Épület hőtechnikai számítása: számítások elvégzésének specifikumai és képletei + gyakorlati példák

Az épület üzemeltetése során a túlmelegedés és a fagyás sem kívánatos.A hőtechnikai számítások, amelyek nem kevésbé fontosak, mint a hatékonyság, a szilárdság, a tűzállóság és a tartósság kiszámítása, lehetővé teszik az arany középút meghatározását.

A hőtechnikai szabványok, az éghajlati jellemzők, a gőz- és nedvességáteresztő képesség alapján választják ki az anyagokat a burkolószerkezetek építéséhez. Megnézzük, hogyan kell elvégezni ezt a számítást a cikkben.

A hőtechnikai számítás célja

Sok múlik az épület állandó burkolatainak hőtechnikai tulajdonságain. Ez magában foglalja a szerkezeti elemek páratartalmát és a hőmérsékleti mutatókat, amelyek befolyásolják a páralecsapódás jelenlétét vagy hiányát a belső válaszfalakon és a mennyezeteken.

A számítás megmutatja, hogy a stabil hőmérsékleti és páratartalmi jellemzők megmaradnak-e plusz és mínusz hőmérsékleten. Ezen jellemzők listája olyan mutatót is tartalmaz, mint az épületburok által a hideg időszakban elvesztett hőmennyiség.

Mindezen adatok birtokában nem kezdheti el a tervezést. Ezek alapján választják ki a falak és mennyezetek vastagságát és a rétegek sorrendjét.

A GOST 30494-96 előírásai szerint beltéri hőmérsékleti értékek. Átlagosan 21⁰. Ugyanakkor a relatív páratartalomnak kényelmes tartományon belül kell maradnia, ami átlagosan 37%. A légtömeg mozgásának legnagyobb sebessége 0,15 m/s

A hőtechnikai számítás célja a következők meghatározása:

1. A kivitelek megegyeznek-e a megadott hővédelmi követelményekkel?
2. Mennyire biztosított a kényelmes mikroklíma az épületen belül?
3. Biztosított-e a szerkezetek optimális hővédelme?

A fő elv a kerítések és helyiségek belső szerkezeteinek légkörének hőmérsékleti mutatói közötti különbség egyensúlyának fenntartása. Ha ezt nem követik, ezek a felületek hőt vesznek fel, és a belső hőmérséklet nagyon alacsony marad.

A belső hőmérsékletet nem szabad jelentősen befolyásolnia a hőáramlás változásainak. Ezt a jellemzőt hőállóságnak nevezik.

Termikus számítás elvégzésével meghatározzuk a falak és a födémvastagságok méreteinek optimális határait (minimális és maximum). Ez garantálja az épület hosszú távú működését, a szerkezetek szélsőséges fagyása vagy túlmelegedése nélkül.

A számítások végrehajtásának lehetőségei

A hőszámítások elvégzéséhez kezdeti paraméterekre van szükség.

Számos jellemzőtől függenek:

1. Az épület rendeltetése és típusa.
2. Függőleges befoglaló szerkezetek tájolásai a kardinális irányokhoz képest.
3. A leendő otthon földrajzi paraméterei.
4. Az épület térfogata, szintszáma, területe.
5. Ajtó- és ablaknyílások típusai és méretei.
6. A fűtés típusa és műszaki paraméterei.
7. Állandó lakosok száma.
8. Anyagok függőleges és vízszintes kerítésszerkezetekhez.
9. Felső emeleti mennyezet.
10. Melegvíz-ellátó berendezések.
11. Szellőztetés típusa.

A számítás során figyelembe veszik a szerkezet egyéb tervezési jellemzőit is. A burkolószerkezetek légáteresztő képessége nem járulhat hozzá a túlzott hűtéshez a házon belül, és nem csökkentheti az elemek hővédelmi jellemzőit.

A hőveszteséget a falak bevizesedése is okozza, ráadásul ez nedvességgel jár, ami negatívan befolyásolja az épület tartósságát.

A számítási folyamat során mindenekelőtt azon építőanyagok hőtechnikai adatait határozzák meg, amelyekből az épület burkolóelemei készülnek. Ezen túlmenően a csökkentett hőátadási ellenállás és a szabványértéknek való megfelelés is meghatározandó.

Képletek a számításokhoz

A lakás hővesztesége két fő részre osztható: az épület burkolatán keresztüli veszteségekre és az épület üzemeltetéséből adódó veszteségekre. szellőztető rendszer. Ezen túlmenően hőveszteség keletkezik, amikor meleg vizet engednek a csatornarendszerbe.

Épületburkolatokból származó veszteségek

Azoknál az anyagoknál, amelyekből a burkolószerkezeteket építik, meg kell találni a Kt hővezetési mutató értékét (W/m x fok). A vonatkozó kézikönyvekben találhatók.

