Топлотехническо изчисление на сграда: специфики и формули за извършване на изчисления + практически примери

По време на експлоатацията на сградата не е желателно както прегряване, така и замръзване. Определете средната земя ще позволи да се изчисли топлинното инженерство, което е не по-малко важно от изчислението на рентабилност, здравина, устойчивост на огън, издръжливост.

Въз основа на топлотехническите стандарти, климатичните характеристики, паропропускливостта и влагата се извършва изборът на материали за изграждане на ограждащи конструкции. Как да извършите това изчисление, ние разглеждаме в статията.

Целта на изчислението на топлотехниката

Много зависи от топлинните характеристики на капиталното ограждане на сградата. Това е влажността на структурните елементи и температурните индикатори, които влияят на наличието или отсъствието на кондензат върху вътрешните прегради и тавани.

Изчислението ще покаже дали стабилните температурни и влажни характеристики се поддържат при плюс и минус. Списъкът на тези характеристики включва също такъв показател като количеството топлина, загубена от сградната обвивка в студения период.

Не можете да започнете да проектирате без да имате всички тези данни. Въз основа на тях изберете дебелината на стените и подовете, последователността на слоевете.

Според регламентите на GOST 30494-96 температурни стойности вътре. Средно е 21⁰. В същото време относителната влажност трябва да остане в удобна рамка и това е средно 37%. Най-високата скорост на движение на въздушната маса - 0,15 m / s

Изчислението на топлотехниката има за цел да определи:

1. Конструкциите идентични ли са с посочените изисквания по отношение на термичната защита?
2. Удобният микроклимат вътре в сградата е толкова напълно осигурен?
3. Осигурена ли е оптимална термична защита на конструкциите?

Основният принцип е да се поддържа баланс на разликата в температурните показатели на атмосферата на вътрешните структури на огради и помещения. Ако не се наблюдава, тези повърхности ще поемат топлина, а вътре температурата ще остане много ниска.

Промените в топлинния поток не трябва да влияят значително на вътрешната температура.Тази характеристика се нарича топлинна устойчивост.

Чрез извършване на топлинно изчисление се определят оптималните граници (минимални и максимални) на размерите на стените и подовете в дебелина. Това е гаранция за експлоатация на сградата за дълъг период, както без силно замръзване на конструкциите, така и при прегряване.

Параметри за извършване на изчисления

За да извършите изчисление на топлината, се нуждаете от първоначалните параметри.

Те зависят от редица характеристики:

1. Дестинация на сградата и нейният тип.
2. Ориентации на вертикални сградни обвивки спрямо ориентацията към кардиналните точки.
3. Географските параметри на бъдещия дом.
4. Обемът на сградата, нейният брой етажи, площ.
5. Видове и размери на отворите на вратите, прозорците.
6. Вид отопление и техническите му параметри.
7. Броят на постоянните жители.
8. Материал на вертикални и хоризонтални ограждащи конструкции.
9. Припокриване на последния етаж.
10. Снабден с гореща вода.
11. Вид вентилация.

Други структурни характеристики на конструкцията се вземат предвид при изчисляването. Въздухопропускливостта на сградните обвивки не трябва да допринася за прекомерно охлаждане вътре в къщата и да намалява характеристиките на топлозащита на елементите.

Загубата на топлина причинява и преовлажняване на стените, а в допълнение, това води до влажност, което се отразява неблагоприятно на дълготрайността на сградата.

В процеса на изчисление на първо място се определят топлотехническите данни на строителните материали, от които се прави обвивката на сградата. Освен това намаленото съпротивление на топлопреминаване и съответствието с неговата нормативна стойност подлежи на определяне.

Формули за изчисляване

Течовете на топлина, загубени от къщата, могат да бъдат разделени на две основни части: загуби чрез обвивки на сгради и загуби, причинени от функционирането вентилационна система, В допълнение, топлината се губи, когато топлата вода се изпуска в канализационната система.

Загуби чрез строителни пликове

За материалите, които изграждат ограждащите конструкции, е необходимо да се намери стойността на индекса на топлопроводимост Kt (W / m x степен). Те са в съответните директории.

Сега, знаейки дебелината на слоевете, по формулата: R = S / CTизчислете топлинното съпротивление на всяка единица. Ако дизайнът е многопластов, всички получени стойности се сумират.

