энергии. Теряет больше — мёрзнет, меньше — потеет. Причём очень желательно, чтобы теплообмен этот был равномерным со всех сторон и поверхностей — если к пузу приложить грелку, а спиной лечь на льдину, то здоровья надолго не хватит. Как же с этой задачей справляются воздухогрейные отопительные приборы? В целом очень неплохо — не зря они столь популярны.

Человек в нормальных условиях обменивается энергией с окружающей средой путём излучения и путём конвекции (за счёт обтекания воздуха). Третий теоретически возможный способ — непосредственный теплообмен в быту почти не встречается — редко когда мы прижимаемся спиной к тёплым печкам или холодным стенам — максимум контакта это голые пятки, поэтому этот способ энергообмена мы рассматривать не будем. Путём излучения, согласно формуле Стефана-Больцмана человек теряет мощность Pизл=S*b*Т4=2*(5.67*10^-8)*305^4=980Вт. Выделяет в покое за счёт метаболизма, как мы уже считали 100Вт. Стало быть должен получать из окружающей среды 880Вт энергии. Основную долю недостающей энергии человек получает от излучения окружающих предметов — даже при 0С эта энергия имеет мощность P=2*(5.67*10^-8)*273^4=630Вт — вот уже нехватка составила всего 250Вт. Ровно столько энергии голенькому человеку нужно добрать за счет конвекции тёплого воздуха если мы хотим обеспечить тепловой комфорт в промёрзшем помещении (с холодными стенами и полом). Понятно, что если температура воздуха ниже нормальной температуры кожи (32С), то конвекция будет забирать энергию вместо ее подачи, поэтому приехав зимой на дачу мы вынуждены поначалу нагревать воздух градусов до 40С. 

Воздух имеет очень низкую теплоёмкость — кубометр воздуха имеет такую же теплоёмкость, как стакан воды (250мл). Благодаря этому его можно быстро нагревать приборами невысокой мощности и это является несомненным плюсом воздухогрейных систем. Однако с другой стороны, быстро нагреваясь от источников тепла воздух также быстро и остывает, соприкасаясь с холодными предметами. Холодный воздух тяжелее тёплого (при 0С и +20С разница составляет 7.5%), поэтому остывший воздух опускается к полу, а тёплый воздух от отопителей стремится под потолок. И чем большая разница в температуре воздуха и конструкций помещения, тем больший градиент температур между полом и потолком и тем сильнее конвективные потоки. Некоторые отопительные приборы борются с этим градиентом путём принудительной вентиляции (тепловые пушки, кондиционеры, тепловентиляторы и т. п.), но этот трюк работает лишь до тех пор, пока температура потока тёплого воздуха выше 32С — ниже этой температуры воздух начинает отбирать энергию у человека и тем интенсивнее, чем сильнее поток. Сидеть же под струёй горячего воздуха приятно лишь недолгое время.

Короче, если стены холодные, то воздух нужно нагревать до очень высоких температур (зато можно сделать это быстро!). А горячий воздух медленно, но верно нагревает стены. Как только температура стен повышается температуру воздуха нужно понижать, поскольку величина излучения от стен в энергетическом балансе человека растёт. При +20С человек получает от стен уже P=2*(5.67*10^-8)*293^4=850Вт и для баланса ему не хватает каких то жалких 30Вт, что обычно с лихвой компенсируется лёгкой домашней одеждой. И тут мы подходим к самому интересному — если температура воздуха ниже +32С, то он человека остужает (!), а если выше +20С, то нагревает стены! То есть при нормальной комнатной температуре воздух нагревает не человека, а стены, а человека, напротив — остужает. О как! Поэтому при использовании воздушных отопителей воздух всегда перегрет. Следовательно у потолка всегда будет переизбыток тёплого воздуха. Стало быть всегда будет повышенное движение воздуха — либо конвективное, либо принудительное. Кроме того воздух всегда будет пересушен (про влажностный режим чуть позже — пока поверьте). Это свойства воздушного способа отопления и оно присуще любым описанным выше приборам — избавиться от этих особенностей можно лишь изменив принцип отопления с воздушного, на какой либо другой.

Если же сравнивать между собой разные типы воздухонагревателей, то ориентироваться надо скорее на Ваши личные условия — нет магистрального газа и электричества — ставим булерьян, временное отопление строительного контура — газовая тепловая пушка, дачный домик в межсезонье — электрические конвекторы и т. п. Качество обогрева у любых таких приборов примерно одинаковое. Особняком стоят лишь кондиционеры с нагревом и прочие принудительные системы — они создают движение воздуха не за счёт естественных ахимедовых сил (холодный воздух тонет в тёплом), а за счёт электровентиляторов — это с одной стороны улучшает распределение теплого воздуха по вертикали за счёт перемешивания, но с другой стороны приводит к дискомфорту и вынуждает повышать среднюю температуру в помещении, поскольку, напоминаю — воздух комнатной температуры человека охлаждает, и тем быстрее, чем сильнее дует ветер.

