Toplotni inženiring zgradbe: posebnosti in formule za izračune + praktični primeri

Med obratovanjem stavbe je nezaželeno pregrevanje in zmrzovanje. Določanje zlatih sredin bo omogočilo izračun toplotne tehnike, ki ni nič manj pomemben kot izračun stroškovne učinkovitosti, trajnosti, odpornosti proti ognju, trajnosti.

Na podlagi termotehničnih standardov, klimatskih značilnosti, prepustnosti pare in zraka se izvede izbor materialov za gradnjo zaprtih konstrukcij. Kako narediti ta izračun, si poglejmo članek.

Vsebina
  1. Namen izračuna toplotne tehnike
  2. Parametri za izračune
  3. Formule za izračun proizvodnje
  4. Izgube zaradi ograjnih struktur
  5. Slabosti izračuna površine
  6. Izgube skozi prezračevanje hiše
  7. Primer izračuna toplotne tehnike št. 1
  8. Primer izračunov toplotne tehnike št. 2
  9. Primer izračuna toplotne tehnike št. 3
  10. Primer izračuna toplote št. 4
  11. Sklepi in koristni videoposnetki na to temo

Namen izračuna toplotne tehnike

Glede na toplotne značilnosti ograje prestolnice je veliko odvisno od zgradbe. To je vlažnost konstrukcijskih elementov in temperaturni indeksi, ki vplivajo na prisotnost ali odsotnost kondenzacije na notranjih predelih in prekrivanju.

Izračun bo pokazal, ali se bodo stabilne značilnosti temperature in vlažnosti ohranile na plus in minus temperaturi. Seznam teh značilnosti vključuje in takšen kazalnik, kot je količina toplote, izgubiograje stavbe v hladnem obdobju.

Ne morete začeti oblikovanja brez vseh teh podatkov. Sklicujoč se na njih, izberite debelino sten in stropov, zaporedje plasti.

V skladu z GOST 30494-96 so temperature v prostorih. V povprečju je 21? Hkrati mora biti relativna vlažnost v ugodnih mejah, kar je povprečno 37%. Najvišja hitrost prenosa mase zraka je 0,15 m /s.

Namen izračuna toplotne tehnike je določiti:

  • Enake ali zasnova za zahtevane aplikacije v smislu toplotne zaščite?
  • Tako udobno je udobna mikroklima znotraj zgradbe?
  • Zagotovljena je optimalna toplotna zaščita konstrukcij?
  • Osnovno načelo je opazovanje ravnotežja razlike temperaturnih indeksov ozračja notranjih konstrukcij ograje in prostorov. Če se ne spoštuje, bo toplota absorbirala te površine, v notranjosti pa bo temperatura zelo nizka. Na notranjo temperaturo ne smejo bistveno vplivati ​​spremembe toplotnega toka. Ta lastnost se imenuje toplotna odpornost.

    Z izvajanjem toplotnih izračunov določimo optimalne meje (minimalne in maksimalne) dimenzij sten, prekrivanja v debelini. To je zagotovilo za dolgoročno delovanje stavbe brez skrajne zamrznitve konstrukcij in pregrevanja.

    Parametri za izračune

    Za izvedbo odvajanja toplote so potrebni izhodni parametri. Odvisne so od številkeznačilnosti:

  • Namen stavbe in njeni tipi.
  • Usmeritev vertikalnih ograjnih struktur glede na smer sveta.
  • Geografski parametri prihodnjega doma.
  • Prostornina hiše, njena površina, površina.
  • Vrste in dimenzijski podatki vrat, okenskih odprtin.
  • Vrste ogrevanja in njihovi tehnični parametri.
  • Število stalnih prebivalcev.
  • Material za vertikalne in horizontalne ograje.
  • Prekrivanje zgornjega nadstropja.
  • Opremljen z dovodom tople vode.
  • Vrste prezračevanja.
  • Pri izračunu drugih strukturnih značilnosti strukture je treba upoštevati. Prepustnost zraka zaprtih konstrukcij ne sme prispevati k pretiranemu ohlajanju v notranjosti hiše in zmanjšati toplotne zaščite elementov.

    Izguba toplote povzroča in pomlajevanje sten in poleg tega povzroča vlago, kar negativno vpliva na trajnost stavbe.

    V postopku izračuna najprej določimo toplotno tehnične podatke gradbenih materialov, iz katerih izdelamo ograje. Poleg tega je opredelitev odvisna od impedance prenosa toplote in soobraznosti njene normativne vrednosti.

