- Cel obliczeń termicznych
- Parametry do wykonywania obliczeń
- Wzory do tworzenia obliczeń
- Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Podczas pracy budynku niepożądane są zarówno przegrzanie, jak i zamarzanie. Aby określić środek pola, pozwoli obliczenia termiczne, które są nie mniej ważne niż obliczenie wydajności, wytrzymałości, odporności na ogień, trwałości.
W oparciu o standardy inżynierii cieplnej, charakterystykę klimatyczną, przepuszczalność pary i wilgoci, dokonuje się wyboru materiałów do budowy konstrukcji otaczających. Jak wykonać to obliczenie, rozważamy w artykule.
Cel obliczeń termicznych
Wiele zależy od właściwości termicznych ogrodzenia stolicy. Jest to wilgotność elementów konstrukcyjnych i wskaźniki temperatury, które wpływają na obecność lub brak kondensatu na wewnętrznych ściankach działowych i sufitach.
Obliczenia pokażą, czy stabilne charakterystyki temperatury i wilgotności będą utrzymywane przy temperaturach plus i minus. Lista tych cech obejmuje taki wskaźnik, jak ilość ciepła utraconego przez koperty budowlane w okresie zimnym.
Nie możesz uruchomić projektu, nie mając wszystkich tych danych. Na ich podstawie wybierz grubość ścian i podłóg, sekwencję warstw.
Zgodnie z zasadami GOST 30494-96 wartości temperatury wewnątrz lokalu. Średnio wynosi 21⁰. W tym przypadku wilgotność względna musi pozostać w wygodnych ramach, a to średnio 37%. Najwyższa prędkość masy powietrza - 0, 15 m / s
Obliczenia termiczne mają na celu określenie:
- Czy projekty są identyczne z podanymi żądaniami pod względem ochrony termicznej?
- W ten sposób w pełni zapewniono komfortowy mikroklimat wewnątrz budynku?
- Czy zapewniona jest optymalna ochrona termiczna konstrukcji?
Podstawową zasadą jest równowaga różnicy we wskaźnikach temperatury atmosfery wewnętrznych struktur ogrodzeń i pomieszczeń. Jeśli nie zostanie zastosowany, powierzchnie te pochłoną ciepło, a temperatura wewnątrz pozostanie bardzo niska.
Na zmiany temperatury wewnętrznej nie powinno znacząco wpływać temperatura. Ta cecha nazywana jest odpornością na ciepło.
Wykonując obliczenia termiczne, określa się optymalne granice (minimum i maksimum) wymiarów ścian i podłóg o grubości. Jest to gwarancja działania budynku przez długi czas, zarówno bez ekstremalnego strukturalnego zamarzania i przegrzania.
Parametry do wykonywania obliczeń
Aby wykonać obliczenie ciepła, potrzebne są parametry początkowe.
Zależą one od szeregu cech:
- Cel budynku i jego typ.
- Orientacyjne pionowe konstrukcje ogrodzeniowe w stosunku do kierunku punktów kardynalnych.
- Parametry geograficzne przyszłego domu.
- Objętość budynku, liczba pięter, kwadrat.
- Rodzaje i dane wymiarowe drzwi, otworów okiennych.
- Rodzaj ogrzewania i jego parametry techniczne.
- Liczba stałych mieszkańców.
- Materiał jest pionowymi i poziomymi strukturami ochronnymi.
- Pokrycie górnej kondygnacji.
- Wyposażenie w gorącą wodę.
- Rodzaj wentylacji.
Inne cechy konstrukcyjne struktury są również uwzględniane w obliczeniach. Oddychalność otaczających konstrukcji nie powinna przyczyniać się do nadmiernego chłodzenia wewnątrz domu i zmniejszać właściwości osłony termicznej elementów.
Straty ciepła powodują nadmierne zwilżenie ścian, a ponadto powoduje wilgoć, co negatywnie wpływa na trwałość budynku.
W procesie obliczania określają przede wszystkim dane termiczne materiałów budowlanych, z których wykonane są elementy przegród zewnętrznych. Ponadto należy określić zmniejszoną odporność na przenikanie ciepła i jej zgodność ze standardową wartością.
