Продолжаем рассмотрение создания экономичного, надёжного и комфортного частного загородного дома в один этаж полезной площадью 100м.кв или 11*11м по наружным стенам.
В предыдущих статьях мы определились, что это будет дом, внешние конструкции которого имеют сопротивление теплопередаче в среднем не ниже R=6м.кв/Вт*С.
Почему были выбраны такие параметры теплового сопротивления наружных конструкций?
Целью такого выбора было снижение теплопотерь до такого уровня, чтобы стало экономически выгодно отказаться от устройства газовой котельной, а отопление вести электричеством по цене пониженного ночного тариф в 1,68 руб/кВт*ч для подмосковья при использовании накопительного бака-теплоаккумулятора на 2000л воды.
Суммарной номинальной мощностью теплопотерь дома должна быть величина 5кВт, что обеспечивает накопление энергии на 16 часов дневного отоплении за счёт бака-аккумулятора при работе электрокотла мощность 15кВт в ночное время.
В прошлой статье мы упростили и удешевили конструкцию стен, сделав её однослойной из Газобетона Д400 толщиной 400мм с сопротивлением теплопередаче R=3,4м.кв/Вт*С. При этом дополнительные теплопотери через более «холодные» стены были компенсированы за счёт снижения теплопотерь через кровлю и фундамент, что обеспеивалось увеличением слоя ЭППУ на 150мм до величины сопротивления теплопередачи R=11м.кв/Вт*С. При этом стоимость дополнительных объёмов утеплителя компенсировалось за счёт экономии на однослойных стенах из Газобетона.
Итогом операции оптимизации стал перераспределение теплового потока в 0,7кВт по внешним теплоотдающим конструкциям при использовании 36 кубометров ЭППУ и затратах на это 180тыс.руб.
Интересно, что столь малый эффект достигается столь большими затратами.
Возникает вопрос: Есть ли более эффективные по деньгам и менее громоздкие пути экономии тепла?
Такой вопрос крайне интересен, так как при попытках достичь сверх экономичности за счёт сверхутепления начинают проявляться такие удивительные конструктивные особенности зданий, которые при использовании для отопления дешёвого трубного газа просто игнорировались в связи с их малой значимостью.
Таким новоявленным нюансом становятся «мостики холода», или локальные высокотеплопроводные включения в общий массив конструкций с низкой теплопроводностью.
К таким «мостикам холода» относятся:
1. Примыкания окон к стенам.
2. Примыкания стен к фундаментам.
3. Примыкание утеплённой кровли к стенам.
4. Примыкание фундамента к грунту.
5. Сквозные или глухие отверстия в стенах с металлическими закладками с высокой теплопроводностью (трубы, прутки, кронштейны, провода, гвозди и прочий крепёж).
1.Примыкание окон к стенам.
Рассмотрим примыкание оконной рамы к теплоизолирующему слою стены. В случае однородной стены из газобетона это сам газобетон. В случае многослойной стены расчёт вёлся бы по слою наиболее эффективного утеплителя из ЭППУ, в который и нужно устанавливать оконный блок.
Предположим, что мы устанавливаем оконный блок толщиной 70мм в середину стены толщиной 400мм. (см.Рис.1) Тогда получается, что к площади наружной поверхности стены добавляется дополнительная площадь откоса проёма между углом проёма и оконным блоком. Эта дополнительная площадь стены также имеет ещё и меньшую длину пути до внутренней поверхности оконного откоса, то есть эта часть оконного проёма сильнее отдаёт тепло, чем остальная плоскость стены.
В нашем случае ширина наружного откоса составляет (400-70)/2=165мм, а средняя толщина стены для этого участка составляет 165+70=235мм. На самом деле приведённая толщина будет чуть больше из-за криволинейности движения потока тепла от откоса к откосу, но мы посчитаем «мостик холода» по максимуму.
Тогда минимальное среднее сопротивление откоса будет R=0,235/0,12=2 м.кв/Вт*С
Один погонный метр откоса будет добавлять теплопотери в количестве 0,165*50/2=4Вт при расчётном морозе -28С.
Так как в доме у нас 5 окон 1.4х1.4м и одна дверь 2х1м , то периметр откосов составит 1,4*4*5+(2+1)*2*1=34м.п.
Суммарная прибавка теплопотерь на откосах составит 34*4= 136Вт.