Most, ismerve a rétegek vastagságát, a képlet szerint: R = S/Kt, számítsa ki az egyes egységek hőellenállását. Ha a szerkezet többrétegű, az összes kapott értéket összeadjuk.

A hőveszteség mértékének meghatározásának legegyszerűbb módja az épületet ténylegesen alkotó burkolatokon áthaladó hőáramok összeadása.

Ettől a módszertantól vezérelve figyelembe veszik azt a tényt, hogy a szerkezetet alkotó anyagok eltérő szerkezetűek. Azt is figyelembe veszik, hogy a rajtuk áthaladó hőáram eltérő sajátosságokkal rendelkezik.

Minden egyes szerkezet esetében a hőveszteséget a következő képlet határozza meg:

Q = (A/R) x dT

Itt:

• A a terület m²-ben.
• R a szerkezet hőátadással szembeni ellenállása.
• dT a külső és belső hőmérséklet különbség.A leghidegebb 5 napos időszakra kell meghatározni.

A számítást így végezve csak a leghidegebb ötnapos időszakra kaphatja meg az eredményt. A teljes hideg évszak teljes hőveszteségét a dT paraméter figyelembevételével határozzák meg, figyelembe véve nem a legalacsonyabb hőmérsékletet, hanem az átlagosat.

A hőfelvétel mértéke, valamint a hőátadás a régió éghajlatának páratartalmától függ. Emiatt páratartalom térképeket használnak a számításokhoz.

Ezt követően ki kell számítani azt az energiamennyiséget, amely az épület burkolatán és a szellőzésen keresztül elveszett hőveszteség kompenzálásához szükséges. Ezt a W szimbólum jelöli.

Van erre egy képlet:

W = ((Q + Qв) x 24 x N)/1000

Ebben N a fűtési időszak időtartama napokban.

A területszámítás hátrányai

A területmutató alapján történő számítás nem túl pontos. Itt nem veszik figyelembe az olyan paramétereket, mint az éghajlat, a hőmérsékleti mutatók, mind a minimum, mind a maximum, valamint a páratartalom. Számos fontos pont figyelmen kívül hagyása miatt a számítás jelentős hibákat tartalmaz.

Gyakran megpróbálja fedezni őket, a projekt tartalmaz egy „tartalékot”.

Ha ennek ellenére ezt a módszert választják a számításhoz, akkor a következő árnyalatokat kell figyelembe venni:

1. Ha a függőleges kerítések magassága legfeljebb három méter, és egy felületen legfeljebb két nyílás van, akkor jobb, ha az eredményt megszorozzuk 100 W-tal.
2. Ha a projekt erkélyt, két ablakot vagy loggiát tartalmaz, szorozza meg átlagosan 125 W-tal.
3. Ha a helyiség ipari vagy raktári, akkor 150 W-os szorzót használnak.
4. Ha a radiátorok az ablakok közelében helyezkednek el, a tervezési kapacitásuk 25%-kal nő.

A terület képlete:

Q=S x 100 (150) W.

Itt Q az épület komfortos hőfoka, S a fűtött terület m²-ben. A 100 vagy 150 számok az 1 m² fűtéséhez felhasznált hőenergia fajlagos mennyiségét jelentik.

Ház szellőzési veszteségei

Ebben az esetben a legfontosabb paraméter a levegőcsere sebessége. Feltéve, hogy a ház falai páraáteresztőek, ez az érték eggyel egyenlő.

A hideg levegő behatolása a házba befúvó szellőztetésen keresztül történik. Az elszívás segíti a meleg levegő távozását. A rekuperátor-hőcserélő csökkenti a szellőzés által okozott veszteségeket. Nem engedi a hőt a kiáramló levegővel együtt eltávozni, és felmelegíti a beáramló levegőt

A tervek szerint az épületben egy óra alatt teljesen megújul a levegő. A DIN szabvány szerint épült épületek falai párazáró falakkal rendelkeznek, így itt a légcsere árfolyamát kettőnek vesszük.

Van egy képlet, amely meghatározza a szellőzőrendszeren keresztüli hőveszteséget:

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

Itt a szimbólumok a következőket jelentik:

1. Qв - hőveszteség.
2. V a helyiség térfogata mᶾ-ben.
3. P a levegő sűrűsége. értéke 1,2047 kg/mᶾ.
4. Kv - légcsere árfolyam.
5. C a fajlagos hőkapacitás. Ez egyenlő 1005 J/kg x C.

Ennek a számításnak az eredményei alapján meg lehet határozni a fűtési rendszer hőtermelőjének teljesítményét. Ha a teljesítményérték túl magas, a helyzet megoldása lehet szellőztető berendezés rekuperátorral. Nézzünk néhány példát különböző anyagokból készült házakra.

