- Целта на топлинното изчисление
- Параметри за извършване на изчисления
- Формули за изчисляване
- Заключения и полезно видео по темата
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
По време на експлоатацията на сградата, както прегряването, така и замразяването са нежелани. За да се определи средата земята ще позволи топлинно изчисление, което е не по-малко важно от изчисляването на ефективност, якост, устойчивост на огън, дълготрайност.
На базата на топлотехническите стандарти, климатичните характеристики, пропускливостта на парата и влагата се извършва изборът на материали за изграждане на ограждащи конструкции. Как да извършим това изчисление, ще разгледаме в статията.
Целта на топлинното изчисление
Много зависи от топлинните характеристики на капиталовата ограда на сградата. Това е влажността на конструктивните елементи и температурните индикатори, които влияят на присъствието или отсъствието на кондензат върху вътрешните прегради и тавани.
Изчислението ще покаже дали ще се поддържат стабилни характеристики на температурата и влажността при температури плюс и минус. Списъкът на тези характеристики включва такъв индикатор като количеството топлина, загубена от обвивките на сградата по време на студения период.
Не можете да започнете дизайна, без да имате всички тези данни. Въз основа на тях, изберете дебелината на стените и подовете, поредица от слоеве.
Според правилата на ГОСТ 30494-96 температурни стойности вътре в помещенията. Средно тя е равна на 21⁰. В този случай относителната влажност е длъжна да остане в удобна рамка, а това е средно 37%. Най-високата скорост на въздушната маса - 0.15 m / s
Термичното изчисление има за цел да определи:
- Дали проектите са идентични с заявените изисквания по отношение на термичната защита?
- Така напълно осигурен комфортен микроклимат вътре в сградата?
- Осигурена ли е оптимална термична защита на конструкциите?
Основният принцип е балансът на разликата в температурните показатели на атмосферата на вътрешните структури на оградите и помещенията. Ако не се спазва, тези повърхности ще абсорбират топлината, а вътрешната температура ще остане много ниска.
Вътрешната температура не трябва да се влияе значително от промените в топлинния поток. Тази характеристика се нарича устойчивост на топлина.
Чрез извършване на топлинно изчисление се определят оптималните граници (минимум и максимум) на размерите на стените и подовете в дебелина. Това е гаранция за експлоатация на сградата за дълъг период от време, както без екстремно структурно замразяване, така и при прегряване.
Параметри за извършване на изчисления
За да извършите изчисление на топлината, се нуждаете от първоначалните параметри.
Те зависят от редица характеристики:
- Предназначение на сградата и нейния тип.
- Ориентация вертикални ограждащи структури по отношение на посоката на кардиналните точки.
- Географски параметри на бъдещия дом.
- Обемът на сградата, нейният брой етажи, квадрат.
- Видове и данни за размерите на вратите, прозорците.
- Вид на отоплението и неговите технически параметри.
- Броят на постоянно пребиваващите.
- Материалът е вертикална и хоризонтална защитна конструкция.
- Припокриване на горния етаж.
- Оборудване с топла вода.
- Тип вентилация.
Други конструктивни характеристики на конструкцията също се вземат предвид при изчислението. Дишането на ограждащите конструкции не трябва да допринася за прекомерно охлаждане вътре в къщата и да намалява топлинно-защитните характеристики на елементите.
Загубата на топлина причинява пренавлажняване на стените, а освен това води до влага, което влияе отрицателно на дълготрайността на сградата.
В процеса на изчисляване, на първо място, те определят топлинните данни на строителните материали, от които са изработени елементите на сградната обвивка. Освен това трябва да се определят намаленото съпротивление на топлопреминаване и съответствието му със стандартната му стойност.
Формули за изчисляване
Изтичането на топлина, загубена от къщата, може да се раздели на две основни части: загуби от стените и загуби, причинени от функционирането на вентилационната система. В допълнение, топлината се губи, когато топлата вода се изхвърля в канализационната система.
Загуби от ограждащи конструкции
За материалите, от които са подредени ограждащите конструкции, е необходимо да се намери стойността на индекса на топлопроводимост Kt (W / mx степен). Те са в съответните директории.
Сега, знаейки дебелината на слоевете, съгласно формулата: R = S / Kt, изчислете топлинното съпротивление на всяка единица. Ако конструкцията е многопластова, се получават всички получени стойности.
Размерът на топлинните загуби е най-лесно да се определи чрез добавяне на топлинния поток през обвивката на сградата, която всъщност формира тази сграда.
