Термотехнички прорачун зграде: специфичности и формуле за извођење прорачуна + практични примери

Током рада зграде, и прегревање и замрзавање су непожељни.Термотехнички прорачуни, који нису ништа мање важни од израчунавања ефикасности, снаге, отпорности на ватру и издржљивости, омогућиће вам да одредите златну средину.

На основу термотехничких стандарда, климатских карактеристика, пропусности паре и влаге, бирају се материјали за изградњу оградних конструкција. У чланку ћемо погледати како извршити овај прорачун.

Сврха термотехничког прорачуна

Много зависи од топлотно-техничких карактеристика сталних ограда зграде. Ово укључује влажност структурних елемената и индикаторе температуре, који утичу на присуство или одсуство кондензације на унутрашњим преградама и плафонима.

Прорачун ће показати да ли ће се стабилне карактеристике температуре и влажности одржавати на плус и минус температурама. Листа ових карактеристика такође укључује такав индикатор као што је количина топлоте коју је изгубио омотач зграде током хладног периода.

Не можете започети дизајн без свих ових података. На основу њих се бира дебљина зидова и плафона и редослед слојева.

Према прописима ГОСТ 30494-96, вредности температуре у затвореном простору. У просеку је 21⁰. Истовремено, релативна влажност ваздуха мора да остане у пријатном опсегу, што је у просеку 37%. Највећа брзина кретања ваздушне масе је 0,15 м/с

Термотехнички прорачун има за циљ да утврди:

1. Да ли су пројекти идентични наведеним захтевима у погледу топлотне заштите?
2. Колико је у потпуности обезбеђена удобна микроклима унутар зграде?
3. Да ли је обезбеђена оптимална топлотна заштита конструкција?

Главни принцип је одржавање равнотеже разлике у температурним индикаторима атмосфере унутрашњих структура ограда и просторија. Ако се ово не поштује, ове површине ће апсорбовати топлоту и унутрашња температура ће остати веома ниска.

На унутрашњу температуру не би требало значајно да утичу промене у топлотном току. Ова карактеристика се назива отпорност на топлоту.

Извођењем топлотног прорачуна одређују се оптималне границе (минималне и максималне) димензија зидова и дебљина плафона. Ово гарантује рад зграде током дугог периода, без екстремног смрзавања конструкција или прегревања.

Опције за извођење прорачуна

Да бисте извршили прорачуне топлоте, потребни су вам почетни параметри.

Они зависе од низа карактеристика:

1. Намена зграде и њен тип.
2. Оријентације вертикалних оградних конструкција у односу на кардиналне правце.
3. Географски параметри будућег дома.
4. Запремина зграде, њена спратност, површина.
5. Врсте и димензије отвора за врата и прозоре.
6. Врста грејања и његови технички параметри.
7. Број сталних становника.
8. Материјали за вертикалне и хоризонталне ограде.
9. Горњи спрат плафона.
10. Опрема за снабдевање топлом водом.
11. Врста вентилације.

Друге дизајнерске карактеристике структуре такође се узимају у обзир приликом израчунавања. Пропустљивост ваздуха оградних конструкција не би требало да допринесе прекомерном хлађењу унутар куће и смањи карактеристике топлотне заштите елемената.

Губитак топлоте је такође узрокован заливањем зидова, а осим тога, то подразумева и влагу, што негативно утиче на трајност зграде.

У процесу прорачуна, пре свега, одређују се топлотно-технички подаци грађевинских материјала од којих се израђују оградни елементи зграде. Поред тога, смањени отпор преноса топлоте и усклађеност са његовом стандардном вредношћу су предмет утврђивања.

Формуле за израду прорачуна

Губици топлоте из куће могу се поделити на два главна дела: губици кроз омотач зграде и губици узроковани радом зграде. вентилациони систем. Поред тога, топлота се губи када се топла вода испушта у канализациони систем.

Губици кроз омоте зграде

За материјале од којих се изводе оградне конструкције потребно је пронаћи вредност индекса топлотне проводљивости Кт (В/м к степен). Они се налазе у релевантним референтним књигама.

Сада, знајући дебљину слојева, према формули: Р = С/Кт, израчунајте топлотни отпор сваке јединице. Ако је структура вишеслојна, све добијене вредности се сабирају.

Најлакши начин да се одреди величина топлотних губитака је сабирање топлотних токова кроз оградне структуре које заправо чине ову зграду.

