Calcul termotehnic al unei clădiri: specificații și formule pentru efectuarea calculelor + exemple practice

În timpul funcționării clădirii, atât supraîncălzirea, cât și înghețarea sunt nedorite. Determinarea terenului mijlociu va permite calculul ingineriei termice, care nu este mai puțin important decât calculul rentabilității, rezistenței, rezistenței la foc, durabilității.

Pe baza standardelor de inginerie a căldurii, a caracteristicilor climatice, a permeabilității la vapori și a umidității, se realizează alegerea materialelor pentru construcția structurilor de închidere. Cum se efectuează acest calcul, avem în vedere în articol.

Scopul calculului ingineriei termice

Mult depinde de caracteristicile termice ale gardului de capital al clădirii. Aceasta este umiditatea elementelor structurale și indicatorii de temperatură care afectează prezența sau absența condensului pe pereții interiori și tavane.

Calculul va arăta dacă se mențin caracteristici stabile și de umiditate la temperaturi plus și minus. Lista acestor caracteristici include, de asemenea, un astfel de indicator, precum cantitatea de căldură pierdută de plica clădirii în perioada rece.

Nu puteți începe să proiectați fără să aveți toate aceste date. Pe baza lor, alege grosimea pereților și a pardoselilor, succesiunea straturilor.

Conform reglementărilor GOST 30494-96 valorile de temperatură din interior. În medie, este 21⁰. În același timp, umiditatea relativă trebuie să rămână într-un cadru confortabil, iar aceasta este în medie de 37%. Cea mai mare viteză a mișcării masei de aer - 0,15 m / s

Calculul ingineriei termice urmărește să determine:

1. Modelele sunt identice cu cerințele menționate în ceea ce privește protecția termică?
2. Microclimatul confortabil din interiorul clădirii este atât de complet asigurat?
3. Este asigurată protecția termică optimă a structurilor?

Principiul principal este menținerea unui echilibru între diferența de indicatori de temperatură a atmosferei structurilor interne ale gardurilor și camerelor. Dacă nu se observă, aceste suprafețe vor absorbi căldura, iar în interior temperatura va rămâne foarte scăzută.

Modificările fluxului de căldură nu ar trebui să afecteze în mod semnificativ temperatura internă.Această caracteristică se numește rezistență la căldură.

Prin efectuarea unui calcul termic, se determină limitele optime (minime și maxime) ale dimensiunilor pereților și pardoselilor în grosime. Aceasta este o garanție a funcționării clădirii pe o perioadă lungă de timp, atât fără înghețare extremă a structurilor, cât și supraîncălzire.

Parametri pentru efectuarea calculelor

Pentru a efectua calculul căldurii, aveți nevoie de parametrii inițiali.

Acestea depind de o serie de caracteristici:

1. Destinația clădirii și tipul acesteia.
2. Orientări ale plicurilor verticale ale clădirii în raport cu orientarea către punctele cardinale.
3. Parametrii geografici ai viitoarei case.
4. Volumul clădirii, numărul de etaje, suprafață.
5. Tipuri și date dimensionale ale deschiderilor de uși, ferestre.
6. Tipul de încălzire și parametrii tehnici ai acestuia.
7. Numărul de rezidenți permanenți.
8. Material al structurilor de închidere verticală și orizontală.
9. Se suprapune ultimul etaj.
10. Dotat cu apă caldă.
11. Tipul de ventilație.

Alte caracteristici structurale ale structurii sunt luate în considerare în calcul. Permeabilitatea aerului din plicurile clădirii nu ar trebui să contribuie la răcirea excesivă în interiorul casei și să reducă caracteristicile de protecție la căldură ale elementelor.

Pierderea căldurii cauzează și blocarea pereților și, în plus, aceasta duce la umezeală, afectând negativ durabilitatea clădirii.

În procesul de calcul, în primul rând, sunt determinate datele de inginerie termică a materialelor de construcție, din care este fabricat plicul de construcție. În plus, rezistența redusă la transferul de căldură și conformitatea cu valoarea sa normativă sunt supuse determinării.

Formule pentru calcul

Scurgerile de căldură pierdute de casă pot fi împărțite în două părți principale: pierderi prin plicuri de construcție și pierderi cauzate de funcționare sistem de ventilație. În plus, căldura se pierde la evacuarea apei calde în sistemul de canalizare.

Pierderi prin plicurile clădirii

Pentru materialele care compun structurile de închidere, este necesar să se găsească valoarea indicelui de conductivitate termică Kt (W / m x grad). Se află în directoarele relevante.