    Formule za izračun proizvodnje

    Izpuščanje toplote s strani stavbe se lahko izgubi, razdeli se lahko na dva glavna dela: izgube zaradi ograjnih konstrukcij in izgube zaradi delovanja prezračevalnega sistema. Poleg tega se toplota izgubi, ko se voda odlije v kanalizacijo.

    Izgubez zaprtimi strukturami

    \ t

    Za materiale, iz katerih so zgrajene ograje, je treba najti vrednost indeksa toplotne prevodnosti Kt (Vt /мh stopinj). So v ustreznih imenikih.

    Zdaj, ko poznamo debelino plasti, po formuli: R = S /Kt, izračunamo toplotni upor vsake enote. Pri večplastni konstrukciji so vse dobljene vrednosti.

    Dimenzije toplotnih izgub se najlažje določijo z dodajanjem toplotnih tokov skozi zaprte strukture, ki dejansko tvorijo to stavbo

    .

    S to metodo se upošteva čas, ki je potreben za obračun, da imajo materiali, ki sestavljajo strukturo, drugačno strukturo. Upoštevano je tudi, da ima tok toplote, ki prehaja skozi njih, drugačno specifičnost.

    Za vsako posamezno konstrukcijo se toplotna izguba določi s formulo:

    Q = (A /R) x dT

    Tukaj:

    • A - površina v m2.
    • R - odpornost konstrukcije proti prehodu toplote.
    • dT - temperaturna razlika od zunaj in od znotraj. Določite ga za najhladnejše 5-dnevno obdobje.

    Na ta način lahko dobite rezultate samo za najhladnejše petdnevno obdobje. Skupna toplotna izguba v celotni hladni sezoni je določena z upoštevanjem parametra dT ob upoštevanju temperature, ki ni najnižja, ampak od povprečja.

    V kolikšni meri se toplota absorbira in je prenos toplote odvisen od vlažnosti podnebja v regiji. Zato izračuni uporabljajo karte vlažnosti

    .

    Nato izračunajte količino energije, potrebne zakompenzacijo toplotnih izgub, ki je šla skozi zaprte objekte in skozi prezračevanje. Označen je s simbolom W. Za to obstaja formula:

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

    V njej N - trajanje ogrevalne dobe v dnevih.

    Slabosti izračuna površine

    \ t

    Izračun, ki temelji na indikatorju območja, se ne razlikuje veliko. Ne upošteva takšnih parametrov, kot so podnebje, temperaturni indeksi, tako minimalni kot maksimalni, vlažnost.

    Zaradi ignoriranja mnogih pomembnih trenutkov ima izračun znatne napake.

    Projekt jih pogosto poskuša blokirati, zato zagotavlja "zalogo". Če pa je ta način izbran za izračun, je treba upoštevati naslednje nianse:

  • Pri višini navpičnega ograja do treh metrov in prisotnosti največ dveh odprtin na eni površini se rezultat bolje pomnoži s 100 vatov.
  • Če ima projekt balkon, dve okni ali ložo, pomnoženo s povprečjem 125 vatov.
  • Pri industrijskem ali skladiščnem prostoru uporabite faktor 150 W.
  • Če se radiatorji nahajajo v bližini oken, se njihova projektna zmogljivost poveča za 25%.
  • Formula za območje ima obliko:

    Q = S x 100

    W.

    Tu je Q udobna toplota v stavbi, S je površina z ogrevanjem v m2. Številke 100 ali 150 - specifična vrednost porabljene toplotne energije za ogrevanje 1 m2.

    Izgube zaradi prezračevanja hiše

    Ključni parameter v tem primeru je raznolikost izmenjave zraka. Če so stene hiše prepustne za paro, je ta vrednost enaka eni.

    Vdor hladnega zraka v hišo poteka z dovodnim prezračevanjem. Izpušni prezračevanje pospešuje nego topel zrak. Zmanjša izgube zaradi prezračevanja z rekuperatorjem-izmenjevalnikom toplote. Ne dopušča, da toplota izstopi z izhodnim zrakom, in vhodni tokovi, ki jih ogreje

    Popolna obnova zraka v stavbi v eni uri. Stavbe, zgrajene po standardu DIN, imajo stene s parno zaporo, zato je tukaj sprejeta večkratna izmenjava zraka enaka dvema.

    Obstaja formula za določanje izgub toplote skozi prezračevalni sistem:

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

    Tukaj so znaki označeni z naslednjim:
  • Qv - izguba toplote.
  • V - prostornina prostora vm ?.
  • P je gostota zraka. Njena mama je enaka 1,2047 kg /m?
  • Kv - množica izmenjave zraka.
  • С - specifična toplotna zmogljivost. Je 1005 J /kg x C.
  • Na podlagi tega izračuna je mogoče določiti moč generatorja toplote ogrevalnega sistema. V primeru previsoke izhodne moči iz situacije lahko pride do prezračevalne naprave z rekuperatorjem.