Эти 136 Вт теплопотерь раньше вообще никак не учитывались в нашем расчёте теплопотерь, но если их можно избежать простыми и дешёвыми средствами, то нам это обязательно нужно сделать.
Такое простое средство существует. Избавиться от «мостика холода» на откосе можно с помощью вставки в зоне оконного блока бруска сечением 150х150мм из ЭППУ, на который уже и будет устанавливаться окно. Дополнительно в бруске ЭППУ ещё может быть выполнена выборка «четверти» для прижима внешней плоскости оконного блока к утеплителю. При таком сечении вкладыша из ЭППУ путь движения тепла между откосами в обход вкладыша будет больше, чем толщина стены, а сопротивление самого бруска также выше сопротивления стены в полтора раза. Таким образом «мостик холода» на откосах оконного проёма ликвидирован полностью. Стоимость материала на такого утепление оконного проёма составит 34*0,15*0,15*5т.р=4тыс.руб.
Что составит всего 4/0,136=29,4 тыс.руб/кВт экономии, тогда как экономия на переутепление кровли нам давала показатель 180/0,711=253тыс/кВт.
То есть получается, что борьба с «мостиками холода» на однослойной стене из ГБ 400мм в нашем случае оказалась в 8 раз дешевле, чем дополнительное утепление и так уже хорошо утеплённой кровли.
Осознав выгодность борьбы с «мостиками холода», мы продолжим нашу работу по борьбе с незапланированными утечками тепла.
Кстати, в комплект к современным пластиковым окнам уже выпускаются стандартные профилированные вкладыши из ЭППУ под монтаж оконных блоков в проёмы стен.
То есть наши рассуждения оправданы, а индустрия производства окон приняла к исполнению наши идеи по применению вставок из ЭППУ под рамы даже раньше, чем нам это пришло в голову.
2.Примыкание стен к фундаменту.
В случае установки однослойной стены 400мм из ГБ на утеплённый бетонный фундамент обычно возникает зона повышенных теплопотерь на границе ГБ-бетон фундамента (см.Рис.1). Это объясняется тем, что бетон хороший проводник тепла (плохой теплоизолятор), а потому массив бетона можно считать уже внутренним помещением. Таким образом, полоса стены в 400мм вдоль фундамента имеет меньшее сопротивление теплопередачи из-за более короткого пути теплового потока до ЖБ плиты фундамента, то есть образуется «мостик холода».
По аналогии с оконным проёмом посчитаем «тепловой мостик» по фундаменту.
Средняя толщина стены в зоне контакта с бетоном примем 200мм (реально по диагонали больше), ширину теплоотдающей полосы примем 400мм по нижнему краю стены над ЖБ фундаментом.
Тогда минимальное среднее сопротивление примыкания будет R=0,200/0,12=1,67 м.кв/Вт*С
Один погонный метр примыкания будет добавлять теплопотери в количестве 0,4*50/2=10Вт/м.п. при расчётном морозе -28С.
Так как периметр здания у нас 11*4=44м.п., то суммарные теплопотери в мостике холода будут
44*10=440 Вт.
Надо не забыть, что площадь этой стены уже учтена в расчёте с сопротивлением R=3,4 м.кв/Вт*С.
А потому ранее учтённые теплопотери необходимо вычесть из вновь полученых для «мостика холода».
0,4*50/3,4= 5,9Вт/м.п.
То есть влияние данного примыкания в качестве «мостика холода» уменьшится до величины
44*(10-5,9)=180Вт.
Для борьбы с этим мостиком холода достаточно сделать нахлёст слоя ЭППУ 100мм от фундаментного утепления на нижний край стены шириной 400мм.
Стоимость такого дополнительного утепления составит 44*0,1*0,4*5т.р=9 тыс.руб.
А удельная цена экономии составит 9/0,180=50тыс.руб/кВт.
Получаем, что утепление примыкания стены к ЖБ фундаменту в полтора раза менее эффективно, чем утепление оконных проёмов, но в 5 раз выгоднее переутепление кровли с R=6 до R=11м.кв/Вт*С.
3.Примыкание утеплённой жб плиты кровли к стенам.
Случай полностью равен случаю примыкания стены к фундаменту, что позволяет нам сразу переходить к конечным цифрам:
180 Вт экономии тепла за счёт дополнительного утепления полосы 400м стены слоем ЭППУ 100мм.
