Calcolo termotecnico di un edificio: specifiche e formule per l'esecuzione di calcoli + esempi pratici

Durante il funzionamento dell'edificio, sia il surriscaldamento che il congelamento sono indesiderabili. Determinare la via di mezzo consentirà il calcolo dell'ingegneria termica, che non è meno importante del calcolo di redditività, resistenza, resistenza al fuoco, durata.

Sulla base di standard di ingegneria termica, caratteristiche climatiche, permeabilità al vapore e all'umidità, viene effettuata la scelta dei materiali per la costruzione di strutture di chiusura. Come eseguire questo calcolo, consideriamo nell'articolo.

Lo scopo del calcolo dell'ingegneria del calore

Molto dipende dalle caratteristiche termiche della recinzione capitale dell'edificio. Questa è l'umidità degli elementi strutturali e degli indicatori di temperatura che influenzano la presenza o l'assenza di condensa sulle pareti interne e sui soffitti.

Il calcolo mostrerà se le caratteristiche di temperatura e umidità stabili sono mantenute alle temperature più e meno. L'elenco di queste caratteristiche include anche un indicatore come la quantità di calore persa dall'involucro dell'edificio nel periodo freddo.

Non è possibile iniziare la progettazione senza disporre di tutti questi dati. Basandoti su di essi, scegli lo spessore di pareti e pavimenti, la sequenza di strati.

Secondo le norme di GOST 30494-96 valori di temperatura all'interno. In media, è 21⁰. Allo stesso tempo, l'umidità relativa deve rimanere in un ambiente confortevole, con una media del 37%. La massima velocità di movimento della massa d'aria - 0,15 m / s

Il calcolo dell'ingegneria del calore mira a determinare:

1. I design sono identici ai requisiti dichiarati in termini di protezione termica?
2. Il microclima confortevole all'interno dell'edificio è così completamente garantito?
3. È garantita una protezione termica ottimale delle strutture?

Il principio principale è quello di mantenere un equilibrio tra la differenza di indicatori di temperatura dell'atmosfera delle strutture interne di recinzioni e stanze. Se non viene osservato, queste superfici assorbiranno il calore e all'interno della temperatura rimarranno molto basse.

I cambiamenti nel flusso di calore non dovrebbero influenzare in modo significativo la temperatura interna.Questa caratteristica si chiama resistenza al calore.

Eseguendo un calcolo termico, vengono determinati i limiti ottimali (minimo e massimo) delle dimensioni delle pareti e dei pavimenti nello spessore. Questa è una garanzia di funzionamento dell'edificio per un lungo periodo, sia senza il congelamento estremo delle strutture che del surriscaldamento.

Parametri per l'esecuzione di calcoli

Per eseguire il calcolo del calore, sono necessari i parametri iniziali.

Dipendono da una serie di caratteristiche:

1. Destinazione dell'edificio e il suo tipo.
2. Orientamento delle buste verticali dell'edificio rispetto all'orientamento ai punti cardinali.
3. I parametri geografici della futura casa.
4. Il volume dell'edificio, il suo numero di piani, l'area.
5. Tipi e dati dimensionali di porte, aperture di finestre.
6. Tipo di riscaldamento e suoi parametri tecnici.
7. Il numero di residenti permanenti.
8. Materiale delle strutture di chiusura verticali e orizzontali.
9. Sovrapposizione dell'ultimo piano.
10. Dotato di acqua calda.
11. Tipo di ventilazione.

Altre caratteristiche strutturali della struttura sono prese in considerazione nel calcolo. La permeabilità all'aria degli involucri dell'edificio non dovrebbe contribuire a un eccessivo raffreddamento all'interno della casa e ridurre le caratteristiche di schermatura termica degli elementi.

La perdita di calore causa e intasamento delle pareti e, inoltre, ciò porta all'umidità, compromettendo la durabilità dell'edificio.

Nel processo di calcolo, prima di tutto, vengono determinati i dati di ingegneria termica dei materiali da costruzione, da cui viene ricavato l'involucro dell'edificio. Inoltre, la ridotta resistenza al trasferimento di calore e la conformità al suo valore normativo sono soggette a determinazione.

Formule per il calcolo

Le perdite di calore perse dalla casa possono essere divise in due parti principali: perdite dovute a involucri edilizi e perdite causate dal funzionamento sistema di ventilazione. Inoltre, il calore viene perso quando l'acqua calda viene scaricata nel sistema fognario.

Perdite attraverso le buste da costruzione

Per i materiali che compongono le strutture che la racchiudono, è necessario trovare il valore dell'indice di conducibilità termica Kt (W / m x gradi). Sono nelle directory pertinenti.

