Termotechnický výpočet budovy: špecifiká a vzorce na vykonávanie výpočtov + praktické príklady

Počas prevádzky budovy je nežiaduce ako prehrievanie, tak aj zamrznutie. Určenie stredného terénu umožní výpočty tepelného inžinierstva, ktoré nie sú o nič menej dôležité ako výpočet ziskovosti, pevnosti, odolnosti voči ohňu a trvanlivosti.

Na základe noriem tepelného inžinierstva, klimatických charakteristík, paropriepustnosti a priepustnosti vlhkosti sa vykonáva výber materiálov na výstavbu opláštenia. Ako vykonať tento výpočet, uvažujeme v článku.

Účel výpočtu tepelného inžinierstva

Veľa závisí od tepelných charakteristík hlavného oplotenia budovy. Toto je vlhkosť konštrukčných prvkov a ukazovatele teploty, ktoré ovplyvňujú prítomnosť alebo neprítomnosť kondenzátu na vnútorných priečkach a stropoch.

Výpočet ukáže, či sa stabilné charakteristiky teploty a vlhkosti udržiavajú pri plus a mínuste. Zoznam týchto charakteristík tiež obsahuje taký ukazovateľ, ako je množstvo tepla stratené plášťom budovy v chladnom období.

Bez toho, aby ste mali všetky tieto údaje, nemôžete začať navrhovať. Na základe nich vyberte hrúbku stien a podláh, postupnosť vrstiev.

Podľa predpisov GOST 30494-96 teploty vo vnútri. V priemere je to 21⁰. Zároveň musí relatívna vlhkosť zostať v príjemnom prostredí, čo je v priemere 37%. Najvyššia rýchlosť pohybu vzduchu - 0,15 m / s

Účelom výpočtu tepelného inžinierstva je určiť:

1. Sú konštrukcie z hľadiska tepelnej ochrany zhodné s uvedenými požiadavkami?
2. Je pohodlná mikroklíma vo vnútri budovy tak zabezpečená?
3. Je zabezpečená optimálna tepelná ochrana štruktúr?

Hlavným princípom je udržiavanie rovnováhy medzi rozdielmi teplotných ukazovateľov atmosféry vnútorných štruktúr plotov a miestností. Pokiaľ to nebude pozorované, tieto povrchy absorbujú teplo a vo vnútri bude teplota veľmi nízka.

Zmeny tepelného toku by nemali výrazne ovplyvniť vnútornú teplotu.Táto vlastnosť sa nazýva tepelná odolnosť.

Vykonaním tepelného výpočtu sa určia optimálne limity (minimum a maximum) rozmerov hrúbok stien a podláh. Je to záruka dlhodobej prevádzky budov, a to bez extrémneho zamrznutia štruktúr a prehrievania.

Parametre na vykonávanie výpočtov

Na vykonanie výpočtu tepla potrebujete počiatočné parametre.

Závisia od mnohých charakteristík:

1. Cieľ budovy a jej typ.
2. Orientácia vertikálnych obálok budovy vzhľadom na orientáciu k svetovým stranám.
3. Geografické parametre budúceho domu.
4. Objem budovy, počet poschodí, plocha.
5. Typy a rozmerové údaje dverí, okenných otvorov.
6. Typ vykurovania a jeho technické parametre.
7. Počet osôb s trvalým pobytom.
8. Materiál zvislých a vodorovných uzatváracích štruktúr.
9. Prekrývanie horného poschodia.
10. Vybavené horúcou vodou.
11. Typ vetrania.

Pri výpočte sa zohľadňujú ďalšie štrukturálne vlastnosti konštrukcie. Priepustnosť plášťov budov vzduchom by nemala prispievať k nadmernému chladeniu v dome a znižovať tepelnoizolačné vlastnosti prvkov.

Strata príčin tepla a zamokrenie stien a navyše to vedie k vlhkosti, čo nepriaznivo ovplyvňuje trvanlivosť budovy.

Vo výpočtovom postupe sa najskôr určia údaje tepelného inžinierstva stavebných materiálov, z ktorých je vyrobený plášť budovy. Okrem toho podlieha stanovenie zníženej odolnosti proti prestupu tepla a súladu s normatívnou hodnotou.

Vzorce na výpočet

Úniky tepla stratené domom možno rozdeliť na dve hlavné časti: straty spôsobené plášťami budov a straty spôsobené funkciou ventilačný systém, Okrem toho sa pri vypúšťaní teplej vody do kanalizácie stráca teplo.

Straty zo stavebných obálok

Pre materiály, ktoré tvoria obklopujúce štruktúry, je potrebné nájsť hodnotu indexu tepelnej vodivosti Kt (W / m x stupeň). Sú v príslušných adresároch.