Размерите на топлинните загуби се определят най-лесно чрез добавяне на топлинните потоци през ограждащите конструкции, които всъщност образуват тази сграда

Ръководейки се от тази техника, вземете предвид момента, в който материалите, които съставят конструкцията, имат различна структура. Също така се взема предвид, че топлинният поток, преминаващ през тях, има различни специфики.

За всеки отделен дизайн загубата на топлина се определя по формулата:

Q = (A / R) x dT

тук:

• A - площ в m².
• R е съпротивлението на структурата за пренос на топлина.
• dT е температурната разлика между външната и вътрешната страна. Трябва да се определи за най-студения 5-дневен период.

Извършвайки изчислението по този начин, можете да получите резултата само за най-студения петдневен период. Общата загуба на топлина за целия студен сезон се определя, като се вземе предвид параметърът dT, като се вземе предвид температурата, не най-ниската, а средната.

Степента, до която се абсорбира топлината, както и топлопредаването, зависи от влажността на климата в региона. Поради тази причина в изчисленията се използват карти на влажността.

На следващо място, изчислете количеството енергия, необходимо за компенсиране на загубата на топлина, преминала както през сградната обвивка, така и чрез вентилация. Той е посочен от W.

Има формула за това:

W = ((Q + QB) x 24 x N) / 1000

В него N е продължителността на отоплителния период в дни.

Недостатъците на изчисляване на площта

Изчислението въз основа на показателя за площ не е много точно. Тук такъв параметър като климат, температурни индикатори, както минимална, така и максимална, влажност, не се взема предвид. Поради игнорирането на много важни точки, изчислението има значителни грешки.

Често опитвайки се да ги блокира, проектът предвижда "склад".

Ако все пак сте избрали този метод за изчисление, трябва да вземете предвид следните нюанси:

1. С височина на вертикални огради до три метра и наличието на не повече от два отвора на една повърхност, резултатът е по-добре да се умножи по 100 вата.
2. Ако проектът има балкон, два прозореца или лоджия се умножават средно по 125 вата.
3. Когато помещенията са промишлени или складови, се използва умножител 150W.
4. Ако радиаторите са разположени в близост до прозорци, проектният им капацитет се увеличава с 25%.

Формулата на областта е:

Q = S x 100 (150) W.

Тук Q е комфортно ниво на топлина в сградата, S е площта с отопление в м². Числа 100 или 150 - специфичното количество топлинна енергия, изразходвано за отопление 1 m².

Загуби чрез вентилация в дома

Ключовият параметър в този случай е скоростта на обмен на въздух. При условие, че стените на къщата са паропропускливи, тази стойност е равна на единство.

Проникването на студен въздух в къщата се осъществява чрез захранваща вентилация. Изпускателната вентилация допринася за заминаването на топъл въздух. Намалява загубите чрез вентилация на топлообменника. Не позволява топлината да изтича заедно с отработения въздух и той загрява входящите потоци

Той осигурява пълна актуализация на въздуха вътре в сградата за един час. Сградите, изградени съгласно DIN стандарта, имат стени с пароизолация, поради което тук се приема, че скоростта на въздушния обмен е две.

Съществува формула, чрез която се определят загубите на топлина през вентилационна система:

Qw = (V x Qu: 3600) x P x C x dT

Тук символите означават следното:

1. Qв - загуба на топлина.
2. V е обемът на помещението в mᶾ.
3. P е плътността на въздуха. стойността му се приема равна на 1,2047 kg / mᶾ.
4. Kv - скоростта на обмен на въздух.
5. C е специфичната топлина. Тя е равна на 1005 J / kg x C.

Въз основа на резултатите от това изчисление е възможно да се определи мощността на топлинния генератор на отоплителната система. Ако стойността на мощността е твърде висока, ситуацията може да се превърне в изход. вентилационен блок с рекуператор, Нека разгледаме няколко примера за къщи, изработени от различни материали.

Пример за изчисление № 1 на топлотехниката

Изчисляваме жилищна сграда, разположена в 1 климатичен регион (Русия), подзона 1В. Всички данни са взети от таблица 1 на SNiP 23-01-99. Най-студената температура, наблюдавана за пет дни, със сигурност 0,92 - tn = -22 -С.

В съответствие с SNiP периодът на отопление (zop) продължава 148 дни. Средната температура през отоплителния период с дневни средни дневни температурни показатели на въздуха на улицата е 8⁰ - tot = -2,3⁰. Външната температура през отоплителния сезон е tht = -4.4⁰.