Példa hőtechnikai számításra 1. sz

Számítsunk ki egy lakóépületet, amely az 1. éghajlati régióban (Oroszország), az 1B alkerületben található. Minden adat az SNiP 23-01-99 1. táblázatából származik. Az öt nap alatt megfigyelt leghidegebb hőmérséklet 0,92 valószínűséggel tн = -22⁰С.

Az SNiP szerint a fűtési időszak (zop) 148 napig tart. Az átlaghőmérséklet a fűtési időszakban a napi átlagos külső levegő hőmérséklet mellett 8⁰ - tot = -2,3⁰. A fűtési szezonban a külső hőmérséklet tht = -4,4⁰.

A ház hővesztesége a legfontosabb pont a tervezési szakaszban. Az építőanyagok és a szigetelés kiválasztása a számítás eredményétől függ. Nincsenek nulla veszteségek, de törekedni kell arra, hogy azok a lehető legcélravezetőbbek legyenek

Kikötötték a feltételt, hogy a ház helyiségeiben a hőmérséklet 22⁰ legyen. A ház kétszintes, falvastagsága 0,5 m. Magassága 7 m, alaprajzi méretei 10 x 10 m A függőleges burkolati szerkezetek anyaga melegkerámia. Ehhez a hővezetési együttható 0,16 W/m x C.

Külső szigetelésként ásványgyapotot használtak, 5 cm vastagságban. A rá vonatkozó Kt érték 0,04 W/m x C. A házban lévő ablaknyílások száma 15 db. egyenként 2,5 m².

Hőveszteség a falakon keresztül

Először is meg kell határoznia a kerámia fal és a szigetelés hőellenállását. Az első esetben R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 négyzetméter. m x C/W. A másodikban - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 négyzetméter. m x C/W. Általában függőleges épületburok esetén: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 négyzetméter. m x C/W.

Mivel a hőveszteség egyenesen arányos a körülvevő szerkezetek területével, a falak területét kiszámítjuk:

A = 10 x 4 x 7 – 15 x 2,5 = 242,5 m²

Most meghatározhatja a hőveszteséget a falakon keresztül:

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

A vízszintes burkolatokon keresztüli hőveszteséget hasonló módon számítják ki. A végén az összes eredményt összesítik.

Ha van pince, akkor az alapon és a padlón keresztüli hőveszteség kisebb lesz, mivel a számítás a talaj hőmérsékletét veszi figyelembe, nem a külső levegőt

Ha az első emelet padlója alatti pince fűtött, a padlót nem kell szigetelni. Még mindig jobb, ha a pincefalakat szigeteléssel béleljük ki, hogy a hő ne távozzon a talajba.

Veszteségek meghatározása szellőztetéssel

A számítás egyszerűsítése érdekében nem veszik figyelembe a falak vastagságát, hanem egyszerűen meghatározzák a belső levegő mennyiségét:

V = 10x10x7 = 700 mᶾ.

Kv = 2 légcsere-arány mellett a hőveszteség a következő lesz:

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

Ha Kv = 1:

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

A rotációs és lemezes hőcserélők hatékony szellőzést biztosítanak a lakóépületekben. Az előbbi hatásfoka magasabb, eléri a 90%-ot.

Példa hőtechnikai számításra 2. sz

51 cm vastag téglafalon át kell számolni a veszteségeket, 10 cm ásványgyapot réteggel van szigetelve. Kívül - 18⁰, belül - 22⁰. A fal méretei: 2,7 m magas és 4 m hosszú. A szoba egyetlen külső fala déli fekvésű, külső ajtók nincsenek.

Téglánál a hővezetési tényező Kt = 0,58 W/mºC, ásványgyapotnál - 0,04 W/mºC. Hőálló:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 négyzetméter m x C/W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 négyzetméter m x C/W. Általában függőleges épületburok esetén: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 négyzetméter. m x C/W.

A külső falfelület A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Hőveszteség a falon keresztül:

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

Az ablakon keresztüli veszteségek kiszámításához ugyanazt a képletet használják, de hőellenállásukat általában az útlevélben tüntetik fel, és nem kell kiszámítani.

Egy ház hőszigetelésében az ablakok a „gyenge láncszem”. A hő meglehetősen nagy része elvész rajtuk keresztül. A többrétegű dupla üvegezésű ablakok, hővisszaverő fóliák, dupla keretek csökkentik a veszteségeket, de még ez sem segít teljesen elkerülni a hőveszteséget

Ha a házban 1,5 x 1,5 m²-es, északi tájolású energiatakarékos ablakok vannak, és a hőellenállás 0,87 m2°C/W, akkor a veszteségek:

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

Példa hőtechnikai számításra 3. sz

Végezzünk hőszámítást egy 0,22 m vastag fenyőrönkből épült homlokzatú fa rönképületre, melynek együtthatója ehhez az anyaghoz K = 0,15. Ebben az esetben a hőveszteség a következő lesz:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰С/W.