Исходя из того, что мы только что узнали напрашивается вывод — греть конструктив не посредством воздуха, а непосредственно. Именно этим занимаются системы отопления типа «тёплый пол», замурованные в стены радиаторы и плёночные электронагреватели, спрятанные под ковёр или штукатурку. Они имеют следующие особенности:

  • Высокая инерционность;
  • Минимальные конвекционные потоки (особенно в наиболее заметном для человека горизонтальном направлении)
  • Нагрев воздуха до минимально необходимого уровня
  • Эффективная работа только в закрытых помещениях

Системы непосредственного нагрева в противоположность воздушным системам всегда перегревают конструктив и недогревают воздух. Обычно людьми это воспринимается как более комфортный микроклимат. Влажность воздуха также ближе к оптимальной. Распределение температуры воздуха по высоте помещения в разы равномернее, чем в системах воздушного отопления. Меньшая средняя температура воздуха обеспечивает меньшие теплопотери здания как через ограждающие конструкции, так и через систему вентиляции.

Минусами систем непосредственного нагрева является невозможность залпового прогрева — зимними наездами придётся долго ждать нагрева помещения. Кроме того, при расположении нагревательных элементов в толще ограждающик конструкций (пол нижнего этажа, внешние стены) эти элементы нагреваются выше средней температуры здания, а следовательно при том же утеплении отдают улице больше энергии. Ну и еще, пожалуй один минус — если подвижный тёплый воздух воздушных систем проникает везде и всюду и нагревает все конструктивные элементы одинаково, то в системах непосредственного нагрева могут быть проблемы с неравномерностью нагрева различных частей помещения — воздух, конечно нагревается и помогает переносить тепло и в этом случае, но как мы уже отмечали — температура воздуха и его подвижность ниже, поэтому и градиент температур по горизонтали получается выше, чем у воздушных систем. То бишь вероятность образования холодных углов выше. Ну и сюда же добавим отсутствие привычного горожанам конвекционного теплового завеса около окон, обеспечиваемого конвекторами и радиаторами (правда этот минус есть и у большинства воздушных систем).

В целом, для постоянного проживания системы непосредственного нагрева более удобны — инерционность играет даже в плюс, а комфортность микроклимата выше, чем у воздушных отопителей. Устройство тёплых полов на втором этаже (и на первом при наличии цоколя) не приводит к перегреву ограждающих конструкций и даёт прямую и вполне заметную экономию энергии при обогреве здания по сравнению с воздушными системами за счёт понижения комфортной температуры воздуха.

Ну и наконец выясним, что это за чудо-приборы, которые греют непосредственно людей. Тут я имел в виду, конечно же не жилетки с подогревом, а так называемые инфракрасные (ИК) обогреватели. Мы то с вами знаем, что инфракрасным обогревателем является любой предмет, нагретый выше абсолютного нуля температуры, но средний обыватель об этом и не догадывается. Отсюда и такой странный термин. По принципу действия они бывают электрическими, водяными (только низкотемпературные), газовыми (обычно уличные установки) или твёрдотопливными (обычные печки — и кирпичные и буржуйки являются яркими представителями ИК обогревателей). Основными особенностями приборов лучистого обогрева являются

  • Низкая инерционность
  • Минимальные конвекционные потоки
  • Минимально возможный нагрев воздуха
  • Способность работать на открытых пространствах

Принцип работы ИК обогревателей очевиден тем, кто прочитал мою пляжную сагу — рядом с человеком появляется некоторый объект, который излучает энергию, часть которой попадает на человека и участвует в его энергетическом балансе. Совершенно очевидно также, что идеальным ИК обогревателем являлись бы обои в совокупности с напольными плёнками, которые нагревались бы до +20С и моментально создавали бы вокруг человека комфортную температурную среду не тратя энергию на прогрев массива здания и не перегревая воздух. Думаю, что дело не за горами — вон уже чо напридумывали — светодиодные обои. Но пока возможности нагреть всё окружающее человека пространство до +20С нету, то приходится нагревать часть этого пространства, но до более высоких температур. Тут то и таятся проблемы лучистых обогревателей. 

Казалось бы чего проще — повесил в середине комнаты обогреватель аки солнышко — и включай его себе когда надо. Но во-первых для того чтобы с небольшой площади излучить энергии, достаточной для обогрева людей на расстоянии хотя бы 5 метров надо нагреть эту площадь до очень высокой температуры (несколько тысяч градусов). А плотность лучистой энергии от точечного источника обратно пропорциональна квадрату расстояния от него, до объекта нагрева. Поэтому если мы рассчитаем точечный ИК обогреватель на нагрев ног в дальнем углу комнаты (5 метров), то голова человека, стоящего в центре может в буквальном смысле поджариться — расстояние до источника 50см в 10 раз меньше, стало быть получаемая мощность в 100 раз выше.

А во-вторых волшебные тепловые лучи распространяются только по прямой и не проходят ни через какие преграды (даже через стекло). Т. е. проблемами являются столы, под которыми мёрзнут ноги и диваны в углах внешних стен, которые отсыревают и промерзают. Так что, одним маленьким, но высокотемпературным ИК обогревателем даже достаточной мощности делу не поможешь. Поэтому высокотемпературные обогреватели с температурой нагрева выше +300С (они представляют собой стеклянный цилиндр с отражателем и по сути являются большущей лампой накаливания) применяются не в одиночку, а несколькими лампами сразу и вешаются равномерно и повыше (более 3-х метров), чтобы снизить разницу нагрева между головой и ногами. Короче это не для дома — ими хорошо обогревать спортзалы, цеха и вокзалы.

Остаются низкотемпературные — с температурой нагрева рабочей поверхности до +250С и относительно большой площади. Формула Стефана-Больцмана нам подсказывает, что при 250С (распространённые электрические потолочные ИК обогреватели) с каждого квадратного метра такого обогревателя мы получим 4,2КВт тепла, а при +90С (дровяные кирпичные печки) с 1м2 получим 980Вт тепла. 

