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

По време на експлоатацията на сградата не е необходимо прегряване и замразяване. Определянето на златната среда ще позволи изчисляване на топлинното инженерство, което е не по-малко важно от изчисляването на разходната ефективност, издръжливостта, устойчивостта на огън, дълготрайността.

Въз основа на термотехническите стандарти, климатичните характеристики, пропускливостта на парата и въздуха се извършва подбор на материали за изграждане на ограждащи конструкции. Как да направим това изчисление, нека да разгледаме статията.

Съдържание
  1. Целта на изчислението на топлотехниката
  2. Параметри за изчисления
  3. Формули за изчисляване на производството
  4. Загуби от ограждащи конструкции
  5. Недостатъци при изчисляване на площта
  6. Загуби чрез домашна вентилация
  7. Пример за изчисление на топлотехника № 1
  8. Пример за топлотехнически изчисления № 2
  9. Пример за изчисление на термичното инженерство № 3
  10. Пример за изчисление на топлината № 4
  11. Заключения и полезно видео по темата

Целта на изчислението на топлотехниката

От топлинните характеристики на оградата на столицата много зависи от сградата. Това е влажността на конструктивните елементи и температурните показатели, които влияят на присъствието или отсъствието на кондензация на вътрешните прегради и припокриванията.

Изчислението ще покаже дали стабилните характеристики на температурата и влажността ще се поддържат при температури плюс и минус. Списъкът на тези характеристики включва и такъв индикатор като количеството топлина, губиограждащи конструкции на сградата през студения период.

Не можете да започнете проектирането, без да имате всички тези данни. Позовавайки се на тях, изберете дебелината на стените и таваните, последователността на слоевете.

Съгласно ГОСТ 30494-96 температурните стойности в помещенията. Средно е 21? В същото време относителната влажност на въздуха трябва да бъде в комфортни граници, което е средно 37%. Най-високата скорост на пренос на въздушна маса е 0.15 m /s

Изчислението на топлинното инженерство има за цел да определи:

  • Идентични или проектирани за заявените заявки по отношение на термичната защита?
  • Колко удобно е удобният микроклимат вътре в сградата?
  • Осигурена е оптимална термична защита на конструкциите?
  • Основният принцип е да се наблюдава балансът на разликата в температурните показатели на атмосферата на вътрешните структури на оградата и помещенията. Ако не се спазва, топлината ще абсорбира тези повърхности и вътре в нея температурата ще остане много ниска. Вътрешната температура не трябва да се влияе значително от промените в топлинния поток. Тази характеристика се нарича устойчивост на топлина.

    Чрез извършване на топлинни изчисления се определят оптималните граници (минимални и максимални) на размерите на стените, припокривания в дебелина. Това е гаранция за експлоатация на сградата за дълъг период от време, без екстремно замразяване на конструкции и прегряване.

    Параметри за изчисления

    За да се извърши разсейване на топлина, се изискват изходните параметри. Те зависят от числохарактеристики:

  • Целта на сградата и нейните типове.
  • Ориентация на вертикалните ограждащи структури по отношение на посоката на света.
  • Географски параметри на бъдещия дом.
  • Обемът на къщата, нейната повърхност, площ.
  • Видове и данни за размерите на вратите, прозорците.
  • Видове отопление и техническите му параметри.
  • Брой на постоянно пребиваващите лица.
  • Материал на вертикални и хоризонтални ограждащи конструкции.
  • Припокриване на горния етаж.
  • Оборудван с топла вода.
  • Видове вентилация.
  • Да се ​​вземе предвид при изчисляване на други структурни характеристики на структурата. Пропускливостта на въздуха на ограждащите конструкции не трябва да допринася за прекомерно охлаждане вътре в къщата и да намалява топлинните защитни характеристики на елементите.

    Загуба на топлина причинява и подмладяване на стените, а освен това води до влага, неблагоприятно засяга трайността на сградата.

    В процеса на изчисление на първо място се определят топлинните инженерни данни на строителните материали, от които са изработени ограждащите елементи на конструкцията. В допълнение, дефиницията е обект на съпротивлението на пренос на топлина и неговата нормативна стойност.

    Формули за изчисляване на производството

    Изтичането на топлина се губи от сградата, може да се раздели на две основни части: загуби от ограждащи конструкции и загуби, причинени от работата на вентилационната система. В допълнение, топлината се губи, когато водата се изхвърля в канализационната система.