Acum, cunoscând grosimea straturilor, conform formulei: R = S / CTcalculați rezistența termică a fiecărei unități. Dacă proiectul este multistrat, se adaugă toate valorile obținute.

Dimensiunile pierderii de căldură sunt cel mai ușor determinate prin adăugarea fluxurilor de căldură prin structurile închizătoare care formează de fapt această clădire

Ghidat de această tehnică, țineți cont de momentul în care materialele care alcătuiesc structura au o structură diferită. De asemenea, se ține cont de faptul că fluxul de căldură care trece prin ele are specificuri diferite.

Pentru fiecare proiect individual, pierderea de căldură este determinată de formula:

Q = (A / R) x dT

aici:

• A - suprafață în m².
• R este rezistența structurii de transfer de căldură.
• dT este diferența de temperatură dintre exterior și interior. Trebuie să fie determinată pentru cea mai rece perioadă de 5 zile.

Efectuând calculul în acest fel, puteți obține rezultatul doar pentru perioada cea mai rece de cinci zile. Pierderea totală de căldură pentru întregul sezon rece este determinată de luarea în considerare a parametrului dT, luând în considerare temperatura, nu cea mai mică, dar media.

Gradul în care este absorbită căldura, precum și transferul de căldură, depinde de umiditatea climatică din regiune. Din acest motiv, în calcule sunt utilizate hărți de umiditate.

În continuare, calculați cantitatea de energie necesară pentru a compensa pierderea de căldură care a trecut atât prin plica clădirii, cât și prin ventilație. Este indicat de W.

Există o formulă pentru acest lucru:

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

În ea N este durata perioadei de încălzire în zile.

Dezavantajele calculării zonei

Calculul bazat pe indicatorul zonei nu este foarte precis. Aici, nu este luat în considerare un parametru precum climatul, indicatorii de temperatură, atât minim cât și maxim, umiditatea. Datorită ignorării multor puncte importante, calculul are erori semnificative.

Adesea încercând să le blocheze, proiectul prevede „stoc”.

Dacă totuși ați ales această metodă pentru calcul, trebuie să luați în considerare următoarele nuanțe:

1. Cu o înălțime de garduri verticale până la trei metri și prezența a nu mai mult de două deschideri pe o suprafață, rezultatul este mai bine să se înmulțească cu 100 de wați.
2. Dacă proiectul are balcon, două ferestre sau loggia sunt înmulțite cu o medie de 125 de wați.
3. Când spațiile sunt industriale sau depozite, se folosește un multiplicator de 150 W.
4. Dacă caloriferele sunt amplasate în apropierea ferestrelor, capacitatea lor de proiectare este crescută cu 25%.

Formula de zonă este:

Q = S x 100 (150) W.

Aici Q este un nivel de căldură confortabil în clădire, S este zona cu încălzire în m². Numere 100 sau 150 - cantitatea specifică de energie termică cheltuită pentru încălzire de 1 m².

Pierderi prin ventilație la domiciliu

Parametrul cheie în acest caz este cursul de schimb aerian. Cu condiția ca pereții casei să fie permeabili cu vaporii, această valoare este egală cu unitatea.

Pătrunderea aerului rece în casă se realizează prin ventilație de alimentare. Ventilația de evacuare contribuie la plecarea aerului cald. Reduce pierderile prin ventilația schimbătorului de căldură. Nu permite căldura să scape împreună cu aerul de evacuare și încălzește fluxurile de intrare

Acesta oferă o actualizare completă a aerului din interiorul clădirii într-o oră. Clădirile construite în conformitate cu standardul DIN au pereți cu barieră de vapori, prin urmare, aici rata de schimb a aerului este de două.

Există o formulă prin care se determină pierderea de căldură printr-un sistem de ventilație:

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

Aici, simbolurile indică următoarele:

1. Qв - pierdere de căldură.
2. V este volumul camerei în mᶾ.
3. P este densitatea aerului. valoarea sa este luată egală cu 1,2047 kg / mᶾ.
4. Kv - rata schimbului aerian.
5. C este căldura specifică. Este egal cu 1005 J / kg x C.

Pe baza rezultatelor acestui calcul, este posibilă determinarea puterii generatorului de căldură al sistemului de încălzire. Dacă valoarea puterii este prea mare, situația poate deveni o ieșire. unitate de ventilație cu recuperator. Să ne uităm la câteva exemple pentru case realizate din materiale diferite.

