Tepelnotechnický výpočet budovy: špecifiká a vzorce na vykonávanie výpočtov + praktické príklady

Počas prevádzky budovy je nežiaduce prehrievanie aj zamŕzanie.Výpočty tepelnej techniky, ktoré nie sú o nič menej dôležité ako výpočet účinnosti, pevnosti, požiarnej odolnosti a trvanlivosti, vám umožnia určiť zlatú strednú cestu.

Na základe tepelnotechnických noriem, klimatických charakteristík, priepustnosti pary a vlhkosti sa vyberajú materiály na stavbu obvodových konštrukcií. V článku sa pozrieme na to, ako vykonať tento výpočet.

Účel tepelnotechnického výpočtu

Veľa závisí od tepelnotechnických vlastností trvalých uzáverov budovy. To zahŕňa vlhkosť konštrukčných prvkov a indikátory teploty, ktoré ovplyvňujú prítomnosť alebo neprítomnosť kondenzácie na vnútorných priečkach a stropoch.

Výpočet ukáže, či sa udržia stabilné teplotné a vlhkostné charakteristiky pri plusových a mínusových teplotách. Zoznam týchto charakteristík zahŕňa aj taký ukazovateľ, akým je množstvo tepla, ktoré sa stratí plášťom budovy počas chladného obdobia.

Nemôžete začať navrhovať bez toho, aby ste mali všetky tieto údaje. Na základe nich sa volí hrúbka stien a stropov a postupnosť vrstiev.

Podľa predpisov GOST 30494-96 hodnoty teploty v interiéri. V priemere je to 21⁰. Zároveň musí relatívna vlhkosť zostať v komfortnom rozmedzí, čo je v priemere 37 %. Najvyššia rýchlosť pohybu vzduchovej hmoty je 0,15 m/s

Výpočet tepelnej techniky má za cieľ určiť:

1. Sú vyhotovenia zhodné s uvedenými požiadavkami z hľadiska tepelnej ochrany?
2. Do akej miery je zabezpečená príjemná mikroklíma vo vnútri budovy?
3. Je zabezpečená optimálna tepelná ochrana konštrukcií?

Hlavným princípom je udržiavanie rovnováhy rozdielu teplotných ukazovateľov atmosféry vnútorných štruktúr plotov a priestorov. Ak sa to nedodrží, tieto povrchy budú absorbovať teplo a teplota vo vnútri zostane veľmi nízka.

Vnútorná teplota by nemala byť výrazne ovplyvnená zmenami toku tepla. Táto vlastnosť sa nazýva tepelná odolnosť.

Vykonaním tepelnotechnického výpočtu sa stanovia optimálne limity (minimálne a maximálne) rozmerov stien a hrúbok stropov. Tým je zaručená dlhodobá prevádzka budovy bez extrémneho premŕzania konštrukcií alebo prehrievania.

Možnosti vykonávania výpočtov

Ak chcete vykonať výpočty tepla, potrebujete počiatočné parametre.

Závisia od mnohých charakteristík:

1. Účel budovy a jej typ.
2. Orientácie vertikálnych uzatváracích štruktúr vzhľadom na svetové strany.
3. Geografické parametre budúceho domu.
4. Objem budovy, jej počet podlaží, plocha.
5. Typy a rozmery dverných a okenných otvorov.
6. Druh vykurovania a jeho technické parametre.
7. Počet obyvateľov s trvalým pobytom.
8. Materiály pre vertikálne a horizontálne plotové konštrukcie.
9. Stropy horných poschodí.
10. Zariadenia na dodávku teplej vody.
11. Typ vetrania.

Pri výpočte sa berú do úvahy aj ďalšie konštrukčné vlastnosti konštrukcie. Priedušnosť obvodových konštrukcií by nemala prispievať k nadmernému ochladzovaniu vo vnútri domu a znižovať vlastnosti tepelnej ochrany prvkov.

Tepelné straty spôsobuje aj premokrenie stien a okrem toho aj vlhkosť, ktorá negatívne ovplyvňuje životnosť stavby.

V procese výpočtu sa v prvom rade určia tepelnotechnické údaje stavebných materiálov, z ktorých sú vyrobené obvodové prvky budovy. Okrem toho je predmetom stanovenia znížený odpor prestupu tepla a dodržanie jeho štandardnej hodnoty.

Vzorce na vykonávanie výpočtov

Tepelné straty z domu možno rozdeliť na dve hlavné časti: straty cez plášť budovy a straty spôsobené prevádzkou budovy. ventilačný systém. Okrem toho sa teplo stráca, keď sa teplá voda vypúšťa do kanalizácie.

Straty cez obálky budov

Pre materiály, z ktorých sú obvodové konštrukcie konštruované, je potrebné zistiť hodnotu indexu tepelnej vodivosti Kt (W/m x stupeň). Sú v príslušných referenčných knihách.