Лучистые отопительные приборы наиболее экономичны, т. к не перегревают ни воздух ни внутренности стен и полов дома. И конструктив дома и воздух нагреваются вторичным эффектом — от облучаемых поверхностей. Для комфортного использования необходимо правильно располагать ИК обогреватели, и это тем более важно, чем горячее используется нагревательная поверхность. Гораздо лучше иметь 4 маленьких нагревателя по углам комнаты, чем один большой в середине. Ну и, конечно лучистые приборы это единственный вариант для обогрева открытых помещений — барбекюшница в беседке или газовый факел на открытой веранде позволяют комфортно проводить время на улице до глубокой осени.

PS: Чего то я сегодня написал как то много букв, а формул и цифр было недостаточно. Надо исправить этот недочёт — я чуть выше голословно утверждал, что от ИК излучателей и тёплых полов есть экономия из-за снижения комфортной температуры воздуха, но от тёплых полов есть и убытки от большего теплообмена с улицей, если трубы вмонтированы в пол первого этажа дома без цоколя. Давайте посчитаем.

Итак, сначала посчитаем экономию. При воздушном отоплении температура воздуха теплее температуры стен в среднем по отопительному сезону примерно на 2 градуса (по СНИПам). Кроме того, температурный градиент от пола к потолку при воздушном отоплении составляет примерно 1 градус на метр, то бишь для нашего дома — 3 градуса. При использовании систем непосредственного или лучистого нагрева температура стен (полов) выше температуры воздуха примерно на 1 градус, а вертикальный градиент температур примерно в 0.3 градуса на метр, то есть на весь наш дом — чуть менее 1 градуса. Стало быть мы имеем (при том же тепловом комфорте внутри помещения) среднюю температуру внутренних поверхностей ограждающих конструкций ниже на (3С-1С)/2=1С — из-за вертикального градиента, а среднюю температуру воздуха ниже еще на 2 градуса, то есть на 3С. При забортной температуре в -20С это даёт нам экономию тепла через ограждения на 1/40, то есть на 2,5% или в абсолютных цифрах (вспоминая нашу табличку мощности теплопотерь) 97Вт. Экономия же тепла через вентиляцию будет в процентном отношении 3/40 или 7,5% и в абсолютных цифрах 105Вт. Итого 202 ватта или чуть более 3%. 

Совсем немного. Но если посчитать экономию не в экстремальные холода, а в течении всего отопительного периода, то цифры будут немного другими. Для Москвы средняя длительность отопительного периода 213 суток и средняя температура воздуха за отопительный период -3.6С. Поэтому разница внутренней и забортной температур будет не 40С, а 23.6С. Отсюда в среднем экономия через ограждения будет 4,2% (всё те же 97Вт), а на вентиляцию 105 ватт дадут уже 12,7% экономии. Общая экономия на обогрев дома будетчуть более 5%. Уже лучше, но это отнюдь не те «до 30 процентов» о которых бывает заявляют продавцы ИК панелей и тёплых полов.

Теперь посчитаем потери от тёплого пола, если бы наш домик 10х10м из газобетона на ростверковом фундаменте решили бы обогреть не печкой (или потолочными ИК панелями), а тёплым полом. Мы бы покрыли примерно половину площади дома трубами с тёплой водой, заделанными в бетон. И пропускалои бы по этим трубам воду такой температуры, чтобы внутрь дома проникло (опять смотрим на нашу табличку) 6685Вт тепла. То есть с одного м2 надо отдать 6685/50=133Вт. Смотрим на табличку от производителей тёплых полов:
tabl.jpg 

Видим, что для обеспечения такой теплоотдачи нам надо при наиболее плотной укладке труб и каменных полах иметь температуру воды в трубах на уровне чуть больше 40С (при этом температура пола будет больше 31С). Таким образом, на половине площади пола мы увеличим температурный перепад с окружающим воздухом с 20+20=40С до 40+20=60С, то бишь в полтора раза. Или среднюю разницу температур пола и улицы — на 25%. Следовательно потери тепла через пол увеличатся на эти самые 25% или на 890*0.25=222Вт. Заметим, что эти потери превысили те 202Вт, которые мы сэкономили за счёт понижения температуры воздуха. Напомню также, что полы нашего домика утеплены пенополистиролом толщиной в 200мм, т. е. проходят по рекомендациям монтажников тёплых полов.

Резюме из всех этих рассуждений и расчетов мне видится такое — все системы отопления хороши — выбирай на вкус. У каждой есть достоинства и недостатки. Ни одна не даёт сколь нибудь заметной экономии по отношению к другой. Выбирать систему отопления надо исходя из теплоёмкости и режима использования дома. Т. е. к примеру, тёплые полы я бы не рекомендовал дачникам в каменные дома — в процессе прогрева дома будете прыгать как петух на сковородке по своему горячему полу, а уши будут мёрзнуть ;). А конвективную систему отопления не рекомендовал бы в гараж или сени с неплотными дверями — туда лучше что нибудь инфракрасное засунуть. Вот как то так.