Затраты составят те же 9тыс.руб на ЭППУ.
Удельная цена экономии составит 9/0,180=50тыс.руб/кВт
Суммарные выявленные и ликвидированные потери на наиболее явных линейных «мостиках холода» составляет (136+180*2)=496 Вт, что по факту почти сравнялось с теплопотерями всей кровли с переутеплением до R=11 м.кв/Вт*С на площади 122м.кв. 122*50/11=550Вт.
То есть суммарно все «мостики тепла» оказались огромным «мостищем» в масштабах системной гонки за экономией тепла.
4. Примыкание фундамента к грунту.
Здесь у нас будет несколько иная стратегия оптимизации теплового потока, чем в случае с «мостиками холода», так как предполагаемая ЖБ плита фундамента лежит на однородном слое утеплителя без каких–либо теплопроводных включений. Скорее под фундаментом имеется избыток теплоизолирующего ЭППУ, так как мы не учли нормативное сопротивление грунта согласно СНиП.
Так при расчёте полов по грунту СНиП регламентирует следующие параметры теплоизолирующих свойств грунта под полами:
- полоса 2м от стены в глубь помещения рассчитывается по R=2м.кв/Вт*С
- полоса 2-4 м от стены в глубь помещения рассчитывается по R=4м.кв/Вт*С
- полоса 4-6 м от стены в глубь помещения рассчитывается по R=8м.кв/Вт*С.
Таким образом в нашем доме 11*11м полы по грунту с R=2м.кв/Вт*С будут иметь площадь
(11-2)*4*2=72 м.кв.
То есть для получения уже заявленных R=11 м.кв/Вт*С можно на площади 72м.кв уменьшить слой ЭППУ на 60мм с 350мм до 290мм, что даст нам экономию 72*0,06*5тыр=21,6тыр.
То есть одним этим уменьшением слоя под фундаментом мы перекрыли все дополнительные затраты на ЭППУ для первых трёх типовых линейных «мостиков холода».
Следующая двухметровая зона под плитой имеет площадь (7-2)*2*4=40м.кв, которую посчитаем по сопротивлению R=4м.кв/Вт*С, что даст нам экономию уже 4*0,032=0,130м утеплителя при сокращении толщины слоя с 350мм до 220мм.
Оставшаяся третья зона под плитой имеет площадь всего 121-72-40=9м.кв, которую посчитаем по сопротивлению R=8м.кв/Вт*С, что даст нам экономию уже 8*0,032=0,250м утеплителя при сокращении толщины слоя с 350мм до 100мм.
Суммарная экономия на ЭППУ под фундаментной плитой составит (72*0,06+40*0,130+9*0,25)*5т.р.=59тыс.руб.
То есть в погоне за оптимизацией расходов на теплоизоляцию и в борьбе с «мостиками холода» нам удалось добиться заметного снижения теплопотерь и прямой экономии на стоимости ЭППУ в размере (59- 4- 9*2)=37тыс.руб.
5.Точечные «мостики холода» от сквозных коммуникаций и крепежа на стенах.
В случае применения однослойной стены из Газобетона без установки навесного фасада с крепежом и кронштейнами никаких массовых пробоев теплоизолирующего слоя теплопроводным металлическим крепежом не возникает.
Подвод коммуникаций через грунт под плиту фундамента также можно не учитывать, так как канализация и водопровод выполнены из пластиков с малой теплопроводностью, а влияние одного вводного электрического кабеля будет просто ничтожно малым.
Ввод воздуховода на вентиляцию не может быть зачтен в теплопотери, так как входящий воздух в любом случае будет нагрет за счёт уже учтённой в проекте энергии на вентиляцию.
Вытяжной воздуховод так же практически не даёт теплопотерь, так как обогревается уходящим тёплым воздухом от кухни и санузлов.
Может возникнуть желание сэкономить тепло вытяжного воздуха за счёт рекуперации тепла на приток, но это нельзя делать из-за прямого запрета СанПиН на использования воздуха из санузлов на рекуператорах любого типа. А воздух из кухни бывает на столько загрязнён жирами от готовки, что может испортить дорогостоящие вентиляционные рекуператоры в кратчайший срок, за долго до наступления расчётных сроков окупаемости оборудования.