Като се ръководят от такава техника, те вземат предвид момента, в който материалите, съставляващи структурите, имат различна структура. Той също така взема предвид, че топлинният поток, преминаващ през тях, има различни специфики.
За всяка индивидуална конструкция топлинните загуби се определят по формулата:
Q = (A / R) x dT
тук:
- A - площ в m².
- R е съпротивлението на топлопреносната структура.
- dT е температурната разлика между външната и вътрешната. Необходимо е да се определи за най-студения 5-дневен период.
Като извършите изчисление по този начин, можете да получите само резултата за най-студения петдневен период. Общите топлинни загуби за целия период на студения сезон се определят с отчитане на параметъра dT, като се има предвид, че температурата не е най-ниската, а средната.
Степента, в която топлината се абсорбира, както и преносът на топлина, зависи от климата в региона. Поради тази причина в изчисленията се използват карти на влагата.
След това изчислете количеството енергия, необходимо за компенсиране на загубата на топлина, преминала през обвивката и през вентилацията. Той е обозначен със символа W.
За това има формула:
W = ((Q + Qb) х 24 х N) / 1000
В него N е продължителността на отоплителния период в дни.
Недостатъци на изчислението на площ
Изчислението, базирано на индекса на площта, не е много точно. Той не отчита такъв параметър като климат, температурни показатели, както минимални, така и максимални, влажност. Поради пренебрегването на много важни точки, изчислението има значителни грешки.
Често се опитва да ги блокира, проектът предвижда “запас”.
Ако, обаче, този метод е избран за изчислението, следва да се вземат предвид следните нюанси:
- С височината на вертикалните огради до три метра и има не повече от два отвора на една повърхност, резултатът е по-добре да се умножи по 100 вата.
- Ако проектът има балкон, два прозореца или лоджия, умножете средно 125 вата.
- Когато помещенията са промишлени или складови помещения, използвайте множител от 150 вата.
- Ако радиаторите са разположени в близост до прозорци, техният проектен капацитет се увеличава с 25%.
Формулата за района има формата:
Q = S x 100 (150) вата.
Тук Q е комфортното ниво на топлина в сградата, S е площта с отопление в m². Числата 100 или 150 са специфичните стойности на топлинната енергия, консумирана за отопление 1 m².
Загуба чрез вентилация в къщата
Основният параметър в този случай е скоростта на обмен на въздух. При условие, че стените на къщата са паропропускливи, тази стойност е равна на единица.
Проникването на студен въздух в къщата се извършва чрез принудителна вентилация. Изпускателната вентилация допринася за грижата за топъл въздух. Намалява загубите чрез вентилационен топлообменник-топлообменник. То не позволява на топлината да избяга с изходящия въздух и загрява входящите потоци.
Осигурява пълно обновяване на въздуха в сградата за един час. Сградите, построени по DIN са с пароизолирани стени, така че тук скоростта на смяна на въздуха е равна на две.
Съществува формула, по която топлинните загуби се определят чрез вентилационната система:
Qv = (V x Sq: 3600) x Р x С x dT
Тук символите показват следното:
- Qv - загуба на топлина.
- V - обем на помещението в mᶾ.
- P е плътността на въздуха. Приема се, че стойността му е 1, 2047 kg / mᶾ.
- KV - обменен курс на въздуха.
- C - специфична топлина. Тя е равна на 1005 J / kg x C.
Според резултатите от това изчисление е възможно да се определи мощността на топлогенератора на отоплителната система. В случай на прекалено висока стойност на мощността, вентилационното устройство с топлообменник може да бъде изход. Обмислете няколко примера за къщи от различни материали.
Пример за топлотехническо изчисление №1
Изчислете жилищната къща, намираща се в климатичен район 1 (Русия), подрайон 1В. Всички данни са взети от Таблица 1 на СНиП 23-01-99. Най-ниската температура, наблюдавана в продължение на пет дни със сигурност от 0.92 - tn = -22⁰С.
Съгласно СНиП, отоплителният период (zop) продължава 148 дни. Средната температура през отоплителния период със средни дневни температурни показатели на външния въздух е 8⁰ - tt = -2.3⁰. Температурата извън отоплителния сезон е tht = -4.4⁰.
Загубата на топлина у дома е най-важният момент на етапа на проектиране. От изхода на изчислението зависи от избора на строителни материали и изолация. Нулевите загуби не се случват, но трябва да се стремите да гарантирате, че те са най-подходящи
Предвидено е условие, че в помещенията на къщата трябва да се осигури температура от 22⁰. Къщата е на два етажа и стени с дебелина 0, 5 м. Височината му е 7 м, размерите й в плана са 10 х 10 м. Материалът на вертикалните ограждащи конструкции е топла керамика. За нея коефициентът на топлопроводимост е 0, 16 W / mx C.
