Termotechnický výpočet budovy: specifika a vzorce pro provádění výpočtů + praktické příklady

Během provozu budovy je nežádoucí přehřátí i zamrznutí. Určit prostřední půdu umožní tepelně technické výpočty, které nejsou neméně důležité než výpočet ziskovosti, pevnosti, odolnosti vůči ohni, trvanlivosti.

Na základě tepelně technických norem, klimatických charakteristik, paropropustnosti a propustnosti pro vlhkost se provádí výběr materiálů pro konstrukci obvodových konstrukcí. Jak provést tento výpočet, uvažujeme v článku.

Účel výpočtu tepelného inženýrství

Hodně záleží na tepelných charakteristikách hlavního oplocení budovy. To je vlhkost konstrukčních prvků a ukazatele teploty, které ovlivňují přítomnost nebo nepřítomnost kondenzátu na vnitřních příčkách a stropech.

Výpočet ukáže, zda jsou stabilní teplotní a vlhkostní charakteristiky udržovány při plus a minus teplotách. Seznam těchto charakteristik také obsahuje takový ukazatel, jako je množství tepla ztraceného obvodovým pláštěm budovy v chladném období.

Nemůžete začít navrhovat, aniž byste měli všechna tato data. Na jejich základě zvolte tloušťku stěn a podlah, sled vrstev.

Podle předpisů GOST 30494-96 teploty uvnitř. Průměrně je to 21⁰. Současně musí relativní vlhkost zůstat v příjemném prostředí, což je v průměru 37%. Nejvyšší rychlost pohybu vzduchu - 0,15 m / s

Cílem výpočtu tepelného inženýrství je stanovit:

1. Jsou konstrukce shodné s uvedenými požadavky, pokud jde o tepelnou ochranu?
2. Je pohodlná mikroklima uvnitř budovy tak zajištěna?
3. Je zajištěna optimální tepelná ochrana konstrukcí?

Hlavním principem je udržení rovnováhy rozdílu teplotních indikátorů atmosféry vnitřních struktur plotů a místností. Pokud není pozorováno, tyto povrchy absorbují teplo a uvnitř zůstane velmi nízká teplota.

Změny v tepelném toku by neměly výrazně ovlivnit vnitřní teplotu.Tato vlastnost se nazývá tepelná odolnost.

Provedením tepelného výpočtu jsou stanoveny optimální meze (minimální a maximální) rozměrů tloušťky stěn a podlah. Toto je záruka provozu budovy po dlouhou dobu, a to jak bez extrémního zamrzání konstrukcí, tak přehřátí.

Parametry pro provádění výpočtů

K provedení výpočtu tepla potřebujete počáteční parametry.

Závisí na řadě charakteristik:

1. Cíl budovy a její typ.
2. Orientace vertikálních obálek budovy vzhledem k orientaci ke světovým stranám.
3. Geografické parametry budoucího domova.
4. Objem budovy, počet podlaží, plocha.
5. Typy a rozměrové údaje dveří, okenních otvorů.
6. Typ vytápění a jeho technické parametry.
7. Počet trvalých obyvatel.
8. Materiál svislých a vodorovných uzavíracích struktur.
9. Překrývající se horní patro.
10. Vybaven horkou vodou.
11. Typ větrání.

Při výpočtu jsou brány v úvahu další strukturální vlastnosti konstrukce. Vzduchová propustnost obvodových plášťů budov by neměla přispívat k nadměrnému chlazení uvnitř domu a snižovat tepelné izolační vlastnosti prvků.

Ztráty způsobené teplem a zamokření stěn a to navíc vede k vlhkosti, což nepříznivě ovlivňuje trvanlivost budovy.

Při výpočtu se nejprve stanoví tepelně technické údaje o stavebních materiálech, z nichž je vyrobena plášť budovy. Kromě toho je stanoven snížený odpor přenosu tepla a shoda s jeho normativní hodnotou.

Vzorce pro výpočet

Úniky tepla ztracené domem lze rozdělit do dvou hlavních částí: ztráty způsobené budovami a ztráty způsobené funkcí ventilační systém. Kromě toho dochází ke ztrátě tepla při vypouštění teplé vody do kanalizace.

Ztráty díky budování obálek

U materiálů, které tvoří uzavírací struktury, je nutné najít hodnotu indexu tepelné vodivosti Kt (W / m x stupeň). Jsou v příslušných adresářích.

Nyní, znát tloušťku vrstev, podle vzorce: R = S / CTvypočítat tepelný odpor každé jednotky. Pokud je konstrukce vícevrstvá, všechny získané hodnoty se sčítají.