    Razmislite o nekaj primerih za hiše iz različnih materialov.

    Primer izračuna toplotne tehnike št. 1

    Izračunajte stanovanjsko hišo, ki se nahaja v 1 podnebju (Rusija), podobmočju 1B. Vsi podatki so vzeti iz tabele 1 SNIP 23-01-99.

    Najnižjo temperaturo opazujemo v obdobju petih dni s pokritjem 0,92 - tn = -22 ° C.

    Po mnenju SNiP traja ogrevalno obdobje (zop) 148 dni. Povprečjetemperatura v ogrevalnem obdobju s povprečno dnevno temperaturo zraka na ulici 8? - to = -2,3 ?. Zunanja temperatura v ogrevalni sezoni je tht = -4,4 °.

    Izguba toplote v hiši - najpomembnejši trenutek v fazi oblikovanja. Rezultat izračuna je odvisen od izbire gradbenih materialov in izolacije. Ni ničle izgube, vendar si moramo prizadevati, da bodo čim bolj smotrni

    Pogoj je, da je temperatura v prostorih hiše 22 ?. Hiša ima dve nadstropji in stene debeline 0,5 m. Njegova višina - 7 m, dimenzije v načrtu - 10 x 10 m. Za njo je koeficient toplotne prevodnosti - 0,16 W /m x C.

    Kot zunanja izolacija, debeline 5 cm, se uporablja mineralna volna. Vrednost Kt za to - 0,04 W /m h C. Število okenskih odprtin v hiši - 15 kosov. za 2,5 m2.

    Izguba toplote skozi stene

    Najprej je treba določiti toplotno upornost keramične stene in grelnika. V prvem primeru je R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 kvadratnih metrov. V drugem - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 sq. m x C /W. Na splošno za vertikalno konstrukcijo: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 kvadratnih metrov. m x C /W.

    Ker imajo toplotne izgube neposredno sorazmerno razmerje s površino zaprtih konstrukcij, izračunamo površino sten:

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

    Zdaj je mogoče določiti toplotne izgube skozi stene:

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

    Podobno se izračuna tudi toplotna izguba skozi horizontalne ograje. VČe povzamemo, so vsi rezultati povzeti.

    Če je klet, je izguba toplote skozi temelje in tla manjša, saj je temperatura tal, ne zunanji zrak, vključena v izračun

    Če je klet pod dnom prvega nadstropja ogrevana, se tla ne morejo izolirati. Stene v kleti so še bolje za ogrevanje, tako da toplota ne gre na tla.

    Določanje izgub skozi prezračevanje

    Za poenostavitev izračuna ne upoštevajte debeline sten, temveč preprosto določite prostornino zraka znotraj:

    V = 10x10x7 = 700 m?

    Z množico izmenjave zraka Kr = 2 bodo izgube toplote:

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

    Če je Kv = 1:

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

    Rotacijski in ploščni prenosniki toplote zagotavljajo učinkovito prezračevanje stanovanjskih stavb. Učinkovitost pri prvi zgoraj doseže 90%.

    Primer izračuna toplotnega inženirstva št. 2

    Izgube je treba izračunati preko zidov v debelini 51 cm. Izolirana je z 10-centimetrsko plastjo mineralne volne. Navzven - 18 ?, Inside - 22 ?. Dimenzije stene so višine 2,7 m in dolžine 4 m. Edina zunanja stena prostora je usmerjena proti jugu, brez zunanjih vrat.

    Za opeko je koeficient toplotne prevodnosti Кт = 0,58 Вт /м? С, za mineralno volno - 0,04 W /m? Toplotna odpornost:

    R1 = 0,51: 0,58 = 0,897 kvadratnih. m x C /W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 kvadrat. m x C /W. Na splošno za vertikalno konstrukcijo: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 m². m x C /W.

    Površina zunanje stene A = 2,7 x 4 = 10,8 m2

    Izguba toplote skozi steno:

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

    Za izračun izgub skozi okna uporabljajte enako formulo, vendar je njihova toplotna odpornost praviloma navedena v potnem listu in je ni treba izračunati.

