Calcul de la perte de chaleur à la maison - nous nous considérons correctement!

La maison perd de la chaleur à travers les structures d'enceinte (murs, fenêtres, toit, fondations), la ventilation et les égouts. Les principales pertes de chaleur passent par les structures enveloppantes - 60 à 90% de toutes les pertes de chaleur.

Le calcul de la perte de chaleur à la maison est au moins nécessaire pour choisir la bonne chaudière. Vous pouvez également estimer combien d'argent sera dépensé pour le chauffage de la maison prévue. Voici un exemple de calcul pour une chaudière à gaz et une chaudière électrique. Il est également possible, grâce aux calculs, d'analyser l'efficacité financière de l'isolation, c'est-à-dire pour comprendre si le coût d'installation de l'isolant sera rentable avec une économie de carburant pendant la durée de vie de l'isolant.

Perte de chaleur par les structures enveloppantes

Je vais donner un exemple de calcul pour les murs extérieurs d'une maison à deux étages.

Il est clair que pendant la période de chauffage, le temps est différent, c.-à-d. la différence de température change tout le temps. Par conséquent, afin de calculer la perte de chaleur pour toute la période de chauffage, vous devez multiplier à l'étape 4 par la différence de température moyenne pour tous les jours de la période de chauffage.
Par exemple, sur 7 mois de la période de chauffage, la différence de température moyenne dans la pièce et à l'extérieur était de 28 degrés, ce qui signifie une perte de chaleur à travers les murs pendant ces 7 mois en kilowattheures:

0,32 W / m2 × ° C × 240 m2 × 28 ° C × 7 mois × 30 jours × 24 h = 10838016 L × h = 10838 kW × h

Le nombre est assez tangible. Par exemple, si le chauffage était électrique, vous pouvez calculer combien d'argent serait dépensé pour le chauffage en multipliant le nombre résultant par le coût du kWh. Vous pouvez calculer combien d'argent a été dépensé pour le chauffage au gaz en calculant le coût du kWh d'énergie d'une chaudière à gaz. Pour ce faire, vous devez connaître le coût du gaz, la chaleur de combustion du gaz et le rendement de la chaudière.

À propos, dans le dernier calcul, au lieu de la différence de température moyenne, le nombre de mois et de jours (mais pas d'heures, nous quittons l'horloge), il était possible d'utiliser le degré-jour de la période de chauffage - GSOP, certains des informations sur GSOP sont ici. Vous pouvez trouver le GSOP déjà calculé pour différentes villes de Russie et multiplier la perte de chaleur d'un mètre carré par la surface du mur, par ces GSOP et par 24 heures, après avoir reçu la perte de chaleur en kW * h.

Comme pour les murs, vous devez calculer les valeurs de perte de chaleur pour les fenêtres, la porte d'entrée, le toit et les fondations. Ensuite, additionnez tout et vous obtenez la valeur de la perte de chaleur à travers toutes les structures enveloppantes.Pour les fenêtres, en passant, il ne sera pas nécessaire de connaître l'épaisseur et la conductivité thermique, il existe généralement déjà une résistance prête à l'emploi au transfert de chaleur d'une unité de verre calculée par le fabricant. Pour le sol (dans le cas d'une fondation en dalle), la différence de température ne sera pas trop importante, le sol sous la maison n'est pas aussi froid que l'air extérieur.

Méthodes d'évaluation des pertes de chaleur à la maison

Les lieux approximatifs des fuites sont déterminés en prenant une carte thermographique à l'aide d'un équipement spécialisé. Un calcul peut être effectué pour un bâtiment existant et une nouvelle maison. Les professionnels utilisent des méthodes de calcul complexes prenant en compte les caractéristiques du chauffage par convection et d'autres facteurs. En règle générale, il suffit largement d'utiliser un calculateur de perte de chaleur simplifié sur un site en ligne spécialisé.

Méthodes de calcul typiques:

• par des valeurs moyennes pour une région spécifique;
• sommation des pertes de chaleur des principaux éléments (murs, sols, toits) avec l'ajout de données sur les blocs de portes et de fenêtres, la ventilation;
• calcul des paramètres de chaque pièce.

Perte de chaleur par ventilation

Le volume approximatif d'air disponible dans la maison (je ne prends pas en compte le volume des murs intérieurs et des meubles):

10 m х 10 m х 7 m = 700 m3

Densité de l'air à une température de + 20 ° C 1,2047 kg / m3. Capacité thermique spécifique de l'air 1,005 kJ / (kg × ° C). Masse d'air dans la maison:

700 m3 × 1,2047 kg / m3 = 843,29 kg

Disons que tout l'air de la maison change 5 fois par jour (c'est un nombre approximatif). Avec une différence moyenne entre les températures interne et externe de 28 ° C pendant toute la période de chauffage, de l'énergie thermique sera consommée en moyenne par jour pour chauffer l'air froid entrant:

5 × 28 ° C × 843,29 kg × 1,005 kJ / (kg × ° C) = 118,650,903 kJ

118 650,903 kJ = 32,96 kWh (1 kWh = 3600 kJ)

