Termoteknisk beregning af en bygning: specifikationer og formler til udførelse af beregninger + praktiske eksempler

Under driften af ​​bygningen er både overophedning og frysning uønsket.Termiske beregninger, som ikke er mindre vigtige end at beregne effektivitet, styrke, brandmodstand og holdbarhed, giver dig mulighed for at bestemme den gyldne middelvej.

Baseret på termiske tekniske standarder, klimatiske egenskaber, damp- og fugtpermeabilitet vælges materialer til konstruktion af omsluttende strukturer. Vi vil se på, hvordan man udfører denne beregning i artiklen.

Formål med termoteknisk beregning

Meget afhænger af de termiske tekniske egenskaber ved bygningens permanente indhegninger. Dette inkluderer fugtigheden af ​​strukturelle elementer og temperaturindikatorer, som påvirker tilstedeværelsen eller fraværet af kondens på indvendige skillevægge og lofter.

Beregningen vil vise, om stabile temperatur- og luftfugtighedskarakteristika vil blive opretholdt ved plus- og minustemperaturer. Listen over disse egenskaber inkluderer også en sådan indikator som mængden af ​​varme, der går tabt af bygningsskærmen i den kolde periode.

Du kan ikke begynde at designe uden at have alle disse data. Baseret på dem vælges tykkelsen af ​​væggene og lofterne og rækkefølgen af ​​lag.

I henhold til GOST 30494-96-reglerne, temperaturværdier​​​indendørs. I gennemsnit er det 21⁰. Samtidig skal den relative luftfugtighed forblive inden for et behageligt område, som i gennemsnit er 37 %. Den højeste hastighed for luftmassebevægelse er 0,15 m/s

Termisk ingeniørberegning har til formål at bestemme:

1. Er designerne identiske med de angivne krav med hensyn til termisk beskyttelse?
2. Hvor fuldt ud sikres et behageligt mikroklima inde i bygningen?
3. Er der ydet optimal termisk beskyttelse af strukturer?

Hovedprincippet er at opretholde en balance mellem forskellen i temperaturindikatorer for atmosfæren af ​​interne strukturer af hegn og lokaler. Hvis dette ikke følges, vil varme blive absorberet af disse overflader, og temperaturen indeni vil forblive meget lav.

Den indre temperatur bør ikke blive væsentligt påvirket af ændringer i varmeflowet. Denne egenskab kaldes varmemodstand.

Ved at udføre en termisk beregning bestemmes de optimale grænser (minimum og maksimum) for dimensionerne af vægge og lofttykkelser. Dette garanterer driften af ​​bygningen over en lang periode, både uden ekstrem frysning af strukturer eller overophedning.

Muligheder for at udføre beregninger

For at udføre varmeberegninger har du brug for indledende parametre.

De afhænger af en række egenskaber:

1. Bygningens formål og dens type.
2. Orienteringer af lodrette omsluttende strukturer i forhold til kardinalretningerne.
3. Geografiske parametre for fremtidens hjem.
4. Bygningens volumen, dens antal etager, areal.
5. Typer og dimensioner af dør- og vinduesåbninger.
6. Type af opvarmning og dens tekniske parametre.
7. Antal fastboende.
8. Materialer til lodrette og vandrette hegnskonstruktioner.
9. Lofter i øverste etage.
10. Varmtvandsforsyningsudstyr.
11. Type ventilation.

Andre designtræk ved strukturen tages også i betragtning ved beregning. Luftgennemtrængeligheden af ​​omsluttende strukturer bør ikke bidrage til overdreven køling inde i huset og reducere elementernes termiske beskyttelsesegenskaber.

Varmetab opstår også ved vandfyldning af væggene, og derudover medfører dette fugt, som påvirker bygningens holdbarhed negativt.

I beregningsprocessen bestemmes først og fremmest de termiske tekniske data for de byggematerialer, som bygningens omsluttende elementer er lavet af. Derudover er den reducerede varmeoverførselsmodstand og overholdelse af dens standardværdi underlagt bestemmelse.

Formler til at lave beregninger

Varmetab fra en bolig kan opdeles i to hoveddele: Tab gennem klimaskærmen og tab forårsaget af bygningens drift. ventilationssystem. Derudover går der varme tab, når varmt vand ledes ud i kloaksystemet.

Tab gennem byggekuverter

For de materialer, som de omsluttende strukturer er konstrueret af, er det nødvendigt at finde værdien af ​​det termiske ledningsevneindeks Kt (W/m x grad). De findes i de relevante opslagsværker.