Почтенный Домовладец, летом сложнее посчитать. И лето у нас очень разное бывает — бывает, что кондиционировать вообще ничего не надо, а бывает как в 2010. Летние среднесуточные температурывоздуха у нас редко бывают такими, чтобы требовалось их понижение, поэтому необходимость кондиционирования возникает лишь в домах/квартирах подверженных воздействию прямых солнечных лучей. Мощность солнечного излучения, падающего на землю составляет 1366Вт/м2 (если этот м2 расположен поперёк лучей и нет облаков), так что через большие окна в помещение может проникать весьма существенное количество энергии, приводящей к нагреву помещений до температур существенно превышающих температуру наружного воздуха. То же самое и с крышами — они нагреваются солнцем иногда до экстремальных температур. Если в доме холодный (проветриваемый) чердак, то на температуру помещений этот нагрев влияет слабо, а если мансарда, да еще и неутеплённая, как во многих летних домиках (вот у меня, например), то летом в солнечные дни там реально ад и без кондиционера не выжить.

Но просчитать достаточно сложно — зависит и от угла крыши и от ориентации дома и вот, как я уже говорил, от типа чердака. Очень эффективное средство — посадить с южной стороны какое нибудь высокое лиственное дерево — липу, каштан, ту же берёзу. Летом будет тень, а зимой солнцу почти не будет преград.

В посте №47 в абзацах перед Выводом 2 и 3 я уже писал о суточных колебаниях температур в различных типах домов.

Пару лет назад где то (вроде бы даже на форумхаусе) читал занимательное исследование, проведённое в США о сравнении энергоэффективности домов разных конструкций — каркасников, бревенчатых, кирпичных. Методика у них была очень простая — рядышком поставили несколько тестовых домов одинакового размера с одинаковой теплоизоляцией и прочими характеристиками за исключением материала стен. Поставили в каждый дом одинаковые климатические установки, задали автоматике целевую температуру и через год посмотрели сколько каждый дом потратил энергии.

Результат получился напрямую зависящим от теплоёмкости дома — каркасник потратил максимум энергии, а кирпичный — минимум. Как раз за счёт суточных колебаний и летнего кондиционирования. Так что есть о чём задуматься. Но я не уверен, что аналогичный эксперимент, проведённый не в климате Нью-Йорка, а в климате Москвы или Новосибирска дал бы такие же результаты. Кроме того, более корректно сравнивать энергетическую эффективность не одинаково утеплённых домов, а домов одинаковой стоимости — неизвестно кто бы выиграл и в каком месте — всё же стоимости стройматериалов могут очень сильно отличаться от места к месту.

Не уверен, что полностью ответил на Ваш вопрос, но увы, чем богаты…

Chicken-A, основ не знаю, что-ж тут спорить.

Но тем не менее смею настаивать, что интенсивность излучения радиатора, как и любого нагретого тела таки зависит от его «цвета» в том диапазоне длин волн в котором происходит это излучение. Интенсивностьтеплового излучения конечно же не зависит от цвета радиатора в видимом диапазоне. Именно про это я писал в сообщении №41. Интенсивность общей теплоотдачи радиатора от его цвета зависит еще меньше (поскольку большая часть тепла отдаётся конвекцией, которая от цвета вообще никак не зависит), именно поэтому производители и не красят радиаторы в чёрный цвет.

Что касается моего совета про фольгированную изоляцию, то поначалу хотел ответить в стиле «сам дурак» ;), но потом внимательно перечитал что я там насоветовал и понял, что формулировка совета была мягко говоря невнятной и действительно может ввести в заблуждение.

При применении фольгированной изоляции необходимо, чтобы между фольгой и прочими элементами конструкций было пространство в котором возникало бы тепловое излучение, отражаемое этой самой фольгой. Проще всего сделать воздушный зазор, который проницаем для большей части спектра. Хотя бы небольшой. В принципе можно класть такой утеплитель даже вплотную, например, к неструганной древесине — за счёт неровностей дерева на большей площади контакта образуется тонкий воздушный слой. Но лучше, конечно применять тот или иной вид обрешетки.

Что будет происходить, если фольгу залить бетоном я себе представляю плохо, хотя монтажники «тёплых полов» рекомендуют делать именно так (см. Вариант 3 на рисунке). Например вот тут, или тут. Постараюсь выяснить и доложить как оно работает в бетонной стяжке — может это очередной миф, хоть и маловероятно.

Но я имел в виду немного другое (см. Варианты 1 и 2).
[​IMG]
Вариант 1 — наклеиваем фольгированную изоляцию фольгой вниз на потолок цоколя. В этом случае весь пирог перекрытия нагревается от тёплых труб, но отдавать энергию в сторону цоколя почти не может:

  • теплопроводность воздуха очень низкая,
  • конвекции нет (т.к. тёплый воздух под потолком легче холодного и только принудительная вентиляция может его оттуда выдуть)
  • излучение слабое, потому что благодаря зеркальной поверхности фольги (а она такая зеркальная не только в видимом, но и в ИК диапазонах) коэффициент «черноты» в формуле Стефана-Больцмана для фольги равен примерно 0,03. Т. е. излучается всего 3% от того, что излучал бы чёрный потолок.

Напоминаю, что любое тело излучает тепло ровно с той же эффективностью, что и поглощает его. Т. е. зеркальные поверхности почти ничего не поглощают, а стало быть почти ничего и не излучают.

Вариант 2 — Наклеиваем фольгированную изоляцию на верхнюю поверхность подвесного потолка фольгой вверх. В этом случае плита перекрытия излучает тепло по полной программе, но 97% этого излучения отражается назад. Ну а теплопроводность и конвекция еще хуже, чем в Варианте 1.