Ora, conoscendo lo spessore degli strati, secondo la formula: R = S / CTcalcola la resistenza termica di ogni unità. Se il disegno è multistrato, vengono sommati tutti i valori ottenuti.

Le dimensioni della perdita di calore sono determinate più facilmente aggiungendo i flussi di calore attraverso le strutture di chiusura che formano effettivamente questo edificio

Guidati da questa tecnica, tenere conto del momento in cui i materiali che compongono la struttura hanno una struttura diversa. Si tiene anche conto del fatto che il flusso di calore che li attraversa ha caratteristiche diverse.

Per ogni singolo design, la perdita di calore è determinata dalla formula:

Q = (A / R) x dT

qui:

• A - area in m².
• R è la resistenza della struttura di trasferimento del calore.
• dT è la differenza di temperatura tra l'esterno e l'interno. Deve essere determinato per il periodo di 5 giorni più freddo.

Eseguendo il calcolo in questo modo, è possibile ottenere il risultato solo per il periodo di cinque giorni più freddo. La perdita di calore totale per l'intera stagione fredda viene determinata prendendo in considerazione il parametro dT, tenendo conto della temperatura, non della più bassa, ma della media.

Il grado di assorbimento del calore e il trasferimento del calore dipendono dall'umidità del clima nella regione. Per questo motivo, nei calcoli vengono utilizzate le mappe dell'umidità.

Quindi, calcolare la quantità di energia necessaria per compensare la perdita di calore che è passata sia attraverso l'involucro dell'edificio, sia attraverso la ventilazione. È indicato da W.

C'è una formula per questo:

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

In esso N è la durata del periodo di riscaldamento in giorni.

Gli svantaggi del calcolo dell'area

Il calcolo basato sull'indicatore di area non è molto preciso. Qui, un parametro come il clima, gli indicatori di temperatura, sia il minimo che il massimo, l'umidità, non vengono presi in considerazione. A causa dell'ignoranza di molti punti importanti, il calcolo presenta errori significativi.

Spesso cercando di bloccarli, il progetto prevede "stock".

Se tuttavia hai scelto questo metodo per il calcolo, devi considerare le seguenti sfumature:

1. Con un'altezza di recinzioni verticali fino a tre metri e la presenza di non più di due aperture su una superficie, è meglio moltiplicare il risultato per 100 watt.
2. Se il progetto ha un balcone, due finestre o una loggia si moltiplicano per una media di 125 watt.
3. Quando i locali sono industriali o di magazzino, viene utilizzato un moltiplicatore da 150 W.
4. Se i radiatori si trovano vicino a finestre, la loro capacità di progettazione aumenta del 25%.

La formula dell'area è:

Q = S x 100 (150) W.

Qui Q è un livello confortevole di calore nell'edificio, S è l'area con riscaldamento in m². Numeri 100 o 150: la quantità specifica di energia termica spesa per il riscaldamento di 1 m².

Perdite attraverso la ventilazione domestica

Il parametro chiave in questo caso è il tasso di cambio dell'aria. A condizione che le pareti della casa siano permeabili al vapore, questo valore è uguale all'unità.

La penetrazione di aria fredda nella casa viene effettuata mediante ventilazione di mandata. La ventilazione di scarico contribuisce alla partenza dell'aria calda. Riduce le perdite attraverso la ventilazione dello scambiatore di calore. Non consente al calore di fuoriuscire insieme all'aria di scarico e riscalda i flussi in entrata

Fornisce un aggiornamento completo dell'aria all'interno dell'edificio in un'ora. Gli edifici costruiti secondo la norma DIN hanno pareti con barriera al vapore, quindi qui il tasso di cambio dell'aria è considerato due.

Esiste una formula mediante la quale viene determinata la perdita di calore attraverso un sistema di ventilazione:

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

Qui, i simboli indicano quanto segue:

1. Qв - perdita di calore.
2. V è il volume della stanza in mᶾ.
3. P è la densità dell'aria. il suo valore è pari a 1,2047 kg / m3.
4. Kv - il tasso di scambio aereo.
5. C è il calore specifico. È uguale a 1005 J / kg x C.

Sulla base dei risultati di questo calcolo, è possibile determinare la potenza del generatore di calore del sistema di riscaldamento. Se il valore di potenza è troppo alto, la situazione può diventare una via d'uscita. unità di ventilazione con recuperatore. Diamo un'occhiata ad alcuni esempi di case realizzate con materiali diversi.

