Värmeteknisk beräkning av en byggnad: detaljer och formler för att utföra beräkningar + praktiska exempel

Under driften av byggnaden är både överhettning och frysning oönskade.Termiska tekniska beräkningar, som inte är mindre viktiga än att beräkna effektivitet, styrka, brandmotstånd och hållbarhet, gör att du kan bestämma den gyllene medelvägen.

Baserat på termiska tekniska standarder, klimategenskaper, ång- och fuktpermeabilitet väljs material för konstruktion av omslutande strukturer. Vi kommer att titta på hur man utför denna beräkning i artikeln.

Syftet med termisk teknisk beräkning

Mycket beror på de termiska tekniska egenskaperna hos byggnadens permanenta kapslingar. Detta inkluderar fuktigheten i strukturella element och temperaturindikatorer, som påverkar närvaron eller frånvaron av kondens på invändiga skiljeväggar och tak.

Beräkningen kommer att visa om stabila temperatur- och luftfuktighetsegenskaper kommer att bibehållas vid plus- och minustemperaturer. Listan över dessa egenskaper inkluderar också en sådan indikator som mängden värme som går förlorad av byggnadsskalet under den kalla perioden.

Du kan inte börja designa utan att ha all denna data. Baserat på dem väljs tjockleken på väggarna och taken och sekvensen av lager.

Enligt GOST 30494-96 regler, temperaturvärden inomhus. I genomsnitt är det 21⁰. Samtidigt måste den relativa luftfuktigheten hållas inom ett bekvämt intervall, vilket är i genomsnitt 37 %. Den högsta hastigheten för luftmassans rörelse är 0,15 m/s

Termisk teknisk beräkning syftar till att fastställa:

1. Är konstruktionerna identiska med de angivna kraven vad gäller värmeskydd?
2. Hur fullt säkerställs ett behagligt mikroklimat inuti byggnaden?
3. Finns optimalt termiskt skydd av strukturer?

Huvudprincipen är att upprätthålla en balans mellan skillnaden i temperaturindikatorer för atmosfären i interna strukturer av staket och lokaler. Om detta inte följs kommer värme att absorberas av dessa ytor och temperaturen inuti kommer att förbli mycket låg.

Den inre temperaturen bör inte påverkas nämnvärt av förändringar i värmeflödet. Denna egenskap kallas värmebeständighet.

Genom att utföra en termisk beräkning bestäms de optimala gränserna (minsta och maximala) för dimensionerna på väggar och taktjocklekar. Detta garanterar driften av byggnaden under en lång period, både utan extrem frysning av strukturer eller överhettning.

Alternativ för att utföra beräkningar

För att utföra värmeberäkningar behöver du initiala parametrar.

De beror på ett antal egenskaper:

1. Syftet med byggnaden och dess typ.
2. Orientering av vertikala omslutande strukturer i förhållande till kardinalriktningarna.
3. Geografiska parametrar för det framtida hemmet.
4. Byggnadens volym, dess antal våningar, yta.
5. Typer och dimensioner av dörr- och fönsteröppningar.
6. Typ av uppvärmning och dess tekniska parametrar.
7. Antal permanentboende.
8. Material för vertikala och horisontella stängselkonstruktioner.
9. Tak i övre våningen.
10. Utrustning för varmvattenförsörjning.
11. Typ av ventilation.

Andra designegenskaper hos strukturen beaktas också vid beräkning. Luftgenomsläppligheten hos omslutande strukturer bör inte bidra till överdriven kylning inuti huset och minska elementens termiska skyddsegenskaper.

Värmeförluster orsakas också av vattensjuka i väggarna och dessutom medför detta fukt vilket påverkar byggnadens hållbarhet negativt.

I beräkningsprocessen bestäms först och främst de termiska tekniska data för byggnadsmaterialen från vilka byggnadens omslutande element är gjorda. Dessutom är det minskade värmeöverföringsmotståndet och överensstämmelse med dess standardvärde föremål för bestämning.

Formler för att göra beräkningar

Värmeförluster från en bostad kan delas upp i två huvuddelar: förluster genom klimatskalet och förluster orsakade av driften av byggnaden. ventilationssystem. Dessutom går värme förlorad när varmt vatten släpps ut i avloppssystemet.

Förluster genom byggkuvert

För de material som de omslutande strukturerna är konstruerade av är det nödvändigt att hitta värdet på värmeledningsindexet Kt (W/m x grad). De finns i relevanta uppslagsböcker.

