Энерго эффективность дома

Данный проект позволит нам использовать знания полученные на уроках физики в практической области. Мы попробуем разобраться насколько совершенен наш собственный дом в вопросе теплосбережения. Где мы несем основные теплопотери и почему. Вопрос энергосбережения не праздный, так как на прямую связан с благосостоянием нашей семьи.

При расчете теплопотерь мы будем использовать методику описанную в следующем источнике - Сканави А.Н., Махов Л.М. Отопление: учеб. для вузов. - М.: Изд-во АСВ, 2002.

А также материалы из СНиП II-3-79 СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА
В расчетной части проекта нам нужно определить теоретические потери тепла через ограждающие конструкции строения за сутки.

P24 = P*24часа/1000, кВатт*час где:

Р - теплопотери , Ватт
Тепловой поток (потери тепла) через ограждающие конструкции рассчитываются по следующей формуле:

P = (S * T) / R где:

S – площадь поверхности ограждающей конструкции, метр. кв.

T – разность температур внутри дома и снаружи, град.С.

R – термическое сопротивление.

Теплопотери дома в целом складываются из теплопотерь через различные ограждающие конструкции дома (стены, окна, пол, крышу, …).

P= Pстены + Pокна + Pпол + Pкрыша…

Термическое сопротивление R, метр кв.* град.С/Ватт
рассчитывается по формуле:

R = δ / λ где:

δ – толщина слоя материала, метры.

λ – теплопроводность, Ватт/(метр* град.С)
Характеристика теплоизолирующих свойств материала, значение которой мы возьмем из СНиП II-3-79 СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА (приложение 3). Данный документ размещен в материалах к данному проекту.

Из формулы наглядно видно что чем толще слой, тем выше его термическое сопротивление (теплее стена). Для стены с утеплителем или несколькими слоями утеплителя считается общее термическое сопротивление - сумма сопротивлений слоёв:

Rобщ=R1+R2+…+Rn

где R1 , R2, … Rn – термическое сопротивление каждого слоя.

При расчете теплопотерь крыши мы должны учитывать следующие конструктивные особенности здания. Если верхний этаж является мансардным то за ограждающую конструкцию крыши мы принимаем непосредственно материал кровельного пирога. В случае если в конструкции здания используется холодный вентилируемый чердак, то за ограждающую конструкцию крыши мы принимаем перекрытие между верхним этажом и чердаком.

Так же свою особенность имеет расчет теплопотерь через пол в зависимости от конструкции здания. В случае если здание имеет свайный или ленточный фундамент с холодным вентилируемым подпольным простраством, теплопотери считаются по указанной выше формуле с учетом материалов пола. Если же здание имеет полы первого или цокольного этажа примыкающие непосредственно к грунту, или полы на лагах находящиеся на уровне уличного грунта (вариант характерный для традиционного деревянного домостроения), то расчет теплопотерь осуществляется по следующей методике.

Теплопотери через пол, расположенный непосредственно на грунте, рассчитывают по зонам. Для этого поверхность пола делят на полосы шириной 2 м, параллельные наружным стенам. Полосу, ближайшую к наружной стене, обозначают первой зоной, следующие две полосы - второй и третьей, а остальную поверхность пола - четвертой зоной. Если проводится расчет теплопотерь заглубленного в грунт помещения, отсчет зон ведется от уровня земли по внутренней поверхности наружной стены и далее по полу. Поверхность пола в зоне, примыкающей к наружному углу помещения, имеет повышенные теплопотери, поэтому ее площадь в месте примыкания при определении общей площади зоны учитывается дважды.

Расчет теплопотерь каждой зоной проводят по той же формуле что и для ограждающих конструкций, принимая значение термического сопротивления R , м2 °С/Вт, равным:

• для первой зоны - 2,1;
• для второй зоны - 4,3;
• для третьей зоны - 8,6;
• для четвертой зоны - 14,2.

Если в конструкции пола, лежащего на грунте, имеются слои материалов, теплопроводность которых меньше 1,2 Вт/(м • °С), то такой пол называют утепленным. При этом к сопротивлению теплопередаче пола по грунту нужно будет добавить сопротивление утепляющего материала рассчитанного по указанной выше формуле используя данные теплопроводности утеплителя. С примером такого расчета можно ознакомиться в видеоролике на канале Youtube( с 3 минуты по хронометражу).

Используя описанную выше методику теплопотерь мы должны подготовить математический материал расчета куда необходимо будет ввести среднесуточные данные по температуре вне и внутри дома. Расчет можно производить в ручную, но предпочтительнее это сделать в любом табличном редакторе типа Excel.

Период проведения эксперимента может быть любым, от суток до всего отопительного периода. Но оптимальный на наш взгляд 10 дней.
За этот период необходимо получить расчетный материал в соответствии с протоколом исследования по теоретическим теплопотерям и внести эти данные в анкету проекта. В конце периода получить фактические значения энергозатрат по счетчикам потребления электроэнергии, газа и зафиксированной в дневнике исследования массе твердого топлива. Пересчет затраченных объемов топлива в тепло необходимо произвести по формулам из учебника физики. Полученные данные привести к единой системе измерения кВатт-час просуммировать и внести в анкету проекта.

На основании имеющихся данных сделать выводы.