Вођени овом методологијом, они узимају у обзир чињеницу да материјали који чине структуру имају другачију структуру. Такође се узима у обзир да топлотни ток који пролази кроз њих има различите специфичности.

За сваку појединачну структуру губитак топлоте се одређује формулом:

К = (А / Р) к дТ

овде:

• А је површина у м².
• Р је отпор структуре на пренос топлоте.
• дТ је температурна разлика између спољашње и унутрашње.Треба га одредити за најхладнији период од 5 дана.

Изводећи прорачун на овај начин, можете добити резултат само за најхладнији петодневни период. Укупни губитак топлоте за целу хладну сезону одређује се узимајући у обзир параметар дТ, узимајући у обзир не најнижу температуру, већ просечну.

У којој мери се топлота апсорбује, као и пренос топлоте, зависи од влажности климе у региону. Из тог разлога се у прорачунима користе карте влажности.

Затим се израчунава количина енергије потребна да се надокнади губитак топлоте и кроз омотач зграде и кроз вентилацију. Означава се симболом В.

За ово постоји формула:

В = ((К + Кв) к 24 к Н)/1000

У њему је Н трајање грејног периода у данима.

Недостаци прорачуна површине

Прорачун заснован на индикатору површине није баш тачан. Овде се не узимају у обзир такви параметри као што су клима, индикатори температуре, и минимални и максимални, и влажност. Због игнорисања многих важних тачака, прорачун има значајне грешке.

Често покушавајући да их покрије, пројекат укључује „резерву“.

Ако се ипак одабере ова метода за прорачун, морају се узети у обзир следеће нијансе:

1. Ако је висина вертикалних ограда до три метра, а на једној површини нема више од два отвора, боље је резултат помножити са 100 В.
2. Ако пројекат укључује балкон, два прозора или лођу, помножите у просеку са 125 В.
3. Када су просторије индустријске или магацинске, користи се множилац од 150 В.
4. Ако се радијатори налазе у близини прозора, њихов пројектни капацитет се повећава за 25%.

Формула за површину је:

К=С к 100 (150) В.

Овде је К угодан ниво топлоте у згради, С је грејна површина у м². Бројеви 100 или 150 су специфична количина топлотне енергије која се троши за загревање 1 м².

Губици вентилације куће

Кључни параметар у овом случају је брзина размене ваздуха. Под условом да су зидови куће паропропусни, ова вредност је једнака један.

Продирање хладног ваздуха у кућу се врши кроз доводну вентилацију. Издувна вентилација помаже да топли ваздух изађе. Рекуператор-измењивач топлоте смањује губитке кроз вентилацију. Не дозвољава топлоти да излази заједно са излазним ваздухом, а загрева долазне токове ваздуха

Предвиђено је да се ваздух унутар зграде потпуно обнови за сат времена. Зграде изграђене по ДИН стандарду имају зидове са парним баријерама, па се овде узима брзина размене ваздуха два.

Постоји формула која одређује губитак топлоте кроз вентилациони систем:

Кв = (В к Кв: 3600) к П к Ц к дТ

Овде симболи значе следеће:

1. Кв - губитак топлоте.
2. В је запремина собе у мᶾ.
3. П је густина ваздуха. његова вредност је узета једнака 1,2047 кг/мᶾ.
4. Кв - брзина размене ваздуха.
5. Ц је специфични топлотни капацитет. Једнако је 1005 Ј/кг к Ц.

На основу резултата овог прорачуна могуће је одредити снагу генератора топлоте система грејања. Ако је вредност снаге превисока, решење за ситуацију може бити вентилациони уређај са рекуператором. Погледајмо неколико примера за куће од различитих материјала.

Пример термотехничког прорачуна бр.1

Хајде да израчунамо стамбену зграду која се налази у климатском региону 1 (Русија), подобласт 1Б. Сви подаци су преузети из табеле 1 СНиП 23-01-99. Најхладнија температура посматрана током пет дана са вероватноћом од 0,92 је тн = -22⁰С.

У складу са СНиП-ом, период грејања (зоп) траје 148 дана. Просечна температура у току грејног периода са средњом дневном температуром ваздуха напољу је 8⁰ - тот = -2,3⁰. Спољна температура током грејне сезоне је тхт = -4,4⁰.

Губитак топлоте куће је најважнија тачка у фази пројектовања. Избор грађевинских материјала и изолације зависи од резултата прорачуна. Нема нула губитака, али морате настојати да они буду што је могуће сврсисходнији

Услов је био да температура у просторијама куће буде 22⁰. Кућа има два спрата и зидове дебљине 0,5 м. Висина је 7 м, тлоцртне димензије 10 к 10 м. Материјал вертикалних оградних конструкција је топла керамика. За њега, коефицијент топлотне проводљивости је 0,16 В/м к Ц.