    Загубичрез ограждащи конструкции

    За материали, от които са изградени ограждащи конструкции, е необходимо да се намери стойността на индекса на топлопроводимост Кт (градуси Вт /мх). Те са в съответните директории.

    Сега, познавайки дебелината на слоевете, по формулата: R = S /Кт, изчислете топлинното съпротивление на всяка единица. При многопластова конструкция се получават всички получени стойности.

    Размерите на топлинните загуби се определят най-лесно от добавянето на топлинни токове през ограждащи конструкции, които всъщност формират тази сграда

    .

    Като се ръководи от този метод, времето за отчитане е, че материалите, съставляващи структурата, имат различна структура. Също така се взема предвид, че потокът на топлина, преминаващ през тях, има различна специфичност.

    За всяка отделна конструкция топлинните загуби се определят по формулата:

    Q = (A /R) x dT

    Тук:

    • А - площ в m2.
    • R - устойчивост на топлопреминаване на конструкцията.
    • dT - температурна разлика отвън и отвътре. Определете го за най-студения 5-дневен период.

    Изчислявайки по този начин, можете да получите резултати само за най-студения петдневен период. Общата загуба на топлина през целия студен сезон се определя, като се вземе предвид параметър dT, като се вземе предвид не най-ниската, а средната температура.

    До каква степен се абсорбира топлината и преносът на топлина зависи от влажността на климата в региона. Поради тази причина изчисленията използват карти на влажността

    След това изчислете количеството енергия, от което се нуждаетекомпенсиране на топлинните загуби, преминали през двете ограждащи конструкции и чрез вентилация. Той се обозначава със символа W. За това има формула:

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

    В нея N - продължителността на отоплителния период в дни.

    Недостатъци при изчисляване на площта

    \ t

    Изчислението, базирано на индикатора за площта, не се различава значително. Той не взема предвид такива параметри като климат, температурни показатели както минимални, така и максимални, влажност.

    Поради игнорирането на много важни моменти изчислението има значителни грешки.

    Често се опитва да ги блокира, проектът осигурява "запас". Ако обаче този режим е избран за изчисление, трябва да се вземат предвид следните нюанси:

  • При височина на вертикалната ограда до три метра и наличието на не повече от два отвора на една повърхност, резултатът е по-добре умножен по 100 вата.
  • Ако проектът има балкон, два прозореца или лоджия, умножен по средно на 125 вата.
  • Когато се използва промишлено или складово пространство, се използва фактор от 150 W.
  • Ако радиаторите са разположени в близост до прозорци, техният проектен капацитет се увеличава с 25%.
  • Формулата за района има формата:

    Q = S x 100

    W.

    Тук Q е удобна топлина в сградата, S е площта с отопление в m2. Числа 100 или 150 - специфичната стойност на топлинната енергия, консумирана за отопление 1 m2.

    Загуби чрез вентилация на жилища

    Основният параметър в този случай е множествеността на обмен на въздух. При условие, че стените на къщата са паропропускливи, тази стойност е равна на единица.

    Проникването на студен въздух в къщата се извършва чрез входяща вентилация. Изпускателната вентилация подпомага грижата за топъл въздух. Намалява загубите от вентилация чрез рекуператор-топлообменник. Той не позволява на топлината да излезе с изходящия въздух, а входящите потоци, които той загрява

    .

    Пълно обновяване на въздуха в сградата за един час. Сгради, построени по стандарт DIN, имат стени с пароизолация, затова тук се приема множественост на въздушна обмяна, равна на две.

    Съществува формула за определяне на топлинните загуби през вентилационната система:

    Qv = (V x Cr: 3600) x P x Z x dT

    Тук символите са обозначени със следното:

  • Qv - загуба на топлина.
  • V - обем на помещението в m ?.
  • Р е плътността на въздуха. Нейната майка е взета равно на 1.2047 кг /м ?.
  • Кv - множественост на въздушния обмен.
  • С - специфичен топлинен капацитет. Тя е равна на 1005 J /kg x C.
  • Въз основа на това изчисление е възможно да се определи мощността на топлинния генератор на отоплителната система. В случай на твърде висока изходна мощност от дадена ситуация, може да стане вентилационно устройство с рекуператор.

    Обмислете някои примери за къщи от различни материали.

    Пример за изчисление на топлотехника №1

    Изчислете жилищна къща, намираща се в 1 климатичен район (Русия), подрайон 1Б. Всички данни са взети от Таблица 1 SNIP 23-01-99.

    Най-ниската температура се наблюдава за период от пет дни с покритие от 0.92 - tn = -22 ° C.