Wzory do tworzenia obliczeń
Wyciek ciepła utracony przez dom można podzielić na dwie główne części: straty przez mur i straty spowodowane funkcjonowaniem systemu wentylacji. Ponadto ciepło jest tracone, gdy ciepła woda jest odprowadzana do systemu kanalizacyjnego.
Straty przez otaczające struktury
Dla materiałów, z których rozmieszczone są struktury otaczające, konieczne jest znalezienie wartości współczynnika przewodności cieplnej Kt (W / mx stopień). Znajdują się w odpowiednich katalogach.
Teraz, znając grubość warstw, zgodnie ze wzorem: R = S / Kt, oblicz opór cieplny każdej jednostki. Jeśli konstrukcja jest wielowarstwowa, wszystkie uzyskane wartości sumują się.
Wielkość strat ciepła najłatwiej określić, dodając przepływ ciepła przez przegrodę budynku, która faktycznie tworzy ten budynek.
Kierując się taką techniką, biorą pod uwagę moment, w którym materiały tworzące struktury mają inną strukturę. Bierze również pod uwagę, że strumień ciepła przechodzący przez nie ma różne właściwości.
Dla każdego indywidualnego projektu utratę ciepła określa wzór:
Q = (A / R) x dT
Tutaj:
- A - powierzchnia w m².
- R jest oporem struktury wymiany ciepła.
- dT to różnica temperatur między zewnętrzną a wewnętrzną stroną. Konieczne jest określenie go na najzimniejszy okres 5 dni.
Wykonując obliczenia w ten sposób, możesz uzyskać wynik tylko w najzimniejszym okresie pięciodniowym. Całkowitą utratę ciepła na całą zimną porę roku określa się biorąc pod uwagę parametr dT, biorąc pod uwagę, że temperatura nie jest najniższa, ale średnia.
Stopień, w jakim ciepło jest absorbowane, a także wymiana ciepła, zależy od klimatu w regionie. Z tego powodu w obliczeniach wykorzystywane są mapy wilgotności.
Następnie oblicz ilość energii potrzebnej do skompensowania utraty ciepła, która przeszła zarówno przez otaczającą strukturę, jak i przez wentylację. Jest oznaczony symbolem W.
Do tego istnieje formuła:
W = ((Q + Qb) x 24 x N) / 1000
W nim N oznacza czas trwania okresu ogrzewania w dniach.
Wady obliczania powierzchni
Obliczenia oparte na indeksie powierzchni nie są bardzo dokładne. Nie uwzględnia takiego parametru jak klimat, wskaźniki temperatury, zarówno minimalne, jak i maksymalne, wilgotność. Z powodu zaniedbania wielu ważnych punktów, obliczenia zawierają znaczące błędy.
Często próbując je zablokować, projekt przewiduje „zapas”.
Jeśli jednak do obliczeń wybrano tę metodę, należy wziąć pod uwagę następujące niuanse:
- Przy wysokości ogrodzenia pionowego do trzech metrów i nie więcej niż dwóch otworów na jednej powierzchni, wynik jest lepszy do pomnożenia przez 100 watów.
- Jeśli projekt ma balkon, dwa okna lub loggię, pomnóż średnio 125 watów.
- Gdy lokal jest przemysłowy lub magazynowy, użyj mnożnika 150 watów.
- Jeśli grzejniki znajdują się w pobliżu okien, ich pojemność projektowa wzrasta o 25%.
Formuła dla obszaru ma postać:
Q = S x 100 (150) watów.
Tutaj Q to komfortowy poziom ciepła w budynku, S to obszar z ogrzewaniem w m². Liczby 100 lub 150 to konkretne wartości energii cieplnej zużywanej do ogrzewania 1 m².
Utrata przez wentylację domu
Kluczowym parametrem w tym przypadku jest szybkość wymiany powietrza. Pod warunkiem, że ściany domu są przepuszczalne dla pary, wartość ta jest równa jeden.
Przenikanie zimnego powietrza do domu odbywa się poprzez wymuszoną wentylację. Wentylacja wyciągowa przyczynia się do pielęgnacji ciepłego powietrza. Zmniejsza straty poprzez wentylacyjny wymiennik ciepła - wymiennik ciepła. Nie pozwala na ucieczkę ciepła wraz z wychodzącym powietrzem i podgrzewa napływające strumienie.
