Хорошее жилище – 1

Введение

Доброго здоровья, уважаемые подписчики!

Сегодня я хочу начать тему «качественное жилище» Не скажу «современное», т.к. качественное жилье в первую очередь должно соответствовать естественным потребностям человека, которые со временем изменяются очень слабо.

Прогресс нам предоставляет только современные способы (в настоящее время более дешевые, надежные, удобные в применении,… технологии). Постановка задачи (набор требуемых параметров) при этом остается практически постоянной, изменяется только набор возможных вариантов решения этой задачи.

Есть одна вещь, которую принес нам прогресс — огромное потребление энергоресурсов человечеством, в связи с чем возникли жесткие требования по их экономии. Чтобы выполненить норматив нового СНиПа по теплоизолирующей способности, сплошная стена из полнотелого красного кирпича должна иметь толщину 2,5 метра!

Итак, в первую очередь хорошее жилище должно обеспечивать нас жизненно важными условиями обитания. Сюда отнесем:

• тепло, защиту от атмосферных осадков и ветров;
• свежий воздух, умеренная его влажность (в частности, безопасная концентрация вредных веществ, выделяемых различными материалами гарантируется при условии нормальной вентиляции в помещении);
• освещение;
• звукоизоляция.

Во вторую очередь хорошее жилище должно обеспечивать достаточно комфортную жизнь. Т.е. различные удобства, такие как кухня, санузел, помещения различного назначения: спальные, гостиные, столовые, кухонные, кладовые, детские, спортзал, бассейн, мастерская, оранжерея, баня-сауна, гардероб,…

Этот пункт означает наличие в доме водоснабжения, электроснабжения, канализации. Жизненно необходимыми они не являются (можно на двор, в колодец сбегать, при лучине жить), но комфортной такую жизнь сегодня сочтут немногие. Также человеку важно обитать в психологически комфортной среде: достаточно просторные помещения, красивая отделка.

В третью очередь в свои права вступает разнообразная "крутизна". Эту вещь я трогать не буду. :)

Итак, начнем с главного. Главным свойством жилья в нашем климате является его способность ограждать нас от уличного холода, ветра и атмосферных осадков. Проще говоря, дом должен быть теплым. А самыми важными его параметрами будут: теплоизолирующие непродуваемые стены, пол, потолок, окна и двери; отопление.

Тепло в доме.

В численной форме строительные требования изложены в официальных документах, называемых ГОСТы (государственные стандарты) и СНиПы (строительные нормы и правила). По мнению многих строителей, современный СНиП на теплоизоляцию жилья является весьма жёстким. Как я уже упоминал, для его выполнения стена из сплошного красного кирпича должна иметь толщину 255 см. Естественно, это практически неприемлемо и необходимо принимать более эффективные методы для теплоизоляции зданий. Давайте немного почитаем эти бумаги, переводя их на человечий язык.

Климат

Параметры теплоизоляции и отопления зданий рассчитываются по СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника" (я пользуюсь редакцией, действующей с 1 марта 1998 года) на основании данных о местном климате. Эти данные описаны в СНиП 23-01-99* "Строительная климатология" (взамен СНиП 2.01.01-82). Нам нужны следующие параметры курганского климата:

• продолжительность и средняя температура воздуха отопительного периода, которые в Кургане равны 216 суток и -7,7С соответственно;
• средняя температура наиболее холодной пятидневки года. В Кургане это -37С.

Внутри помещений при такой погоде должны обеспечиваться комфортные параметры микроклимата помещений, нормируемые ГОСТ 30494-96 "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях", согласно которым оптимальная и допустимая температуры воздуха в помещениях жилого здания таковы:

Таблица 1.

Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых зданий и общежитий.

Оптимальные параметры микроклимата — сочетание значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека обеспечивают нормальное тепловое состояние организма при минимальном напряжении механизмов терморегуляции и ощущение комфорта не менее чем у 80% людей, находящихся в помещении.

Допустимые параметры микроклимата — сочетания значений показателей микроклимата, которые при длительном и систематическом воздействии на человека могут вызвать общее и локальное ощущение дискомфорта, ухудшение самочувствия и понижение работоспособности при усиленном напряжении механизмов терморегуляциии не вызывают повреждений или ухудшения состояния здоровья.