Nu, ved at kende tykkelsen af ​​lagene, ifølge formlen: R = S/Kt, beregne den termiske modstand for hver enhed. Hvis strukturen er flerlags, lægges alle opnåede værdier sammen.

Den nemmeste måde at bestemme størrelsen af ​​varmetab er ved at lægge de termiske strømme sammen gennem de omsluttende strukturer, der faktisk udgør denne bygning

Vejledt af denne metodologi tager de højde for det faktum, at materialerne, der udgør strukturen, har en anden struktur. Det tages også i betragtning, at varmestrømmen, der passerer gennem dem, har forskellige specifikationer.

For hver enkelt struktur bestemmes varmetabet af formlen:

Q = (A/R) x dT

Her:

• A er arealet i m².
• R er strukturens modstand mod varmeoverførsel.
• dT er temperaturforskellen mellem ude og inde.Det skal bestemmes for den koldeste 5-dages periode.

Ved at udføre beregningen på denne måde kan du kun få resultatet for den koldeste fem-dages periode. Det samlede varmetab for hele den kolde årstid bestemmes ved at tage hensyn til dT-parameteren, idet der ikke tages hensyn til den laveste temperatur, men den gennemsnitlige.

I hvilket omfang varme optages, samt varmeoverførsel, afhænger af fugtigheden i klimaet i regionen. Af denne grund bruges fugtkort i beregninger.

Dernæst beregnes den mængde energi, der kræves for at kompensere for tabt varmetab både gennem klimaskærmen og gennem ventilation. Det er angivet med symbolet W.

Der er en formel for dette:

W = ((Q + Qв) x 24 x N)/1000

I den er N varigheden af ​​opvarmningsperioden i dage.

Ulemper ved arealberegning

Beregning baseret på arealindikatoren er ikke særlig nøjagtig. Her tages sådanne parametre som klima, temperaturindikatorer, både minimum og maksimum og fugtighed ikke i betragtning. På grund af ignorering af mange vigtige punkter, har beregningen væsentlige fejl.

Projektet forsøger ofte at dække dem og inkluderer en "reserve".

Hvis denne metode alligevel vælges til beregning, skal følgende nuancer tages i betragtning:

1. Hvis højden af ​​lodrette hegn er op til tre meter, og der ikke er mere end to åbninger på en overflade, er det bedre at gange resultatet med 100 W.
2. Hvis projektet inkluderer en balkon, to vinduer eller en loggia, multipliceres med et gennemsnit på 125 W.
3. Når lokalerne er industri- eller lagerbygning, anvendes en multiplikator på 150 W.
4. Hvis radiatorer er placeret i nærheden af ​​vinduer, øges deres designkapacitet med 25%.

Formlen for areal er:

Q=S x 100 (150) W.

Her er Q det behagelige varmeniveau i bygningen, S er det opvarmede areal i m². Tallene 100 eller 150 er den specifikke mængde termisk energi, der forbruges til at opvarme 1 m².

Husventilationstab

Nøgleparameteren i dette tilfælde er luftudvekslingskursen. Forudsat at husets vægge er dampgennemtrængelige, er denne værdi lig med en.

Indtrængning af kold luft i huset sker gennem tilførselsventilation. Udsugningsventilation hjælper med at slippe ud af varm luft. Recuperator-varmeveksleren reducerer tab gennem ventilation. Den tillader ikke varme at slippe ud sammen med den udgående luft, og den opvarmer de indkommende luftstrømme

Det er forudset, at luften inde i bygningen vil være fuldstændig fornyet på en time. Bygninger opført efter DIN-standarden har vægge med dampspærre, så her tages luftudskiftningen til to.

Der er en formel, der bestemmer varmetabet gennem ventilationssystemet:

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

Her betyder symbolerne følgende:

1. Qв - varmetab.
2. V er rumfanget i mᶾ.
3. P er luftdensiteten. dens værdi er taget lig med 1,2047 kg/mᶾ.
4. Kv - luftudvekslingskurs.
5. C er den specifikke varmekapacitet. Det er lig med 1005 J/kg x C.

Baseret på resultaterne af denne beregning er det muligt at bestemme effekten af ​​varmegeneratoren til varmesystemet. Hvis effektværdien er for høj, kan løsningen på situationen være ventilationsanlæg med recuperator. Lad os se på et par eksempler på huse lavet af forskellige materialer.

