Ēkas siltumtehniskais aprēķins: specifika un formulas aprēķinu veikšanai + praktiskie piemēri

Ēkas ekspluatācijas laikā nav vēlama gan pārkaršana, gan sasalšana.Siltumtehnikas aprēķini, kas ir ne mazāk svarīgi kā efektivitātes, stiprības, ugunsizturības un izturības aprēķināšana, ļaus noteikt zelta vidusceļu.

Pamatojoties uz siltumtehnikas standartiem, klimatiskajiem raksturlielumiem, tvaika un mitruma caurlaidību, tiek izvēlēti materiāli norobežojošo konstrukciju būvniecībai. Kā veikt šo aprēķinu, mēs aplūkosim rakstā.

Siltumtehnikas aprēķina mērķis

Daudz kas ir atkarīgs no ēkas pastāvīgo iežogojumu siltumtehniskajām īpašībām. Tas ietver konstrukcijas elementu mitrumu un temperatūras indikatorus, kas ietekmē kondensāta esamību vai neesamību uz iekšējām starpsienām un griestiem.

Aprēķins parādīs, vai plus un mīnus temperatūrā tiks uzturētas stabilas temperatūras un mitruma īpašības. Šo raksturlielumu sarakstā ir arī tāds rādītājs kā ēkas norobežojošo konstrukciju zaudētais siltuma daudzums aukstajā periodā.

Jūs nevarat sākt projektēšanu, ja jums nav visu šo datu. Pamatojoties uz tiem, tiek izvēlēts sienu un griestu biezums un slāņu secība.

Saskaņā ar GOST 30494-96 noteikumiem, temperatūras vērtības telpās. Vidēji tas ir 21⁰. Tajā pašā laikā relatīvajam mitrumam jāpaliek komfortablā diapazonā, kas ir vidēji 37%. Lielākais gaisa masas kustības ātrums ir 0,15 m/s

Siltumtehnikas aprēķina mērķis ir noteikt:

1. Vai konstrukcijas ir identiskas noteiktajām prasībām attiecībā uz termisko aizsardzību?
2. Cik pilnībā tiek nodrošināts komfortabls mikroklimats ēkā?
3. Vai ir nodrošināta optimāla konstrukciju termiskā aizsardzība?

Galvenais princips ir žogu un telpu iekšējo konstrukciju atmosfēras temperatūras rādītāju atšķirību līdzsvara saglabāšana. Ja tas netiek ievērots, šīs virsmas absorbēs siltumu un iekšpusē saglabāsies ļoti zema temperatūra.

Siltuma plūsmas izmaiņas nedrīkst būtiski ietekmēt iekšējo temperatūru. Šo raksturlielumu sauc par karstumizturību.

Veicot termisko aprēķinu, tiek noteiktas sienu izmēru un griestu biezumu optimālās robežas (minimālās un maksimālās). Tas garantē ēkas darbību ilgā laika periodā, gan bez ārkārtējas konstrukciju sasalšanas vai pārkaršanas.

Aprēķinu veikšanas iespējas

Lai veiktu siltuma aprēķinus, ir nepieciešami sākotnējie parametri.

Tie ir atkarīgi no vairākām īpašībām:

1. Ēkas mērķis un tips.
2. Vertikālo norobežojošo konstrukciju orientācijas attiecībā pret kardinālajiem virzieniem.
3. Topošās mājas ģeogrāfiskie parametri.
4. Ēkas apjoms, stāvu skaits, platība.
5. Durvju un logu atvērumu veidi un izmēri.
6. Apkures veids un tā tehniskie parametri.
7. Pastāvīgo iedzīvotāju skaits.
8. Materiāli vertikālām un horizontālām žogu konstrukcijām.
9. Augšējā stāva griesti.
10. Karstā ūdens apgādes iekārtas.
11. Ventilācijas veids.

Aprēķinot tiek ņemtas vērā arī citas konstrukcijas konstrukcijas iezīmes. Norobežojošo konstrukciju gaisa caurlaidība nedrīkst veicināt pārmērīgu dzesēšanu mājas iekšienē un samazināt elementu termiskās aizsardzības īpašības.