Teraz, keď poznáme hrúbku vrstiev, podľa vzorca: R = S/Ktvypočítajte tepelný odpor každej jednotky. Ak je štruktúra viacvrstvová, všetky získané hodnoty sa spočítajú.

Najjednoduchší spôsob, ako určiť veľkosť tepelných strát, je sčítanie tepelných tokov cez obvodové konštrukcie, ktoré v skutočnosti tvoria túto budovu.

Podľa tejto metodiky berú do úvahy skutočnosť, že materiály, ktoré tvoria štruktúru, majú inú štruktúru. Počíta sa aj s tým, že cez ne prechádzajúci tepelný tok má rôzne špecifiká.

Pre každú jednotlivú štruktúru sú tepelné straty určené vzorcom:

Q = (A/R) x dT

Tu:

• A je plocha v m².
• R je odpor konštrukcie voči prenosu tepla.
• dT je teplotný rozdiel medzi vonkajšou a vnútornou teplotou.Je potrebné určiť na najchladnejšie 5-dňové obdobie.

Ak vykonáte výpočet týmto spôsobom, môžete získať výsledok iba za najchladnejšie päťdňové obdobie. Celková tepelná strata za celú chladnú sezónu sa určuje s prihliadnutím na parameter dT, pričom sa neberie do úvahy najnižšia teplota, ale priemerná.

Miera absorpcie tepla, ako aj prenos tepla, závisí od vlhkosti klímy v regióne. Z tohto dôvodu sa pri výpočtoch používajú mapy vlhkosti.

Ďalej sa vypočíta množstvo energie potrebnej na kompenzáciu tepelných strát stratených plášťom budovy a vetraním. Označuje sa symbolom W.

Existuje na to vzorec:

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

V ňom je N trvanie vykurovacieho obdobia v dňoch.

Nevýhody výpočtu plochy

Výpočet na základe plošného ukazovateľa nie je veľmi presný. Tu sa neberú do úvahy také parametre, ako je klíma, ukazovatele teploty, minimálne aj maximálne, a vlhkosť. Z dôvodu ignorovania mnohých dôležitých bodov má výpočet značné chyby.

Projekt, ktorý sa ich často snaží pokryť, obsahuje „rezervu“.

Ak sa napriek tomu na výpočet zvolí táto metóda, je potrebné vziať do úvahy tieto nuansy:

1. Ak je výška vertikálnych plotov až tri metre a na jednej ploche nie sú viac ako dva otvory, je lepšie vynásobiť výsledok 100 W.
2. Ak projekt zahŕňa balkón, dve okná alebo lodžiu, vynásobte v priemere 125 W.
3. Ak sú priestory priemyselné alebo skladové, používa sa multiplikátor 150 W.
4. Ak sú radiátory umiestnené v blízkosti okien, ich návrhová kapacita sa zvyšuje o 25%.

Vzorec pre oblasť je:

Q = S x 100 (150) W.

Tu je Q komfortná úroveň tepla v budove, S je vykurovaná plocha v m². Čísla 100 alebo 150 sú špecifické množstvo tepelnej energie spotrebovanej na ohrev 1 m².

Straty vetraním domu

Kľúčovým parametrom je v tomto prípade výmenný kurz vzduchu. Za predpokladu, že steny domu sú paropriepustné, je táto hodnota rovná jednej.

Prenikanie studeného vzduchu do domu sa uskutočňuje prívodným vetraním. Výfukové vetranie pomáha úniku teplého vzduchu. Rekuperátor-výmenník tepla znižuje straty vetraním. Nedovoľuje uniknúť teplu spolu s odchádzajúcim vzduchom a ohrieva prichádzajúce prúdy vzduchu

Predpokladá sa, že vzduch v budove sa úplne obnoví za hodinu. Budovy postavené podľa normy DIN majú steny s parozábranami, takže tu sa berie výmenný pomer vzduchu dva.

Existuje vzorec, ktorý určuje tepelné straty ventilačným systémom:

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

Symboly tu znamenajú nasledovné:

1. Qв - tepelné straty.
2. V je objem miestnosti v mᶾ.
3. P je hustota vzduchu. jeho hodnota sa rovná 1,2047 kg/mᶾ.
4. Kv - výmenný kurz vzduchu.
5. C je merná tepelná kapacita. Je to 1005 J/kg x C.

Na základe výsledkov tohto výpočtu je možné určiť výkon generátora tepla vykurovacieho systému. Ak je hodnota výkonu príliš vysoká, riešením situácie môže byť vetracie zariadenie s rekuperátorom. Pozrime sa na niekoľko príkladov pre domy z rôznych materiálov.