Nu vet du tjockleken på lagren, enligt formeln: R = S/Kt, beräkna den termiska resistansen för varje enhet. Om strukturen är flerskiktad läggs alla erhållna värden samman.

Det enklaste sättet att bestämma storleken på värmeförlusterna är genom att lägga ihop de termiska flödena genom de omslutande strukturerna som faktiskt bildar denna byggnad

Guidade av denna metodik tar de hänsyn till det faktum att materialen som utgör strukturen har en annan struktur. Det tas också hänsyn till att värmeflödet som passerar genom dem har olika egenskaper.

För varje enskild struktur bestäms värmeförlusten av formeln:

Q = (A/R) x dT

Här:

• A är arean i m².
• R är strukturens motstånd mot värmeöverföring.
• dT är temperaturskillnaden mellan ute och inne.Det måste bestämmas för den kallaste 5-dagarsperioden.

Genom att utföra beräkningen på detta sätt kan du få resultatet endast för den kallaste femdagarsperioden. Den totala värmeförlusten för hela den kalla årstiden bestäms genom att ta hänsyn till dT-parametern, med hänsyn till inte den lägsta temperaturen utan den genomsnittliga.

I vilken utsträckning värme absorberas, liksom värmeöverföring, beror på fuktigheten i klimatet i regionen. Av denna anledning används fuktkartor vid beräkningar.

Därefter beräknas mängden energi som krävs för att kompensera för förlorad värmeförlust både genom klimatskalet och genom ventilation. Det betecknas med symbolen W.

Det finns en formel för detta:

W = ((Q + Qв) x 24 x N)/1000

I den är N uppvärmningsperiodens längd i dagar.

Nackdelar med areaberäkning

Beräkning baserad på areaindikatorn är inte särskilt exakt. Här beaktas inte parametrar som klimat, temperaturindikatorer, både minimum och maximum, och luftfuktighet. På grund av att många viktiga punkter ignoreras har beräkningen betydande fel.

Ofta försöker täcka dem, projektet inkluderar en "reserv".

Om denna metod ändå väljs för beräkning, måste följande nyanser beaktas:

1. Om höjden på vertikala staket är upp till tre meter och det inte finns mer än två öppningar på en yta, är det bättre att multiplicera resultatet med 100 W.
2. Om projektet innehåller en balkong, två fönster eller en loggia, multiplicera med i genomsnitt 125 W.
3. När lokalerna är industri- eller lagerlokaler används en multiplikator på 150 W.
4. Om radiatorer är placerade nära fönster, ökas deras designkapacitet med 25%.

Formeln för area är:

Q=S x 100 (150) W.

Här är Q den behagliga värmenivån i byggnaden, S är den uppvärmda ytan i m². Siffrorna 100 eller 150 är den specifika mängd värmeenergi som förbrukas för att värma 1 m².

Husventilationsförluster

Nyckelparametern i detta fall är luftväxlingshastigheten. Förutsatt att husets väggar är ånggenomsläppliga är detta värde lika med ett.

Inträngningen av kall luft i huset sker genom tillförselventilation. Frånluftsventilation hjälper varm luft att komma ut. Recuperator-värmeväxlaren minskar förlusterna genom ventilation. Den tillåter inte värme att strömma ut tillsammans med den utgående luften, och den värmer de inkommande luftflödena

Det är tänkt att luften inuti byggnaden ska vara helt förnyad på en timme. Byggnader byggda enligt DIN-standarden har väggar med ångspärr, så här tas luftväxlingshastigheten till två.

Det finns en formel som bestämmer värmeförlusten genom ventilationssystemet:

Qv = (V x Kv: 3600) x P x C x dT

Här betyder symbolerna följande:

1. Qв - värmeförlust.
2. V är rummets volym i mᶾ.
3. P är luftdensiteten. dess värde tas lika med 1,2047 kg/mᶾ.
4. Kv - luftväxlingshastighet.
5. C är den specifika värmekapaciteten. Det är lika med 1005 J/kg x C.

Baserat på resultaten av denna beräkning är det möjligt att bestämma kraften hos värmegeneratorn i värmesystemet. Om effektvärdet är för högt kan lösningen på situationen vara ventilationsanordning med rekuperator. Låt oss titta på några exempel på hus gjorda av olika material.