Teraz, poznať hrúbku vrstiev, podľa vzorca: R = S / CTvypočítať tepelný odpor každej jednotky. Ak je návrh viacvrstvový, všetky získané hodnoty sa spočítajú.

Rozmery tepelných strát sa najľahšie určujú pridaním tepelných tokov cez uzatváracie štruktúry, ktoré skutočne tvoria túto budovu

Pri vedení tejto techniky vezmite do úvahy okamih, keď materiály, ktoré tvoria štruktúru, majú inú štruktúru. Je tiež potrebné vziať do úvahy, že tepelný tok, ktorý nimi prechádza, má odlišné špecifiká.

Pre každú jednotlivú konštrukciu sú tepelné straty určené vzorcom:

Q = (A / R) x dT

tu:

• A - plocha v m².
• R je konštrukčná odolnosť proti prenosu tepla.
• dT je teplotný rozdiel medzi vonkajšou a vnútornou stranou. Musí sa určiť na najchladnejšie 5-dňové obdobie.

Týmto výpočtom získate výsledok iba za najchladnejšiu päťdňovú periódu. Celková tepelná strata za celú chladnú sezónu sa určuje zohľadnením parametra dT, pričom sa berie do úvahy teplota, nie najnižšia, ale priemerná.

Miera absorpcie tepla, ako aj prenos tepla, závisí od klimatickej vlhkosti v regióne. Z tohto dôvodu sa pri výpočtoch používajú vlhkostné mapy.

Potom vypočítajte množstvo energie potrebnej na kompenzáciu straty tepla, ktorá prešla cez plášť budovy, ako aj vetraním. Označuje sa to W.

Existuje vzorec pre toto:

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

V ňom N je trvanie vykurovacieho obdobia v dňoch.

Nevýhody výpočtu oblasti

Výpočet založený na ukazovateli oblasti nie je príliš presný. Tu sa nezohľadňuje taký parameter, ako je klíma, ukazovatele teploty, minimálna aj maximálna vlhkosť. Z dôvodu ignorovania mnohých dôležitých bodov má výpočet významné chyby.

Projekt sa často snaží zablokovať a predpokladá „zásoby“.

Ak ste si napriek tomu túto metódu výpočtu vybrali, musíte zvážiť tieto nuansy:

1. S výškou vertikálnych plotov do troch metrov a prítomnosťou najviac dvoch otvorov na jednej ploche je lepšie vynásobiť výsledok 100 wattmi.
2. Ak má projekt balkón, dve okná alebo lodžia sa vynásobia priemerne 125 wattami.
3. Ak ide o priemyselné alebo skladové priestory, používa sa multiplikátor 150 W.
4. Ak sú radiátory umiestnené blízko okien, ich konštrukčná kapacita sa zvýši o 25%.

Vzorec oblasti je:

Q = S x 100 (150) W.

Tu Q predstavuje pohodlnú úroveň tepla v budove, S je plocha s vykurovaním v m². Čísla 100 alebo 150 - špecifické množstvo tepelnej energie spotrebovanej na vykurovanie 1 m².

Straty v dôsledku vetrania domu

Kľúčovým parametrom v tomto prípade je výmenný kurz vzduchu. Ak sú steny domu priepustné pre pary, táto hodnota sa rovná jednote.

Prenikanie studeného vzduchu do domu sa vykonáva pomocou prívodného vetrania. Odsávanie vzduchu prispieva k odvodu teplého vzduchu. Znižuje straty vetraním výmenníka tepla. Nedovoľuje únik tepla spolu s odpadovým vzduchom a ohrieva prichádzajúce toky

Poskytuje kompletnú aktualizáciu vzduchu vo vnútri budovy za jednu hodinu. Budovy skonštruované podľa normy DIN majú steny s parozábranou, preto sa tu rýchlosť výmeny vzduchu považuje za dve.

Existuje vzorec, ktorým sa určujú tepelné straty ventilačným systémom:

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

Symboly tu označujú nasledujúce:

1. Qв - tepelné straty.
2. V je objem miestnosti v mᶾ.
3. P je hustota vzduchu. jej hodnota sa rovná 1,2047 kg / m2.
4. Kv - rýchlosť výmeny vzduchu.
5. C je merné teplo. Rovná sa 1005 J / kg x C.

Na základe výsledkov tohto výpočtu je možné určiť výkon generátora tepla vykurovacieho systému. Ak je hodnota napájania príliš vysoká, situácia sa môže stať východiskom. vetracia jednotka s rekuperátorom, Pozrime sa na niekoľko príkladov domov z rôznych materiálov.