Príklad tepelnotechnického výpočtu č.1

Vypočítajme obytnú budovu nachádzajúcu sa v klimatickom regióne 1 (Rusko), podokres 1B. Všetky údaje sú prevzaté z tabuľky 1 SNiP 23-01-99. Najnižšia teplota pozorovaná počas piatich dní s pravdepodobnosťou 0,92 je tн = -22⁰С.

V súlade s SNiP trvá vykurovacie obdobie (zop) 148 dní. Priemerná teplota počas vykurovacieho obdobia s priemernou dennou teplotou vzduchu vonku je 8⁰ - tot = -2,3⁰. Vonkajšia teplota počas vykurovacieho obdobia je tht = -4,4⁰.

Tepelné straty domu sú najdôležitejším bodom vo fáze projektovania. Výber stavebných materiálov a izolácie závisí od výsledkov výpočtu. Neexistujú žiadne nulové straty, ale musíte sa snažiť zabezpečiť, aby boli čo najefektívnejšie

Podmienkou bolo, že teplota v miestnostiach domu by mala byť 22⁰. Dom má dve podlažia a steny hrubé 0,5 m. Jeho výška je 7 m, pôdorysné rozmery sú 10 x 10 m. Materiál zvislých obvodových konštrukcií je teplá keramika. Pre neho je súčiniteľ tepelnej vodivosti 0,16 W/m x C.

Ako vonkajšia izolácia bola použitá minerálna vlna v hrúbke 5 cm. Hodnota Kt je pre ňu 0,04 W/m x C. Počet okenných otvorov v dome je 15 ks. 2,5 m² každý.

Tepelné straty cez steny

V prvom rade je potrebné určiť tepelný odpor keramickej steny aj izolácie. V prvom prípade R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 štvorcových. m x C/W. V druhom - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 štvorcových. m x C/W. Vo všeobecnosti pre vertikálny plášť budovy: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 m2. m x C/W.

Pretože tepelné straty sú priamo úmerné ploche obvodových konštrukcií, vypočítame plochu stien:

A = 10 x 4 x 7 – 15 x 2,5 = 242,5 m²

Teraz môžete určiť tepelné straty cez steny:

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

Tepelné straty cez vodorovné uzatváracie konštrukcie sa vypočítajú podobným spôsobom. Na záver sú všetky výsledky zhrnuté.

Ak existuje suterén, tepelné straty cez základ a podlahu budú menšie, pretože výpočet zahŕňa teplotu pôdy, nie vonkajší vzduch

Ak je pivnica pod podlahou prvého poschodia vykurovaná, podlahu nie je potrebné izolovať. Stále je lepšie obložiť steny pivnice izoláciou, aby teplo neunikalo do zeme.

Stanovenie strát vetraním

Na zjednodušenie výpočtu nezohľadňujú hrúbku stien, ale jednoducho určujú objem vzduchu vo vnútri:

V = 10x10x7 = 700 mᶾ.

Pri výmennom pomere vzduchu Kv = 2 budú tepelné straty:

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

Ak Kv = 1:

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

Rotačné a doskové výmenníky tepla zabezpečujú efektívne vetranie obytných budov. Účinnosť prvého je vyššia, dosahuje 90%.

Príklad tepelnotechnického výpočtu č.2

Potrebné je vypočítať straty cez 51 cm hrubú tehlovú stenu, ktorá je izolovaná 10 cm vrstvou minerálnej vlny. Vonkajšia - 18⁰, vnútorná - 22⁰. Rozmery steny sú 2,7 m na výšku a 4 m na dĺžku. Jediná vonkajšia stena miestnosti je orientovaná na juh, bez vonkajších dverí.

Pre tehly je súčiniteľ tepelnej vodivosti Kt = 0,58 W/mºC, pre minerálnu vlnu - 0,04 W/mºC. Tepelná odolnosť:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 štvorcových. m x C/W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 štvorcových. m x C/W. Vo všeobecnosti pre vertikálny plášť budovy: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 m2. m x C/W.

Plocha vonkajšej steny A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Tepelné straty cez stenu:

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

Na výpočet strát cez okná sa používa rovnaký vzorec, ale ich tepelný odpor je spravidla uvedený v pase a nie je potrebné ho vypočítať.

Pri zatepľovaní domu sú okná „slabým článkom“. Stráca sa nimi dosť veľká časť tepla. Viacvrstvové okná s dvojitým zasklením, fólie odrážajúce teplo, dvojité rámy znížia straty, ale ani to nepomôže úplne zabrániť tepelným stratám

Ak má dom energeticky úsporné okná s rozmermi 1,5 x 1,5 m², orientované na sever a tepelný odpor je 0,87 m2°C/W, straty budú:

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

Príklad tepelnotechnického výpočtu č.3

Urobme tepelnotechnický výpočet drevenej zrubovej stavby s fasádou postavenou z borovicovej guľatiny s hrúbkou vrstvy 0,22 m. Koeficient pre tento materiál je K = 0,15. V tejto situácii budú tepelné straty:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰С/W.