Siltuma zudumus izraisa arī sienu aizsērēšana, turklāt tas rada mitrumu, kas negatīvi ietekmē ēkas ilgmūžību.

Aprēķina procesā, pirmkārt, tiek noteikti būvmateriālu, no kuriem izgatavoti ēkas norobežojošie elementi, siltumtehniskie dati. Turklāt ir jānosaka samazinātā siltuma pārneses pretestība un atbilstība tās standarta vērtībai.

Formulas aprēķinu veikšanai

Siltuma zudumus no mājas var iedalīt divās galvenajās daļās: zudumi caur ēkas norobežojošo konstrukciju un zaudējumi, kas radušies ēkas ekspluatācijas rezultātā. ventilācijas sistēma. Turklāt siltums tiek zaudēts, kad siltais ūdens tiek novadīts kanalizācijas sistēmā.

Zaudējumi no ēku norobežojošām konstrukcijām

Materiāliem, no kuriem būvē norobežojošās konstrukcijas, nepieciešams atrast siltumvadītspējas indeksa Kt vērtību (W/m x grāds). Tie ir atrodami attiecīgajās uzziņu grāmatās.

Tagad, zinot slāņu biezumu, pēc formulas: R = S/Kt, aprēķiniet katras vienības siltuma pretestību. Ja struktūra ir daudzslāņu, visas iegūtās vērtības tiek summētas.

Vienkāršākais veids, kā noteikt siltuma zudumu lielumu, ir saskaitot siltuma plūsmas caur norobežojošajām konstrukcijām, kas faktiski veido šo ēku.

Vadoties pēc šīs metodoloģijas, viņi ņem vērā faktu, ka materiāliem, kas veido struktūru, ir atšķirīga struktūra. Tāpat tiek ņemts vērā, ka siltuma plūsmai, kas iet caur tām, ir atšķirīga specifika.

Katrai atsevišķai struktūrai siltuma zudumus nosaka pēc formulas:

Q = (A/R) x dT

Šeit:

• A ir platība m².
• R ir konstrukcijas izturība pret siltuma pārnesi.
• dT ir temperatūras starpība starp ārpusi un iekšpusi.Tas jānosaka aukstākajam 5 dienu periodam.

Veicot aprēķinu šādā veidā, jūs varat iegūt rezultātu tikai aukstākajam piecu dienu periodam. Kopējos siltuma zudumus visai aukstajai sezonai nosaka, ņemot vērā dT parametru, ņemot vērā nevis zemāko, bet vidējo temperatūru.

Siltuma absorbcijas pakāpe, kā arī siltuma pārnese ir atkarīga no reģiona klimata mitruma. Šī iemesla dēļ aprēķinos tiek izmantotas mitruma kartes.

Tālāk tiek aprēķināts enerģijas daudzums, kas nepieciešams, lai kompensētu siltuma zudumus gan caur ēkas norobežojošo konstrukciju, gan caur ventilāciju. To apzīmē ar simbolu W.

Tam ir formula:

W = ((Q + Qв) x 24 x N)/1000

Tajā N ir apkures perioda ilgums dienās.

Platības aprēķina trūkumi

Aprēķins, pamatojoties uz platības rādītāju, nav ļoti precīzs. Šeit netiek ņemti vērā tādi parametri kā klimats, temperatūras rādītāji, gan minimālie, gan maksimālie, un mitrums. Daudzu svarīgu punktu ignorēšanas dēļ aprēķinos ir būtiskas kļūdas.

Bieži mēģinot tos segt, projektā ir iekļauta “rezerve”.

Ja tomēr aprēķinam tiek izvēlēta šī metode, jāņem vērā šādas nianses:

1. Ja vertikālo žogu augstums ir līdz trim metriem un uz vienas virsmas ir ne vairāk kā divas atveres, rezultātu labāk reizināt ar 100 W.
2. Ja projektā ir balkons, divi logi vai lodžija, reiziniet ar vidēji 125 W.
3. Ja telpas ir rūpnieciskas vai noliktavas, tiek izmantots reizinātājs 150 W.
4. Ja radiatori atrodas pie logiem, to projektētā jauda tiek palielināta par 25%.