Као спољна изолација коришћена је минерална вуна дебљине 5 цм. Вредност Кт за њега је 0,04 В/м к Ц. Број прозорских отвора у кући је 15 ком. 2,5 м² сваки.

Губитак топлоте кроз зидове

Пре свега, потребно је да одредите топлотну отпорност и керамичког зида и изолације. У првом случају, Р1 = 0,5: 0,16 = 3,125 ск. м к Ц/В. У другом - Р2 = 0,05: 0,04 = 1,25 ск. м к Ц/В. Генерално, за вертикални омотач зграде: Р = Р1 + Р2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 ск. м к Ц/В.

Пошто је губитак топлоте директно пропорционалан површини оградних конструкција, израчунавамо површину зидова:

А = 10 к 4 к 7 – 15 к 2,5 = 242,5 м²

Сада можете одредити губитак топлоте кроз зидове:

Кс = (242,5: 4,375) к (22 – (-22)) = 2438,9 В.

Губитак топлоте кроз хоризонталне оградне конструкције израчунава се на сличан начин. На крају се сви резултати сумирају.

Ако постоји подрум, онда ће губици топлоте кроз темељ и под бити мањи, јер прорачун укључује температуру тла, а не спољни ваздух

Ако се подрум испод пода првог спрата загрева, под не треба изоловати. И даље је боље зидове подрума обложити изолацијом како топлота не би излазила у земљу.

Одређивање губитака кроз вентилацију

Да би поједноставили прорачун, они не узимају у обзир дебљину зидова, већ једноставно одређују запремину ваздуха унутра:

В = 10к10к7 = 700 мᶾ.

Са стопом размене ваздуха од Кв = 2, губитак топлоте ће бити:

Кв = (700 к 2) : 3600) к 1,2047 к 1005 к (22 – (-22)) = 20,776 В.

Ако је Кв = 1:

Кв = (700 к 1) : 3600) к 1,2047 к 1005 к (22 – (-22)) = 10,358 В.

Ротациони и плочасти размењивачи топлоте обезбеђују ефикасну вентилацију стамбених зграда. Ефикасност првог је већа, достиже 90%.

Пример термотехничког прорачуна бр.2

Потребно је израчунати губитке кроз зид од цигле дебљине 51 цм.Изолован је слојем минералне вуне од 10 цм. Споља - 18⁰, унутра - 22⁰. Димензије зида су 2,7 м висине и 4 м дужине. Једини спољни зид просторије је оријентисан на југ, нема спољних врата.

За циглу, коефицијент топлотне проводљивости Кт = 0,58 В/мºЦ, за минералну вуну - 0,04 В/мºЦ. Топлотна отпорност:

Р1 = 0,51: 0,58 = 0,879 кв. м к Ц/В. Р2 = 0,1: 0,04 = 2,5 кв. м к Ц/В. Генерално, за вертикални омотач зграде: Р = Р1 + Р2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 квадратних метара. м к Ц/В.

Површина спољног зида А = 2,7 к 4 = 10,8 м²

Губитак топлоте кроз зид:

Кс = (10,8: 3,379) к (22 – (-18)) = 127,9 В.

За израчунавање губитака кроз прозоре користи се иста формула, али је њихов топлотни отпор, по правилу, назначен у пасошу и не треба га израчунати.

У топлотној изолацији куће прозори су „слаба карика“. Кроз њих се губи прилично велики део топлоте. Вишеслојни прозори са двоструким стаклом, фолије које рефлектују топлоту, двоструки оквири ће смањити губитке, али чак ни то неће помоћи да се потпуно избегне губитак топлоте

Ако кућа има прозоре који штеде енергију димензија 1,5 к 1,5 м², оријентисани на север, а топлотни отпор износи 0,87 м2°Ц/В, губици ће бити:

Ко = (2,25: 0,87) к (22 – (-18)) = 103,4 т.

Пример термотехничког прорачуна бр.3

Израдимо термички прорачун зграде од дрвене брвнаре са фасадом изграђеном од борових трупаца дебљине слоја 0,22 м. Коефицијент за овај материјал је К = 0,15. У овој ситуацији, губитак топлоте ће бити:

Р = 0,22: 0,15 = 1,47 м² к ⁰С/В.

