Всё что надо знать о строительной физике или ликбез для самостройщика

Тиамо · 11.01.14

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Чем больше разница температур тем больше банальная тяга именно через неплотности.
Т. е. как писали уже - дом щелястый обыкновенный.

al185 · 11.01.14

Тиамо сказал(а): ↑

Т. е. как писали уже - дом щелястый обыкновенный.

Это Ваши хотелки за неимением других аргументов.
Ваша конкретная версия цифры удельных потерь нещелястого дома? Если не читали в СНИПе, подскажу, уже выкладывал...

Мои цифры.
1. При -10С на 18м2 радиаторы 500Вт+600Вт тактуют (где живу с прибором СО2).
2. Прогрел 1й этаж до +24С 130м2 ТП с э/котлом. На ступени 4кВт тактует редко.

Тиамо · 11.01.14

На самом деле Новый Год и Рождество, я всем хочу пожелать здоровья, радости и успехов.
Купил ещё шампанского, скоро Старый Новый Год.
А вот Вам странным образом пинаться в праздники хочется.

al185 · 11.01.14

vasiliy-nik сказал(а):

мы так и не получим ссылку

Не дождетесь...
Как и на

al185 сказал(а): ↑

Ваша конкретная версия цифры удельных потерь нещелястого дома?

Наш визави постоянно скуп на цифры...
Впрочем, врачу, мнящему себя физиком, простительно...

Домовладец · 12.01.14

Мне нравится ново-модное обозвание дыщащих стен - щелястыгый домег.

al185 · 14.01.14

Еще про естественную вентиляцию для тех, кого интересует мнение не только врача, но и одного из редких строителей и проектировщиков, кого я не могу назвать неадекватным...
Естественная вентиляция коттеджа, квартиры Александр Терехов

Домовладец · 20.01.14

@Тиамо,

доктор Тиамо тут случайно набрёл на самодельный рекуп с Вашей идеей нано-пластиковых плёнок для рекупа влаги.
вроде конструкция не дорого станется.

http://sdinfo.ru/дешевый-рекуператор-своими-руками/

что мыслите ?

Ильмари · 28.01.14

Yanushko сказал(а): ↑

Почитав Форум пришел к заключению, что многие люди совершают ошибки при проектировании, строительстве и эксплуатации своих домов из-за отсутствия элементарных (они же фундаментальные) знаний физики и непонимания основных физических процессов, происходящих при эксплуатации дома. Иногда диву даёшься от того, каким образом народ пытается решить те или иные проблемы и сколько усилий и денег тратит на заведомо бессмысленные или вредные мероприятия. А продавцы всяческих "вернейших средств" им в этом с радостью (и с прибылью) помогают. Попытаюсь в этой теме на пальцах и даже близко не подходя к границам школьной программы по физике и математике объяснить суть основных физических явлений с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни при эксплуатации дома и указать возможные способы использования этих явлений с тем, чтобы минимизировать потери и увеличить пользу от них.

Я по образованию инженер-физик. Работаю в ИТ и со строительством связан лишь постольку, поскольку в данный момент строю своему семейству домик. Т. е. ни капли не строитель и ни разу не продавец каких то инженерных систем, материалов и т. п. Поэтому имею возможность (и желание) быть достаточно объективным, но не имею возможности (и желания) знать все тонкости использования строительных материалов, формулировки СНиПов, характеристики грунтов и т. п. Но этого и не требуется. Ставлю перед собой задачу объяснить именно самые базовые закономерности, чтобы у людей не возникало вопросов "почему после замены электроконвектора с 1КВт на 2КВт температура в комнате с 10С поднялась до 12С, а не в 2 раза?" или "кто виноват, что у меня треснула фундаментная плита, хотя я в неё вбухал 100 тонн арматуры?".

Надеюсь тема кому то поможет. Надеюсь также, что специалисты по конкретным строительным вопросам нам помогут разобраться в случаях, если школьной физики не хватит.

Спасибо за интересный рассказ. Как лирик, а не физик хочу задать вопрос. Комфортная температура в доме для человека, это понятно. Но достаточно ли этого? Если я зашел в дом на полчаса, тепло одет и т. д., то меня устроит и температура около нуля. А вот если дом каменный, а низкая температура продержится довольно долго, то от холода может пострадать отделка. Да и трубы отопления и водопровода могут замерзнуть, если вода не слита на зиму. Как быть с этим? То есть от холода страдает не только человек, но и дом.

Ильмари · 28.01.14

Yanushko сказал(а): ↑

Lt654, спасибо, постараюсь учесть. Последующие стилистические замечания пишите в личку, дабы не загромождать...

А мы продолжим и посмотрим на

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

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.

Спасибо. Очень полезно. То есть с точки зрения теплопотерь идеальный дом - это дом не более 50 кв. м. без окон? А можно вообще отказаться от строительства дома и переехать значительно южнее. Например туда, где лето круглый год, и еда дешевая. И расходов на отопление нет, и дом можно не содержать. А лучше всего стать аскетом и вегетарианцем. Представьте, какая экономия! Шучу, конечно, но в каждой шутке есть доля шутки.