Platības formula ir šāda:

Q=S x 100 (150) W.

Šeit Q ir komfortabls siltuma līmenis ēkā, S ir apsildāmā platība m². Skaitļi 100 vai 150 ir konkrētais siltumenerģijas daudzums, kas patērēts 1 m² apsildīšanai.

Mājas ventilācijas zudumi

Galvenais parametrs šajā gadījumā ir gaisa apmaiņas kurss. Ja mājas sienas ir tvaiku caurlaidīgas, šī vērtība ir vienāda ar vienu.

Aukstā gaisa iekļūšana mājā tiek veikta caur pieplūdes ventilāciju. Izplūdes ventilācija palīdz izplūst siltajam gaisam. Rekuperators-siltummainis samazina zudumus caur ventilāciju. Tas neļauj siltumam izplūst kopā ar izplūstošo gaisu, un tas silda ienākošās gaisa plūsmas

Paredzēts, ka gaiss ēkas iekšienē pilnībā tiks atjaunots vienas stundas laikā. Ēkās, kas būvētas pēc DIN standarta, ir sienas ar tvaika barjerām, tāpēc šeit gaisa apmaiņas kurss tiek ņemts par diviem.

Ir formula, kas nosaka siltuma zudumus caur ventilācijas sistēmu:

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

Šeit simboli nozīmē sekojošo:

1. Qв - siltuma zudumi.
2. V ir telpas tilpums mᶾ.
3. P ir gaisa blīvums. tā vērtība tiek pieņemta vienāda ar 1,2047 kg/mᶾ.
4. Kv - gaisa maiņas kurss.
5. C ir īpatnējā siltuma jauda. Tas ir vienāds ar 1005 J/kg x C.

Pamatojoties uz šī aprēķina rezultātiem, ir iespējams noteikt apkures sistēmas siltuma ģeneratora jaudu. Ja jaudas vērtība ir pārāk augsta, situācijas risinājums var būt ventilācijas iekārta ar rekuperatoru. Apskatīsim dažus piemērus mājām, kas izgatavotas no dažādiem materiāliem.

Siltumtehnikas aprēķina piemērs Nr.1

Aprēķināsim dzīvojamo ēku, kas atrodas 1. klimatiskajā reģionā (Krievija), 1.B apakšrajonā. Visi dati ir ņemti no SNiP 23-01-99 1. tabulas. Piecu dienu laikā novērotā aukstākā temperatūra ar varbūtību 0,92 ir tн = -22⁰С.

Saskaņā ar SNiP apkures periods (zop) ilgst 148 dienas. Vidējā temperatūra apkures periodā ar vidējo diennakts gaisa temperatūru ārā ir 8⁰ - tot = -2,3⁰. Āra temperatūra apkures sezonā tht = -4,4⁰.

Mājas siltuma zudumi ir vissvarīgākais punkts projektēšanas stadijā. Būvmateriālu un izolācijas izvēle ir atkarīga no aprēķina rezultātiem. Nav nulles zaudējumu, taču jums ir jācenšas nodrošināt, lai tie būtu pēc iespējas lietderīgāki

Nosacījums tika noteikts, ka mājas telpās temperatūrai jābūt 22⁰. Mājai ir divi stāvi un sienas 0,5m biezas.Tās augstums 7m,plāna izmēri 10x10m.Vertikālo norobežojošo konstrukciju materiāls siltā keramika. Tam siltumvadītspējas koeficients ir 0,16 W/m x C.

Kā ārējo izolāciju izmantoja minerālvati 5 cm biezumā. Kt vērtība tam ir 0,04 W/m x C. Logu aiļu skaits mājā ir 15 gab. Katrs 2,5 m².

Siltuma zudumi caur sienām

Pirmkārt, jums ir jānosaka gan keramikas sienas, gan izolācijas siltuma pretestība. Pirmajā gadījumā R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 kv. m x C/W. Otrajā - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 kv. m x C/W. Kopumā vertikālai ēkas norobežojošajai konstrukcijai: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 kv. m x C/W.

