Общие сведения о теплообмене, причины потери тепла

По сути, здания являются коробками, которые обеспечивают нам защиту от внешней окружающей среды. Хотя, на самом деле, они формируют сложную сеть, состоящую из строительных материалов и взаимосвязанных систем, которые тесно взаимодействуют друг с другом. Если какая-либо часть здания подвергается изменениям – это оказывает влияние на здания в целом. Каждый компонент, использованный в конструкции здания должен гармонично сочетаться с другими его составляющими компонентами.

Сбалансированная конструкционная система похожа на цепочку элементов, собранных вместе для оптимизации потребления энергии. Если один из таких элементов будет дефективным – это может нарушить баланс. Например, плохая герметизация может нивелировать выгоды, получаемые от качественной термоизоляции, а использование более мощного, чем необходимо отопительного оборудования не будет эффективным, и не улучшит систему здания.

Процессы теплообмена - определение и виды. Основные причины теплопотерь частного дома

Данная взаимозависимость является основой «системного
подхода», который используется в Канаде начиная с 1970 гг.
Системный подход – это метод дизайна, конструкции, осмотра и
тестирования, который принимает во внимание взаимодействие
различных элементов здания, таких как: фундамент, стены, крыша,
двери, термоизоляция и механические системы. Он позволяет
учитывать местонахождение конструкции, климат и поведение
людей. Если данные виды взаимодействия не будут учитываться,
природа возьмет верх и появятся проблемы.

Системный подход вместе с использованием новых строительных
материалов дает возможность архитекторам и строителям
создавать безопасные для здоровья и пригодные для обитания дома
устойчивые к таким проблемам, как появление плесени.
Благодаря такому подходу, покупатели могут сделать более
выгодные инвестиции, чтобы достичь своих долгосрочных целей,
архитекторы увидят воплощение своего дизайна в реальность, риск
скрытых дефектов будет минимализирован, и, самое важное,
здоровье обитателей такого здания будет улучшено.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛООБМЕНЕ

Процессы теплообмена - определение и виды. Основные причины теплопотерь частного дома

Перед тем как говорить о термоизоляции, необходимо разобраться в 4 основных методах теплообмена – кондукции, конвекции, радиации и переносе массы.

Коэффициент теплосопротивления (коэффициент лямбда (λ) измеряется при кондукции – прохождении тепла через материал (материалы) применённые при строительстве стен или кровли.
Конвекция – это движение горячего воздуха в холодные зоны. Теплый воздух поднимается вверх или выходит наружу через отверстие.
В процессе радиации, или термальной радиации, нагревается вещество. Чем темнее вещество, тем сильнее оно притягивает тепло.
При переносе массы влажный воздух, как правило, переносится в сухие зоны. Чем больше влажности в воздухе, тем больше холода или тепла он переносит.

До недавнего времени только коэффициент лямбда (λ) или коэффициент теплопроводности (u-value) принимали во внимание. Однако по результатам фактических испытаний и их анализа был выявлен показатель, на который ранее не обращали внимания - это герметичность оболочки здания (внешних стен, кровли)

Процессы теплообмена - определение и виды. Основные причины теплопотерь частного дома

УТЕЧКИ ВОЗДУХА И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЭНЕРГОПОТЕРИ

Если взять за 100% объем теплопотерь, то исходя из способов теплообмена выглядит это так (расчет при боковом ветре 5 м/с):

Процессы теплообмена - определение и виды. Основные причины теплопотерь частного дома

ВЫВОДЫ: ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

• Коэффициент теплопроводности
термоизоляции (u-value) – только частично
объясняет потребление энергии. При инфильтрации
воздуха коэффициент теплопроводности
рассчитывается по-другому.

• Герметичность необходимо контролировать,
хотя никто не может жить в полностью замкнутом
пространстве. Должны быть системы механического
контроля, регулирующие потоки воздуха,
выходящие из дома. Например - система
вентиляции, отопления и кондиционирования.

Рассмотрим на примере каменной ваты (при условии ее полной
герметичности): соотношение толщины материала и
теплосопротивления:

Процессы теплообмена - определение и виды. Основные причины теплопотерь частного дома

• Хорошая герметизация ограничивает доступ
аллергенов и загрязняющих веществ, таких как пыль
и пыльца, которые находятся в воздухе.

• Контроль влаги позволяет ограничивать
энергопотери, конденсацию (уменьшать тепловые
мосты) и рост плесени.

Процессы теплообмена - определение и виды. Основные причины теплопотерь частного дома