Un exemplu de calcul al ingineriei termice nr. 1

Calculăm o clădire rezidențială situată în 1 regiune climatică (Rusia), subzona 1B. Toate datele sunt preluate din tabelul 1 din SNiP 23-01-99. Cea mai rece temperatură observată timp de cinci zile cu o securitate de 0,92 - tn = -22⁰⁰.

În conformitate cu SNiP, perioada de încălzire (zop) durează 148 de zile. Temperatura medie în perioada de încălzire cu indicii de temperatură medie zilnici ai aerului pe stradă este 8⁰ - tot = -2.3⁰. Temperatura exterioară în sezonul de încălzire este tht = -4,4⁰.

Pierderea de căldură la domiciliu este cel mai important moment în faza de proiectare. Alegerea materialelor de construcție și a izolației depinde de rezultatele calculului. Nu există pierderi zero, dar se străduiesc să se asigure că sunt cât mai convenabile.

Condiția este prevăzută ca temperatura de 22 дома să fie asigurată în camerele casei. Casa are două etaje și pereți cu o grosime de 0,5 m. Înălțimea sa este de 7 m, dimensiunile în plan sunt de 10 x 10 m. Materialul peretelui vertical este ceramica caldă. Pentru aceasta, coeficientul de conductivitate termică este de 0,16 W / m x C.

Vata minerală a fost folosită ca izolație externă, grosime de 5 cm. Valoarea CT pentru ea este de 0,04 W / m x C. Numărul de deschideri de ferestre în casă este de 15 buc. 2,5 m² fiecare.

Pierderea de căldură prin pereți

În primul rând, este necesar să se determine rezistența termică atât a peretelui ceramic cât și a izolației. În primul caz, R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 mp. mx C / W În al doilea - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 sq. mx C / W În general, pentru un plic vertical al clădirii: R = R1 + R2 = 3.125 + 1,25 = 4,375 mp. mx C / W

Deoarece pierderea de căldură are o relație direct proporțională cu suprafața plicului clădirii, calculăm aria pereților:

A = 10 x 4 x 7 - 15 x 2,5 = 242,5 m²

Acum puteți determina pierderea de căldură prin pereți:

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

Pierderile de căldură prin perete orizontal sunt calculate în același mod. Drept urmare, toate rezultatele sunt rezumate.

Dacă există un subsol, atunci pierderea de căldură prin fundație și podea va fi mai mică, deoarece temperatura solului și nu aerul exterior este implicată în calcul

Dacă subsolul de sub etajul primului etaj este încălzit, podeaua nu poate fi izolată.Pereții subsolului sunt încă mai bine înveliți cu izolație, astfel încât căldura să nu intre în pământ.

Determinarea pierderilor prin ventilație

Pentru a simplifica calculul, nu luați în considerare grosimea pereților, ci doar determinați volumul de aer din interior:

V = 10х10х7 = 700 mᶾ.

Cu o multiplicitate a schimbului de aer Kv = 2, pierderea de căldură va fi:

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

Dacă Kv = 1:

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

Ventilarea eficientă a clădirilor rezidențiale este asigurată de recuperatorii rotativi și plăci. Eficiența primului este mai mare, ajunge la 90%.

Un exemplu de calcul al ingineriei termice nr. 2

Este necesar să se calculeze pierderile printr-un perete de cărămidă de 51 cm grosime. Afară - 18⁰, interior - 22⁰. Dimensiunile peretelui sunt 2,7 m înălțime și 4 m lungime. Singurul perete exterior al camerei este orientat spre sud, nu există uși exterioare.

Pentru cărămidă, coeficientul de conductivitate termică Kt = 0,58 W / m º C, pentru lână minerală - 0,04 W / m ºC. Rezistență termică:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 sq. mx C / W R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 sq. mx C / W În general, pentru un plic vertical al clădirii: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 metri pătrați. mx C / W

Suprafața peretelui exterior A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Pierderea de căldură prin perete:

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

Pentru a calcula pierderile prin ferestre, se folosește aceeași formulă, dar rezistența termică a acestora este de obicei indicată în pașaport și nu este necesar să se calculeze.

În izolarea termică a unei case, ferestrele sunt o „verigă slabă”. O fracțiune destul de mare din căldură trece prin ele. Ferestrele cu mai multe straturi duble, filmele care reflectă căldura, cadrele duble vor reduce pierderile, dar chiar și acest lucru nu va ajuta la evitarea pierderilor de căldură complet

Dacă ferestrele casei cu dimensiuni de 1,5 x 1,5 m² sunt economisite de energie, orientate către nord, iar rezistența termică este de 0,87 m2 ° C / W, atunci pierderile vor fi:

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

Un exemplu de calcul tehnic nr. 3

Vom efectua un calcul termic al unei clădiri de bușteni din lemn cu fațadă ridicată din bușteni de pin cu o grosime de 0,22 m. Coeficientul pentru acest material este K = 0,15. În această situație, pierderea de căldură se va ridica la:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰C / W.

Cea mai scăzută temperatură de cinci zile este -18⁰, pentru confortul în casă temperatura este setată la 21 to. Diferența este de 39⁰. Dacă pornim dintr-o suprafață de 120 m², obținem rezultatul:

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

Pentru comparație, determinăm pierderea unei case din cărămidă. Coeficientul pentru cărămida de silicat este 0,72.

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

În aceleași condiții, o casă din lemn este mai economică. Caramida de silicat pentru ziduri nu este deloc potrivită aici.

Structura din lemn are o capacitate mare de căldură. Structurile sale împrejmuitoare mențin o temperatură confortabilă mult timp. Cu toate acestea, chiar și o casă de bușteni trebuie izolată și este mai bine să faceți acest lucru atât din interior, cât și din exterior

Constructorii și arhitecții recomandă să facă consum de căldură în timpul încălzirii pentru selecția competentă a echipamentelor și în stadiul de proiectare a casei, pentru a selecta sistemul de izolare adecvat.

Exemplul de calcul al căldurii nr. 4

Casa va fi construită în regiunea Moscovei. Pentru calcul, a fost luat un perete creat din blocuri de spumă. Cum se aplică izolația spumă de polistiren extrudat. Finisarea structurii - tencuială pe ambele părți. Structura sa este calcaroasă și nisipoasă.

Polistirenul expandat are o densitate de 24 kg / mᶾ.

Umiditatea relativă a aerului din cameră este de 55% la o temperatură medie de 20⁰. Grosimea stratului:

• tencuială - 0,01 m;
• beton spumant - 0,2 m;
• spumă de polistiren - 0,065 m.

Sarcina este de a găsi rezistența de transfer de căldură necesară și cea reală. Rtr-ul necesar este determinat prin înlocuirea valorilor din expresia:

Rtr = a x GSOP + b

unde GOSP este ziua gradului sezonului de încălzire, iar a și b sunt coeficienții luați din tabelul nr. 3 din Codul regulilor 50.13330.2012. Deoarece clădirea este rezidențială, a este 0,00035, b = 1,4.

GSOP este calculat după formula preluată din același SP:

GOSP = (tv - tot) x zot.

În această formulă, tv = 20⁰, tf = -2.2⁰, zf - 205 - perioada de încălzire în zile. Prin urmare:

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

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

Folosind tabelul nr. 2 SP50.13330.2012, determinați conductivitatea termică pentru fiecare strat al peretelui:

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

Rezistența totală condiționată la transferul de căldură Ro, egală cu suma rezistențelor tuturor straturilor. Calculați-l după formula:

Această formulă este preluată din SP 50.13330.2012.Aici 1 / av este contracararea percepției de căldură a suprafețelor interne. 1 / ro - aceeași externă, δ / λ - rezistență a stratului termic

Înlocuirea valorilor primite: = 2,54 m2 ° C / W Rf este determinată prin înmulțirea Ro cu un coeficient r egal cu 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x ° C / W.

Rezultatul obligă să schimbe designul elementului de închidere, deoarece rezistența termică reală este mai mică decât cea calculată.

Există multe servicii informatice care accelerează și simplifică calculele.

Calculele de inginerie termică sunt direct legate de definiția punct de roua. Veți afla ce este și cum să-i găsiți valoarea din articolul pe care îl recomandăm.

Concluzii și video util pe această temă

Efectuarea unui calcul de inginerie termică folosind un calculator online:

Calculul corect al ingineriei termice:

Un calcul competent în domeniul ingineriei căldurii vă va permite să evaluați eficacitatea izolării elementelor exterioare ale casei, pentru a determina puterea echipamentului de încălzire necesar.

Drept urmare, puteți economisi la achiziționarea de materiale și aparate de încălzire. Este mai bine să știți dinainte dacă echipamentul poate face față încălzirii și condiționării clădirii decât să cumpărați totul la întâmplare.

Vă rugăm să lăsați comentarii, să puneți întrebări, să postați o fotografie pe tema articolului din blocul de mai jos. Povestiți-ne despre modul în care calculul de inginerie termică v-a ajutat să alegeți echipamentul de încălzire al puterii necesare sau al sistemului de izolare Este posibil ca informațiile dvs. să fie utile vizitatorilor site-ului.