Теперь можно посмотреть, что же такое "теплый дом" в нашем климате. Первым делом посчитаем из климатических данных "градус-сутки отопительного периода": разница температур уличного и комнатного воздуха, помноженная на длительность отопительного периода. Для жилых комнат ГСОП = 29,7С х 216 сут. = 6415.

Минимальное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций расчитывается двумя методами: из требований энергосбережения (чтобы расходы на отопление были не выше допустимых) и по санитарно-гигиеническим нормам (чтобы температура внутренней поверхности стен была не ниже нормы). Из полученных двух значений минимального теплового сопротивления надо взять большее, которое удовлетворит обоим нормам. Оно и будет, согласно данному СНиПу, минимально необходимым в нашем климате.

Требования энергосбережения

С точки зрения экономии энергии сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций должно быть не менее:

• 3,645 м²*С/Вт для стен,
• 5,408 м²*С/Вт для покрытий и перекрытий над проездами,
• 4,787 м²*С/Вт для перекрытий чердачных, над холодными подпольями и подвалами,
• 0,621 м²*С/Вт для окон и балконных дверей и
• 0,410 м²*С/Вт для фонарей (как я понял, фонарь — это стеклянная крыша).

Я оставил 2 лишних знака после запятой, чтобы не накапливать лишнюю погрешность округления в расчетах. В конечном результате достаточно будет оставить 2 значащих цифры.

Санитарно-гигиенические требования

По санитарно-гигиеническим требованиям тепловое сопротивление ограждающих конструкций (кроме светопрозрачных) должно быть не менее:

• 1,695 м²*С/Вт для наружных стен и чердачных перекрытий,
• 2,261 м²*С/Вт для покрытий и
• 3,391 м²*С/Вт для перекрытий над проездами, подвалами и подпольями.

Примечания: 1. Числа рассчитаны для жилых помещений. Помещения с влажным и мокрым режимом будут иметь другие цифры, но я их пока опускаю до тех пор, пока мы не займемся банями. Если кому интересно — обращайтесь к первоисточникам :).

2. сопротивление для чердачных перекрытий и перекрытий над подвалами рассчитано из наихудших условий, когда подвала как такового нет, а кровля над чердачным перекрытием выполнена из штучных материалов (продувается то есть).

Если у холодного подвала есть стены, тепловое сопротивление перекрытия должно быть не меньше 3,052 м²*С/Вт.

Над неотапливаемым подвалом со стенами, которые имеют световые проемы, минимальное сопротивление перекрытия будет 2,543 м²*С/Вт.

Для неотапливаемого подвала выше уровня земли без световых проемов минимум сопротивления теплопередаче перекрытия равен 2,034 м²*С/Вт., а для неотапливаемого подвала ниже уровня земли - 1,356 м²*С/Вт.

Чердачное перекрытие под кровлей из рулонных материалов должно иметь тепловое сопротивление не меньше 1,526 м²*С/Вт.

Требуемое сопротивление теплопередаче дверей и ворот должно быть не менее 60% требуемого сопротивления стен, то есть не менее 1,017 м²*С/Вт.

Результат

Теперь нам надо выбрать наибольшие цифры из двух расчетов. Как видно, нормы энергосбережения получаются существенно жестче, только на двери и зенитные фонари санитарные требования выше. Это значит, что стены, пол и потолок в нашем климате всегда будут достаточно теплыми. Правда, для "теплого" пола есть еще один норматив "теплоусвоение" (каменный пол будет "холоднее" деревянного пола той же температуры; "теплоусвоение", как раз и характеризует эту разницу). Но давайте вначале разберемся со стенами, а на пол пока положим теплый половик :).

Физический смысл теплового сопротивления
понятное объяснение для женщин и лириков

Совсем забыл, что я тут легко слишком волньно оперирую всякими терминами типа "сопротивление теплопередаче", тогда как эти слова легко могут нагонять тоску и сон своей непонятностью :).

Приношу свои извинения и объяснения.