Eksempel på termoteknisk beregning nr. 1

Lad os beregne en boligbygning beliggende i klimatisk region 1 (Rusland), underdistrikt 1B. Alle data er taget fra tabel 1 i SNiP 23-01-99. Den koldeste temperatur observeret over fem dage med en sandsynlighed på 0,92 er tн = -22⁰С.

I overensstemmelse med SNiP varer opvarmningsperioden (zop) 148 dage. Gennemsnitstemperaturen i opvarmningsperioden med den gennemsnitlige daglige lufttemperatur udenfor er 8⁰ - tot = -2,3⁰. Udetemperaturen i fyringssæsonen er tht = -4,4⁰.

Et huss varmetab er det vigtigste punkt på designstadiet. Valget af byggematerialer og isolering afhænger af resultaterne af beregningen. Der er ingen nultab, men du skal stræbe efter at sikre, at de er så hensigtsmæssige som muligt

Betingelsen blev fastsat, at temperaturen i husets rum skulle være 22⁰. Huset har to etager og 0,5 m tykke vægge. Dets højde er 7 m, dets planmål er 10 x 10 m. Materialet i de lodrette omsluttende strukturer er varm keramik. For det er den termiske ledningsevnekoefficient 0,16 W/m x C.

Mineraluld blev brugt som udvendig isolering, 5 cm tyk. Kt-værdien for den er 0,04 W/m x C. Antallet af vinduesåbninger i huset er 15 stk. 2,5 m² hver.

Varmetab gennem vægge

Først og fremmest skal du bestemme den termiske modstand af både den keramiske væg og isoleringen. I det første tilfælde er R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 sq. m x C/W. I den anden - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 kvm. m x C/W. Generelt for en lodret bygningskonvolut: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 kvm. m x C/W.

Da varmetab er direkte proportionalt med arealet af de omsluttende strukturer, beregner vi arealet af væggene:

A = 10 x 4 x 7 – 15 x 2,5 = 242,5 m²

Nu kan du bestemme varmetabet gennem væggene:

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

Varmetab gennem vandrette omsluttende konstruktioner beregnes på tilsvarende måde. Til sidst er alle resultater opsummeret.

Hvis der er en kælder, vil varmetabet gennem fundamentet og gulvet være mindre, da beregningen involverer jordens temperatur, ikke udeluften

Hvis kælderen under gulvet på 1. sal er opvarmet, skal gulvet ikke isoleres. Det er stadig bedre at beklæde kældervæggene med isolering, så varmen ikke slipper ud i jorden.

Bestemmelse af tab gennem ventilation

For at forenkle beregningen tager de ikke højde for tykkelsen af ​​væggene, men bestemmer blot volumen af ​​luft indeni:

V = 10x10x7 = 700 mᶾ.

Med en luftudveksling på Kv = 2 vil varmetabet være:

Qв = (700 x 2): 3600) x 1,2047 x 1005 x (22 – (-22)) = 20.776 W.

Hvis Kv = 1:

Qв = (700 x 1): 3600) x 1,2047 x 1005 x (22 – (-22)) = 10.358 W.

Roterende og pladevarmevekslere giver effektiv ventilation af beboelsesbygninger. Effektiviteten af ​​førstnævnte er højere, den når 90%.

Eksempel på termoteknisk beregning nr. 2

Det er påkrævet at beregne tab gennem en 51 cm tyk murstensvæg Den er isoleret med et 10 cm lag mineraluld. Udenfor - 18⁰, inde - 22⁰. Væggens dimensioner er 2,7 m i højden og 4 m i længden. Rummets eneste ydervæg er orienteret mod syd, der er ingen yderdøre.

For mursten er varmeledningskoefficienten Kt = 0,58 W/mºC, for mineraluld - 0,04 W/mºC. Termisk modstand:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 sq. m x C/W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 kvm. m x C/W. Generelt for en lodret bygningskonvolut: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 sq. m x C/W.

Ydervægsareal A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Varmetab gennem væggen:

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

For at beregne tab gennem vinduer bruges den samme formel, men deres termiske modstand er som regel angivet i passet og skal ikke beregnes.

I varmeisoleringen af ​​et hus er vinduer det "svage led". En ret stor del af varme går tabt gennem dem. Flerlags termoruder, varmereflekterende film, dobbeltrammer vil reducere tab, men selv dette hjælper ikke med at undgå varmetab helt

Hvis huset har energibesparende vinduer på 1,5 x 1,5 m², orienteret mod nord, og den termiske modstand er 0,87 m2°C/W, vil tabene være:

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

Eksempel på termoteknisk beregning nr. 3

Lad os udføre en termisk beregning af en træbjælkebygning med en facade bygget af fyrretræsstammer med et lag 0,22 m tykt Koefficienten for dette materiale er K = 0,15. I denne situation vil varmetabet være:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰С/W.

