Toplinskotehnički proračun zgrade: specifičnosti i formule za izvođenje proračuna + praktični primjeri

Tijekom rada zgrade nepoželjni su i pregrijavanje i smrzavanje.Izračuni toplinske tehnike, koji nisu manje važni od izračuna učinkovitosti, čvrstoće, otpornosti na vatru i trajnosti, omogućit će vam da odredite zlatnu sredinu.

Na temelju normi toplinskog inženjerstva, klimatskih karakteristika, propusnosti pare i vlage odabiru se materijali za izradu ogradnih konstrukcija. U članku ćemo pogledati kako izvršiti ovaj izračun.

Svrha toplinskotehničkog proračuna

Mnogo ovisi o toplinsko-tehničkim karakteristikama trajnih ograđenih prostora zgrade. To uključuje vlažnost strukturnih elemenata i indikatore temperature, koji utječu na prisutnost ili odsutnost kondenzacije na unutarnjim pregradama i stropovima.

Izračun će pokazati hoće li se održavati stabilne karakteristike temperature i vlažnosti na plus i minus temperaturama. Popis ovih karakteristika također uključuje takav pokazatelj kao što je količina topline koju je omotnica zgrade izgubila tijekom hladnog razdoblja.

Ne možete početi projektirati bez svih ovih podataka. Na temelju njih odabire se debljina zidova i stropova te redoslijed slojeva.

Prema propisima GOST 30494-96, vrijednosti temperature u zatvorenom prostoru. U prosjeku je 21⁰. Istodobno, relativna vlažnost zraka mora ostati unutar ugodnog raspona, što je u prosjeku 37%. Najveća brzina kretanja zračnih masa je 0,15 m/s

Toplinski tehnički proračun ima za cilj odrediti:

1. Jesu li izvedbe identične navedenim zahtjevima u pogledu toplinske zaštite?
2. Koliko je u potpunosti osigurana ugodna mikroklima unutar zgrade?
3. Je li osigurana optimalna toplinska zaštita konstrukcija?

Glavno načelo je održavanje ravnoteže razlike u temperaturnim pokazateljima atmosfere unutarnjih struktura ograda i prostorija. Ako se to ne poštuje, te će površine apsorbirati toplinu, a unutrašnja temperatura ostat će vrlo niska.

Na unutarnju temperaturu ne bi trebale značajno utjecati promjene protoka topline. Ova karakteristika se naziva otpornost na toplinu.

Provođenjem toplinskog proračuna utvrđuju se optimalne granice (minimalne i maksimalne) dimenzija debljina zidova i stropova. To jamči rad zgrade tijekom dugog razdoblja, bez ekstremnog smrzavanja konstrukcija ili pregrijavanja.

Mogućnosti za izvođenje izračuna

Za izračun topline potrebni su vam početni parametri.

Ovise o nizu karakteristika:

1. Namjena građevine i njezina vrsta.
2. Orijentacije okomitih ogradnih konstrukcija u odnosu na kardinalne pravce.
3. Geografski parametri budućeg doma.
4. Volumen zgrade, broj etaža, površina.
5. Vrste i dimenzije otvora za vrata i prozore.
6. Vrsta grijanja i njegovi tehnički parametri.
7. Broj stalnih stanovnika.
8. Materijali za vertikalne i horizontalne ograde.
9. Stropovi gornjeg kata.
10. Oprema za opskrbu toplom vodom.
11. Vrsta ventilacije.

Pri proračunu se također uzimaju u obzir i druge značajke dizajna strukture. Propusnost zraka zatvorenih konstrukcija ne bi trebala pridonijeti pretjeranom hlađenju unutar kuće i smanjiti karakteristike toplinske zaštite elemenata.

Gubitak topline također je uzrokovan vlaženjem zidova, a osim toga, to povlači za sobom i vlagu, što negativno utječe na trajnost zgrade.

U procesu proračuna, prije svega, utvrđuju se termotehnički podaci građevnih materijala od kojih su izrađeni elementi za ogradu zgrade. Osim toga, smanjeni otpor prijenosu topline i usklađenost s njegovom standardnom vrijednošću podliježu određivanju.

Formule za izradu izračuna

Gubitak topline iz kuće može se podijeliti u dva glavna dijela: gubici kroz ovojnicu zgrade i gubici uzrokovani radom zgrade. sustav ventilacije. Osim toga, toplina se gubi kada se topla voda ispušta u kanalizacijski sustav.

Gubici kroz ovojnice zgrada

Za materijale od kojih su građene ogradne konstrukcije potrebno je pronaći vrijednost indeksa toplinske vodljivosti Kt (W/m x stupanj). Oni se nalaze u relevantnim referentnim knjigama.