Un esempio di calcolo dell'ingegneria del calore n. 1

Calcoliamo un edificio residenziale situato in 1 regione climatica (Russia), sottozona 1B. Tutti i dati sono presi dalla tabella 1 di SNiP 23-01-99. La temperatura più fredda osservata per cinque giorni con una sicurezza di 0,92 - tn = -22⁰С.

Secondo SNiP, il periodo di riscaldamento (zop) dura 148 giorni. La temperatura media durante il periodo di riscaldamento con indici di temperatura media giornaliera dell'aria in strada è 8⁰ - tot = -2.3⁰. La temperatura esterna durante la stagione di riscaldamento è tht = -4,4⁰.

La perdita di calore in casa è il momento più importante in fase di progettazione. La scelta dei materiali da costruzione e dell'isolamento dipende dai risultati del calcolo. Non ci sono perdite zero, ma si sforzano di assicurarsi che siano il più opportuno possibile.

È prevista la condizione che la temperatura di 22 дома dovrebbe essere fornita nelle stanze della casa. La casa ha due piani e pareti con uno spessore di 0,5 m, un'altezza di 7 m, le dimensioni in pianta sono 10 x 10 m. Il materiale del muro verticale è una ceramica calda. Per questo, il coefficiente di conducibilità termica è 0,16 W / m x C.

La lana minerale veniva utilizzata come isolamento esterno, spesso 5 cm. Il valore di CT per lei è 0,04 W / m x C. Il numero di aperture delle finestre nella casa è di 15 pezzi. 2,5 m² ciascuno.

Perdita di calore attraverso le pareti

Prima di tutto, è necessario determinare la resistenza termica sia della parete in ceramica che dell'isolamento. Nel primo caso, R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 sq. mx C / W. Nel secondo - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 sq. mx C / W. In generale, per un involucro edilizio verticale: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 sq. mx C / W.

Poiché la perdita di calore ha una relazione direttamente proporzionale con l'area dell'involucro dell'edificio, calcoliamo l'area delle pareti:

A = 10 x 4 x 7-15 x 2,5 = 242,5 m²

Ora puoi determinare la perdita di calore attraverso le pareti:

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

Le perdite di calore attraverso pareti orizzontali sono calcolate allo stesso modo. Di conseguenza, tutti i risultati sono riepilogati.

Se c'è un seminterrato, la perdita di calore attraverso la fondazione e il pavimento sarà inferiore, poiché la temperatura del suolo, e non dell'aria esterna, è coinvolta nel calcolo

Se il seminterrato sotto il pavimento del primo piano è riscaldato, il pavimento non può essere isolato.Le pareti del seminterrato sono ancora meglio rivestite con isolamento in modo che il calore non penetri nel terreno.

Determinazione delle perdite attraverso la ventilazione

Per semplificare il calcolo, non tenere conto dello spessore delle pareti, ma semplicemente determinare il volume di aria all'interno:

V = 10х10х7 = 700 mᶾ.

Con una molteplicità di scambio d'aria Kv = 2, la perdita di calore sarà:

Qw = (700 x 2): 3600) x 1.2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 20.776 W.

Se Kv = 1:

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

L'efficace ventilazione degli edifici residenziali è fornita da recuperatori rotanti e a piastre. L'efficienza della prima è maggiore, raggiunge il 90%.

Un esempio di calcolo dell'ingegneria del calore n. 2

È necessario per calcolare le perdite attraverso un muro di mattoni spesso 51 cm ed è isolato con uno strato di lana minerale da 10 cm. Fuori - 18⁰, dentro - 22⁰. Le dimensioni del muro sono 2,7 m di altezza e 4 m di lunghezza. L'unica parete esterna della stanza è orientata a sud, non ci sono porte esterne.

Per i mattoni, il coefficiente di conducibilità termica Kt = 0,58 W / m º C, per lana minerale - 0,04 W / m º C. Resistenza termica:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 sq. mx C / W. R2 = 0.1: 0.04 = 2.5 sq. mx C / W. In generale, per un involucro edilizio verticale: R = R1 + R2 = 0.879 + 2.5 = 3.379 metri quadrati. mx C / W.

Superficie muraria esterna A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Perdita di calore attraverso il muro:

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

Per calcolare le perdite attraverso le finestre, viene utilizzata la stessa formula, ma la loro resistenza termica è solitamente indicata nel passaporto e non è necessario calcolarla.