    Според SNiP отоплителният период (zop) продължава 148 дни. Среднотемпература през отоплителния период със средната дневна температура на въздуха на улица 8? - това = -2,3 °. Външната температура през отоплителния сезон е tht = -4.4 °.

    Загубата на топлина в къщата - най-важният момент на етапа на неговото проектиране. Резултатът от изчислението зависи от избора на строителни материали и изолацията. Няма нулеви загуби, но трябва да се стремим да ги направим възможно най-целесъобразни

    .

    При условие, че температурата в помещенията на къщата трябва да бъде 22 ?. Къщата е на два етажа и стени с дебелина 0,5 м. Височината му - 7 м, размерите в плана - 10 х 10 м. Материалът на вертикалните ограждащи конструкции - топлинна керамика. За нея коефициентът на топлопроводимост - 0.16 W /m x C.

    Като външна изолация с дебелина 5 см се използва минерална вата. Стойността на Кт за нея - 0,04 W /m х C. Броят на прозорците в къщата - 15 бр. по 2,5 кв.м.

    Загуба на топлина през стени

    Преди всичко е необходимо да се определи термичното съпротивление както на керамичната стена, така и на нагревателя. В първия случай R1 = 0.5: 0.16 = 3.125 кв. М. X C /W. Във втория - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 кв.м. m x C /W. Като цяло за вертикалната конструкция: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. m x C /W.

    Тъй като топлинните загуби имат пряка пропорционална връзка с площта на ограждащите конструкции, ние изчисляваме площта на стените:

    A = 10 x 4 x 7 - 15 x 2,5 = 242,5 m2

    Сега е възможно да се определи загубата на топлина през стените:

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

    Загубата на топлина чрез хоризонтални ограждащи структури се изчислява по подобен начин. вВ обобщение, всички резултати са обобщени.

    Ако има мазе, загубата на топлина през основата и пода ще бъде по-малка, тъй като температурата на почвата, а не външният въздух, е включена в изчислението

    .

    Ако мазето под пода на първия етаж се отоплява, подът не може да бъде изолиран. Стените на мазето са все още по-добре да се нагрева, така че топлината не отива на земята.

    Определяне на загубите чрез вентилация

    За да се опрости изчислението, не се взема предвид дебелината на стените, а просто се определя обемът на въздуха вътре:

    V = 10x10x7 = 700 m?

    При множественост на въздушния обмен Кр = 2 загубите на топлина ще бъдат:

    Qv = (700 х 2): 3600) х 1.2047 х х 1005 (22 - (-22)) = 20 776 W.

    Ако Кv = 1:

    Qv = (700 х 1): 3600) х 1,2047 х х 1005 (22 - (-22)) = 10,358 вата.

    Ротационни и пластинчати топлообменници осигуряват ефективна вентилация на жилищни сгради. Ефективност в първата по-горе, тя достига 90%.

    Пример за изчисление на топлинното инженерство № 2

    Необходимо е да се изчислят загубите през тухлена стена с дебелина 51 см. То е изолирано с 10-сантиметровия слой минерална вата. Външно - 18 ?, Вътре - 22 ?. Размерите на стената са 2,7 м височина и 4 м дължина. Единствената външна стена на помещението е ориентирана на юг, без външни врати.

    За тухла коефициентът на топлопроводимост Кт = 0,58 Вт /м? С, за минерална вата - 0,04 W /m? Термична устойчивост:

    R1 = 0.51: 0.58 = 0.897 квадрат. m x C /W. R2 = 0.1: 0.04 = 2.5 квадрата. m x C /W. По принцип за вертикална конструкция: R = R1 + R2 = 0.879 + 2.5 = 3.379 кв. m x C /W.

    Площта на външната стена A = 2.7 x 4 = 10.8 m2

    Загуба на топлина през стената:

    Qs = (10.8: 3.379) x (22 -(-18) = 127,9 вата.

    За изчисляване на загубите през прозорците се използва същата формула, но термичната устойчивост на тях, като правило, се посочва в паспорта и не е необходимо да се изчислява.

    При изолацията на къщите прозорците са "слаба връзка". Заради тях, доста голяма част от топлината отива. Намалете загубата на многослойни прозорци, отразяващи топлина филми, двойни рамки, но дори и това няма да помогне напълно да се избегнат загубите на топлина

    .

    Ако в прозорците на къщата с размери 1,5 x 1,5 m 2 са енергоспестяващи, ориентирани на север, а топлинното съпротивление е равно на 0,87 m2 ± W, загубите ще бъдат:

    Q o = (2.25: 0.87) x (22 - (-18)) = 103.4 t.