Предположим, что в суровые крещенские морозы, когда на улице, скажем, минус 30 градусов, вы сидите в маленькой будке 2х2х2,5 метра. Предположим, что стены, пол и потолок будки сделаны из простого красного кирпича и имеют толщину 25 см, обдуваются всеми ветрами (такая избушка на курьих ножках, а на улице -30С). У вас работает на полную мощность обычный такой двухкиловатный масляный нагреватель. Какая температура будет внутри будки? Давайте прикинем.

Площадь поверхности этой избушки четыре стены по 5 м² плюс пол и крыша по 4 м², итого 28 м²

Тепловое сопротивление кирпичной кладки в 25 см будет 0,357 м²*С/Вт.

Это значит, что нагреватель в 1 Ватт способен создать на одном квадратном метре стены перепад температуры в 0,357 градусов.

У нас площадь поверхности не один, а 28 м². 1 Ватт сможет прогреть их всего на 0,357/28 = 0,013С, но ведь у нас и Ваттов не один, а целых 2000! Это 0,357*2000/28 = 25,5С. Прошу обратить особое внимание, что это не температура внутри, а разница температур между улицей и помещением! Уличные -30 плюс наши 25,5 в итоге дадут внутри -4,5С!!!

Поставим вопрос по-другому: "Сколько надо нагревателей на эту избушку, чтобы в ней все-таки стало тепло?". Очень просто. Как мы помним, один нагреватель способен нагреть нашу будку на 25,5С. Значит, второй нагреватель нагреет ее еще на столько же и внутри уже будет =21С, что уже терпимо. А вот если включить еще и половинку третьего обогревателя, то это даст нам еще 25,5/2 = 12,8С. И будет у нас уже курорт, почти 34С. А вот если при этом вдарит сорокаградусный мороз, то даже два с половиной обогревателя (добрых 5 кВт, не всякие пробки выдержат) согреют нас только до 23,8С.

Теперь, положим, шеф просек это дело и решил один раз заплатить, зато потом всю жизнь экономить на электричестве и ремонте проводки, а также на покупке новых радиаторов взамен сгоревших, и раскошелился утеплить будку со всех сторон десятисантиметровым слоем пенопласта (с научным названием "пенополистирол плотностью 40 кг/кубометр).

Будьте бдительны!!! Если он решит еще сэкономить и утеплит домик изнутри (снаружи ведь придется в полтора раза больше пенопласта и прочего сайдинга потратить: примерно 46 м² вместо 28), то у вас при плохой вентиляции внутри (а в мороз какая вентиляция, если и так холодно?) может щипать глаза и портиться здоровье!

Ну так вот, утеплил он, значит, избушку и отобрал все нагреватели кроме одного да еще и маломощные пробки ввинтил и на замок их закрыл. Включить-выключить можно, а вот сменить, или там жучка поставить — уже никак. Насколько теперь нагреется наша избушка одним нагревателем и какая будет в ней температура в тридцати- или, не дай Бог, сорокаградусный мороз?

Заглянем в справочник. Тепловое сопротивление 10-сантиметрового слоя "пенополистирола плотностью 40" будет 2,44 С*м²/Вт. Только не забудьте, что снаружи у нас его уже 45,8 м². Чисто пенопласт на двух киловаттах нам обеспечит разницу температуры в 2000Вт * 2,44С*м²/Вт / 45,8м² = 106,5С!!!

Даже в сорокаградусный мороз нам на полной мощности гарантировано внутри до 66,5С!!! А если сгорит одна из его половинок и останется только 1кВт, то останется перепад температуры 53,3С и даже в сорокаградусный мороз внутри будет 13,3С, а в тридцатиградусный — +23С. Не забудьте еще, что кирпичи-то мы никуда не дели, и они нам тоже обеспечивают свои 25,5С на двух киловаттах и, соответственно, 12,8С на одном. Что в сумме на полной мощности нашего единственного радиатора при сорокаградусном морозе снаружи составит +92С внутри, а половинка радиатора выдаст +26С —

Осталось только посчитать, сколько денег потратит шеф на утепление и сколько он при этом сэкономит за каждый отопительный сезон.