Az ötnapos időszak legalacsonyabb hőmérséklete -18 ⁰, a házban a kényelem érdekében a hőmérséklet 21 ° C-ra van állítva. A különbség 39⁰ lesz. 120 m²-es terület alapján az eredmény:

Qс = 120 x 39: 1,47 = 3184 W.

Összehasonlításképpen határozzuk meg egy téglaház veszteségeit. A mészhomoktégla együtthatója 0,72.

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

Ugyanezen feltételek mellett a faház gazdaságosabb. A mészhomoktégla itt egyáltalán nem alkalmas falak építésére.

A fa szerkezet nagy hőkapacitású. Befogó szerkezetei hosszú ideig fenntartják a kellemes hőmérsékletet. Mégis, még egy gerendaházat is szigetelni kell, és jobb, ha ezt kívül és belül is megteszi

Építők és építészek azt javasolják, hogy mindenképpen tegye meg hőszámítás fűtésszereléshez a berendezések megfelelő kiválasztásához és a ház tervezési szakaszában a megfelelő szigetelőrendszer kiválasztásához.

4. sz. hőszámítási példa

A ház a moszkvai régióban épül. A számításhoz habtömbökből készült falat vettünk. Hogyan alkalmazzák a szigetelést extrudált polisztirol hab. A szerkezet kivitelezése mindkét oldalon vakolat. Szerkezete mészkő-homokos.

A habosított polisztirol sűrűsége 24 kg/mᶾ.

A helyiség relatív páratartalma 55% 20⁰ átlaghőmérsékleten. Rétegvastagság:

• vakolat - 0,01 m;
• hab beton - 0,2 m;
• expandált polisztirol - 0,065 m.

A feladat a szükséges és tényleges hőátadási ellenállás megtalálása. A szükséges Rtr-t a kifejezésben szereplő értékek helyettesítésével határozzuk meg:

Rtr=a x GSOP+b

ahol a GOSP a fűtési szezon foknapja, a és b együtthatók az 50.13330.2012 Szabálykódex 3. számú táblázatából. Mivel az épület lakóépület, a értéke 0,00035, b = 1,4.

A GSOP kiszámítása ugyanazon SP-ből vett képlet alapján történik:

GOSP = (tv – tot) x zot.

Ebben a képletben tв = 20⁰, tоt = -2,2⁰, zоt - 205 a fűtési időszak napokban. Ennélfogva:

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

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

A 2. számú SP50.13330.2012 táblázat segítségével határozza meg a hővezetési együtthatókat a fal minden rétegéhez:

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

A teljes feltételes hőátadási ellenállás Ro egyenlő az összes réteg ellenállásának összegével. A képlet segítségével számítják ki:

Ez a képlet az SP 50.13330.2012-ből származik. Itt 1/av a belső felületek hőérzékelésével szembeni ellenállás. 1/an - ugyanaz, mint a külső, δ / λ - a réteg hőellenállása

A kapott értékeket behelyettesítve: Rо arb. = 2,54 m2°C/W. Az Rф-t úgy határozzuk meg, hogy Ro-t megszorozzuk egy 0,9-es r együtthatóval:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x °C/W.

Az eredmény megköveteli a burkolóelem kialakításának megváltoztatását, mivel a tényleges hőellenállás kisebb, mint a számított.

Számos számítógépes szolgáltatás gyorsítja és egyszerűsíti a számításokat.

A termikus számítások közvetlenül kapcsolódnak a meghatározáshoz Harmatpont. Az általunk ajánlott cikkből megtudhatja, mi ez és hogyan találja meg jelentését.

Következtetések és hasznos videó a témában

Hőtechnikai számítások elvégzése online számológép segítségével:

Helyes hőtechnikai számítás:

Az illetékes hőtechnikai számítás lehetővé teszi a ház külső elemeinek szigetelésének hatékonyságának értékelését és a szükséges fűtőberendezések teljesítményének meghatározását.

Ennek eredményeként pénzt takaríthat meg anyagok és fűtőberendezések vásárlásakor. Jobb előre tudni, hogy a berendezés megbirkózik-e az épület fűtésével és légkondicionálásával, mint véletlenszerűen vásárolni mindent.

Kérjük, írjon megjegyzéseket, tegyen fel kérdéseket, és tegyen közzé fényképeket a cikk témájával kapcsolatban az alábbi blokkban. Mondja el nekünk, hogyan segítettek a hőtechnikai számítások a kívánt teljesítményű vagy szigetelési rendszerű fűtőberendezés kiválasztásában. Lehetséges, hogy információi hasznosak lesznek a webhely látogatói számára.