Nell'isolamento termico di una casa, le finestre sono un "anello debole". Una frazione piuttosto grande del calore li attraversa. Finestre a doppio vetro multistrato, pellicole termoriflettenti, doppi telai ridurranno le perdite, ma anche questo non aiuterà a evitare completamente le perdite di calore

Se le finestre della casa con dimensioni di 1,5 x 1,5 m² sono a risparmio energetico, orientate a nord e la resistenza termica è di 0,87 m2 ° C / W, le perdite saranno:

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

Un esempio di calcolo dell'ingegneria del calore n. 3

Eseguiremo un calcolo termico di un edificio in legno con una facciata eretta da tronchi di pino con uno spessore di 0,22 M. Il coefficiente per questo materiale è K = 0,15. In questa situazione, la perdita di calore sarà pari a:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰C / W.

La temperatura minima di cinque giorni è di -18⁰, per il comfort in casa la temperatura è impostata su 21⁰. La differenza è 39⁰. Se procediamo da un'area di 120 m², otteniamo il risultato:

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

Per confronto, determiniamo la perdita di una casa di mattoni. Il coefficiente per il mattone di silicato è 0,72.

R = 0,22: 0,72 = 0,306 m² x ⁰C / W.
Qs = 120 x 39: 0.306 = 15.294 watt.

Nelle stesse condizioni, una casa in legno è più economica. I mattoni di silicato per pareti non sono adatti qui.

La struttura in legno ha un'alta capacità termica. Le sue strutture chiuse mantengono a lungo una temperatura confortevole. Tuttavia, anche una casa di tronchi deve essere isolata ed è meglio farlo sia dall'interno che dall'esterno

I costruttori e gli architetti consigliano di farlo consumo di calore durante il riscaldamento per la selezione competente delle attrezzature e in fase di progettazione della casa per selezionare il sistema di isolamento appropriato.

Esempio di calcolo del calore n. 4

La casa sarà costruita nella regione di Mosca. Per il calcolo, è stato preso un muro creato da blocchi di schiuma. Come viene applicato l'isolamento schiuma di polistirene estruso. Finitura della struttura - intonaco su entrambi i lati. La sua struttura è calcarea e sabbiosa.

Il polistirene espanso ha una densità di 24 kg / mᶾ.

L'umidità relativa dell'aria nella stanza è del 55% a una temperatura media di 20⁰. Spessore dello strato:

• gesso - 0,01 m;
• schiuma di cemento - 0,2 m;
• schiuma di polistirene - 0,065 m.

Il compito è trovare la necessaria resistenza al trasferimento di calore e quella effettiva. Il Rtr necessario viene determinato sostituendo i valori nell'espressione:

Rtr = a x GSOP + b

dove GOSP è il giorno di laurea della stagione di riscaldamento, e aeb sono i coefficienti presi dalla tabella n. 3 del Codice delle Regole 50.13330.2012. Poiché l'edificio è residenziale, a è 0.00035, b = 1.4.

GSOP è calcolato dalla formula presa dallo stesso SP:

GOSP = (tv - tot) x zot.

In questa formula, tv = 20⁰, tf = -2.2⁰, zf - 205 - il periodo di riscaldamento in giorni. quindi:

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

Rtr = 0.00035 x 4551 + 1.4 = 2,99 m2 x C / O

Utilizzando la tabella n. 2 SP50.13330.2012, determinare la conduttività termica per ogni strato del muro:

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

La resistenza condizionale totale al trasferimento di calore Ro, pari alla somma delle resistenze di tutti gli strati. Calcola con la formula:

Questa formula è tratta dalla SP 50.13330.2012.Qui 1 / av è la contrazione della percezione del calore delle superfici interne. 1 / it - lo stesso esterno, δ / λ - resistenza dello strato termico

Sostituendo i valori si riceve: = 2,54 m2 ° C / O Rf è determinato moltiplicando Ro per un coefficiente r uguale a 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x ° C / O

Il risultato obbliga a cambiare il design dell'elemento che racchiude, poiché la resistenza termica effettiva è inferiore a quella calcolata.

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I calcoli di ingegneria termica sono direttamente correlati alla definizione di punto di rugiada. Imparerai di cosa si tratta e come trovarne il valore dall'articolo che consigliamo.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Esecuzione di un calcolo di ingegneria termica mediante un calcolatore online:

Il corretto calcolo dell'ingegneria del calore:

Un calcolo di ingegneria termica competente ti consentirà di valutare l'efficacia dell'isolamento degli elementi esterni della casa, per determinare la potenza dell'attrezzatura di riscaldamento necessaria.

Di conseguenza, è possibile risparmiare sull'acquisto di materiali e apparecchi di riscaldamento. È meglio sapere in anticipo se l'apparecchiatura è in grado di gestire il riscaldamento e il condizionamento dell'edificio piuttosto che acquistare tutto a caso.

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