Den laveste temperatur i femdagesperioden er -18⁰, for komfort i huset er temperaturen sat til 21⁰. Forskellen vil være 39⁰. Baseret på et areal på 120 m² vil resultatet være:

Qс = 120 x 39: 1,47 = 3184 W.

Til sammenligning, lad os bestemme tabene af et murstenshus. Koefficienten for kalksandsten er 0,72.

R = 0,22: 0,72 = 0,306 m² x ⁰С/W.
Qс = 120 x 39: 0,306 = 15.294 W.

Under samme forhold er et træhus mere økonomisk. Kalksandsten er slet ikke egnet til at bygge vægge her.

Trækonstruktionen har en høj varmekapacitet. Dens omsluttende strukturer holder en behagelig temperatur i lang tid. Alligevel skal selv et bjælkehus isoleres, og det er bedre at gøre dette både inde og ude

Bygherrer og arkitekter anbefaler, at du absolut gør det varmeberegning for varmeinstallation for korrekt valg af udstyr og på husets designstadium for at vælge et passende isoleringssystem.

Varmeberegningseksempel nr. 4

Huset skal bygges i Moskva-regionen. Til beregningen blev der taget en væg lavet af skumblokke. Hvordan isoleringen påføres ekstruderet polystyrenskum. Efterbehandlingen af ​​strukturen er gips på begge sider. Dens struktur er kalksten-sand.

Ekspanderet polystyren har en densitet på 24 kg/mᶾ.

Den relative luftfugtighed i rummet er 55 % ved en gennemsnitstemperatur på 20⁰. Lagtykkelse:

• gips - 0,01 m;
• skumbeton - 0,2 m;
• ekspanderet polystyren - 0,065 m.

Opgaven er at finde den nødvendige og faktiske varmeoverførselsmodstand. Den nødvendige Rtr bestemmes ved at erstatte værdierne i udtrykket:

Rtr=a x GSOP+b

hvor GOSP er varmesæsonens graddag, a og b er koefficienter hentet fra tabel nr. 3 i Code of Rules 50.13330.2012. Da bygningen er beboelse, er a 0,00035, b = 1,4.

GSOP beregnes ved hjælp af en formel taget fra samme SP:

GOSP = (tv – tot) x zot.

I denne formel er tв = 20⁰, tоt = -2,2⁰, zоt - 205 er opvarmningsperioden i dage. Derfor:

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

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

Brug tabel nr. 2 SP50.13330.2012 til at bestemme de termiske ledningsevnekoefficienter for hvert lag af væggen:

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

Den samlede betingede modstand mod varmeoverførsel Ro er lig med summen af ​​modstandene i alle lag. Det beregnes ved hjælp af formlen:

Denne formel er taget fra SP 50.13330.2012. Her er 1/av modstanden mod varmeopfattelse af indre overflader. 1/an - det samme som eksternt, δ / λ - lagets termiske modstand

Ved at erstatte værdierne får vi: Rо arb. = 2,54 m2°C/W. Rф bestemmes ved at gange Ro med en koefficient r lig med 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x °C/W.

Resultatet kræver ændring af konstruktionen af ​​det omsluttende element, da den faktiske termiske modstand er mindre end den beregnede.

Der er mange computertjenester, der fremskynder og forenkler beregninger.

Termiske beregninger er direkte relateret til bestemmelsen dugpunkt. Du vil lære, hvad det er, og hvordan du finder dets betydning fra den artikel, vi anbefaler.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Udførelse af termiske beregninger ved hjælp af en online lommeregner:

Korrekt termisk beregning:

En kompetent termoteknisk beregning giver dig mulighed for at evaluere effektiviteten af ​​at isolere husets ydre elementer og bestemme styrken af ​​det nødvendige varmeudstyr.

Som et resultat kan du spare penge, når du køber materialer og varmeapparater. Det er bedre at vide på forhånd, om udstyret kan klare bygningens opvarmning og aircondition, end at købe alt tilfældigt.

Skriv venligst kommentarer, stil spørgsmål og post billeder relateret til emnet for artiklen i blokken nedenfor. Fortæl os, hvordan termiske beregninger hjalp dig med at vælge varmeudstyr med det nødvendige strøm- eller isoleringssystem. Det er muligt, at dine oplysninger vil være nyttige for besøgende på webstedet.