Наиболее экономичная форма здания как с точки зрения энергоэффективности, так и с точки зрения расхода материалов на строительство — куб. Поэтому, несмотря на меньшее удобство для жильцов, в индивидуальном строительстве очень широко распространены двух- и даже 3-х-этажные дома. А еще они занимают меньше места на участке по сравнению с одноэтажными. Одним словом сплошная экономия. Но многие застройщики не учитывают особенностей теплового режима многоэтажных домов по сравнению с городскими квартирами и одноэтажными домами. В результате неправильной планировки без учёта этих особенностей дома могут оказаться не очень комфортными с точки зрения микроклимата, а исправить подчас ничего нельзя либо очень дорого. Чтобы обратить внимание читателей на эту проблему обсудим

Особенности микроклимата многоэтажных домов и советы по их планировке

Особенности микроклимата многоэтажных зданий обуславливаются в основном законом Архимеда, точнее тем фактом, что тёплый воздух, имеющий меньшую плотность, чем холодный поднимается наверх, а холодный соответственно опускается. Этот процесс происходит и в одноэтажных домах и обуславливает более высокую температуру воздуха у потолка, чем у пола. Выше, при анализе особенностей различных отопительных приборов мы уже отмечали, что в зависимости от типа отопления градиент температур может составлять от 0,3 до 1,5 градуса на метр высоты (или при высоте потолков в 3 метра — от 1 до 4,5-х градусов между полом и потолком). В одноэтажном доме этот градиент лишь немного снижает энергоэффективность дома (чем больше градиент, тем выше приходится держать среднюю температуру воздуха в помещении) и также в незначительной степени снижает комфортность жильцов (ноги в холоде, голова в тепле). А вот в двухэтажном и тем более 3-х этажном доме последствия от всплывания тёплого воздуха могут быть существенно заметнее.

Давайте посмотрим что будет происходить в доме с модной «двусветной» планировкой. То есть когда над частью первого этажа нет перекрытия и высота потолка в этом месте составляет более 6 метров, а холл второго этажа представляет собой этакий балкон. Смотрится такая планировка весьма эффектно. Однако зимой возникают проблемы — градиент температур между полом первого этажа и потолком второго может достигать 10 градусов и более. При использовании обычных водяных радиаторов градиент будет порядка 6-7 градусов, что тоже немало. Это означает, что если в гостиной первого этажа на уровне дивана (~1м) поддерживать температуру +20С, то на высоте головы человека, стоящего на балконе 2-го этажа (~5м) температура будет +24С. В случае же присутствия на открытом пространстве первого этажа каких-либо источников горячего воздуха, например газовой плиты, температура на втором этаже будет уже градусов +26С. 

Попытки понизить температуру на втором этаже немедленно приведут к понижению температуры и на первом. Итог в любом случае один и тот же — либо комфортно внизу и жарко наверху, либо комфортно наверху и холодно внизу. 

Примерно такая же ситуация лишь немного в меньшей степени возникает и при отсутствии второго света, а при наличии в жилой части дома широкой и эффектной лестницы на второй этаж. Тёплый воздух всё так же будет стремиться улететь наверх на второй этаж, а холодный будет опускаться на первый. 

Не подумайте, что я предлагаю запретить «второй свет» или лестницы в гостиных — ни в коем случае. Я лишь констатирую наличие физического явления и предлагаю учитывать его при проектировании и эксплуатации дома. Какие могут быть варианты устранения проблемы?

1) Самый эффективный это, конечно же, изолировать тепловые контуры этажей друг от друга. А еще лучше — сделать три тепловых контура — жилой первого этажа, жилой второго этажа и лестничный. Такая планировка используется в подавляющем числе многоквартирных жилых домов отнюдь не случайно. При этом если этажей много, то лестничный контур делят дверьми на несколько независимых частей вплоть до изоляции каждого этажа лестничной клетки. Суть такого разделения в том, что в прихожей и на лестничной клетке комфортная температура ниже, чем в гостиной или в спальне. В прихожей мы проводим совсем немного времени, причём половину этого времени — в верхней одежде, а по лестнице всегда активно двигаемся, проводя на ней буквально секунды за весь день. Поэтому и отапливать эти помещения надо совсем слабо, поддерживая в них в зимнее время температуру не более +10-+15С.

Для тепловой изоляции прихожей/лестничной клетки от первого этажа необходима герметичная дверь, а вот на втором этаже дверь необязательна — холодный воздух из прихожей всё равно не сможет подняться вверх.

Тепловая изоляция этажей обеспечивает возможность поддержания в гостиной/кухне первого этажа более высокой температуры, чем в спальнях второго. Или наоборот — в зависимости от предпочтений хозяев. Позволяет консервировать один из этажей при сокращении количества жильцов. Или в случае нетеплоёмкого дома по разному регулировать тепловой режим на этажах в зависимости от времени суток (греть спальни ночью, а гостиную днём).

2) Если всё же эстетические соображения берут верх и Вы не желаете отказываться от лестницы в гостиной или «второго света», то следует минимизировать негативные последствия такой планировки путём использования на первом этаже приборов отопления, создающих минимальный вертикальный градиент температур, т. е. тёплых полов или систем лучистого отопления, а также по возможности изолировать жилую зону второго этажа от балкона «второго света» или лестницы при помощи дверей на втором этаже, т. е. не создавать на втором этаже больших открытых пространств имеющих воздушную связь с первым этажом.