Rozměry tepelné ztráty jsou nejsnadněji stanoveny přidáním tepelných toků skrz uzavírací struktury, které skutečně tvoří tuto budovu

Při vedení této techniky vezměte v úvahu moment, kdy materiály, které tvoří strukturu, mají jinou strukturu. Rovněž se bere v úvahu, že tepelný tok, který jimi prochází, má různá specifika.

Pro každou jednotlivou konstrukci jsou tepelné ztráty určeny vzorcem:

Q = (A / R) x dT

Zde:

• A - plocha v m².
• R je odpor struktury přenosu tepla.
• dT je teplotní rozdíl mezi vnější a vnitřní stranou. Musí být určeno pro nejchladnější pětidenní období.

Tímto výpočtem získáte výsledek pouze za nejchladnější pětidenní období. Celková tepelná ztráta za celé chladné období se stanoví s ohledem na parametr dT, přičemž se bere v úvahu teplota, nikoli nejnižší, ale průměrná.

Míra absorpce tepla a přenos tepla závisí na klimatické vlhkosti v regionu. Z tohoto důvodu se při výpočtech používají mapy vlhkosti.

Dále vypočítejte množství energie potřebné k vyrovnání ztrát tepla, které prošly jak pláštěm budovy, tak ventilací. Označuje se W.

Existuje pro to vzorec:

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

V něm N je doba trvání topného období ve dnech.

Nevýhody výpočtu oblasti

Výpočet na základě ukazatele oblasti není příliš přesný. Zde se nebere v úvahu takový parametr, jako je klima, ukazatele teploty, minimální i maximální vlhkost. Kvůli ignorování mnoha důležitých bodů má výpočet významné chyby.

Projekt se často pokouší zablokovat a poskytuje „zásoby“.

Pokud jste přesto zvolili tuto metodu výpočtu, musíte zvážit následující nuance:

1. S výškou svislých plotů do tří metrů a přítomností ne více než dvou otvorů na jedné ploše je lepší vynásobit výsledek 100 watty.
2. Pokud má projekt balkon, dvě okna nebo lodžie se vynásobí průměrně 125 watty.
3. Pokud jsou prostory průmyslové nebo skladovací, použije se multiplikátor 150 W.
4. Jsou-li radiátory umístěny poblíž oken, zvyšuje se jejich konstrukční kapacita o 25%.

Vzorec oblasti je:

Q = S x 100 (150) W.

Zde Q je příjemná úroveň tepla v budově, S je plocha s vytápěním v m². Čísla 100 nebo 150 - specifické množství tepelné energie vynaložené na vytápění 1 m².

Ztráty domácí ventilací

Klíčovým parametrem v tomto případě je rychlost výměny vzduchu. Za předpokladu, že stěny domu jsou propustné pro páry, je tato hodnota rovna jednotě.

Pronikání studeného vzduchu do domu se provádí pomocí přívodního větrání. Odtahová ventilace přispívá k odvodu teplého vzduchu. Snižuje ztráty ventilací tepelného výměníku. Nedovoluje únik tepla spolu s odpadním vzduchem a zahřívá příchozí toky

Zajišťuje kompletní aktualizaci vzduchu uvnitř budovy za jednu hodinu. Budovy konstruované podle normy DIN mají stěny s parotěsnou zábranou, proto je zde míra výměny vzduchu považována za dvě.

Existuje vzorec, kterým se stanoví tepelné ztráty ventilačním systémem:

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

Zde symboly označují následující:

1. Qв - tepelné ztráty.
2. V je objem místnosti v mᶾ.
3. P je hustota vzduchu. jeho hodnota je rovna 1,2047 kg / m2.
4. Kv - rychlost výměny vzduchu.
5. C je měrné teplo. Rovná se 1005 J / kg x C.

Na základě výsledků tohoto výpočtu je možné určit výkon generátoru tepla topného systému. Pokud je hodnota výkonu příliš vysoká, situace se může stát východiskem. ventilační jednotka s rekuperátorem. Podívejme se na několik příkladů domů z různých materiálů.

Příklad výpočtu tepelného inženýrství č. 1

Vypočítáme obytný dům nacházející se v 1 klimatické oblasti (Rusko), podoblast 1B. Všechna data jsou převzata z tabulky 1 SNiP 23-01-99. Nejchladnější teplota pozorovaná po dobu pěti dnů se zabezpečením 0,92 - tn = -22⁰С.

Podle SNiP trvá topné období (zop) 148 dní. Průměrná teplota během topného období s denními průměrnými teplotními indexy vzduchu na ulici je 8⁰ - tot = -2,3⁰. Venkovní teplota během topného období je tht = -4,4⁰.