Предположим, что наша будка обогревается круглосуточно, автоматика в радиаторе исправна и он держит внутри комфортную температуру +24С. (хотя в стандарте оптимальной считается диапазон 21-23С, на мой вкус это прохладненько). Да и греться мы будем не официальный отопительный сезон, когда снаружи в среднем ниже +8, а побольше, пока на улице средняя температура до +10. Согласно "Строительной климатологии" таких суток у нас 230 в году и средняя температура за этот сезон равна -6,6С. Всего набегает (24 + 6,6)*230 = 7038 градус-суток.

При этом сопротивление теплопередаче всех неутепленных стен нашей будки будет 0,357С*м²/Вт / 28м² = 0,01275С/Вт.

Тепловое сопротивление всей будки означает разницу температуры внутри будки при мощности нагревателя в один Ватт. А если мы возьмем обратную величину (кнопочка 1/х вашего калькулятора), то получим "теплопроводность", которая означает требуемую мощность нагревателя для поддержания разницы температур в один градус. Для нашей неутепленной будки теплопроводность стен составит 78,43 Вт/С. Эта величина кажется попонятней.

За весь наш сезон в неутепленной будке мы спалим 7038С*сут * 78,43Вт/С = 552 000Вт*сутки электроэнергии. Но хитрые энергетики считают электричество в киловатт-часах. И наши расходы будут 552000Вт*сутки * 24(часа/сутки) = 13 248 000 Вт*ч = 13 248 кВт*ч

Проделаем такие же манипуляции с утепленной избушкой. Сопротивление кирпича мы уже посчитали. Теперь нам надо к нему прибавить сопротивление пенопластового утепления, которое будет 2,44С*м²/Вт / 45,8м² = 0,05328С/Вт.

Суммарное сопротивление стен будет 0,05328 + 0,01275 = 0,066 С/Вт. Теплопроводность, соответственно, составит 15,15 Вт/С.

Расход электроэнергии на отопление за сезон, соответственно, получится 2 559 кВт*ч, что в 5,18 раз меньше. В абсолютных цифрах экономия в 10 690 кВт*часов. Насколько я знаю, киловатт-час нынче побольше рубля стоит.

Если же отопление считать официально по ГОСТу и СНиПу, то оно составит 6415 радус-суток, что даст нам экономию в 10 690 * 6415 / 7038 = 9744 кВт*ч.

Затраты на утепление? У меня сейчас нет под рукой точных цен на материалы, но, думаю, не сильно ошибусь, если скажу, что за все материалы вместе с работой уйдет тысяч 20, максимум 30.

Для полноты картины надо еще добавить, что мы не учли затраты на вентиляцию: ведь свежий холодный воздух с улицы надо нагреть до комнатной температуры, а потом выпустить его в трубу отработанный, но уже теплый. Однако, в обоих случаях затраты на нагрев воздуха будут одинаковыми и утепление стен на них никак не повлияет. Также надо добавить, что электроэнергия &mdash это самый дорогой вид энергии, поэтому греться лучше, например, печкой. В нашей стране производятся шикарные печи медленного горения (аналог канадских "Булерьянов" по принципу работы), однако, я не знаю, есть ли "Булерьяны" для таких маленьких конурок, а вот у новосибирского "Термофора" есть модель "Шеврон", размером не больше масляного радиатора. О различных системах вентиляции и отопления мы обязательно с вами поговорим в свое время.

На сегодня все. В следующем выпуске, вооружившись добытыми сегодня цифрами и пониманием физического смысла теплоизоляции :) посмотрим более реальные примеры, чем сегодняшняя демонстрационная конура.

До свидания. Александр Шатунов,
otdelaem-kurgan@list.ru,
Администратор сайта "Отделаем.Ру/Курган/"

Жду ваших отзывов. Рекомендуйте эту рассылку знакомым. Чтобы подписаться по почте, надо отправить пустое письмо по адресу home.build.otdelaemkurgan-sub@subscribe.ru

Внимание!!!

1. Если вы присылаете письмо, то я считаю, что вы согласны на его публикацию в рассылке. Если вы не хотите публикации своего письма, указывайте это явно.

2. Если вы желаете, чтобы ваши имя и/или электронный адрес при опубликовании вашего письма появился в рассылке, пишите их прямо в тексте письма. Я сам не буду подставлять ваши контактные данные.