3) Да, для полноты картины следует сказать, что есть еще один вариант — принудительная вентиляция. Хорошо разведённая и отрегулированная принудительная вентиляция также может обеспечить комфортную температуру во всех жилых зонах. Однако цена и надёжность такой системы отопления не самые конкурентноспособные, а кроме того, чтобы противостоять естетвенному движению тёплого воздуха вверх, принудительные системы вентиляции неизбежно будут создавать «противоестественые» потоки воздуха как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях, что увеличит конвективный теплообмен с телом человека и вынудит повысить комфортную температуру воздуха, а это в свою очередь приведёт к повышению затрат на отопление. 

Поэтому при проектировании своего дома обязательно задумайтесь а нужна ли Вам вся эта модная «красота» и обязательно учитывайте вертикальные воздушные потоки при планировке дома.

Судя по развитию темы, вопрос о влажностном режиме уже перезрел и скоро начнёт выпадать конденсат в виде слёз ;-)
Начну с азов — Что такое влажность, какая она бывает и как её измеряют

Влажность это по определению «показатель содержания воды в различных телах (или средах)«. Влажность (чаще всего) величина безразмерная — измеряют её в долях или процентах. Но что показывает этот «показатель»? Долю чего к чему надо соотносить? В зависимости от того, что интересует измеряльщика показателем могут служить разные вещи и тут кроется достаточно большая доля непонимания и недоразумений с влажностью. 

Вот лишь некоторые из вариантов:

  • Отношение массы воды в среде (теле) к общей массе среды (тела). Это так называемая «Массовая влажность«. Например массовая влажность свежевыпавшего снега чуть меньше 100%, а массовая влажность половины стакана чая (если пустой стакан весит 100г и вмещает 200мл воды) 50%. Из определения массовой влажности следует, что она никогда не может превышать 100%;
  • Отношение объёма воды в среде (теле) к общему объёму среды (тела). Это так называемая «Объёмная влажность«. Объёмная влажность того же снега всего 5% (если принять плотность свежевыпавшего снега 50кг/м3), а объёмная влажность того же (стеклянного и наполовину полного) стакана чая уже 71.4% (плотность стекла ~2500кг/м3). Объёмная влажность тоже не может превышать 100% по определению.
  • Отношение массы воды в среде (теле) к массе сухой части среды (тела). Это так называемая «Абсолютная влажность«, её еще называют «Влагосодержанием«. Абсолютная влажность нашего снега 3921% (при плотности воздуха 1.275кг/м3), а абсолютная влажность половины стакана чая — 100%. Заметьте, что абсолютная влажность не ограничена рамками 100% и может быть сколь угодно большой.

Как видим, для одного и того же сугроба «влажность» в зависимости от определения может колебаться от 5% до 3921% (почти в 800 раз!), а для одного и того же стакана с чаем — от 50% до 100% (в 2 раза).

Но это еще не всё! Для того чтобы окончательно запутать обывателей и упростить себе жизнь умные учёные часто любят использовать так называемую «Относительную влажность» — отношение массы воды в среде (теле) к максимально возможному содержанию воды в этой среде (теле) при тех или иных условиях. Об этих условиях поговорим чуть позже, а пока посмотрим чему равна относительная влажность нашего сугроба и стакана чая.

Сначала надо определить «максимально возможное содержание воды». Для сугроба максимально возможное содержание воды — это чистый лёд, т. е. 917кг/м3. Наш свежевыпавший снег имеет плотность 50кг/м3, поэтому его относительная влажность будет 5.5%. Для стакана максимально возможное содержание воды — это полный стакан, т. е. 200г воды, а наш стакан лишь наполовину полон, то есть его относительная влажность — 50%.

Но даже это еще не всё! Если Ваш мозг пережил изложенное выше, то вот Вам контрольный выстрел — «Абсолютной влажностью воздуха» называют отнюдь не безразмерное влагосодержание, а массу водяного пара растворённого в кубометре воздуха и измеряют в граммах на кубометр (г/м3). То есть, если мы говорим об абсолютной влажности древесины, то имеем в виду отношение массы воды в доске к массе той же доски после полной просушки и измеряем эту влажность в процентах. А если мы говорим об абсолютной влажности воздуха, то имеем в виду массу воды, содержащейся в кубометре воздуха и измеряем эту влажность в г/м3.

Зачем всё это? Как ни странно — для упрощения рассуждений и расчётов. Дело в том, что основные вопросы, связанные с изучением влажностного режима сводятся к двум — «При каких условиях выпадет конденсат?» и «Какое максимальное количество конденсата может выпасть при самых неблагоприятных условиях?». Ответы на оба вопроса в терминах абсолютной и относительной влажности воздуха известны и очень просты: «Конденсат выпадает при достижении относительной влажности воздуха 100%» и «Максимальное количество конденсата равно абсолютной влажности воздуха умноженной на его объём». Таким образом, зная абсолютную и относительную влажности воздуха мы можем прогнозировать выпадение конденсата или его высыхание, а также величину и скорости этих процессов.

Если относительная влажность воздуха меньше 100%, то жидкая вода испаряется с поверхности и растворяется в объёме воздуха — выстиранное бельё высыхает, протерев стол влажной тряпкой мы видим как поверхность стола становится сухой прямо на глазах. Если относительная влажность воздуха 100% и более (такое тоже может быть), то бельё не только не сохнет, но даже сухая одежда становится влажной, на твёрдых поверхностях выпадает конденсат, проведя в ванной комнате после душа рукой по запотевшему зеркалу можно наблюдать, как участок зеркала, очищенный от конденсата моментально запотевает вновь.