SurfEver · 28.01.14

Ильмари сказал(а): ↑

А можно вообще отказаться от строительства дома и переехать значительно южнее. Например туда, где лето круглый год, и еда дешевая. И расходов на отопление нет, и дом можно не содержать. А лучше всего стать аскетом и вегетарианцем. Представьте, какая экономия!

Правильное направление мысли

sader4 · 28.01.14

Всёзнающий создал мир, где чем лучше природные условия жизни тем меньше доходы.
Вот ОАЭ, пример справедливости, 50лет назад народ был на грани вымирания, а теперь, тоже государство в лице шейхов борется с дегродацией от богатства местных арабов, конечно трудотерапией в госкомпаниях.
В ОАЭ природа далеко не подарок. Шейхи приглашают только лучших архитекторов, инженеров и др специалистов. Итог изменен климат!
Здания имеют разные решения в борьбе с испепеляющим солнцем.

SurfEver · 28.01.14

sader4 сказал(а): ↑

Итог изменен климат!

нью-йорк замерзает

sader4 · 28.01.14

У нас прекрасная природа. Гораздо лучше чем в эмиратах. Но мы, форумчане, в самом начале решения проблемы. А на уровне государства 0, и попытки только " эффективного менеджмента", читай как больше бабла срезать, то социальные нормы, то запрет на лампы накаливания и т. д.

Yanushko · 28.01.14

Ильмари сказал(а): ↑

Как лирик, а не физик хочу задать вопрос. Комфортная температура в доме для человека, это понятно. Но достаточно ли этого? Если я зашел в дом на полчаса, тепло одет и т. д., то меня устроит и температура около нуля. А вот если дом каменный, а низкая температура продержится довольно долго, то от холода может пострадать отделка. Да и трубы отопления и водопровода могут замерзнуть, если вода не слита на зиму. Как быть с этим? То есть от холода страдает не только человек, но и дом.

Конечно же, от холода страдает и дом, только непонятно, почему Вы считаете, что это проблема именно каменных домов? Если дом каркасный или брусовой, то нужен гораздо более короткий период холодной погоды, чтобы он замёрз, пострадала отделка и лопнули трубы водопровода. Собственно, теплоинерционность это основное отличие каменных домов. Я об этом достаточно подробно рассуждал выше. Это не обязательно плюс - если дом предназначен для использования зимой наездами (раз в неделю на сутки), то его теплоинерционность будет в минус. Но при постоянном проживании - это большой плюс как в комфортности, так и в устойчивости к авариям, скачкам уличной температуры и т. п.

Ильмари сказал(а): ↑

То есть с точки зрения теплопотерь идеальный дом - это дом не более 50 кв. м. без окон?

Идите дальше - с точки зрения теплопотерь идеальный дом это спальный мешок. И дёшево и мобильно и отопления не требует . Только не в одном теплосбережении щастье. По крайней мере для меня.

Ильмари · 28.01.14

Yanushko сказал(а): ↑

Конечно же, от холода страдает и дом, только непонятно, почему Вы считаете, что это проблема именно каменных домов? Если дом каркасный или брусовой, то нужен гораздо более короткий период холодной погоды, чтобы он замёрз, пострадала отделка и лопнули трубы водопровода. Собственно, теплоинерционность это основное отличие каменных домов. Я об этом достаточно подробно рассуждал выше. Это не обязательно плюс - если дом предназначен для использования зимой наездами (раз в неделю на сутки), то его теплоинерционность будет в минус. Но при постоянном проживании - это большой плюс как в комфортности, так и в устойчивости к авариям, скачкам уличной температуры и т. п.

Идите дальше - с точки зрения теплопотерь идеальный дом это спальный мешок. И дёшево и мобильно и отопления не требует . Только не в одном теплосбережении щастье. По крайней мере для меня.

Да, если дом для постоянного проживания, то лучше каменный. А если в доме не жить постоянно, а наездами, если дом деревянный и без внутренней отделки (то есть стены деревянные), а вода из труб слита? Если отопление дровяное? То тогда деревянный дом гораздо экономичнее с точки зрения стоимости отопления.

Быстрый поиск

Всё что надо знать о строительной физике или ликбез для самостройщика

Живу здесь

Тиамо

Заблокирован

Живу здесь

Модератор

al185

Модератор

Живу здесь

Тиамо

Заблокирован

Живу здесь

Модератор

al185

Модератор

Адрес: Вiльня

Домовладец

Заблокирован

Адрес: Вiльня

Модератор

al185

Модератор

Адрес: Вiльня

Домовладец

Заблокирован

Адрес: Вiльня

Живу здесь

Ильмари

Живу здесь

Живу здесь

Ильмари

Живу здесь

Живу здесь

SurfEver

Заблокирован

Живу здесь

живу!

sader4

живу!

Живу здесь

SurfEver

Заблокирован

Живу здесь

живу!

sader4

живу!

Живу здесь

Yanushko

Живу здесь

Живу здесь

Ильмари

Живу здесь