    Пример за термично инженерно изчисление № 3

    Извършване на топлинното изчисляване на дървена дървена къща с фасада от борови трупи със слой с дебелина 0,22 м. Коефициентът за този материал - К = 0,15. В тази ситуация топлинните загуби ще бъдат:

    R = 0.22: 0.15 = 1.47 м2 х? C /W

    Най-ниската температура от пет дни е -18 °, за комфорт в къщата зададената температура е 21 °. Разликата ще бъде 39?. Ако излезете от площ от 120 м2, резултатът ще бъде:

    Qs = 120 х 39: 1.47 = 3184 W.

    За сравнение определете загубата на тухлена къща. Коефициент за силикатна тухла - 0,72.

    R = 0.22: 0.72 = 0.306 m2 х? C /W
    Qs = 120 x 39: 0.306 = 15 294 вата.

    При същите условия дървената къща е по-икономична. Силикатна тухла за изграждане на стени тук не е подходяща изобщо.

    Дървената сграда има висок топлинен капацитет. Неговите ограждащи конструкции за дълго време поддържат комфортна температура. И все пак, дори дървена къща е необходимазатопли се и е по-добре да го направиш както вътре, така и отвън

    Професионалистите препоръчват да се прави изчисление на топлината по време на етапа на строителството и при подмяна на отоплението.

    Пример за изчисление на топлината № 4

    Сградата ще бъде построена в Московска област. За изчисляване на стената взети от пяна блокове се взема. Като нагревател се прилага пенополистирол. Завършване на дизайна - мазилка от двете страни. Неговата структура е варовикова и пясъчна.

    Пенополистиролът има плътност от 24 kg /m.

    Относителна влажност в помещението - 55% при средна температура 20 °. Дебелина на слоевете:

    • мазилка - 0,01 m;
    • пенобетон - 0,2 м;
    • пенополистирен - 0,065 m

    Задачата е да се намери желаното съпротивление на топлопреминаване и действително. Необходимата Rtr се определя чрез заместване на стойността в израза:

    Rt = a x GSOP + b

    където държавният стандарт за потребление на украина е градусният ден на отоплителния сезон, и б - коефициентите, взети от таблица № 3 на Правилото 50.13330.2012. Тъй като къщата живее, една е 0,00035, b = 1.4.

    GSOP се изчисляват съгласно формулата, взета от същото съвместно предприятие:

    Держспоживстандарта Украйна = (tv - tot) x zot.

    В тази формула tv = 20 ?, Tot = -2,2?, Zot - 205 - отоплителен период в деня. Така:

    GSOP = (20 - (-2,2)) x 205 = 4551? От днес.

    Rp = 0,00035 х 4551 + 1,4 = 2,99 м2 x S /W.

    Използвайки таблицата с номер 2 SP50.13330.2012, определете коефициентите на топлопроводимост за всяка стена на стената:

    • pB1 = 0,81 W /тгС;
    • В2 = 0,26 W /тгС;
    • pB3 = 0.041 W /тгС;
    • B4 = 0.81 W /тг.

    Обща условна устойчивост на топлопредаване RО,е равна на сумата на съпротивлението на всички слоеве. Изчислете го по формулата:

    Тази формула е взета от СП 50.13330.2012. Тук 1 /av - е противоположно на термичното възприемане на вътрешните повърхности. 1 /an - същата външна,? /? - термично съпротивление на слоя

    Замяна на получените стойности: Rо kondicion. = 2,54 m2 ° С /W. Rf се определят чрез умножаване на Ro с коефициент r, равен на 0.9:

    Rf = 2.54 х 0.9 = 2.3 м2 х ° С /W.

    Резултатът задължава да се промени конструкцията на обграждащия елемент, тъй като действителното топлинно съпротивление е по-малко от очакваното.

    Има много компютърни услуги, които ускоряват и улесняват изчисленията.

    Заключения и полезно видео по темата

    Извършване на изчисление на топлотехника чрез използване на онлайн калкулатор:

    Изчисляване на топлотехника:

    Компетентното изчисление на топлотехниката ще позволи да се оцени ефективността на изолацията на външните елементи на къщата, за да се определи капацитетът на необходимото отоплително оборудване.

    В резултат на това можете да спестите пари, когато купувате материали и отоплителни уреди. По-добре е да знаете предварително, да се справите с технологията с отоплението и кондиционирането на конструкцията, отколкото да купувате всички на случаен принцип.