Что нам стоит дом построить?

Нарисуем - будем жить...

Вагонные споры - последнее дело...

На самом деле, построить хороший дом - дело сложное и дорогое. И пока нам не по карману. Однако, выпив пивка, желание поспорить возникает на подобные абстрактные темы все ж возникает.
Вот и в этот раз спор зашел про теплоизоляцию дома. Я говорил, что самый лучший теплоизолятор (с моей точки зрения, конечно) - это пенополиуретан или пенополистирол. И что бы обеспечить достаточную теплоизоляцию, слой теплоизолятора должен быть толстым, ну где-нибудь метр.

Андрей же поражался высказанному мною утверждению и говорил, что самый хороший материал - это пенобетон, и метр - ну куда ж столько? - это очень много, хватит и 30 см. Собственно, разговор свелся к тому, как и что я считал. И просьбой представить мой расчет, что бы предъявить его для проверки знакомому теплофизику. Так как считал я, по словам Андрея, не правильно.

Ну вот, привожу. Не подробный расчет, он в электронных таблицах сделан, могу скинуть, если сильно надо будет. А результаты и мысли.

Сначала мысли. Вообще, теплопроводность материала определяется соответствующим коэффициентом (капитан Очевидность детектид). Измеряется он в Вт/(м*К).

Что это значит? Это значит, какое количество теплоты пройдет через материал площадью 1 м2, толщиной 1 м и при разнице температур на его противоположных концах в 1 градус.

При уменьшении толщины материала, его сопротивление передаче тепла линейно падает.

Посмотрим, какой же коэффициент теплопроводности у разных строительных материалов:

Материал	Плотность	Коэффициент теплопроводности
Железобетон	2500	1,69
Кирпич красный глиняный	1800	0,56
Пенобетон	1000	0,29
Пенобетон	300	0,08
Пенополиуретан	40	0,03

Как видим, железобетон - самый плохой теплоизолятор. Именно поэтому во многих наших панельных квартирах холодно зимой. Мы еще чуть дальше вернемся к этому моменту. В то время как пенополиуретан (или пеноплистирол, они примерно одинаковы) самый лучший. Легкий пенобетон, за который вроде как ратовал Андрей, тоже очень не плох, но примерно в 2.5 раза хуже, чем пенополиуретан. И тут еще такой момент, легкий пенобетон, судя по его плотности, не стоит использовать для возведения несущих конструкций, как и пенополиуретан. Но из-за тяжести пенобетона несущие конструкции должны быть существенно прочнее, и соответственно, дороже.

Теперь давайте посчитаем расход энергии на отопление небольшого загородного дома. Естественно, расчет примерный, оценочный сверху.

Сам расчет строится на простейшей формуле теплопроводности:, где
 — коэффициент теплопроводности,
 — полная мощность тепловых потерь,
 — площадь внешней поверхности дома,
 — перепад температур между температурой внутри и снаружи помещения,
 — толщина стены.

Также я считал, что через пол уходит на 60% тепла меньше, чем через стены или потолок. Не буду утомлять подробностями расчета, скажу только, что для небольшого дома площадь внешней поверхности у меня составила 261 кв. м, а пола - 144 кв.м.

Окна я считал немного по-другому: использовал данные по тепловому сопротивлению одного из производителей окон. Для данного варианта рассчитывалось небольшое по площади остекление, всего в 27 кв. м.

Итак, при внешней температуре в -30 градусов, внутренней +25, и теплоизоляторе пенополиуретане в 1 м толщиной, мощность, необходимая для поддержания этой температуры составит 3177 Вт. Или 76 кВт*ч в день. Или 2287 кВт*ч в месяц.

Много это или мало? Зависит от стоимости кВт*ч. Стоимость электроэнергии все знают, можете посчитать. Хоть электроэнергия и самая дорогая, но даже при ее использовании сумма получается вполне адекватная. А если учесть, что -30 у нас не всю зиму, то в общем, стоимость отопления по кругу за год получится сравнимой с той, что платим за отопление в квартирах.

Любопытный факт: из указанной мощности только 17% приходятся на стены. Остальные 83% - это окна! Кстати, несложным техническим приемом можно снизить потери через окна процентов на 20 (оценка на глаз). Кто догадается, каким?

При какой средней температуре не нужно будет отапливать рассматриваемый дом, если средняя тепловыделение небольшого домохозяйства (тепло, выделяемое людьми, приготовление пищи, свет и так далее) составляет 500 Вт? При температуре 17 градусов.

Почему же тогда отопление в городе включают про достижение среднесуточной температуры в 7 градусов в течение нескольких дней (трех, если память не изменяет)? 

Все дело в том, что многоквартирных домах площадь внешних стен получается существенно меньше, чем в отдельностоящем. И народ живет существенно компактней. Кроме того, я не учитываю наличие штукатурки и теплообмен с воздухом.

А вообще-то, к моменту включения тепла мы уже начинаем конкретно мерзнуть в наших панельных квартирах.

Что будет, если уменьшить толщину теплоизолятора до 30 см? Мощность на обогрев вырастит до 4400 Вт, или 105 кВт*ч в день, 3170 кВт*ч в месяц. На окна будет приходится всего 60% теплопотерь. 

Заменим материал на легкий пенобетон, толщина стены 30 см. На обогрев потребуется 7300 Вт, 175 кВт*ч в день или 5273 кВт*ч в месяц.

Не буду утомлять обилием цифр. Интересен вариант использования железобетона. При той же толщине стен, на обогрев такого дома потребуется мощность в 100 кВт! Так что наши панельные многоэтажки не очень-то хорошо приспособлены к сибирским морозам. И, по мере неизбежного возрастания стоимости тепловой энергии, отопление в таких домах будет все более дорогим.

Какие выводы можно сделать из этого безумного количества букв?

1. Чем больше площадь остекления, тем светлее и радостнее будет в вашем доме. И тем больше будут счета за отопление.
2. При строительстве дома нужно использовать современные теплоизоляционные материалы.
3. Чем толще стены, тем теплее дом.  

Да, в расчете не учитывались несущие конструкции стены, а также процесс теплообмена между воздухом и стенами. Также необходимо бы учитывать наличие штукатурки, обоев и слоев других материалов. Вангую, что учет этих особенностей снизит потребление энергии на обогрев.

Так что повторюсь: все приведенные цифры - это оценка тепла на обогрев сверху.