Tā kā siltuma zudumi ir tieši proporcionāli norobežojošo konstrukciju laukumam, mēs aprēķinām sienu laukumu:

A = 10 x 4 x 7 – 15 x 2,5 = 242,5 m²

Tagad jūs varat noteikt siltuma zudumus caur sienām:

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

Līdzīgi tiek aprēķināti siltuma zudumi caur horizontālajām norobežojošām konstrukcijām. Noslēgumā visi rezultāti tiek summēti.

Ja ir pagrabs, tad siltuma zudumi caur pamatu un grīdu būs mazāki, jo aprēķinā tiek ņemta vērā augsnes temperatūra, nevis āra gaiss

Ja pagrabs zem pirmā stāva grīdas ir apsildāms, grīda nav jāsiltina. Pagraba sienas tomēr labāk apšūt ar izolāciju, lai siltums nenokļūtu zemē.

Zudumu noteikšana caur ventilāciju

Lai vienkāršotu aprēķinu, tie neņem vērā sienu biezumu, bet vienkārši nosaka gaisa daudzumu iekšpusē:

V = 10x10x7 = 700 mᶾ.

Ar gaisa apmaiņas ātrumu Kv = 2 siltuma zudumi būs:

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

Ja Kv = 1:

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

Rotācijas un plākšņu siltummaiņi nodrošina efektīvu dzīvojamo ēku ventilāciju. Pirmā efektivitāte ir augstāka, tā sasniedz 90%.

Siltumtehnikas aprēķina piemērs Nr.2

Nepieciešams aprēķināt zudumus caur 51 cm biezu ķieģeļu sienu, kas siltināta ar 10 cm minerālvates slāni. Ārpus - 18⁰, iekšpusē - 22⁰. Sienas izmēri ir 2,7 m augstumā un 4 m garumā. Telpas vienīgā ārsiena ir orientēta uz dienvidiem, ārdurvju nav.

Ķieģeļiem siltumvadītspējas koeficients Kt = 0,58 W/mºC, minerālvatei - 0,04 W/mºC. Termiskā pretestība:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 kv. m x C/W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 kv. m x C/W. Kopumā vertikālai ēkas norobežojošajai daļai: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 kv. m x C/W.

Ārsienas laukums A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Siltuma zudumi caur sienu:

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

Lai aprēķinātu zaudējumus caur logiem, tiek izmantota tā pati formula, taču to termiskā pretestība, kā likums, ir norādīta pasē un nav jāaprēķina.

Mājas siltumizolācijā logi ir “vājais posms”. Caur tiem tiek zaudēta diezgan liela daļa siltuma. Daudzslāņu stikla pakešu logi, siltumu atstarojošās plēves, dubultie rāmji samazinās zudumus, taču arī tas nepalīdzēs pilnībā izvairīties no siltuma zudumiem

Ja mājai ir energotaupīgi logi 1,5 x 1,5 m², orientēti uz ziemeļiem un siltuma pretestība 0,87 m2°C/W, tad zaudējumi būs:

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

Siltumtehnikas aprēķina piemērs Nr.3

Veiksim termoaprēķinu koka guļbūvei ar fasādi, kas būvēta no priedes baļķiem ar kārtu 0,22 m.Koeficients šim materiālam ir K = 0,15. Šajā situācijā siltuma zudumi būs:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰С/W.

Piecu dienu perioda zemākā temperatūra ir -18⁰, komforta nodrošināšanai mājā temperatūra ir iestatīta uz 21⁰. Starpība būs 39⁰. Pamatojoties uz 120 m² platību, rezultāts būs:

Qс = 120 x 39: 1,47 = 3184 W.

Salīdzinājumam noteiksim ķieģeļu mājas zaudējumus. Kaļķa smilšu ķieģeļu koeficients ir 0,72.

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

Ar tādiem pašiem nosacījumiem koka māja ir ekonomiskāka. Smilšu-kaļķu ķieģelis šeit vispār nav piemērots sienu celtniecībai.