Zapewnia całkowitą odnowę powietrza wewnątrz budynku w ciągu godziny. Budynki zbudowane zgodnie z normą DIN mają ściany izolowane parą, więc tutaj szybkość wymiany powietrza wynosi dwa.
Istnieje formuła, według której straty ciepła są określane przez system wentylacyjny:
Q = = (V x Sq: 3600) x P x C x dT
Symbole wskazują tutaj:
- Qv - utrata ciepła.
- V - objętość pomieszczenia w mᶾ.
- P oznacza gęstość powietrza. Przyjmuje się, że jego wartość wynosi 1, 2047 kg / mᶾ.
- KV - kurs wymiany powietrza.
- C - ciepło właściwe. Jest równy 1005 J / kg x C.
W wyniku tych obliczeń możliwe jest określenie mocy generatora ciepła systemu grzewczego. W przypadku zbyt wysokiej wartości mocy wyjściem może być urządzenie wentylacyjne z wymiennikiem ciepła. Rozważmy kilka przykładów domów z różnych materiałów.
Przykład obliczenia ciepłowniczego №1
Oblicz dom mieszkalny położony w regionie klimatycznym 1 (Rosja), podokręg 1B. Wszystkie dane pochodzą z tabeli 1 SNiP 23-01-99. Najzimniejsza temperatura obserwowana przez pięć dni z zabezpieczeniem 0, 92 - tn = -22⁰С.
Zgodnie z SNiP okres ogrzewania (zop) trwa 148 dni. Średnia temperatura podczas okresu ogrzewania ze średnimi dobowymi wskaźnikami temperatury powietrza zewnętrznego wynosi 8⁰ - tt = -2.3⁰. Temperatura na zewnątrz w sezonie grzewczym wynosi -4.4⁰.
Straty ciepła w domu to najważniejszy moment na etapie projektowania. Z wyniku obliczeń zależy wybór materiałów budowlanych i izolacji. Zero strat nie ma miejsca, ale musisz starać się, aby były one najbardziej odpowiednie
Określono warunek, że w pomieszczeniach domu należy zapewnić temperaturę 22 ° C. Dom ma dwie kondygnacje i ściany o grubości 0, 5 m. Jego wysokość wynosi 7 m, jego wymiary w planie wynoszą 10 x 10 m. Materiałem pionowych konstrukcji otaczających jest ciepła ceramika. Dla niej współczynnik przewodności cieplnej wynosi 0, 16 W / mx C.
Jako zewnętrzna izolacja o grubości 5 cm użyto wełny mineralnej. Wartość CT dla niego wynosi 0, 04 W / mx C. Liczba otworów okiennych w domu wynosi 15 sztuk. 2, 5 m² każdy.
Straty ciepła przez ściany
Przede wszystkim konieczne jest określenie oporu cieplnego zarówno ściany ceramicznej, jak i izolacji. W pierwszym przypadku R1 = 0, 5: 0, 16 = 3, 125 m2. mx C / W. W drugim - R2 = 0, 05: 0, 04 = 1, 25 tys. mx C / W. Ogólnie, dla pionowej struktury otaczającej: R = R1 + R2 = 3, 125 + 1, 25 = 4, 375 metrów kwadratowych. mx C / W.
Ponieważ straty ciepła są wprost proporcjonalne do związku z obszarem otaczających struktur, obliczamy powierzchnię ścian:
A = 10 x 4 x 7 - 15 x 2, 5 = 242, 5 m²
Teraz możesz określić straty ciepła przez ściany:
Qs = (242, 5: 4, 375) x (22 - (-22)) = 2438, 9 W.
Straty ciepła przez ściany poziome są obliczane podobnie. Ostatecznie wszystkie wyniki są podsumowane.
Jeśli istnieje piwnica, wówczas utrata ciepła przez fundament i podłogę będzie mniejsza, ponieważ w obliczeniach bierze udział temperatura gleby, a nie powietrza zewnętrznego.
Jeśli piwnica pod podłogą pierwszego piętra jest ogrzewana, podłogi nie można ogrzać. Ściany piwnicy nadal lepiej osłaniają izolację, aby ciepło nie przedostawało się do ziemi.