Sada, znajući debljinu slojeva, prema formuli: R = S/Kt, izračunajte toplinski otpor svake jedinice. Ako je struktura višeslojna, sve dobivene vrijednosti se zbrajaju.

Najlakši način za određivanje veličine toplinskih gubitaka je zbrajanjem toplinskih tokova kroz ogradne strukture koje zapravo tvore ovu zgradu

Vođeni ovom metodologijom, oni uzimaju u obzir činjenicu da materijali koji čine konstrukciju imaju različitu strukturu. Također se uzima u obzir da protok topline koji prolazi kroz njih ima različite specifičnosti.

Za svaku pojedinu strukturu gubitak topline određuje se formulom:

Q = (A/R) x dT

Ovdje:

• A je površina u m².
• R je otpor konstrukcije na prijenos topline.
• dT je temperaturna razlika između vanjske i unutarnje.Potrebno ga je odrediti za najhladnije 5-dnevno razdoblje.

Izvodeći izračun na ovaj način, možete dobiti rezultat samo za najhladnije petodnevno razdoblje. Ukupni gubitak topline za cijelu hladnu sezonu određuje se uzimajući u obzir dT parametar, uzimajući u obzir ne najnižu temperaturu, već prosječnu.

Opseg apsorpcije topline, kao i prijenos topline, ovisi o vlažnosti klime u regiji. Zbog toga se u izračunima koriste karte vlažnosti.

Zatim se izračunava količina energije potrebna za nadoknadu gubitka topline izgubljene kroz ovojnicu zgrade i kroz ventilaciju. Označava se simbolom W.

Za to postoji formula:

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

U njemu je N trajanje razdoblja grijanja u danima.

Nedostaci izračuna površine

Izračun na temelju indikatora površine nije baš točan. Ovdje se ne uzimaju u obzir takvi parametri kao što su klima, indikatori temperature, minimalni i maksimalni, te vlažnost. Zbog zanemarivanja mnogih važnih točaka, izračun ima značajne pogreške.

Često pokušavajući ih pokriti, projekt uključuje "rezervu".

Ako se ipak za izračun odabere ova metoda, potrebno je uzeti u obzir sljedeće nijanse:

1. Ako je visina okomitih ograda do tri metra i nema više od dva otvora na jednoj površini, bolje je rezultat pomnožiti sa 100 W.
2. Ako projekt uključuje balkon, dva prozora ili lođu, pomnožite s prosječno 125 W.
3. Kada su prostorije industrijske ili skladišne, koristi se multiplikator od 150 W.
4. Ako se radijatori nalaze u blizini prozora, njihov se projektirani kapacitet povećava za 25%.

Formula za površinu je:

Q=S x 100 (150) W.

Ovdje je Q razina ugodne topline u zgradi, S je grijana površina u m². Brojevi 100 ili 150 su specifična količina toplinske energije potrošene za grijanje 1 m².

Gubici ventilacije kuće

Ključni parametar u ovom slučaju je brzina izmjene zraka. Pod uvjetom da su zidovi kuće paropropusni, ova vrijednost je jednaka jedinici.

Prodor hladnog zraka u kuću provodi se dovodnom ventilacijom. Ispušna ventilacija pomaže izlasku toplog zraka. Rekuperator-izmjenjivač topline smanjuje gubitke ventilacijom. Ne dopušta toplini da pobjegne zajedno s odlaznim zrakom, a zagrijava ulazne tokove zraka

Predviđeno je da se zrak u zgradi potpuno obnovi za jedan sat. Zgrade građene prema DIN standardu imaju zidove s parnim branama, pa se ovdje uzima da je stupanj izmjene zraka dva.

Postoji formula koja određuje gubitak topline kroz ventilacijski sustav:

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

Ovdje simboli znače sljedeće:

1. Qv - gubitak topline.
2. V je obujam prostorije u mᶾ.
3. P je gustoća zraka. njegova vrijednost je jednaka 1,2047 kg/mᶾ.
4. Kv - brzina izmjene zraka.
5. C je specifični toplinski kapacitet. Jednaka je 1005 J/kg x C.

Na temelju rezultata ovog izračuna moguće je odrediti snagu generatora topline sustava grijanja. Ako je vrijednost snage previsoka, rješenje situacije može biti ventilacijski uređaj s rekuperatorom. Pogledajmo nekoliko primjera za kuće izrađene od različitih materijala.