Ceux. pendant la saison de chauffage, avec un renouvellement d'air quintuple, la maison par ventilation perdra en moyenne 32,96 kWh d'énergie thermique par jour. Pendant 7 mois de la période de chauffage, les pertes d'énergie seront:

7 x 30 x 32,96 kWh = 6921,6 kWh

Facteurs qui affectent la perte de chaleur

Les processus de type thermique sont parfaitement corrélés aux processus électriques - la différence de température agira comme une tension, et le flux de chaleur peut être considéré comme une force de courant, et même un terme n'a pas besoin d'être inventé pour la résistance. Le concept de moindre résistance, qui apparaît en génie thermique comme des ponts froids, est également tout à fait valable. Si nous considérons un matériau arbitraire dans une section, il suffit de définir simplement le chemin du flux thermique à la fois au niveau macro et au niveau micro. Dans le rôle du premier modèle, nous prendrons un mur en béton dans lequel, en raison de la nécessité technologique, des fixations sont réalisées avec des tiges d'acier de section arbitraire.

L'acier est capable de conduire la chaleur légèrement mieux que le béton, et donc 3 flux de chaleur principaux peuvent être distingués:

• 
  À travers le béton.

• À travers des tiges d'acier.
• Du reste des tiges au béton.

Le dernier modèle de flux de chaleur est le plus intéressant. Étant donné que la tige d'acier chauffe plus rapidement, il existe une différence de température entre les matériaux plus proches de l'extérieur des murs. Ainsi, l'acier n'est pas seulement capable de "pomper" la chaleur vers l'extérieur par lui-même, il augmentera également la conductivité thermique du béton qui lui est adjacent. Dans un milieu poreux, les processus thermiques se déroulent de la même manière. Presque tous les matériaux de construction sont constitués d'une toile ramifiée de matière solide et l'espace entre eux est rempli d'air. Ainsi, un matériau dense et solide servira de conducteur principal de chaleur, mais en raison de la complexité de la structure, le chemin le long duquel la chaleur se propage sera supérieur à la section transversale. Ainsi, le deuxième facteur qui détermine la résistance thermique est que chaque couche est hétérogène et possède une enveloppe de bâtiment dans son ensemble.

Le troisième facteur qui affecte la conductivité thermique est ce que nous appelons l'accumulation d'humidité dans les pores.L'eau a une résistance thermique 25 fois inférieure à celle de l'air, et si elle remplit les pores, et en général, la conductivité thermique du matériau deviendra encore plus élevée que s'il n'y avait pas du tout de pores. Lorsque l'eau gèle, la situation s'aggrave encore - la conductivité thermique peut augmenter jusqu'à 80 fois et la source d'humidité est généralement l'air à l'intérieur de la pièce et les précipitations. Ainsi, les trois principaux moyens de lutter contre ce phénomène seront l'étanchéité des murs extérieurs, l'utilisation de la protection contre la vapeur et le calcul de l'accumulation d'humidité, qui doit être fait en parallèle avec la prédiction des pertes de chaleur.

Plans de règlement différenciés

La méthode la plus simple pour établir la quantité de perte de chaleur dans un bâtiment serait une sommation complète des valeurs de flux thermique à travers les structures dont le bâtiment sera équipé. Cette méthode prend pleinement en compte la différence de structure des différents matériaux, ainsi que les spécificités du flux de chaleur à travers eux, ainsi que dans les nœuds de la jonction d'un seul plan à un autre. Cette approche de calcul des pertes de chaleur d'une maison simplifiera considérablement la tâche, car différentes structures de type enveloppant peuvent différer considérablement dans la conception des systèmes de protection thermique. il s'avère qu'avec une étude séparée, il sera plus facile de déterminer la quantité de pertes de chaleur,

car il existe différentes méthodes de calcul pour cela:

1. Pour les murs, la quantité de fuite de chaleur sera égale à la surface totale, qui est multipliée par le rapport de la différence de température à la résistance. Dans ce cas, il faut tenir compte de l'orientation des murs vers les points cardinaux pour tenir compte de l'échauffement de jour, ainsi que du soufflage des structures de type bâtiment.
2. Pour le chevauchement, la méthode est la même, mais la présence du grenier et le mode d'utilisation seront pris en compte. Même pour la température ambiante, vous pouvez appliquer une valeur de 4 degrés plus élevée, et l'humidité calculée sera également de 5 à 10% plus élevée.
3. Les pertes de chaleur à travers le sol sont considérées comme zonales et décrivent les ceintures sur tout le périmètre de la structure. Cela est dû au fait que la température du sol sous le sol est beaucoup plus élevée près du centre du bâtiment par rapport à la partie où se trouve la fondation.
4. Le flux de chaleur à travers le vitrage est déterminé par les données de passeport des cadres de fenêtres, et vous devez également prendre en compte le type de butée des fenêtres au mur, ainsi que la profondeur des pentes.

Ensuite, passons à l'exemple de calcul.