Príklad výpočtu tepelného inžinierstva č. 1

Počítame obytnú budovu nachádzajúcu sa v 1 klimatickom regióne (Rusko), podoblasť 1B. Všetky údaje sú prevzaté z tabuľky 1 v SNiP 23-01-99. Najchladnejšia teplota pozorovaná počas piatich dní so zabezpečením 0,92 - tn = -22⁰С.

Podľa SNiP trvá vykurovacie obdobie (zop) 148 dní. Priemerná teplota počas vykurovacieho obdobia s dennými indexmi priemernej teploty vzduchu na ulici je 8⁰ - tot = -2,3⁰. Vonkajšia teplota počas vykurovacieho obdobia je tht = -4,4⁰.

Strata tepla doma je najdôležitejším momentom vo fáze návrhu. Výber stavebných materiálov a izolácie závisí od výsledkov výpočtu. Neexistujú žiadne nulové straty, ale snažte sa zabezpečiť, aby boli čo najvýhodnejšie.

Podmienkou je, aby v izbách domu bola teplota 22 дома. Dom má dve podlažia a steny o hrúbke 0,5 m. Jeho výška je 7 m, rozmery v pláne sú 10 x 10 m. Materiál zvislej steny je z teplej keramiky. Koeficient tepelnej vodivosti je 0,16 W / m x C.

Minerálna vlna sa použila ako vonkajšia izolácia s hrúbkou 5 cm. Hodnota CT pre ňu je 0,04 W / m x C. Počet okenných otvorov v dome je 15 ks. Každý o výmere 2,5 m².

Tepelné straty stenami

Najskôr je potrebné určiť tepelný odpor keramickej steny a izolácie. V prvom prípade R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 štvorcových. mx C / W. V druhom - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 štvorcových. mx C / W. Všeobecne platí, že pre vertikálnu obálku budovy: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 štvorcových. mx C / W.

Pretože tepelné straty majú priamy pomer k ploche obvodového plášťa budovy, vypočítame plochu stien:

A = 10 x 4 x 7 - 15 x 2,5 = 242,5 m²

Teraz môžete určiť tepelné straty stenami:

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

Rovnakým spôsobom sa vypočítavajú tepelné straty vodorovnou stenou. Výsledkom je zhrnutie všetkých výsledkov.

Ak existuje suterén, potom tepelné straty cez základ a podlahu budú menšie, pretože pri výpočte je zahrnutá teplota pôdy, a nie vonkajšieho vzduchu.

Ak je suterén pod podlahou prvého poschodia vyhrievaný, podlaha sa nemôže izolovať.Steny v suteréne sú ešte lepšie opláštené izoláciou, takže teplo neprichádza do zeme.

Stanovenie strát vetraním

Na zjednodušenie výpočtu nezohľadnite hrúbku stien, ale jednoducho určte objem vzduchu vo vnútri:

V = 10_10 ^ 7 = 700 ml.

Pri veľkom množstve výmeny vzduchu Kv = 2 budú tepelné straty:

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

Ak Kv = 1:

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

Efektívne vetranie obytných budov je zabezpečené rotačnými a doskovými rekuperátormi. Účinnosť prvého je vyššia, dosahuje 90%.

Príklad výpočtu tepelného inžinierstva č. 2

Straty sa musia vypočítať cez tehlovú stenu s hrúbkou 51 cm a sú izolované 10 cm vrstvou minerálnej vlny. Vonku - 18⁰, vnútri - 22⁰. Rozmery steny sú 2,7 m na výšku a 4 m na dĺžku. Jediná vonkajšia stena miestnosti je orientovaná na juh, nie sú tam žiadne vonkajšie dvere.

Pre tehlu je koeficient tepelnej vodivosti Kt = 0,58 W / m ºC, pre minerálnu vlnu - 0,04 W / m º C. Tepelný odpor:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 sq. mx C / W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 štvorcových. mx C / W. Všeobecne platí, že pri vertikálnej obálke budovy: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 metrov štvorcových. mx C / W.

Plocha vonkajšej steny A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Tepelné straty stenou:

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

Na výpočet strát oknami sa používa rovnaký vzorec, ale ich tepelný odpor sa zvyčajne uvádza v pase a nie je potrebné ho počítať.

Pri zateplení domu sú okná „slabým článkom“. Cez nich prechádza pomerne veľká časť tepla. Viacvrstvové okná s dvojitým zasklením, filmy odrážajúce teplo, dvojité rámy znížia straty, ale ani to nepomôže úplne zabrániť tepelným stratám

Ak sú okná domu s rozmermi 1,5 x 1,5 m² energeticky úsporné, orientované na sever a tepelný odpor je 0,87 m2 ° C / W, straty budú:

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

Príklad výpočtu tepelného inžinierstva č. 3

Vykonáme tepelný výpočet drevenej zrubovej budovy s fasádou postavenou z borovicových guľatín s hrúbkou 0,22 m. Koeficient pre tento materiál je K = 0,15. V tejto situácii budú tepelné straty predstavovať:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰ C / W.

Najnižšia päťdňová teplota je -18⁰, pre pohodlie v dome je teplota nastavená na 21⁰. Rozdiel je 39⁰. Ak pôjdeme z oblasti 120 m², dostaneme výsledok:

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

Pre porovnanie určujeme stratu tehlového domu. Koeficient pre kremičitanové tehly je 0,72.

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

Za rovnakých podmienok je drevený dom hospodárnejší. Kremičitá tehla na murivo tu nie je vôbec vhodná.

Drevená konštrukcia má vysokú tepelnú kapacitu. Jeho uzatváracie štruktúry udržujú pohodlnú teplotu po dlhú dobu. Napriek tomu je potrebné izolovať aj zrubovú doménu a je lepšie to urobiť zvnútra aj zvonka

Stavitelia a architekti odporúčajú robiť spotreba tepla počas vykurovania pre príslušný výber zariadenia a vo fáze projektovania domu zvoliť vhodný izolačný systém.

Príklad výpočtu tepla č. 4

Dom bude postavený v Moskovskej oblasti. Na výpočet bola použitá stena vytvorená z penových blokov. Ako sa izoluje extrudovaná polystyrénová pena, Dokončenie stavby - omietka na oboch stranách. Jeho štruktúra je vápenatá a piesčitá.

Expandovaný polystyrén má hustotu 24 kg / m2.

Relatívna vlhkosť vzduchu v miestnosti je 55% pri priemernej teplote 20⁰. Hrúbka vrstvy:

• omietka - 0,01 m;
• penový betón - 0,2 m;
• polystyrénová pena - 0,065 m.

Úlohou je nájsť potrebný odpor a skutočný odpor prenosu tepla. Potrebný Rtr sa určí nahradením hodnôt vo výraze:

Rtr = a x GSOP + b

kde GOSP je stupňom vykurovacej sezóny a aab sú koeficienty prevzaté z tabuľky č. 3 Kódexu pravidiel 50.13330.2012. Pretože je budova obytná, a je 0,00035, b = 1,4.

GSOP sa vypočíta podľa vzorca získaného z toho istého SP:

GOSP = (tv - tot) x zot.

V tomto vzorci tv = 20⁰, tf = -2,2⁰, zf - 205 - doba zahrievania v dňoch. preto:

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

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

Pomocou tabuľky č. 2 SP50.13330.2012 stanovte tepelnú vodivosť pre každú vrstvu steny:

• A1 = 0,81 W / m ⁰С;
• λb2 = 0,26 W / m ⁰С;
• A3 = 0,041 W / m ⁰С;
• A4 = 0,81 W / m ⁰С.

Celkový podmienený odpor proti prenosu tepla Ro sa rovná súčtu odporov všetkých vrstiev. Vypočítajte ju podľa vzorca:

Tento vzorec je prevzatý z SP 50.13330.2012.Tu 1 / av je pôsobenie proti vnímaniu tepla vnútorných povrchov. 1 / sk - rovnaký vonkajší, δ / λ - tepelný odpor vrstvy

Nahradenie získaných hodnôt: = 2,54 m2 ° C / W. Rf sa stanoví vynásobením Ro koeficientom r rovným 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x ° C / W.

Výsledok musí zmeniť konštrukciu uzatváracieho prvku, pretože skutočný tepelný odpor je menší ako vypočítaný.

Existuje mnoho počítačových služieb, ktoré zrýchľujú a zjednodušujú výpočty.

Výpočty tepelného inžinierstva priamo súvisia s definíciou rosný bod, Z článku, ktorý odporúčame, sa dozviete, čo to je a ako zistiť jeho hodnotu.

Závery a užitočné video na túto tému

Vykonanie výpočtu tepelnej techniky pomocou online kalkulačky:

Správny tepelný výpočet:

Kompetentný tepelný inžiniersky výpočet vám umožní vyhodnotiť účinnosť izolácie vonkajších prvkov domu, určiť výkon potrebného vykurovacieho zariadenia.

Vďaka tomu môžete ušetriť na nákupe materiálu a vykurovacích zariadení. Je lepšie vopred vedieť, či zariadenie dokáže zvládnuť vykurovanie a úpravu budovy, ako všetko kúpiť náhodne.

Zanechajte komentár, položte otázky a odošlite fotografiu na tému článku v nižšie uvedenom bloku. Povedzte nám, ako vám tepelný inžiniersky výpočet pomohol zvoliť vykurovacie zariadenie s požadovaným výkonom alebo izolačný systém. Je možné, že vaše informácie budú užitočné pre návštevníkov stránok.