Hoone soojustehniline arvutus: arvutuste tegemise spetsiifika ja valemid + praktilised näited

Hoone töötamise ajal on nii ülekuumenemine kui ka külmumine ebasoovitavad.Soojustehnilised arvutused, mis pole vähem olulised kui tõhususe, tugevuse, tulekindluse ja vastupidavuse arvutamine, võimaldavad teil määrata kuldse keskmise.

Soojustehniliste standardite, kliimaomaduste, auru- ja niiskuse läbilaskvuse alusel valitakse materjalid ümbritsevate konstruktsioonide ehitamiseks. Kuidas seda arvutust teha, vaatame artiklis.

Soojustehnilise arvutuse eesmärk

Palju sõltub hoone püsivate piirete soojustehnilistest omadustest. See hõlmab konstruktsioonielementide niiskust ja temperatuurinäitajaid, mis mõjutavad kondensaadi olemasolu või puudumist sisevaheseintel ja lagedel.

Arvutus näitab, kas pluss- ja miinustemperatuuridel säilivad stabiilsed temperatuuri ja niiskuse omadused. Nende tunnuste loetelus on ka selline näitaja nagu hoone välispiirete poolt külmal perioodil kaotatud soojushulk.

Ilma kõigi nende andmeteta ei saa projekteerimist alustada. Nende põhjal valitakse seinte ja lagede paksus ning kihtide järjestus.

Vastavalt GOST 30494-96 eeskirjadele, temperatuuri väärtused siseruumides. Keskmiselt on see 21⁰. Samas peab suhteline õhuniiskus jääma mugavasse vahemikku, mis on keskmiselt 37%. Suurim õhumassi liikumise kiirus on 0,15 m/s

Soojustehniliste arvutuste eesmärk on kindlaks teha:

1. Kas konstruktsioonid vastavad soojuskaitse osas esitatud nõuetele?
2. Kui täielikult on tagatud hoonesisene mugav mikrokliima?
3. Kas konstruktsioonide optimaalne soojuskaitse on tagatud?

Peamine põhimõte on tarade ja ruumide sisekonstruktsioonide atmosfääri temperatuurinäitajate erinevuse tasakaalu säilitamine. Kui seda ei järgita, neelavad need pinnad soojust ja sisetemperatuur jääb väga madalaks.

Sisetemperatuuri ei tohiks soojusvoolu muutused oluliselt mõjutada. Seda omadust nimetatakse kuumakindluseks.

Soojusarvutuse tegemisel määratakse seinte ja lae paksuste mõõtmete optimaalsed piirid (minimaalne ja maksimaalne). See tagab hoone pikaajalise toimimise ilma konstruktsioonide äärmise külmumise või ülekuumenemiseta.

Arvutuste teostamise võimalused

Soojusarvutuste tegemiseks vajate esialgseid parameetreid.

Need sõltuvad paljudest omadustest:

1. Hoone otstarve ja tüüp.
2. Vertikaalsete ümbritsevate konstruktsioonide orientatsioonid kardinaalsete suundade suhtes.
3. Tulevase kodu geograafilised parameetrid.
4. Hoone maht, selle korruselisus, pindala.
5. Ukse- ja aknaavade tüübid ja mõõtmed.
6. Kütte tüüp ja selle tehnilised parameetrid.
7. Püsielanike arv.
8. Materjalid vertikaalsete ja horisontaalsete piirdekonstruktsioonide jaoks.
9. Ülemise korruse laed.
10. Sooja veevarustusseadmed.
11. Ventilatsiooni tüüp.

Arvutamisel võetakse arvesse ka konstruktsiooni muid disainiomadusi. Piirdekonstruktsioonide õhu läbilaskvus ei tohiks kaasa aidata liigsele jahutamisele maja sees ega vähendada elementide soojuskaitseomadusi.

Soojuskadu põhjustab ka seinte vettimine ning lisaks kaasneb sellega niiskus, mis mõjutab negatiivselt hoone vastupidavust.

Arvutusprotsessis määratakse kõigepealt kindlaks ehitusmaterjalide soojustehnilised andmed, millest hoone piirdeelemendid on valmistatud. Lisaks tuleb määrata vähendatud soojusülekandetakistus ja vastavus selle standardväärtusele.

Valemid arvutuste tegemiseks

Kodu soojuskaod võib jagada kaheks põhiosaks: kaod läbi hoone välispiirete ja kaod, mis tulenevad hoone ekspluatatsioonist. ventilatsioonisüsteem. Lisaks kaob soojust sooja vee kanalisatsioonisüsteemi juhtimisel.

