Накопление тепла в доме

Категория: Стройка

Для усвоения этих энергий ограждающими конструкциями здания целесообразно использовать недорогие материалы, отличающиеся высокой теплоемкостью и массой (изоляционные деревоволокнистые плиты, молотая газетная бумага (эковата), композитные материалы на основе глины, песка, соломы, конопли и т. д.).

Такие подходы уже общепризнаны в мире, потому что, применяя их на практике, можно получить недорогое, комфортное и экологичное жилье. Фактически, ничего нового в использовании вышеперечисленных материалов нет, просто технологии их применения поднялись на более высокий уровень.
Итак, тепло усваивается на чердаке, в стенах и под фундаментом дома.

Рассмотрим процессы накопления тепла на примере хорошо утепленного одноэтажного дома площадью 100 кв. м. Площадь 4-угольной крыши — 120 кв. м. Стены дома параллельные сторонам света.
Кроме того, важным фактором является соотношение площади стен и фундамента, так как при меньшей площади стен можно избежать лишних теплопотерь. При этом будем учитывать наши российские реалии (максимальные теплопотери дома в холодное время года не превышают 4 кВт в час, то есть 40 Вт в год / кв. м). Эта цифра на самом деле реалистична, поскольку теплоаккумуляторы под фундаментной плитой являются теплыми полами, которые равномерно и экономно излучают тепло (минимум конвекционных потоков, меньше температура внутренних поверхностей стен).

Итак, какой энергетический потенциал чердака?

Если крыша чердака площадью 100 кв. м обшить изнутри изоляционными древесноволокнистыми плитами толщиной 10 см., то при плотности 300 кг / куб. м их общая масса составит 3600 кг.

Теперь к фундаментам

В чем же суть технологий утепления фундаментов и накопления ими тепла?

В 50-х годах прошлого века скандинавские страны внедрили и узаконили методики строительства неглубоких утепленных морозостойких фундаментов.
Далее эстафету подхватили ученые США, которые после всестороннего обследования таких фундаментов подтвердили их эффективность и целесообразность использования в холодных климатических зонах Северной Америки. При поддержке министерства энергетики США были разработаны и апробированы методики их расчета. Как в США, так и в Европе было выяснено, что глубина промерзания почвы при утепленном фундаменте уменьшается почти в два раза. Например, при глубине промерзания почвы 180 см. (Финляндия) глубина фундамента ограничивается 100 см.

В то же время в мире интенсивно исследуют грунтовые аккумуляторы тепла. Особый интерес вызывает потенциал такого аккумулятора и срок окупаемости инвестиций. Ведь тепло нужно как-то подать под фундамент и сохранить до наступления холодов.

Самым распространенным способом является использование солнечных водонагревательных или воздушных коллекторов. Правда, для дома площадью 100 кв. м площадь коллекторов впечатляет — до 20—25 кв. м. Для среднестатистического россиянина стоимость этих коллекторов делает невозможным применение почвенного аккумулятора тепла. Выходом из этой досадной ситуации является использование крыши дома как воздушного коллектора. В солнечный день воздух поступает через промежуток между покрытием крыши и теплоизоляцией, нагревается и подается в грунтовый теплоаккумулятор, расположенный под фундаментной плитой.

Грунтовые аккумуляторы тепла обычно обустраиваются под фундаментными плитами домов. Фактически, они равномерно обогревают дом и выполняют функцию теплых полов. Грунтовое основание аккумулятора гидро- и теплоизолируется от почвы и фундаментных стен с целью снижения излишних теплопотерь.
Поскольку энергетический потенциал аккумулятора ограничен, то эффективность его использования зависит от теплопотерь дома и тепловых поступлений в него.

Если почвенный аккумулятор «заряжается» в горячем августе, то на сколько времени может хватить его тепла?

Для упрощения расчетов возьмем за основу хорошо уплотненный песчаный аккумулятор размером 10 х 10 х 0,6 куб. м. Дальнейшие расчеты создавались на основе следующих данных:

  • Теплоемкость песка, Вт·с/кг°С: 840;
  • Удельный вес, кг / куб. м: 1553;
  • Температурный диапазон, °С: 25;
  • Масса аккумулятора, кг: 60 · 1553 = 93180.

То есть, если в холодное время суточные теплопотери составляют 4 * 24 = 96 кВт·ч, то накопленного тепла хватит только на шесть таких дней. При более детальном рассмотрении оказалось, что важными также являются постоянные тепловые поступления от солнца в течение осени и даже зимой. Кроме того, выше не учтен эффект глубокого прогревания за пределами песчаного ложа — как фундаментной плиты, стен и потолка внутри дома, так и почвы вне фундамента в августе, перед началом отопительного сезона.

Какие выводы можно сделать после получения предварительных расчетов?

  1. С крыши дома можно «взять» значительное количество тепла для обогрева домов, расположенных даже в зонах холодного климата.
  2. Теплом чердака можно обогреть потолок, а теплом фундаментной плиты — пол дома.
  3. Предварительные расчеты имеют только оценочный характер, поскольку не учитывались другие факторы поступления тепла в дом.
  4. Данные, полученные по литературе, свидетельствуют о более высокой доле солнечной энергии в обогреве дома. К тому же мы не учитывали запасы энергии (543,5 + 52,5 кВт·ч.), накопленные аккумуляторами в августе.
  5. При построении таких аккумуляторов тепла отпадает необходимость в дополнительных источниках энергии. Но, согласно экспериментальным данным, температура пола в зимнее время не опускается ниже 10 °С даже при выключенном отопительном оборудовании.
  6. На данный момент целесообразно сооружение экспериментального дома с возможностью мониторинга температурных процессов на чердаке дома и под его фундаментом.
Похожие статьи

Заказать звонок

Заполните форму и мы в ближайшее время свяжется с вами!

×