Относительная влажность воздуха — важный показатель комфортности среды обитания. При слишком низкой влажности пересыхают слизистые оболочки, поверхность кожи трескается, в микротрещины могут попадать всякие нехорошие бациллы. При слишком высокой влажности не заживают и нагнаиваются мелкие ранки, развиваются всякие грибковые заболевания. В обоих случаях врачи наблюдают повышенную утомляемость человека, ухудшение памяти и когнитивных показателей. Оптимальной влажностью воздуха считается летом 60-75%, зимой чуть меньше — 55-70%

Вернёмся теперь к определению относительной влажности. Напомню — это отношение массы воды в среде (теле) к максимально возможному содержанию воды в этой среде (теле) при тех или иных условиях. Что же это за «те или иные условия» применимо к воздуху? Поскольку газовый состав воздуха нам задан (это в основном азот — 75,5%, кислород — 23,2% и немного аргона — 1,3%, а всех остальных газов, включая углекислый меньше 5 сотых процента), то условия диктуются давлением и температурой. Но давление в домах у нас тоже постоянное — одна атмосфера. Оно, конечно слегка меняется и об этих изменениях метеорологи нам рассказывают по радио и ТВ, но колебания давления на самом деле весьма малы — в Москве рекорд низкого давления 725мм рт. ст., высокого — 770мм. то есть колебания +-3% и эти колебания никакого заметного влияния на «максимально возможное содержание воды» не оказывают. Так что остаётся единственный фактор, который определяет влагоёмкость воздуха — температура. 

Именно температура определяет максимально достижимую абсолютную влажность воздуха или (еще один термин, означающий ровно то же самое) плотность насыщенного водяного пара. См. табличку (взял я её отсюда)
[​IMG]
Как видите, при комнатной температуре (20С) в кубометре воздуха может содержаться вплоть до 17,3г воды, а при нулевой температуре — не более 4.8г. Это означает, что если при комнатной температуре в помещении была комфортная относительная влажность в 60%, то в кубометре воздухе находилось 17.3*0.6=10.38г воды. Если в этом помещении закрыть все окна и стены и охладить его до 0С, то максимальное количество воды, которое сможет поглотить воздух будет уже 4,8г/м3, а значит 10.38-4.8=8,58г воды с каждого кубометра воздуха выпадет в осадок и образует лужи в самых неподходящих для этого местах. 

Еще один интересный факт — это то, что даже в морозном воздухе есть пары воды. Как видно из той же таблицы, при -5С воздух может содержать до 3,2г воды на м3. Понятное дело, что при -5С никаких луж быть не может, но этого и не требуется — вода будет выделяться из воздуха в виде изморози, инея, снега и т. п. Если нашу комнату с 20С охладить не до 0С, а до -5С, то 8,58г воды с каждого кубометра выпадет в виде воды и замёрзнет в виде ледышек, а еще 4.8-3.2=1.6г с каждого кубометра выпадет в виде кристаллов инея/снега. 

Точно также, как для каждой температуры можно определить сколько влаги может поглотить воздух, так и для любой влажности можно определить температуру при которой начнётся выпадение конденсата. Эта температура называется «Точкой росы«. Еще раз подчёркиваю — точка росы это температура! Рассчитать точку росы можно по той же таблице. Например для нашей комнаты с начальной температурой 20С и относительной влажностью 60% точка росы будет примерно 11.5С. 

Узнал я это следующим образом — сначала нашёл абсолютную влажность воздуха для 60% при 20С — по таблице выяснил, что плотность насыщенного пара при 20С равна 17.3г/м3 и умножив эту цифру на относительную влажность получил 17.3*0.6=10.38г/м3 — абсолютная влажность. Потом по таблице нашёл температуру, при которой эта влажность является максимально возможной, то есть равна плотности насыщенного пара — это оказалось где то посередине между 11С и 12С. Отсюда я и заключил, что точка росы для нашего помещения примерно 11,5С, то есть конденсат начнёт оседать на зеркалах и металлических предметах при охлаждении нашей комнаты до 11,5С

На этом пока всё. Что со всей этой физикой делать в реальной жизни обсудим чуть позже.

Далее читать отсюда: http://www.forumhouse.ru/threads/208659/page-19

 


 

 

 

http://www.vashdom.ru/articles/ziltepl_1.htm

http://teplokraft.ru/images/montaj/rab_proekt/4b.jpg

 

Сравнение печей: http://entus.narod.ru/pezi/pezi_st.html

Печи и котлы Теплодар

http://www.teplodar.ru

http://online.teplodar.ru/price/

 

Печи и котлы Термофор

http://www.termofor.ru/prod1.php?id=44 

 

Печи и котлы Бенеран

http://www.breneran.ru

http://www.breneran.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=34&Itemid=13

 http://www.breneran.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=4

http://www.forumhouse.ru/threads/13912/page-4

 

Печи Профессор Бутаков

http://professor-butakov.ru/

http://professor-butakov.ru/pb/

 

Печи и котлы VIRA (ГориЯсно)

http://viraros.ru/

 

Котлы Ермак

http://mebiur.ru/napravleniya_deyatelnosti/kotly-serii-ermak/

 