Określenie strat poprzez wentylację
Aby uprościć obliczenia, nie należy brać pod uwagę grubości ścian, ale po prostu określić objętość powietrza wewnątrz:
V = 10x10x7 = 700 mᶾ.
Gdy współczynnik wymiany powietrza Kv = 2, straty ciepła będą:
Q = (700 x 2): 3600) x 1, 2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 20 776 W.
Jeśli kv = 1:
Q = (700 x 1): 3600) x 1, 2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 10 358 W.
Rekuperatory wirnikowe i płytkowe zapewniają skuteczną wentylację budynków mieszkalnych. Wydajność tego pierwszego jest wyższa, osiąga 90%.
Przykład obliczenia ciepłowniczego №2
Konieczne jest obliczenie strat przez ceglaną ścianę o grubości 51 cm, która jest izolowana 10-centymetrową warstwą wełny mineralnej. Na zewnątrz - 18⁰, wewnątrz - 22⁰. Wymiary ścian wynoszą 2, 7 m wysokości i 4 m długości. Jedyna zewnętrzna ściana pokoju jest zorientowana na południe, nie ma zewnętrznych drzwi.
Dla cegieł współczynnik przewodzenia ciepła Kt = 0, 58 W / mºС, dla wełny mineralnej - 0, 04 W / mºС. Opór cieplny:
R1 = 0, 51: 0, 58 = 0, 879 sq. mx C / W. R2 = 0, 1: 0, 04 = 2, 5 metra kwadratowego. mx C / W. Ogólnie, dla pionowego muru: R = R1 + R2 = 0, 879 + 2, 5 = 3, 379 metrów kwadratowych. mx C / W.
Zewnętrzna powierzchnia ściany A = 2, 7 x 4 = 10, 8 m²
Straty ciepła przez ścianę:
Qc = (10, 8: 3, 379) x (22 - (-18)) = 127, 9 watów.
Aby obliczyć straty przez okna, należy użyć tego samego wzoru, ale ich opór cieplny, co do zasady, jest wskazany w paszporcie i nie jest konieczne jego obliczanie.
W izolacji okien domu - „słabe ogniwo”. Dzięki nim idzie dość duża część ciepła. Wielowarstwowe szyby, folie odbijające ciepło, podwójne ramy zmniejszą straty, ale nawet to nie pozwoli całkowicie uniknąć strat ciepła.
Jeśli dom ma okna o wymiarach 1, 5 x 1, 5 m², są energooszczędne, zorientowane na północ, a opór cieplny wynosi 0, 87 m2 ° C / W, wtedy straty będą:
Qo = (2, 25: 0, 87) x (22 - (-18)) = 103, 4 t.
Przykład obliczenia ciepłowniczego numer 3
Wykonaj obliczenia termiczne drewnianego budynku z bali z fasadą wzniesioną z bali sosnowych o grubości warstwy 0, 22 m. Współczynnik dla tego materiału wynosi K = 0, 15. W tej sytuacji utrata ciepła będzie:
R = 0, 22: 0, 15 = 1, 47 m² x ⁰С / W.
Najniższa temperatura w pięciodniowym tygodniu wynosi -18 ° C, dla wygody w domu temperatura wynosi 21 ° C. Różnica będzie wynosić 39⁰. Jeśli zaczniemy od powierzchni 120 m², otrzymamy wynik:
Qc = 120 x 39: 1, 47 = 3184 watów.
Dla porównania definiujemy utratę murowanego domu. Współczynnik dla cegieł krzemianowych wynosi 0, 72.
R = 0, 22: 0, 72 = 0, 306 m² x ⁰С / W.
Qс = 120 x 39: 0, 306 = 15 294 W.
W tych samych warunkach drewniany dom jest bardziej ekonomiczny. Cegła krzemianowa do murowania tutaj nie jest w ogóle odpowiednia.
Drewniana konstrukcja ma dużą pojemność cieplną. Konstrukcje otaczające utrzymują komfortową temperaturę przez długi czas. Niemniej jednak, nawet dom z bali należy ogrzać i lepiej zrobić to od wewnątrz i na zewnątrz.