Като външна изолация е използвана минерална вата с дебелина 5 cm. Стойността на КТ за нея е 0.04 W / mx C. Броят на прозорците в къщата е 15 бр. Всяка 2, 5 м².
Загуба на топлина през стени
На първо място, необходимо е да се определи термичното съпротивление както на керамичната стена, така и на изолацията. В първия случай R1 = 0.5: 0.16 = 3.125 кв. mx C / W. Във втория - R2 = 0.05: 0.04 = 1.25 кв. mx C / W. По принцип за вертикалната ограждаща структура: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 квадратни метра. mx C / W.
Тъй като топлинните загуби са пряко пропорционални на връзката с площта на ограждащите конструкции, ние изчисляваме площта на стените:
A = 10 x 4 x 7 - 15 x 2, 5 = 242, 5 m²
Сега можете да определите загубата на топлина през стените:
Qs = (242.5: 4.375) х (22 - (-22)) = 2438.9 W.
По подобен начин се изчисляват топлинните загуби от хоризонтални стени. В крайна сметка всички резултати са обобщени.
Ако има мазе, то загубата на топлина през основата и пода ще бъде по-малка, защото температурата на почвата, а не на външния въздух, е включена в изчислението.
Ако мазето под пода на първия етаж се отоплява, подът не може да се затопли. Стените на мазето все още са по-добре да се обличат изолация, така че топлината не влиза в земята.
Определяне на загубите чрез вентилация
За да се опрости изчислението, не се взема предвид дебелината на стените, а просто се определя обемът на въздуха вътре:
V = 10x10x7 = 700 mᶾ.
Когато коефициентът на обмен на въздух Kv = 2, топлинните загуби ще бъдат:
Q = (700 х 2): 3600) х 1, 2047 х 1005 х (22 - (-22)) = 20 776 W.
Ако kv = 1:
Q = (700 х 1): 3600) х 1, 2047 х 1005 х (22 - (-22)) = 10 358 W.
Роторните и ламелните рекуператори осигуряват ефективна вентилация на жилищни сгради. Ефективността на първата е по-висока, достига 90%.
Пример за изчисление на топлотехника №2
Необходимо е да се направи изчисление на загубите през тухлена стена с дебелина 51 см. Изолирана е с 10-сантиметровият слой минерална вата. Отвън - 18⁰, вътре - 22⁰. Размери на стените са 2, 7 м височина и 4 м дължина. Единствената външна стена на помещението е ориентирана на юг, няма външни врати.
За тухли, коефициент на топлопроводимост Kt = 0, 58 W / mºС, за минерална вата - 0, 04 W / mºС. Термична устойчивост:
R1 = 0, 51: 0, 58 = 0, 879 кв. mx C / W. R2 = 0.1: 0.04 = 2.5 квадратни метра. mx C / W. По принцип за вертикалните стени: R = R1 + R2 = 0.879 + 2.5 = 3.379 квадратни метра. mx C / W.
Площ на външната стена A = 2.7 x 4 = 10.8 m²
Загуба на топлина през стената:
Qc = (10.8: 3.379) x (22 - (-18)) = 127.9 вата.
За изчисляване на загубите през прозорците се използва същата формула, но тяхната термична устойчивост, като правило, се посочва в паспорта и не е необходимо да се изчислява.
В изолацията на прозорците на къщата - "слаба връзка". Чрез тях преминава доста голяма част от топлината. Многослойните стъкла, топлоотражателните филми, двойните рамки ще намалят загубите, но дори и това няма да предотврати напълно загубата на топлина.
Ако къщата има прозорци с размери 1, 5 х 1, 5 м², са енергоспестяващи, ориентирани на север, а топлинното съпротивление е 0, 87 м2 ° C / W, то загубите ще бъдат:
Qo = (2.25: 0.87) x (22 - (-18)) = 103.4 t.
Пример за изчисление на топлотехника номер 3
Извършва се термично изчисление на дървена дървена постройка с фасада, издигната от борови трупи с дебелина на слоя 0.22 м. Коефициентът за този материал е К = 0.15. В тази ситуация топлинните загуби ще бъдат:
R = 0.22: 0.15 = 1.47 m² х /С / W.