Exemple de calculs de perte de chaleur

Avant de démontrer un exemple de calcul, il convient de répondre à une autre question: comment calculer correctement la résistance intégrale d'un type thermique de structures complexes avec un grand nombre de couches? Il est possible de le faire manuellement, heureusement, dans la construction moderne, peu de types de bases porteuses et de systèmes d'isolation sont utilisés. Mais il est très difficile de prendre en compte la présence de finitions décoratives, de façade et de plâtre intérieur, ainsi que l'influence de tous les processus de transition et d'autres facteurs, et il est préférable d'utiliser des calculs automatisés. L'une des meilleures ressources de type réseau pour de telles tâches sera smаrtsalс.ru, qui établira en outre un diagramme de décalage du point de rosée en fonction des conditions climatiques.

Par exemple, prenons une structure arbitraire. Ce sera une maison à un étage de forme rectangulaire régulière avec une taille de 8 * 10 mètres et une hauteur sous plafond de 3 mètres. Dans la maison, un sol non isolé a été réalisé sur un apprêt avec des planches sur des bûches avec des entrefers, et la hauteur du sol est de 0,15 mètre plus haute que la marque d'aménagement du territoire sur le site. Les matériaux du mur seront un monolithe de laitier d'une épaisseur de 0,42 mètre avec un enduit de chaux-ciment interne d'une épaisseur allant jusqu'à 3 cm et un mélange de plâtre de laitier-ciment externe "manteau de fourrure" d'une épaisseur allant jusqu'à 5 cm. La surface totale du vitrage est de 9,5 mètres carrés et un boîtier en verre à deux chambres dans un profil d'économie thermique avec une résistance thermique moyenne de 0,32 m2 * C / W. Le chevauchement est fait sur des poutres en bois - de dessous, il sera enduit le long de bardeaux, rempli de laitier et recouvert d'une chape d'argile sur le dessus, au-dessus du plafond, il y a un grenier froid.La tâche de calcul des pertes de chaleur sera la formation d'un système de protection thermique des surfaces murales.

Des murs

En appliquant les données sur le terrain, ainsi que l'épaisseur et les matériaux des couches qui ont été utilisées pour les murs, sur le service mentionné ci-dessus, vous devez remplir les champs appropriés. Selon les résultats du calcul, la résistance au transfert de chaleur s'avère être de 1,11 m2 * C / W et le flux de chaleur à travers les murs est de 18 W pour tous les mètres carrés. Avec une surface totale de mur (hors vitrage) de 102 mètres carrés, la perte totale de chaleur à travers les murs est de 1,92 kW / h. Dans ce cas, les pertes de chaleur par les fenêtres seront de 1 kW.

Toit et dalle

La formule de calcul de la perte de chaleur d'une maison à travers le plancher du grenier peut être effectuée dans un calculateur en ligne, en choisissant le type de structure de clôture requis. En conséquence, la résistance de chevauchement du transfert de chaleur est de 0,6 m2 * C / W et la perte de chaleur est de 31 W par mètre carré, soit 2,6 kW de toute la surface de la structure de la clôture. Le résultat sera la perte de chaleur totale calculée à 7 kW * h. Avec une faible qualité des structures de type construction, l'indicateur est évidemment bien inférieur à l'actuel.

En fait, le calcul est idéalisé, et il ne prend pas en compte des coefficients spéciaux, par exemple le taux de ventilation, qui est une composante de l'échange thermique de type convection, ainsi que les pertes à travers les portes d'entrée et la ventilation. En fait, en raison de l'installation de fenêtres de mauvaise qualité, du manque de protection au niveau de la culée du toit au Mauerlat et de la terrible étanchéité des murs depuis la fondation, les pertes de chaleur réelles peuvent être 2 à 3 fois supérieures aux ceux. Et pourtant, même des études d'ingénierie thermique de base aideront à déterminer si les structures de la maison seront conformes aux normes sanitaires.

https://youtu.be/XwMK8n_723Q

Perte de chaleur par l'égout

Pendant la période de chauffage, l'eau entrant dans la maison est plutôt froide, par exemple, elle a une température moyenne de + 7 ° C. Le chauffage de l'eau est requis lorsque les résidents lavent leur vaisselle et prennent des bains. De plus, l'eau de l'air ambiant dans la citerne des toilettes est partiellement chauffée. Toute la chaleur reçue par l'eau est évacuée dans le drain.

Disons qu'une famille dans une maison consomme 15 m3 d'eau par mois. La capacité thermique spécifique de l'eau est de 4,183 kJ / (kg × ° C). La densité de l'eau est de 1000 kg / m3. Disons qu'en moyenne l'eau entrant dans la maison est chauffée à + 30 ° C, c'est-à-dire différence de température 23 ° C

En conséquence, par mois, la perte de chaleur par l'égout sera:

1000 kg / m3 × 15 m3 × 23 ° C × 4,183 kJ / (kg × ° C) = 1443135 kJ

1443135 kJ = 400,87 kWh

Pendant 7 mois de la période de chauffage, les résidents versent à l'égout:

7 × 400,87 kWh = 2806,09 kWh