Загубата на топлина у дома е най-важният момент на етапа на проектиране. Изборът на строителни материали и изолация зависи от резултатите от изчислението. Няма нулеви загуби, но се стремим да гарантираме, че са възможно най-целесъобразни.

Условието е, че в стаите на къщата трябва да се осигурява температура от 22 дома. Къщата е на два етажа и стени с дебелина 0,5 м. Височината й е 7 м, размерите в план са 10 х 10 м. Материалът на вертикалната стена е топла керамика. За него коефициентът на топлопроводимост е 0,16 W / m x C.

Минералната вата беше използвана като външна изолация с дебелина 5 cm. Стойността на CT за нея е 0,04 W / m x C. Броят на отворите на прозорците в къщата е 15 бр. 2,5 м² всяка.

Загуба на топлина през стени

На първо място е необходимо да се определи топлинното съпротивление както на керамичната стена, така и на изолацията. В първия случай R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 кв. mx C / W. Във втория - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 кв. mx C / W. По принцип за вертикален сграден плик: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 кв. mx C / W.

Тъй като загубата на топлина има пряко пропорционална връзка с площта на сградната обвивка, ние изчисляваме площта на стените:

A = 10 x 4 x 7 - 15 x 2.5 = 242.5 m²

Сега можете да определите загубата на топлина през стените:

Qc = (242.5: 4.375) x (22 - (-22)) = 2438.9 W.

Топлинните загуби чрез хоризонтални стени се изчисляват по същия начин. В резултат на това всички резултати са обобщени.

Ако има мазе, то загубата на топлина през фундамента и пода ще бъде по-малка, тъй като температурата на почвата, а не на външния въздух, участва в изчислението

Ако мазето под пода на първия етаж е отоплено, подът не може да бъде изолиран.Сутеренните стени все още са по-добре покрити с изолация, така че топлината да не отива в земята.

Определяне на загубите чрез вентилация

За да опростите изчислението, не вземайте предвид дебелината на стените, а просто определете обема на въздуха вътре:

V = 10х10х7 = 700 mᶾ.

При кратност на обмен на въздух Kv = 2, загубата на топлина ще бъде:

Qw = (700 x 2): 3600) x 1.2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 20 776 W.

Ако Kv = 1:

Qw = (700 x 1): 3600) x 1.2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 10 358 W.

Ефективната вентилация на жилищните сгради се осигурява от ротационни и плочи рекуператори. Ефективността на първия е по-висока, достига 90%.

Пример за изчисление № 2 на топлотехниката

Необходимо е да се изчислят загубите през тухлена стена с дебелина 51 см. Изолира се с 10-сантиметров слой минерална вата. Отвън - 18⁰, отвътре - 22⁰. Размерите на стената са 2,7 м височина и 4 м дължина. Единствената външна стена на стаята е ориентирана на юг, няма външни врати.

За тухла коефициентът на топлопроводимост Kt = 0,58 W / m º C, за минерална вата - 0,04 W / m º C. Термично съпротивление:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 кв. mx C / W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 кв. mx C / W. По принцип за вертикален сграден плик: R = R1 + R2 = 0.879 + 2.5 = 3.379 квадратни метра. mx C / W.

Площ на външната стена A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Загуба на топлина през стената:

Qc = (10.8: 3.379) x (22 - (-18)) = 127.9 W.

За изчисляване на загубите през прозорци се използва същата формула, но тяхното термично съпротивление обикновено е посочено в паспорта и не е необходимо да се изчислява.

При топлоизолация на къща прозорците са „слаба връзка“. Доста голяма част от топлината преминава през тях. Многослойните прозорци с двоен стъклопакет, отразяващите топлината филми, двойните рамки ще намалят загубите, но дори това няма да помогне да се избегнат напълно топлинните загуби

Ако прозорците на къщата с размери 1,5 х 1,5 м² са енергоспестяващи, ориентирани към север, а топлинното съпротивление е 0,87 м2 ° C / W, тогава загубите ще бъдат:

Qo = (2,25: 0,87) x (22 - (-18)) = 103,4 t.

Пример за изчисление № 3 на топлотехниката

Ще извършим топлинно изчисление на дървена дървена сграда с фасада, издигната от борови трупи с дебелина 0,22 м. Коефициентът за този материал е К = 0,15. В тази ситуация загубата на топлина ще възлиза на:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 м² x ⁰C / W.