Primjer proračuna toplinske tehnike br.1

Izračunajmo stambenu zgradu koja se nalazi u klimatskoj regiji 1 (Rusija), podokrug 1B. Svi podaci preuzeti su iz tablice 1 SNiP 23-01-99. Najhladnija temperatura promatrana tijekom pet dana s vjerojatnošću od 0,92 je tn = -22⁰S.

U skladu sa SNiP-om, razdoblje grijanja (zop) traje 148 dana. Prosječna temperatura u razdoblju grijanja uz vanjsku srednju dnevnu temperaturu zraka je 8⁰ - tot = -2,3⁰. Vanjska temperatura tijekom sezone grijanja je tht = -4,4⁰.

Gubitak topline kuće najvažnija je točka u fazi projektiranja. Izbor građevinskog materijala i izolacije ovisi o rezultatima izračuna. Ne postoje nulti gubici, ali morate težiti da oni budu što svrsishodniji

Postavljen je uvjet da temperatura u prostorijama kuće bude 22⁰. Kuća ima dva kata i zidove debljine 0,5 m. Visina je 7 m, tlocrtne dimenzije su 10 x 10 m. Materijal vertikalnih ogradnih konstrukcija je topla keramika. Za njega je koeficijent toplinske vodljivosti 0,16 W/m x C.

Kao vanjska izolacija korištena je mineralna vuna debljine 5 cm. Vrijednost Kt za njega je 0,04 W / m x C. Broj prozorskih otvora u kući je 15 kom. 2,5 m² svaka.

Gubitak topline kroz zidove

Prije svega, potrebno je odrediti toplinsku otpornost keramičkog zida i izolacije. U prvom slučaju, R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 sq. m x C/Š. U drugom - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 sq. m x C/Š. Općenito, za okomitu ovojnicu zgrade: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 sq. m x C/Š.

Budući da je gubitak topline izravno proporcionalan površini ogradnih konstrukcija, izračunavamo površinu zidova:

A = 10 x 4 x 7 – 15 x 2,5 = 242,5 m²

Sada možete odrediti gubitak topline kroz zidove:

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

Gubitak topline kroz vodoravne ogradne konstrukcije izračunava se na sličan način. Na kraju se zbrajaju svi rezultati.

Ako postoji podrum, tada će gubitak topline kroz temelj i pod biti manji, jer izračun uključuje temperaturu tla, a ne vanjski zrak

Ako se podrum ispod poda prvog kata grije, pod nije potrebno izolirati. Zidove podruma ipak je bolje obložiti izolacijom kako toplina ne bi odlazila u zemlju.

Određivanje gubitaka ventilacijom

Da bi se pojednostavio izračun, oni ne uzimaju u obzir debljinu zidova, već jednostavno određuju volumen zraka u unutrašnjosti:

V = 10x10x7 = 700 mᶾ.

Uz stupanj izmjene zraka od Kv = 2, gubitak topline će biti:

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

Ako je Kv = 1:

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

Rotacijski i pločasti izmjenjivači topline osiguravaju učinkovitu ventilaciju stambenih zgrada. Učinkovitost prvog je veća, doseže 90%.

Primjer proračuna toplinske tehnike br. 2

Potrebno je izračunati gubitke kroz zid od opeke debljine 51 cm Izoliran je slojem mineralne vune od 10 cm. Izvana - 18⁰, iznutra - 22⁰. Dimenzije zida su 2,7 m visine i 4 m dužine. Jedini vanjski zid prostorije je orijentiran na jug, nema vanjskih vrata.

Za ciglu, koeficijent toplinske vodljivosti Kt = 0,58 W/mºC, za mineralnu vunu - 0,04 W/mºC. Toplinska otpornost:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 sq. m x C/Š. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 sq. m x C/Š. Općenito, za okomitu ovojnicu zgrade: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 sq. m x C/Š.

Površina vanjskog zida A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Gubitak topline kroz zid:

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

Za izračunavanje gubitaka kroz prozore koristi se ista formula, ali njihov toplinski otpor, u pravilu, je naznačen u putovnici i ne treba ga izračunati.

U toplinskoj izolaciji kuće prozori su “slaba karika”. Kroz njih se gubi prilično velik dio topline. Višeslojni prozori s dvostrukim ostakljenjem, filmovi koji reflektiraju toplinu, dvostruki okviri smanjit će gubitke, ali čak ni to neće pomoći u potpunosti izbjeći gubitak topline

Ako kuća ima štedne prozore dimenzija 1,5 x 1,5 m², orijentirane prema sjeveru, a toplinski otpor je 0,87 m2°C/W, tada će gubici biti:

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

Primjer proračuna toplinske tehnike br.3

Izvršimo toplinski proračun drvene građevine od balvana s fasadom izgrađenom od borovih trupaca u sloju debljine 0,22 m. Koeficijent za ovaj materijal je K = 0,15. U ovoj situaciji gubitak topline će biti:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰S/W.