Най-ниската температура на петдневната седмица е -18⁰, за комфорт в къщата температурата е 21⁰. Разликата ще бъде 39⁰. Ако започнем от площ от 120 м², ще получим резултат:
Qc = 120 х 39: 1.47 = 3184 вата.
За сравнение, ние определяме загубата на тухлена къща. Коефициентът за силикатни тухли е 0.72.
R = 0.22: 0.72 = 0.306 m² х /С / W.
Qs = 120 x 39: 0.306 = 15 294 W.
При същите условия дървената къща е по-икономична. Силикатна тухла за стени тук не е подходяща изобщо.
Дървената конструкция има висок топлинен капацитет. Неговите ограждащи конструкции поддържат комфортна температура за дълго време. Въпреки това, дори дървената къща трябва да се затопли и е по-добре да се прави отвътре и отвън.
Строителите и архитектите препоръчват винаги да правите изчисление на топлината при отопление за правилен избор на оборудване и на етапа на проектиране на къща, за да изберете подходяща система за изолация.
Пример за топлинно изчисление № 4
Къщата ще бъде построена в Московска област. За изчисление се прави стена, създадена от блокове от пяна. Като изолация се използва екструдиран пенополистирол. Завършващ дизайн - мазилка от двете страни. Неговата структура е варо-пясък.
Плътността на стиропора е 24 kg / mᶾ.
Относителни показатели за влажност на въздуха в помещението - 55% при средна температура 20⁰. Дебелина на слоя:
- мазилка - 0.01 m;
- пенобетон - 0, 2 m;
- пенополистирол - 0.065 m.
Задачата е да се намери необходимото съпротивление на топлопреминаване и действително. Изискваният RTP се определя чрез заместване на стойностите в израза:
Rt = a х ГСОП + b
където GOSP е градусният ден на отоплителния сезон, а a и b са коефициентите, взети от таблица № 3 на Кодекса на правилата 50.13330.2012. Тъй като сградата е жилищна, а е равна на 0, 00035, b = 1.4.
GOSP, изчислена по формулата, взета от същото съвместно предприятие:
GOSP = (tv - tot) x zot.
В тази формула tv = 20⁰, tt = -2.2⁰, zot - 205 е отоплителният период в дни. Ето защо:
GOSP = (20 - (-2, 2)) х 205 = 4551⁰ С x ден;
Rtr = 0, 00035 х 4551 + 1, 4 = 2, 99 м2 х C / W.
Използвайки таблица №2 SP50.13330.2012, определете коефициентите на топлопроводимост за всеки слой на стената:
- λб1 = 0, 81 W / mС;
- λб2 = 0, 26 W / m С;
- λб3 = 0, 041 W / m С;
- λб4 = 0.81 W / m ⁰С.
Общото условно съпротивление на пренос на топлина, Rо, е равно на сумата от съпротивленията на всички слоеве. Изчислете го по формулата:
Тази формула е взета от SP 50.13330.2012. Тук 1 / av е противопоставяне на термичното възприемане на вътрешните повърхности. 1 / an - същата външна, δ / λ - устойчивост на термичния слой
Замествайки получените стойности: Ro sb. = 2, 54 m2 ° C / W. Rf се определя чрез умножаване на Rо с коефициент r, равен на 0.9:
Rf = 2.54 x 0.9 = 2.3 m2 x ° С / W.
Резултатът прави необходимо да се промени конструкцията на ограждащия елемент, тъй като действителното топлинно съпротивление е по-малко от изчисленото.
Има много компютърни услуги, които ускоряват и опростяват изчисленията.
Термичните изчисления са пряко свързани с определянето на точката на оросяване. Какво е това и как да намерим стойността си ще научите от препоръчаната от нас статия.
Заключения и полезно видео по темата
Термичен анализ с помощта на онлайн калкулатор:
Изчисляване на топлотехника:
Компетентните топлотехнически изчисления ще позволят да се оцени ефективността на изолацията на външните елементи на къщата, да се определи силата на необходимото отоплително оборудване.
В резултат на това можете да спестите пари чрез закупуване на материали и отоплителни уреди. По-добре е да знаете предварително дали оборудването може да се справи с отоплението и кондиционирането на сградата, отколкото да купувате всичко на случаен принцип.
Моля, оставете коментари, задавайте въпроси, публикувайте снимка по темата на статията в полето по-долу. Разкажете ни как изчисленията на топлинната техника помогнаха да изберете необходимата отоплителна техника или изолационна система. Възможно е информацията ви да е полезна за посетителите на сайта.