Най-ниската петдневна температура е -18⁰, за комфорт в къщата температурата е зададена на 21⁰. Разликата е 39⁰. Ако изхождаме от площ от 120 м², получаваме резултата:

Qc = 120 x 39: 1,47 = 3184 W.

За сравнение определяме загубата на тухлена къща. Коефициентът за силикатна тухла е 0,72.

R = 0,22: 0,72 = 0,306 м² x ⁰C / W.
Qs = 120 x 39: 0.306 = 15 294 вата.

При същите условия дървена къща е по-икономична. Силикатна тухла за зидане тук изобщо не е подходяща.

Дървената конструкция е с висока топлинна мощност. Неговите ограждащи конструкции поддържат комфортна температура за дълго време. Независимо от това, дори дървената къща трябва да бъде изолирана и е по-добре да направите това както отвътре, така и отвън

Строителите и архитектите препоръчват да се прави консумация на топлина по време на отопление за компетентния избор на оборудване и на етапа на проектиране на къщата да изберете подходящата изолационна система.

Пример за изчисление на топлината № 4

Къщата ще бъде построена в района на Москва. За изчислението е взета стена, създадена от блокове от пяна. Как се прилага изолацията екструдирана пенополистирол, Завършване на конструкцията - мазилка от двете страни. Структурата му е варовита и песъчлива.

Експандираният полистирол има плътност 24 kg / mᶾ.

Относителната влажност на въздуха в помещението е 55% при средна температура 20 °. Дебелина на слоя:

• мазилка - 0,01 м;
• пенобетон - 0,2 м;
• полистиролова пяна - 0,065 m.

Задачата е да се намери необходимото съпротивление на топлопреминаване и действителното. Необходимият Rtr се определя чрез заместване на стойностите в израза:

Rtr = a x GSOP + b

където GOSP е градусовият ден на отоплителния сезон, а a и b са коефициентите, взети от таблица № 3 от Правилата на кодекса 50.13330.2012. Тъй като сградата е жилищна, a е 0,00035, b = 1,4.

GSOP се изчислява по формулата, взета от един и същ SP:

GOSP = (tv - tot) x zot.

В тази формула tv = 20⁰, tf = -2.2⁰, zf - 205 - периодът на отопление в дни. Ето защо:

GSOP = (20 - (-2,2)) x 205 = 4551⁰ С x ден .;

Rtr = 0,00035 x 4551 + 1,4 = 2,99 м2 x C / W.

Използвайки таблица № 2 SP50.13330.2012, определете топлопроводимостта за всеки слой от стената:

• λb1 = 0,81 W / m ⁰S;
• λb2 = 0,26 W / m ⁰S;
• λb3 = 0,041 W / m ⁰S;
• λb4 = 0,81 W / m ⁰S.

Общата условна устойчивост на топлопреминаване Ro, равна на сумата от съпротивленията на всички слоеве. Изчислете го по формулата:

Тази формула е взета от SP 50.13330.2012.Тук 1 / av е противодействието на топлинното възприятие на вътрешните повърхности. 1 / bg - същата външна, δ / λ - устойчивост на термичен слой

Замяна на получените стойности: = 2,54 m2 ° C / W. Rf се определя чрез умножение на Ro с коефициент r, равен на 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x ° C / W.

Резултатът задължава да промени дизайна на заграждащия елемент, тъй като действителното термично съпротивление е по-малко от изчисленото.

Има много компютърни услуги, които ускоряват и опростяват изчисленията.

Топлотехническите изчисления са пряко свързани с дефиницията на точка на оросяване, Ще научите какво е и как да намерите неговата стойност от статията, която препоръчваме.

Изводи и полезно видео по темата

Извършване на изчисление на топлотехниката с помощта на онлайн калкулатор:

Правилното изчисление на топлотехниката:

Компетентното изчисление на топлотехниката ще ви позволи да оцените ефективността на изолацията на външните елементи на къщата, да определите мощността на необходимото отоплително оборудване.

В резултат на това можете да спестите от закупуването на материали и отоплителни уреди. По-добре е да знаете предварително дали оборудването може да се справи с отоплението и кондиционирането на сградата, отколкото да купувате всичко на случаен принцип.

Моля, оставете коментари, задавайте въпроси, публикувайте снимка по темата на статията в блока по-долу. Разкажете ни как изчислението на топлотехниката ви помогна да изберете отоплителното оборудване с необходимата мощност или изолационната система. Възможно е вашата информация да е полезна за посетителите на сайта.