Котлы Буржуй

http://kotel44.ru/news/read/Tverdotoplivnye_kotly_T_15.html

Огнезащита

http://www.forumhouse.ru/threads/53536/

авно я уж не начинал и не открывал тем, но вот ответ одному из Заказчиков, в надежде на то, что будет полезно многим, несколько более подробно раскрыть и озвучить…
Много раз встречаю недоумение в глазах Заказчика, когда слышут слово такое страшное «Огнезащита»:
Попытаюсь сегодня озвучить её предназначение и провести хотя бы которкий «ликбез» — провсещение…
В Трубо-печных работах — огнезашита — мероприятия по предупреждению возгорания сгораемых конструкций!Крайне важная статья расходов на строительство печи, камина и дымохода, а так же деталь, — требуюшая постоянного внимания и периодического обследования и ремонта…
Не редко печники умалчивают о необходимости таковых мероприятий, дабы показать заказчику «экономию» и тем самым как бы работают по низким ценам, но на самом деле вероятно даже, что по более высоким, но однозначно — подставляют под удар имущество и жизни Заказчика (и его близких)Мероприятия обычно подразделяют по месту и контрукциям применения:
Защита Пола:
На полу должна быть прочная — негорючая основа (допустим по асбокартону 5 мм лист оцинковки ; или по двум слоям ГВЛ — керамогранит, или нержавейка, или еще что-то), выступающая не менее 100 мм в каждую с торону за периметр прибора, а перед топкой предтопочный лист с размерами 500 х 700 мм, широкой стороной вдоль топки, а при широкой дверке — предтопочный лист на 100 мм в каждую сторону шире дверки.
Печь сама раслолагается строго по уровню, на растоянии не менее 100 мм от пола.
Потолок:Защита потолка так же как и пола осуществляется теми же материалами, но растояние от прибора до сгораемого потолка по причине повышенного (по отношению к полу) излучения увеличено до 25 см по для дымоотводящего патрубка и верха теплоемкой печи перекрытой тремя рядами кладки… По сторонам защита выступает за периметр нагреваемых поверхностей на 150 мм.
Для металлических печей не теплоизолированных (к коим относятся все практически открытые банные металические печи) до не защищенного сгораемого потолка это расстояние -1200 мм.
При наличии теплоизоляции печи и защиты потолка — расстояние 800 мм.
Защита стен и перекрытий:
Печь должна быть расположена на безопасном растоянии от стены, а стена в свою очередь защищена от возгорания. При этом пространство может быть как закрытым так и открытым.
Это и есть «отступка». И её тип «закрытая», или «открытая»
При пересечении печью, или дымоходом сгораемых конструкций должна быть выполнена разделка (т.е. противопожарный раздел, разграничиывающий сгораемые конструкции от нагреваемых поверхностей), при этом конструкции или защищены, или не защищены, но в последнем случае расстояния должны быть увеличены).
Защита конструкций от возгорания (предел огнестойкости) должны быть не менее EI45 при открытой отступке и EI 60 при закрытой. Что означает, что нагретые конструкции не должны воспламениться и передать горение другим деталям в течении 45 и 60 минут соответственно.
Чем выполняется защита? — Любыми сертифицированными средствами огнезащиты от мастик, пропиточных и обмазочных составов (с периодическим обновлением), до фольгинированных минераловатных, прошивных, плитных и вспенивающихся материалов, но однозначно подлежащих постоянному контролю и проверке.
Это может быть и кладка стен из кирпича «на ребро» и на «плашку», оштукатуривание известковой массой. 
Множество раз уже поднимаемое на смех и выставляемое в качестве архаизма — средство защиты от возгорания — два слоя войлока смоченного в глиненом растворе. Такая защита не только препятствует возгоранию, но еще и служит сигнализатором опасности воспламенения… Выделяется ни с чем не сравнимый запах жженого пера…
Но самые распространенные — плитные материалы: вермикулит, минерит, ГВЛ, СМЛ, Суперизол и другие.
Только важно еще знать и помнить что большинство из них применяются только в определенных местах, пропорциях (толщинах), в совокупности с другими моментами (Экраны, отражатели, втулки, прокладки, шайбы и многое другое).
Для кровельных элементов (стропил и обрешетки) растояние на котором не должно быть ни какого сгораемого материала — 130 мм.
Сейчас надеюсь стало ясно, что за «штука такая «ОГНЕЗАЩИТА» и с чем её едят»…
Вешь достаточно серьезная и опасная!
Категорически не рекомендую принебрегать данными мероприятиями и экономить на них!
Может выйти и себе дороже.
С уважением Алексей.

 

Толщина стенки
печи, мм

Отступка

Расстояние от наружной поверхности печи или дымового канала (трубы)  до стены (перегородки) мм

не защищенной

защищенной

120

Открытая

260

200

120

Закрытая

320

260

65

Открытая

320

260

65

Закрытая

500

380

 

Труба — дымоход

http://www.pechi.su/index.php?chp=showpage&num=942

http://www.pechi.su/index.php?chp=showpage&num=990

http://www.forumhouse.ru/threads/193296/

http://www.forumhouse.ru/threads/138737/page-6#post-3798323

http://pechi-dimohodi.ru/~cat/1/index.html 

 

Отопление чяерез вентиляцию

http://www.pechkiinfo.ru/books/pech_articles_collection/49.php

http://ventilab.ru/selfmade/homevent.htm — читать

http://www.izba.su/index/airexchange/ — тема

image_pdfimage_print