Exempel på termisk beräkning nr 1

Låt oss beräkna ett bostadshus som ligger i klimatregion 1 (Ryssland), underdistrikt 1B. All data är hämtad från tabell 1 i SNiP 23-01-99. Den kallaste temperaturen som observerats under fem dagar med en sannolikhet på 0,92 är tн = -22⁰С.

I enlighet med SNiP varar uppvärmningsperioden (zop) 148 dagar. Medeltemperaturen under uppvärmningsperioden med den genomsnittliga dygnslufttemperaturen utomhus är 8⁰ - tot = -2,3⁰. Utetemperaturen under eldningssäsongen är tht = -4,4⁰.

Värmeförlusten av ett hus är den viktigaste punkten i designstadiet. Valet av byggmaterial och isolering beror på resultatet av beräkningen. Det finns inga nollförluster, men du måste sträva efter att se till att de är så ändamålsenliga som möjligt

Villkoret föreskrevs att temperaturen i husets rum skulle vara 22⁰. Huset har två våningar och väggar 0,5 m tjocka. Dess höjd är 7 m, dess planmått är 10 x 10 m. Materialet i de vertikala omslutande strukturerna är varm keramik. För det är värmeledningskoefficienten 0,16 W/m x C.

Mineralull användes som yttre isolering, 5 cm tjock. Kt-värdet för den är 0,04 W/m x C. Antalet fönsteröppningar i huset är 15 st. 2,5 m² vardera.

Värmeförlust genom väggar

Först och främst måste du bestämma den termiska resistansen hos både den keramiska väggen och isoleringen. I det första fallet är R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 kvm. m x C/W. I den andra - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 kvm. m x C/W. I allmänhet, för ett vertikalt byggnadsskal: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 kvm. m x C/W.

Eftersom värmeförlusten är direkt proportionell mot arean av de omslutande strukturerna, beräknar vi arean på väggarna:

A = 10 x 4 x 7 – 15 x 2,5 = 242,5 m²

Nu kan du bestämma värmeförlusten genom väggarna:

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

Värmeförlust genom horisontella omslutande konstruktioner beräknas på liknande sätt. I slutändan summeras alla resultat.

Om det finns en källare kommer värmeförlusten genom grunden och golvet att vara mindre, eftersom beräkningen involverar jordens temperatur, inte utomhusluften

Om källaren under golvet på första våningen är uppvärmd behöver golvet inte isoleras. Det är fortfarande bättre att fodra källarväggarna med isolering så att värmen inte kommer ut i marken.

Bestämning av förluster genom ventilation

För att förenkla beräkningen tar de inte hänsyn till väggarnas tjocklek, utan bestämmer helt enkelt luftvolymen inuti:

V = 10x10x7 = 700 mᶾ.

Med en luftväxlingshastighet på Kv = 2 blir värmeförlusten:

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

Om Kv = 1:

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

Roterande och plattvärmeväxlare ger effektiv ventilation av bostadshus. Effektiviteten hos den förra är högre, den når 90%.

Exempel på termisk beräkning nr 2

Det krävs att man beräknar förluster genom en 51 cm tjock tegelvägg, den är isolerad med ett 10 cm lager mineralull. Utanför - 18⁰, inuti - 22⁰. Måtten på väggen är 2,7 m hög och 4 m längd. Rummets enda yttervägg är orienterad mot söder, det finns inga ytterdörrar.

För tegel är värmeledningskoefficienten Kt = 0,58 W/mºC, för mineralull - 0,04 W/mºC. Termisk resistans:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 kvm. m x C/W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 kvm. m x C/W. I allmänhet, för ett vertikalt byggnadsskal: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 kvm. m x C/W.

Ytterväggsarea A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Värmeförlust genom väggen:

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

För att beräkna förluster genom fönster används samma formel, men deras termiska motstånd, som regel, anges i passet och behöver inte beräknas.

I värmeisoleringen av ett hus är fönster den "svaga länken". En ganska stor del av värmen går förlorad genom dem. Flerskikts dubbla glasfönster, värmereflekterande filmer, dubbla ramar kommer att minska förlusterna, men även detta kommer inte att hjälpa till att undvika värmeförlust helt

Om huset har energibesparande fönster som mäter 1,5 x 1,5 m², orienterade mot norr, och det termiska motståndet är 0,87 m2°C/W, blir förlusterna:

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

Exempel på termisk beräkning nr 3

Låt oss utföra en termisk beräkning av en timmerbyggnad med en fasad byggd av tallstockar med ett tjockt lager 0,22 m. Koefficienten för detta material är K = 0,15. I denna situation kommer värmeförlusten att vara:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰С/W.