Najnižšia teplota z päťdňového obdobia je -18⁰, pre pohodlie v dome je teplota nastavená na 21⁰. Rozdiel bude 39⁰. Na základe plochy 120 m² bude výsledkom:

Qс = 120 x 39: 1,47 = 3184 W.

Pre porovnanie určme straty murovaného domu. Koeficient pre vápennopieskové tehly je 0,72.

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

Za rovnakých podmienok je drevený dom ekonomickejší. Vápenopiesková tehla sa tu na stavbu múrov vôbec nehodí.

Drevená konštrukcia má vysokú tepelnú kapacitu. Jeho uzatváracie štruktúry udržujú príjemnú teplotu po dlhú dobu. Napriek tomu aj zrubový dom je potrebné zatepliť a je lepšie to urobiť vo vnútri aj vonku

Stavitelia a architekti odporúčajú, aby ste to určite urobili výpočet tepla pre inštaláciu vykurovania pre správny výber zariadenia a v štádiu projektovania domu pre výber vhodného zatepľovacieho systému.

Príklad výpočtu tepla č.4

Dom bude postavený v Moskovskej oblasti. Na výpočet bola odobratá stena z penových blokov. Ako sa aplikuje izolácia extrudovaná polystyrénová pena. Povrchová úprava konštrukcie je obojstranná omietka. Jeho štruktúra je vápencovo-piesková.

Expandovaný polystyrén má hustotu 24 kg/mᶾ.

Relatívna vlhkosť vzduchu v miestnosti je 55% pri priemernej teplote 20⁰. Hrúbka vrstvy:

• omietka - 0,01 m;
• penový betón - 0,2 m;
• expandovaný polystyrén - 0,065 m.

Úlohou je nájsť požadovaný a skutočný odpor prestupu tepla. Požadovaný Rtr sa určí nahradením hodnôt vo výraze:

Rtr = a x GSOP + b

kde GOSP je denostupeň vykurovacieho obdobia, a a b sú koeficienty prevzaté z tabuľky č. 3 Kódexu pravidiel 50.13330.2012. Keďže budova je obytná, a je 0,00035, b = 1,4.

GSOP sa vypočíta pomocou vzorca prevzatého z rovnakého SP:

GOSP = (tv – tot) x zot.

V tomto vzorci je tв = 20⁰, tоt = -2,2⁰, zоt - 205 vykurovacie obdobie v dňoch. Preto:

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

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

Pomocou tabuľky č. 2 SP50.13330.2012 určte súčiniteľ tepelnej vodivosti pre každú vrstvu steny:

• λb1 = 0,81 W/m⁰С;
• λb2 = 0,26 W/m⁰С;
• λb3 = 0,041 W/m⁰С;
• λb4 = 0,81 W/m⁰С.

Celkový podmienený odpor voči prenosu tepla Ro sa rovná súčtu odporov všetkých vrstiev. Vypočíta sa pomocou vzorca:

Tento vzorec je prevzatý z SP 50.13330.2012. Tu 1/av je odpor voči vnímaniu tepla vnútorných povrchov. 1/an - rovnaké ako vonkajšie, δ / λ - tepelný odpor vrstvy

Nahradením hodnôt dostaneme: Rо arb. = 2,54 m2°C/W. Rф sa určí vynásobením Ro koeficientom r rovným 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x °C/W.

Výsledok vyžaduje zmenu konštrukcie uzatváracieho prvku, pretože skutočný tepelný odpor je menší ako vypočítaný.

Existuje mnoho počítačových služieb, ktoré urýchľujú a zjednodušujú výpočty.

Tepelné výpočty priamo súvisia s určením rosný bod. Čo to je a ako nájsť jeho význam sa dozviete z článku, ktorý odporúčame.

Závery a užitočné video na túto tému

Vykonávanie tepelnotechnických výpočtov pomocou online kalkulačky:

Správny tepelnotechnický výpočet:

Kompetentný tepelnotechnický výpočet vám umožní vyhodnotiť účinnosť izolácie vonkajších prvkov domu a určiť výkon potrebného vykurovacieho zariadenia.

V dôsledku toho môžete ušetriť peniaze pri nákupe materiálov a vykurovacích zariadení. Je lepšie vedieť vopred, či zariadenie zvládne vykurovanie a klimatizáciu budovy, ako kupovať všetko náhodne.

V nižšie uvedenom bloku zanechajte komentáre, pýtajte sa a uverejňujte fotografie súvisiace s témou článku. Povedzte nám, ako vám tepelnotechnické výpočty pomohli pri výbere vykurovacieho zariadenia požadovaného výkonu alebo izolačného systému. Je možné, že vaše informácie budú užitočné pre návštevníkov stránky.