Kaod hoonete välispiirete kaudu

Materjalide jaoks, millest ümbritsevad konstruktsioonid on ehitatud, on vaja leida soojusjuhtivusindeksi Kt väärtus (W/m x kraad). Need on vastavates teatmeteostes.

Nüüd, teades kihtide paksust, vastavalt valemile: R = S/Kt, arvutage iga seadme soojustakistus. Kui struktuur on mitmekihiline, liidetakse kõik saadud väärtused kokku.

Lihtsaim viis soojuskadude suuruse määramiseks on liita kokku soojusvood, mis läbivad selle hoone tegelikult moodustavaid piirdekonstruktsioone

Sellest metoodikast juhindudes võtavad nad arvesse asjaolu, et konstruktsiooni moodustavad materjalid on erineva struktuuriga. Arvesse võetakse ka seda, et neid läbival soojusvoolul on erinev spetsiifika.

Iga üksiku struktuuri jaoks määratakse soojuskadu järgmise valemiga:

Q = (A/R) x dT

Siin:

• A on pindala ruutmeetrites.
• R on konstruktsiooni vastupidavus soojusülekandele.
• dT on välis- ja sisetemperatuuri erinevus.See tuleb määrata kõige külmema 5-päevase perioodi jaoks.

Sel viisil arvutades saate tulemuse ainult kõige külmema viiepäevase perioodi kohta. Kogu külma aastaaja kogusoojuskadu määratakse dT parameetrit arvesse võttes, võttes arvesse mitte madalaimat, vaid keskmist temperatuuri.

Soojuse neeldumise ulatus ja soojusülekanne sõltub piirkonna kliima niiskusest. Sel põhjusel kasutatakse arvutustes niiskuskaarte.

Järgmisena arvutatakse nii läbi hoone välispiirete kui ka ventilatsiooni kaudu kaotsiläinud soojuskao kompenseerimiseks vajalik energiahulk. Seda tähistatakse sümboliga W.

Selle jaoks on olemas valem:

W = ((Q + Qв) x 24 x N)/1000

Selles on N kütteperioodi kestus päevades.

Pindala arvutamise puudused

Pindalaindikaatori põhjal arvutamine ei ole väga täpne. Siin ei võeta arvesse selliseid parameetreid nagu kliima, temperatuurinäitajad, nii miinimum kui ka maksimum, ja niiskus. Paljude oluliste punktide ignoreerimise tõttu on arvutuses olulisi vigu.

Püüdes neid sageli katta, sisaldab projekt "reservi".

Kui sellegipoolest valitakse arvutamiseks see meetod, tuleb arvestada järgmiste nüanssidega:

1. Kui vertikaalaedade kõrgus on kuni kolm meetrit ja ühel pinnal ei ole rohkem kui kaks ava, on parem tulemus korrutada 100 W-ga.
2. Kui projektis on rõdu, kaks akent või lodža, korrutage see keskmiselt 125 W-ga.
3. Kui ruumid on tööstus- või laoruumid, kasutatakse 150 W kordajat.
4. Kui radiaatorid asuvad akende lähedal, suurendatakse nende projekteerimisvõimsust 25%.

Pindala valem on järgmine:

Q = S x 100 (150) W.

Siin on Q hoone mugav soojustase, S on köetav pind ruutmeetrites. Numbrid 100 või 150 näitavad konkreetset soojusenergia kogust, mis kulub 1 m² kütmiseks.

Maja ventilatsioonikaod

Peamine parameeter on sel juhul õhuvahetuskurss. Eeldusel, et maja seinad on auru läbilaskvad, on see väärtus võrdne ühega.

Külma õhu tungimine majja toimub sissepuhkeventilatsiooni kaudu. Väljatõmbeventilatsioon aitab soojal õhul välja pääseda. Rekuperaator-soojusvaheti vähendab kadusid läbi ventilatsiooni. See ei lase soojusel koos väljuva õhuga välja pääseda ja soojendab sissetulevaid õhuvooge

Hoone siseõhk uueneb täielikult ette ühe tunni jooksul. DIN-standardi järgi ehitatud hoonetel on aurutõkkega seinad, seega siin võetakse õhuvahetuskursiks kaks.

On olemas valem, mis määrab soojuskao ventilatsioonisüsteemi kaudu:

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

Siin tähendavad sümbolid järgmist:

1. Qв - soojuskadu.
2. V on ruumi maht millimeetrites.
3. P on õhu tihedus. selle väärtuseks on võetud 1,2047 kg/mᶾ.
4. Kv - õhuvahetuskurss.
5. C on erisoojusmaht. See võrdub 1005 J/kg x C.

Selle arvutuse tulemuste põhjal on võimalik määrata küttesüsteemi soojusgeneraatori võimsus. Kui võimsuse väärtus on liiga kõrge, võib olukorra lahendus olla ventilatsiooniseade koos rekuperaatoriga. Vaatame paari näidet erinevatest materjalidest majade kohta.