Koka konstrukcijai ir augsta siltumietilpība. Tās norobežojošās konstrukcijas ilgstoši uztur komfortablu temperatūru. Tomēr pat guļbūve ir jāsiltina, un to labāk darīt gan iekšpusē, gan ārpusē

Būvnieki un arhitekti iesaka to noteikti darīt siltuma aprēķins apkures ierīkošanai pareizai aprīkojuma izvēlei un mājas projektēšanas stadijā piemērotas izolācijas sistēmas izvēlei.

Siltuma aprēķina piemērs Nr.4

Māja tiks uzcelta Maskavas reģionā. Aprēķiniem tika ņemta siena no putuplasta blokiem. Kā tiek uzklāta izolācija ekstrudēta putupolistirola. Konstrukcijas apdare no abām pusēm ir apmetums. Tās struktūra ir kaļķakmens-smiltis.

Putupolistirola blīvums ir 24 kg/mᶾ.

Relatīvais gaisa mitrums telpā ir 55% pie vidējās temperatūras 20⁰. Slāņa biezums:

• apmetums - 0,01 m;
• putu betons - 0,2 m;
• putupolistirols - 0,065 m.

Uzdevums ir atrast nepieciešamo un faktisko siltuma pārneses pretestību. Nepieciešamo Rtr nosaka, aizstājot vērtības izteiksmē:

Rtr=a x GSOP+b

kur GOSP ir apkures sezonas grādu diena, a un b ir koeficienti, kas ņemti no Noteikumu kodeksa 50.13330.2012 tabulas Nr. 3. Tā kā ēka ir dzīvojamā, a ir 0,00035, b = 1,4.

GSOP aprēķina, izmantojot formulu, kas ņemta no tā paša SP:

GOSP = (tv – tot) x zot.

Šajā formulā tв = 20⁰, tоt = -2,2⁰, zоt - 205 ir apkures periods dienās. Tātad:

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

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

Izmantojot tabulu Nr.2 SP50.13330.2012, nosakiet siltumvadītspējas koeficientus katram sienas slānim:

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

Kopējā nosacītā pretestība siltuma pārnesei Ro ir vienāda ar visu slāņu pretestību summu. To aprēķina, izmantojot formulu:

Šī formula ir ņemta no SP 50.13330.2012. Šeit 1/av ir iekšējo virsmu pretestība siltuma uztverei. 1/an - tāds pats kā ārējais, δ / λ - slāņa termiskā pretestība

Aizstājot iegūtās vērtības: Rо arb. = 2,54 m2°C/W. Rф nosaka, reizinot Ro ar koeficientu r, kas vienāds ar 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x °C/W.

Rezultātā ir jāmaina norobežojošā elementa konstrukcija, jo faktiskā termiskā pretestība ir mazāka par aprēķināto.

Ir daudz datoru pakalpojumu, kas paātrina un vienkāršo aprēķinus.

Termiskie aprēķini ir tieši saistīti ar noteikšanu kušanas temperatūra. Kas tas ir un kā atrast tā nozīmi, jūs uzzināsit no mūsu ieteiktā raksta.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Siltumtehnikas aprēķinu veikšana, izmantojot tiešsaistes kalkulatoru:

Pareizs siltumtehnikas aprēķins:

Kompetents termotehniskais aprēķins ļaus novērtēt mājas ārējo elementu izolācijas efektivitāti un noteikt nepieciešamo apkures iekārtu jaudu.

Tā rezultātā jūs varat ietaupīt, iegādājoties materiālus un apkures ierīces. Labāk ir iepriekš zināt, vai iekārta var tikt galā ar ēkas apkuri un gaisa kondicionēšanu, nekā pirkt visu pēc nejaušības principa.

Lūdzu, zemāk esošajā blokā atstājiet komentārus, uzdodiet jautājumus un ievietojiet fotoattēlus, kas saistīti ar raksta tēmu. Pastāstiet, kā siltumtehnikas aprēķini palīdzēja jums izvēlēties vajadzīgās jaudas vai izolācijas sistēmas apkures iekārtas. Iespējams, ka jūsu informācija būs noderīga vietnes apmeklētājiem.