    V izolaciji hišnih oken so "šibka povezava". Zaradi njih gre precej velik delež toplote. Zmanjšajte izgubo večslojnih oken, toplotno odsevnih filmov, dvojnih okvirjev, vendar tudi to ne bo v celoti preprečilo izgube toplote

    Če so hišna okna z dimenzijami 1,5 x 1,5 m 2 energetsko varčna, usmerjena proti severu in je toplotni upor enak 0,87 m2 ± W, bodo izgube:

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

    Primer izračuna toplotne tehnike št. 3

    Izvedite termični izračun lesene lesene hiše s fasado iz borovih hlodov s plastjo debeline 0,22 m. Koeficient za ta material - K = 0,15. V tem primeru bodo toplotne izgube:

    R = 0,22: 0,15 = 1,47 m2 x? C /W

    Najnižja temperatura petih dni je -18 ° C, za udobje v hiši pa je temperatura 21 °. Razlika bo 39 ?. Če zapustite območje 120 m2, bo rezultat:

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

    Za primerjavo določite izgubo hiše iz opeke. Koeficient za silikatno opeko - 0,72.

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

    V enakih pogojih je lesena hiša bolj ekonomična. Silikatna opeka za gradnjo zidov tukaj sploh ni primerna.

    Lesena stavba ima visoko toplotno zmogljivost. Njegove ograje za dolgo časa vzdržujejo prijetno temperaturo. Vendar je potrebna tudi lesena hišaogrejte se in je bolje, da to storite tako znotraj kot zunaj

    Strokovnjaki priporočajo izračun toplote tako med gradnjo kot tudi med zamenjavo ogrevanja.

    Primer izračuna toplote št. 4

    Stavba bo zgrajena v Moskvi. Za izračun stene vzete iz blokov pene je sprejeta. Kot grelec je uporabljen polistiren iz pene. Končna obdelava - omet na obeh straneh. Njegova struktura je apnenčasta in peščena.

    Pena polistirena ima gostoto 24 kg /m.

    Relativna vlažnost v prostoru - 55% pri povprečni temperaturi 20 ° C. Debelina plasti:

    • omet - 0,01 m;
    • penjeni beton - 0,2 m;
    • penasti polistiren - 0,065 m

    Naloga je najti želeno odpornost na prenos toplote in dejansko. Potreben Rtr se določi tako, da se vrednost nadomesti z izrazom:

    Rt = a x GSOP + b

    kjer je standard državne porabe ukrajine stopinjski dan ogrevalne sezone, in b - koeficienti iz tabele št. 3 pravila 50.13330.2012. Ker je hiša stanovanje, je ena 0,00035, b = 1,4.

    GSOP se izračuna po formuli iz istega skupnega podjetja:

    Derzhspozhyvstandartu ukraine = (tv - tot) x zot.

    V tej formuli tv = 20 ?, Tot = -2,2?, Zot - 205 - ogrevalno obdobje dneva. Torej:

    GSOP = (20 - (-2,2)) x 205 = 4551? Od danes dalje;

    Rp = 0,00035 x 4551 + 1,4 = 2,99 m2 x S /W.

    S pomočjo tabele 2 SP50.13330.2012 določite koeficiente toplotne prevodnosti za vsako steno stene:

    • B1 = 0,81 W /mC;
    • B2 = 0,26 W /mC;
    • B3 = 0,041 W /mC;
    • B4 = 0,81 W /mC.

    Skupna pogojna odpornost na prenos toplote RO,je enaka vsoti upornosti vseh plasti. Izračunamo ga s formulo:

    Ta formula je vzeta iz JV 50.13330.2012. Tu 1 /av - je proti toplotnemu zaznavanju notranjih površin. 1 /an - ista zunanja ,? /? - toplotna odpornost plasti

    \ t

    Nadomestitev dobljenih vrednosti: R ° kondicion. = 2,54 m2 ° С /W. Rf določimo z množenjem Ro s koeficientom r, ki je enak 0:

    Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x ° C /W.

    Rezultat je obvezen spremeniti zasnovo oblożnega elementa, saj je dejanski toplotni upor manjśi od ocenjenega.

    Obstaja veliko računalniških storitev, ki pospešujejo in olajšujejo izračune.

    Sklepi in koristni videoposnetki na to temo

    Izračun toplotnega inženiringa z uporabo spletnega kalkulatorja:

    Izračun pravilnega toplotnega inženiringa:

    Ustrezen izračun toplotne tehnike bo omogočil oceno učinkovitosti izolacije zunanjih elementov hiše, da se določi zmogljivost potrebne opreme za ogrevanje.

    Posledično lahko pri nakupu materialov in ogrevalnih naprav prihranite denar. Bolje je vedeti vnaprej, da se z tehnologijo segrevanja in kondicioniranja zgradbe ravna, kot da bi jih kupili naključno.