Soojustehnilise arvutuse näide nr 1

Arvutame elamu, mis asub kliimapiirkonnas 1 (Venemaa), alamrajoonis 1B. Kõik andmed on võetud SNiP 23-01-99 tabelist 1. Viie päeva jooksul täheldatud kõige külmem temperatuur tõenäosusega 0,92 on tн = -22⁰С.

Vastavalt SNiP-le kestab kütteperiood (zop) 148 päeva. Kütteperioodi keskmine temperatuur ööpäeva keskmise õhutemperatuuriga väljas on 8⁰ - tot = -2,3⁰. Välistemperatuur kütteperioodil on tht = -4,4⁰.

Maja soojuskadu on projekteerimisetapis kõige olulisem punkt. Ehitusmaterjalide ja isolatsiooni valik sõltub arvutuse tulemustest. Nullkadusid ei ole, kuid peate püüdma tagada, et need oleksid võimalikult otstarbekad

Tingimuseks oli seatud, et maja ruumides peaks temperatuur olema 22⁰. Majal on kaks korrust ja seinad paksusega 0,5 m Kõrgus 7 m, planeeringu mõõtmed 10 x 10 m Vertikaalsete piirdekonstruktsioonide materjaliks on soe keraamika. Selle jaoks on soojusjuhtivuse koefitsient 0,16 W/m x C.

Välissoojustusena kasutati mineraalvilla, paksusega 5 cm. Selle Kt väärtus on 0,04 W/m x C. Maja aknaavade arv on 15 tk. igaüks 2,5 m².

Soojuskadu läbi seinte

Kõigepealt tuleb määrata nii keraamilise seina kui ka isolatsiooni soojustakistus. Esimesel juhul on R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 ruutmeetrit. m x C/W. Teises - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 ruutmeetrit. m x C/W. Üldiselt vertikaalse hoone välispiirde puhul: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 ruutmeetrit. m x C/W.

Kuna soojuskadu on otseselt proportsionaalne ümbritsevate konstruktsioonide pindalaga, arvutame seinte pindala:

A = 10 x 4 x 7 – 15 x 2,5 = 242,5 m²

Nüüd saate määrata soojuskadu läbi seinte:

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

Sarnaselt arvutatakse soojuskadu läbi horisontaalsete kattekonstruktsioonide. Lõpuks võetakse kõik tulemused kokku.

Keldri olemasolul on soojuskadu vundamendi ja põranda kaudu väiksem, kuna arvutamisel võetakse arvesse pinnase, mitte välisõhu temperatuuri

Kui esimese korruse põrandaalune kelder on köetav, ei pea põrand soojustama. Keldri seinad on ikka parem vooderdada soojustusega, et soojus maasse ei pääseks.

Ventilatsiooni kaudu tekkivate kadude määramine

Arvutamise lihtsustamiseks ei võta nad arvesse seinte paksust, vaid määravad lihtsalt õhu mahu:

V = 10x10x7 = 700 mᶾ.

Õhuvahetuskursi Kv = 2 korral on soojuskadu:

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

Kui Kv = 1:

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

Pöörd- ja plaatsoojusvahetid tagavad elamute tõhusa ventilatsiooni. Esimese efektiivsus on suurem, ulatub 90% -ni.

Soojustehnilise arvutuse näide nr 2

Kaod on vaja arvutada läbi 51 cm paksuse tellisseina, mis on soojustatud 10 cm mineraalvilla kihiga. Väljas - 18⁰, sees - 22⁰. Seina mõõtmed on 2,7 m kõrgust ja 4 m pikkust. Ruumi ainus välissein on lõunasuunaline, välisuksed puuduvad.

Tellise puhul on soojusjuhtivuse koefitsient Kt = 0,58 W/mºC, mineraalvilla puhul - 0,04 W/mºC. Soojustakistus:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 ruutmeetrit. m x C/W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 ruutmeetrit. m x C/W. Üldiselt vertikaalse hoone välispiirde puhul: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 ruutmeetrit. m x C/W.

Välisseina pindala A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Soojuskadu läbi seina:

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

Akende kaudu kadude arvutamiseks kasutatakse sama valemit, kuid nende soojustakistus on reeglina märgitud passis ja seda pole vaja arvutada.