Den lägsta temperaturen under femdagarsperioden är -18⁰, för komfort i huset är temperaturen inställd på 21⁰. Skillnaden blir 39⁰. Baserat på en yta på 120 m² blir resultatet:

Qс = 120 x 39: 1,47 = 3184 W.

För jämförelse, låt oss bestämma förlusterna av ett tegelhus. Koefficienten för kalksandsten är 0,72.

R = 0,22: 0,72 = 0,306 m² x ⁰С/W.
Qс = 120 x 39: 0,306 = 15 294 W.

Under samma förhållanden är ett trähus mer ekonomiskt. Kalksandsten lämpar sig inte alls för att bygga väggar här.

Träkonstruktionen har en hög värmekapacitet. Dess omslutande strukturer håller en behaglig temperatur under lång tid. Ändå måste även ett timmerhus isoleras och det är bättre att göra detta både inne och ute

Byggare och arkitekter rekommenderar att du definitivt gör det värmeberäkning för värmeinstallation för korrekt val av utrustning och vid husdesignstadiet för att välja ett lämpligt isoleringssystem.

Värmeberäkningsexempel nr 4

Huset kommer att byggas i Moskvaregionen. För beräkningen togs en vägg gjord av skumblock. Hur isoleringen appliceras extruderat polystyrenskum. Efterbehandlingen av strukturen är gips på båda sidor. Dess struktur är kalkstenssand.

Expanderad polystyren har en densitet på 24 kg/mᶾ.

Den relativa luftfuktigheten i rummet är 55 % vid en medeltemperatur på 20⁰. Skikttjocklek:

• gips - 0,01 m;
• skumbetong - 0,2 m;
• expanderad polystyren - 0,065 m.

Uppgiften är att hitta det nödvändiga och faktiska värmeöverföringsmotståndet. Den nödvändiga Rtr bestäms genom att ersätta värdena i uttrycket:

Rtr=a x GSOP+b

där GOSP är värmesäsongens graddag, a och b är koefficienter hämtade från tabell nr 3 i regellagen 50.13330.2012. Eftersom byggnaden är bostäder är a 0,00035, b = 1,4.

GSOP beräknas med en formel hämtad från samma SP:

GOSP = (tv – tot) x zot.

I denna formel är tв = 20⁰, tоt = -2,2⁰, zоt - 205 är uppvärmningsperioden i dagar. Därav:

GSOP = (20 – (-2,2)) x 205 = 4551⁰ C x dag;

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

Med hjälp av tabell nr 2 SP50.13330.2012, bestäm värmeledningskoefficienterna för varje lager av väggen:

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

Det totala villkorliga motståndet mot värmeöverföring Ro är lika med summan av motstånden för alla skikt. Det beräknas med formeln:

Denna formel är hämtad från SP 50.13330.2012. Här är 1/av motståndet mot värmeuppfattning av inre ytor. 1/an - samma som extern, δ / λ - skiktets termiska motstånd

Genom att ersätta värdena får vi: Rо arb. = 2,54 m2°C/W. Rф bestäms genom att multiplicera Ro med en koefficient r lika med 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x °C/W.

Resultatet kräver att omslutningselementets design ändras, eftersom det faktiska termiska motståndet är mindre än det beräknade.

Det finns många datortjänster som snabbar upp och förenklar beräkningar.

Termiska beräkningar är direkt relaterade till bestämningen daggpunkt. Du kommer att lära dig vad det är och hur du hittar dess innebörd från artikeln vi rekommenderar.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Utföra termiska beräkningar med hjälp av en online-kalkylator:

Korrekt termisk beräkning:

En kompetent termoteknisk beräkning gör att du kan utvärdera effektiviteten av att isolera de yttre delarna av huset och bestämma kraften hos den nödvändiga uppvärmningsutrustningen.

Som ett resultat kan du spara pengar när du köper material och värmeanordningar. Det är bättre att veta i förväg om utrustningen klarar av byggnadens uppvärmning och luftkonditionering än att köpa allt på måfå.

Lämna kommentarer, ställ frågor och lägg upp bilder relaterade till ämnet för artikeln i blocket nedan. Berätta för oss hur termiska beräkningar hjälpte dig att välja uppvärmningsutrustning för det erforderliga kraft- eller isoleringssystemet. Det är möjligt att din information kommer att vara användbar för webbplatsbesökare.