Најнижа температура петодневног периода је -18⁰, за удобност у кући температура је подешена на 21⁰. Разлика ће бити 39⁰. На основу површине од 120 м², резултат ће бити:

Кс = 120 к 39: 1,47 = 3184 В.

За поређење, хајде да одредимо губитке куће од цигле. Коефицијент за пешчано-кречну циглу је 0,72.

Р = 0,22: 0,72 = 0,306 м² к ⁰С/В.
Кс = 120 к 39: 0,306 = 15,294 В.

Под истим условима, дрвена кућа је економичнија. Пешчано-кречна цигла овде уопште није погодна за зидање зидова.

Дрвена конструкција има висок топлотни капацитет. Његове оградне структуре одржавају угодну температуру дуго времена. Ипак, чак и брвнара треба изоловати и боље је то учинити и изнутра и споља

Градитељи и архитекте препоручују да то свакако учините прорачун топлоте за инсталације грејања за правилан избор опреме иу фази пројектовања куће за избор одговарајућег система изолације.

Пример прорачуна топлоте бр.4

Кућа ће бити изграђена у Московској области. За прорачун је узет зид од блокова пене. Како се наноси изолација екструдирана полистиренска пена. Завршна обрада конструкције је гипс са обе стране. Његова структура је кречњачки песак.

Експандирани полистирен има густину од 24 кг/мᶾ.

Релативна влажност ваздуха у просторији је 55% при просечној температури од 20⁰. Дебљина слоја:

• гипс - 0,01 м;
• пенасти бетон - 0,2 м;
• експандирани полистирен - 0,065 м.

Задатак је пронаћи потребан и стварни отпор преноса топлоте. Потребан Ртр се одређује заменом вредности у изразу:

Ртр=а к ГСОП+б

где је ГОСП степен-дан грејне сезоне, а и б су коефицијенти преузети из табеле број 3 Кодекса правила 50.13330.2012. Пошто је зграда стамбена, а је 0,00035, б = 1,4.

ГСОП се израчунава помоћу формуле преузете из истог СП:

ГОСП = (тв – тот) к зот.

У овој формули, тв = 20⁰, тот = -2,2⁰, зот - 205 је период грејања у данима. Стога:

ГСОП = (20 – (-2,2)) к 205 = 4551⁰ Ц к дан;

Ртр = 0,00035 к 4551 + 1,4 = 2,99 м2 к Ц/В.

Користећи табелу бр.2 СП50.13330.2012, одредите коефицијенте топлотне проводљивости за сваки слој зида:

• λб1 = 0,81 В/м ⁰С;
• λб2 = 0,26 В/м ⁰С;
• λб3 = 0,041 В/м ⁰С;
• λб4 = 0,81 В/м ⁰С.

Укупни условни отпор преносу топлоте Ро једнак је збиру отпора свих слојева. Израчунава се помоћу формуле:

Ова формула је преузета из СП 50.13330.2012. Овде је 1/ав отпор на перцепцију топлоте унутрашњих површина. 1/ан - исто што и спољашњи, δ / λ - топлотни отпор слоја

Заменом вредности добијамо: Ро арб. = 2,54 м2°Ц/В. Рф се одређује множењем Ро са коефицијентом р једнаким 0,9:

Рф = 2,54 к 0,9 = 2,3 м2 к °Ц/В.

Резултат захтева промену дизајна елемента за затварање, јер је стварни топлотни отпор мањи од израчунатог.

Постоји много рачунарских услуга које убрзавају и поједностављују прорачуне.

Термички прорачуни су директно повезани са одређивањем тачка росе. Шта је то и како пронаћи његово значење сазнаћете из чланка који препоручујемо.

Закључци и користан видео на тему

Извођење термотехничких прорачуна помоћу онлајн калкулатора:

Тачан прорачун топлотног инжењеринга:

Надлежни термотехнички прорачун ће вам омогућити да процените ефикасност изолације спољашњих елемената куће и одредите снагу потребне опреме за грејање.

Као резултат тога, можете уштедјети новац приликом куповине материјала и уређаја за грејање. Боље је унапред знати да ли опрема може да се носи са грејањем и климатизацијом зграде него куповати све насумично.

Оставите коментаре, постављајте питања и постављајте фотографије у вези са темом чланка у блоку испод. Реците нам како су вам прорачуни топлотног инжењеринга помогли да одаберете опрему за грејање потребне снаге или изолационог система. Могуће је да ће ваше информације бити корисне посетиоцима сајта.