Maja soojusisolatsioonis on “nõrk lüli” aknad. Nende kaudu läheb kaotsi üsna suur osa soojusest. Mitmekihilised topeltklaasid, soojust peegeldavad kiled, topeltraamid vähendavad kadusid, kuid isegi see ei aita soojuskadu täielikult vältida

Kui majal on põhjasuunalised energiasäästlikud aknad mõõtmetega 1,5 x 1,5 m² ja soojustakistus on 0,87 m2°C/W, siis on kaod:

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

Soojustehnilise arvutuse näide nr 3

Teeme soojusarvutuse puitpalkhoonele, mille fassaad on ehitatud 0,22 m paksuse kihiga männipalkidest, selle materjali koefitsient on K = 0,15. Sellises olukorras on soojuskadu:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰С/W.

Viiepäevase perioodi madalaim temperatuur on -18⁰, maja mugavuse huvides on seatud temperatuur 21⁰. Vahe on 39⁰. 120 m² pindala põhjal on tulemus:

Qс = 120 x 39: 1,47 = 3184 W.

Võrdluseks määrame telliskivimaja kaod. Lubjaliiva tellise koefitsient on 0,72.

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

Samadel tingimustel on puitmaja ökonoomsem. Liiv-lubitellis ei sobi siin üldse seinte ehitamiseks.

Puitkonstruktsioonil on kõrge soojusmahtuvus. Selle ümbritsevad konstruktsioonid hoiavad mugavat temperatuuri pikka aega. Siiski tuleb isegi palkmaja soojustada ja seda on parem teha nii seest kui väljast

Ehitajad ja arhitektid soovitavad seda kindlasti teha küttepaigaldise soojusarvutus seadmete õigeks valimiseks ja maja projekteerimise etapis sobiva isolatsioonisüsteemi valimiseks.

Soojuse arvutamise näide nr 4

Maja ehitatakse Moskva piirkonda. Arvutamiseks võeti vahtplokkidest sein. Kuidas isolatsiooni rakendatakse pressitud vahtpolüstüreen. Konstruktsiooni viimistlus on mõlemalt poolt krohv. Selle struktuur on lubjakivi-liiv.

Vahtpolüstüreeni tihedus on 24 kg/mᶾ.

Suhteline õhuniiskus ruumis on keskmisel temperatuuril 20⁰ 55%. Kihi paksus:

• krohv - 0,01 m;
• vahtbetoon - 0,2 m;
• vahtpolüstüreen - 0,065 m.

Ülesanne on leida vajalik ja tegelik soojusülekande takistus. Nõutav Rtr määratakse, asendades avaldises olevad väärtused:

Rtr=a x GSOP+b

kus GOSP on kütteperioodi kraadpäev, a ja b on koefitsiendid, mis on võetud reeglistiku 50.13330.2012 tabelist nr 3. Kuna hoone on elamu, siis a on 0,00035, b = 1,4.

GSOP arvutatakse samast SP-st võetud valemi abil:

GOSP = (tv – tot) x zot.

Selles valemis on tв = 20⁰, tоt = -2,2⁰, zоt - 205 kütteperiood päevades. Seega:

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

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

Tabeli nr 2 SP50.13330.2012 abil määrake iga seinakihi soojusjuhtivuse koefitsiendid:

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

Tingimuslik kogutakistus soojusülekandele Ro võrdub kõigi kihtide takistuste summaga. See arvutatakse järgmise valemi abil:

See valem on võetud SP 50.13330.2012-st. Siin on 1/av vastupidavus sisepindade soojustajule. 1/an - sama mis väline, δ / λ - kihi soojustakistus

Asendades saadud väärtused: Rо arb. = 2,54 m2°C/W. Rф määratakse, korrutades Ro koefitsiendiga r, mis on 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x °C/W.

Tulemuseks on vaja muuta ümbritseva elemendi konstruktsiooni, kuna tegelik soojustakistus on väiksem kui arvutatud.

On palju arvutiteenuseid, mis kiirendavad ja lihtsustavad arvutusi.

Soojusarvutused on otseselt seotud määramisega kastepunkt. Mis see on ja kuidas selle tähendust leida, saate teada meie soovitatud artiklist.

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Soojustehniliste arvutuste tegemine veebikalkulaatori abil:

Õige soojustehnika arvutus:

Pädev termotehniline arvutus võimaldab teil hinnata maja väliselementide isolatsiooni efektiivsust ja määrata vajalike kütteseadmete võimsust.

Tänu sellele saate materjalide ja kütteseadmete ostmisel raha säästa. Parem on eelnevalt teada, kas seadmed saavad hoone kütte ja konditsioneeriga toime, kui osta kõike juhuslikult.

Palun jätke allolevasse plokki artikli teemaga seotud kommentaare, esitage küsimusi ja postitage fotosid. Rääkige meile, kuidas soojustehnilised arvutused aitasid teil valida vajaliku võimsusega või isolatsioonisüsteemiga kütteseadmeid. Võimalik, et teie teave on saidi külastajatele kasulik.