Konstruktorzy i architekci zalecają, aby zawsze obliczać ciepło podczas ogrzewania w celu właściwego doboru sprzętu, a na etapie projektowania domu wybrać odpowiedni system izolacji.
Przykład obliczenia ciepła № 4
Dom zostanie zbudowany w rejonie Moskwy. Do obliczeń pobierana jest ściana utworzona z bloków piankowych. Wytłaczana pianka polistyrenowa jest stosowana jako izolacja. Projekt wykończenia - tynk po obu stronach. Jego struktura to piasek wapienny.
Styropian ma gęstość 24 kg / mᶾ.
Względne wskaźniki wilgotności powietrza w pomieszczeniu - 55% przy średniej temperaturze 20 ° C. Grubość warstwy:
- tynk - 0, 01 m;
- beton piankowy - 0, 2 m;
- spieniony polistyren - 0, 065 m.
Zadanie polega na znalezieniu niezbędnego oporu przepływu ciepła i rzeczywistego. Wymagany protokół RTP jest określany przez podstawienie wartości w wyrażeniu:
Rтр = a х ГСОП + b
gdzie GOSP jest stopniem dnia sezonu grzewczego, a a i b to współczynniki zaczerpnięte z tabeli nr 3 Kodeksu zasad 50.13330.2012. Ponieważ budynek jest mieszkalny, a wynosi 0, 00035, b = 1, 4.
GOSP obliczona według wzoru, wziętego z tego samego wspólnego przedsięwzięcia:
GOSP = (tv - tot) x zot.
W tym wzorze t = 20⁰, tt = -2.2⁰, zот - 205 jest okresem ogrzewania w dniach. Dlatego:
GOSP = (20 - (-2, 2)) х 205 = 4551⁰ С x dzień;
Rtr = 0, 00035 x 4551 + 1, 4 = 2, 99 m2 x C / W.
Używając tabeli №2 SP50.13330.2012, określ współczynniki przewodności cieplnej dla każdej warstwy ściany:
- λb1 = 0, 81 W / m С;
- λb2 = 0, 26 W / m С;
- λb3 = 0, 041 W / m С;
- λb4 = 0, 81 W / m ⁰С.
Całkowita rezystancja warunkowa przenoszenia ciepła R® jest równa sumie oporów wszystkich warstw. Oblicz go według wzoru:
Ta formuła pochodzi z SP 50.13330.2012. Tutaj 1 / av jest przeciwieństwem percepcji termicznej wewnętrznych powierzchni. 1 / a - ta sama zewnętrzna, δ / λ - opór warstwy termicznej
Zastępując uzyskane wartości: Ro sb. = 2, 54 m2 ° C / W. Rф określa się mnożąc R® przez współczynnik r równy 0, 9:
Rф = 2, 54 x 0, 9 = 2, 3 m2 x ° С / W.
Wynik powoduje konieczność zmiany konstrukcji elementu otaczającego, ponieważ rzeczywisty opór cieplny jest mniejszy niż obliczony.
Istnieje wiele usług komputerowych, które przyspieszają i upraszczają obliczenia.
Obliczenia termiczne są bezpośrednio związane z określeniem punktu rosy. Co to jest i jak znaleźć jego wartość dowiesz się z rekomendowanego przez nas artykułu.
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Analiza termiczna za pomocą kalkulatora online:
Prawidłowe obliczenia ciepłownicze:
Kompetentne obliczenia ciepłownicze pozwolą ocenić skuteczność izolacji zewnętrznych elementów domu, określić moc niezbędnego sprzętu grzewczego.
Dzięki temu można zaoszczędzić pieniądze, kupując materiały i urządzenia grzewcze. Lepiej wiedzieć z wyprzedzeniem, czy sprzęt może poradzić sobie z ogrzewaniem i kondycjonowaniem budynku niż kupować wszystko losowo.
Proszę zostawić komentarze, zadawać pytania, opublikować zdjęcie na temat artykułu w polu poniżej. Powiedz nam, jak obliczenia ciepłownicze pomogły Ci wybrać potrzebny sprzęt grzewczy lub system izolacji. Możliwe, że Twoje informacje będą przydatne dla odwiedzających witrynę.