Tepelné ztráty doma jsou nejdůležitějším okamžikem ve fázi návrhu. Výběr stavebních materiálů a izolace závisí na výsledcích výpočtu. Neexistují žádné nulové ztráty, ale snažte se zajistit, aby byly co nejvýhodnější.

Podmínkou je, aby v místnostech domu byla zajištěna teplota 22 дома. Dům má dvě patra a stěny o tloušťce 0,5 m. Jeho výška je 7 m, rozměry v půdorysu jsou 10 x 10 m. Materiálem svislého zdiva je teplá keramika. Koeficient tepelné vodivosti je 0,16 W / m x C.

Jako vnější izolace byla použita minerální vlna o tloušťce 5 cm. Hodnota CT pro ni je 0,04 W / m x C. Počet okenních otvorů v domě je 15 ks. 2,5 m2 každý.

Tepelné ztráty stěnami

Nejprve je nutné určit tepelný odpor keramické stěny i izolace. V prvním případě R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 sq. mx C / W. Ve druhém - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 sq. mx C / W. Obecně pro vertikální obálku budovy: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 čtverečních. mx C / W.

Protože tepelné ztráty mají přímo úměrný vztah k ploše obvodového pláště budovy, počítáme plochu stěn:

A = 10 x 4 x 7 - 15 x 2,5 = 242,5 m²

Nyní můžete určit tepelné ztráty stěnami:

Qc = (242,5: 4,375) x (22 - (-22)) = 2438,9 W.

Stejným způsobem se počítají tepelné ztráty vodorovným zdivem. Výsledkem je shrnutí všech výsledků.

Pokud se jedná o suterén, budou tepelné ztráty přes základ a podlahu menší, protože do výpočtu je zahrnuta teplota půdy, a nikoli vnějšího vzduchu.

Pokud je suterén pod podlahou prvního patra vytápěn, nelze podlahu izolovat.Stěny suterénu jsou stále lépe opláštěny izolací, takže teplo nepřechází do země.

Stanovení ztrát ventilací

Pro zjednodušení výpočtu nezohledněte tloušťku stěn, ale jednoduše určete objem vzduchu uvnitř:

V = 10х10х7 = 700 mᶾ.

Při větší výměně vzduchu Kv = 2 budou tepelné ztráty:

Qw = (700 x 2): 3600) x 1,2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 20 776 W.

Pokud Kv = 1:

Qw = (700 x 1): 3600) x 1,2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 10 358 W.

Efektivní větrání bytových domů je zajištěno rotačními a deskovými rekuperátory. Účinnost prvního je vyšší, dosahuje 90%.

Příklad výpočtu tepelného inženýrství č. 2

Je nutné vypočítat ztráty přes cihlovou zeď o tloušťce 51 cm a je izolováno 10 cm vrstvou minerální vlny. Venku - 18⁰, uvnitř - 22⁰. Rozměry stěny jsou 2,7 m na výšku a 4 m na délku. Jediná vnější stěna místnosti je orientována na jih, neexistují žádné vnější dveře.

U cihel je koeficient tepelné vodivosti Kt = 0,58 W / m º C, pro minerální vlnu - 0,04 W / m º C. Tepelný odpor:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 čtvereční. mx C / W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 sq. mx C / W. Obecně pro vertikální obálku budovy: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 metrů čtverečních. mx C / W.

Vnější plocha stěny A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Tepelné ztráty stěnou:

Qc = (10,8: 3,379) x (22 - (-18)) = 127,9 W.

Pro výpočet ztrát okny se používá stejný vzorec, ale jejich tepelný odpor je obvykle uveden v pasu a není nutné jej vypočítávat.

V tepelné izolaci domu jsou okna „slabým článkem“. Projde jimi poměrně velká část tepla. Vícevrstvá okna s dvojitým zasklením, fólie odrážející teplo, dvojité rámy sníží ztráty, ale ani to nepomůže úplně zabránit tepelným ztrátám

Pokud jsou okna domu o rozměrech 1,5 x 1,5 m² energeticky úsporná, orientovaná na sever a tepelný odpor je 0,87 m2 ° C / W, budou ztráty:

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

Příklad výpočtu tepelného inženýrství č. 3

Provádíme tepelný výpočet dřevěné srubové budovy s fasádou postavenou z borovicových kmenů o tloušťce vrstvy 0,22 m. Koeficient pro tento materiál je K = 0,15. V této situaci budou tepelné ztráty činit:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰ C / W.

Nejnižší pětidenní teplota je -18⁰, pro pohodlí v domě je teplota nastavena na 21⁰. Rozdíl je 39⁰. Pokud postupujeme z oblasti 120 m², dostaneme výsledek:

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

Pro srovnání určujeme ztrátu cihlového domu. Koeficient křemičitanových cihel je 0,72.

R = 0,22: 0,72 = 0,306 m² x ° C / W.
Qs = 120 x 39: 0,306 = 15 294 wattů.

Za stejných podmínek je dřevěný dům úspornější. Silikátová cihla pro zdivo zde není vůbec vhodná.

Dřevěná konstrukce má vysokou tepelnou kapacitu. Jeho uzavírací struktury udržují pohodlnou teplotu po dlouhou dobu. Nicméně i srub musí být izolován a je lepší to udělat zevnitř i zvenku

Stavitelé a architekti doporučují dělat spotřeba tepla během topení pro příslušný výběr zařízení a ve fázi návrhu domu zvolit vhodný izolační systém.

Příklad výpočtu tepla č. 4

Dům bude postaven v moskevském regionu. Pro výpočet byla odebrána zeď vytvořená z pěnových bloků. Jak se používá izolace extrudovaná polystyrenová pěna. Dokončení struktury - omítka na obou stranách. Jeho struktura je vápenatá a písčitá.

Expandovaný polystyren má hustotu 24 kg / m2.

Relativní vlhkost vzduchu v místnosti je 55% při průměrné teplotě 20⁰. Tloušťka vrstvy:

• omítka - 0,01 m;
• pěnový beton - 0,2 m;
• polystyrenová pěna - 0,065 m.

Úkolem je najít potřebný odpor přenosu tepla a skutečný. Potřebný Rtr je určen nahrazením hodnot ve výrazu:

Rtr = a x GSOP + b

kde GOSP je stupeň dne topné sezóny a aab jsou koeficienty převzaté z tabulky č. 3 Kodexu pravidel 50.13330.2012. Protože je budova obytná, a je 0,00035, b = 1,4.

GSOP se vypočítá podle vzorce převzatého ze stejného SP:

GOSP = (tv - tot) x zot.

V tomto vzorci tv = 20⁰, tf = -2,2⁰, zf - 205 - doba ohřevu ve dnech. Proto:

GSOP = (20 - (-2,2)) x 205 = 4551 ⁰ x den;

Rtr = 0,00035 x 4551 + 1,4 = 2,99 m2 x C / W.

Pomocí tabulky č. 2 SP50.13330.2012 stanovte tepelnou vodivost pro každou vrstvu stěny:

• λbl = 0,81 W / m ⁰С;
• λb2 = 0,26 W / m ⁰С;
• A3 = 0,041 W / m ⁰С;
• λb4 = 0,81 W / m ⁰С.

Celkový podmíněný odpor proti přenosu tepla Ro, rovný součtu odporů všech vrstev. Vypočítejte ji podle vzorce:

Tento vzorec je převzat z SP 50.13330.2012.Zde 1 / av je reakce na vnímání tepla vnitřních povrchů. 1 / cs - stejný vnější, δ / λ - tepelný odpor vrstvy

Nahrazení přijatých hodnot: = 2,54 m2 ° C / W. Rf se stanoví vynásobením Ro koeficientem r rovným 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x ° C / W.

Výsledkem je povinnost změnit konstrukci uzavíracího prvku, protože skutečný tepelný odpor je menší než vypočtený.

Existuje mnoho počítačových služeb, které zrychlují a zjednodušují výpočty.

Výpočty tepelného inženýrství přímo souvisejí s definicí rosný bod. Z článku, který doporučujeme, se dozvíte, co to je a jak najít jeho hodnotu.

Závěry a užitečné video na toto téma

Provádění výpočtů tepelného inženýrství pomocí online kalkulačky:

Správný výpočet tepelné techniky:

Kompetentní tepelný inženýrský výpočet vám umožní vyhodnotit účinnost izolace vnějších prvků domu a určit výkon potřebného topného zařízení.

Díky tomu můžete ušetřit na nákupu materiálu a topných zařízení. Je lepší předem vědět, zda zařízení dokáže zvládnout vytápění a kondici budovy, než koupit všechno náhodně.

Zanechte prosím komentáře, klást otázky, odešlete fotografii na téma článku v níže uvedeném bloku. Řekněte nám, jak vám výpočet tepelného inženýrství pomohl vybrat topné zařízení s požadovaným výkonem nebo izolační systém. Je možné, že vaše informace budou užitečné pro návštěvníky webu.