Najniža temperatura petodnevnog razdoblja je -18⁰, za udobnost u kući temperatura je postavljena na 21⁰. Razlika će biti 39⁰. Na temelju površine od 120 m², rezultat će biti:

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

Za usporedbu, odredimo gubitke kuće od opeke. Koeficijent za vapneno-pješčanu opeku je 0,72.

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

Pod istim uvjetima, drvena kuća je ekonomičnija. Vapnena opeka ovdje uopće nije prikladna za zidanje zidova.

Drvena konstrukcija ima visok toplinski kapacitet. Njegove zatvorene strukture održavaju ugodnu temperaturu dugo vremena. Ipak, čak i drvenu kuću treba izolirati i bolje je to učiniti iznutra i izvana

Graditelji i arhitekti preporučuju da to svakako učinite toplinski proračun za instalaciju grijanja za pravilan odabir opreme iu fazi projektiranja kuće za odabir odgovarajućeg izolacijskog sustava.

Primjer proračuna topline br. 4

Kuća će se graditi u moskovskoj regiji. Za izračun je uzet zid od pjenastih blokova. Kako se postavlja izolacija ekstrudirana polistirenska pjena. Završna obrada konstrukcije je obostrano žbuka. Struktura mu je vapnenačko-pješčana.

Ekspandirani polistiren ima gustoću od 24 kg/mᶾ.

Relativna vlažnost zraka u prostoriji je 55% pri prosječnoj temperaturi od 20⁰. Debljina sloja:

• žbuka - 0,01 m;
• pjenasti beton - 0,2 m;
• ekspandirani polistiren - 0,065 m.

Zadatak je pronaći potrebni i stvarni otpor prijenosu topline. Traženi Rtr se određuje zamjenom vrijednosti u izrazu:

Rtr=a x GSOP+b

gdje je GOSP stupanj-dan sezone grijanja, a i b koeficijenti uzeti iz tablice br. 3 Kodeksa pravila 50.13330.2012. Budući da je zgrada stambena, a je 0,00035, b = 1,4.

GSOP se izračunava pomoću formule preuzete iz istog SP-a:

GOSP = (tv – ukupno) x zot.

U ovoj formuli, tv = 20⁰, tot = -2,2⁰, zot - 205 je razdoblje grijanja u danima. Stoga:

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

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

Pomoću tablice br. 2 SP50.13330.2012 odredite koeficijente toplinske vodljivosti za svaki sloj zida:

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

Ukupni uvjetni otpor prijelazu topline Ro jednak je zbroju otpora svih slojeva. Izračunava se pomoću formule:

Ova formula je preuzeta iz SP 50.13330.2012. Ovdje je 1/av otpor percepcije topline unutarnjih površina. 1/an - isto kao i vanjski, δ / λ - toplinski otpor sloja

Zamjenom vrijednosti dobivamo: Ro arb. = 2,54 m2°C/W. Rf se određuje množenjem Ro s koeficijentom r jednakim 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x °C/W.

Rezultat zahtijeva promjenu dizajna elementa za ograđivanje, jer je stvarni toplinski otpor manji od izračunatog.

Postoje mnoge računalne usluge koje ubrzavaju i pojednostavljuju izračune.

Toplinski proračuni izravno su povezani s određivanjem temperatura kondenzacije. Što je to i kako pronaći njegovo značenje saznat ćete iz članka koji preporučamo.

Zaključci i koristan video na tu temu

Izvođenje proračuna toplinske tehnike pomoću online kalkulatora:

Točan proračun toplinske tehnike:

Kompetentni termotehnički izračun omogućit će vam procjenu učinkovitosti izolacije vanjskih elemenata kuće i određivanje snage potrebne opreme za grijanje.

Kao rezultat toga, možete uštedjeti novac pri kupnji materijala i uređaja za grijanje. Bolje je unaprijed znati može li se oprema nositi s grijanjem i klimatizacijom zgrade nego kupiti sve nasumce.

Ostavite komentare, postavite pitanja i objavite fotografije povezane s temom članka u bloku ispod. Recite nam kako su vam proračuni toplinske tehnike pomogli u odabiru opreme za grijanje potrebne snage ili izolacijskog sustava. Moguće je da će vaši podaci biti korisni posjetiteljima stranice.