Calcul termic al unei clădiri: specificații și formule pentru efectuarea calculelor + exemple practice

În timpul funcționării clădirii, atât supraîncălzirea, cât și înghețarea sunt nedorite.Calculele de inginerie termică, care nu sunt mai puțin importante decât calcularea eficienței, rezistenței, rezistenței la foc și durabilității, vă vor permite să determinați media de aur.

Pe baza standardelor de inginerie termică, a caracteristicilor climatice, a permeabilității la abur și la umiditate, sunt selectate materiale pentru construcția structurilor de închidere. Ne vom uita la modul de efectuare a acestui calcul în articol.

Scopul calculului termic

Depinde mult de caracteristicile tehnice termice ale incintelor permanente ale clădirii. Aceasta include umiditatea elementelor structurale și indicatorii de temperatură, care afectează prezența sau absența condensului pe pereții despărțitori și plafoane interioare.

Calculul va arăta dacă caracteristicile stabile de temperatură și umiditate vor fi menținute la temperaturi de plus și minus. Lista acestor caracteristici include și un indicator precum cantitatea de căldură pierdută de anvelopa clădirii în perioada rece.

Nu puteți începe să proiectați fără să aveți toate aceste date. Pe baza acestora, se aleg grosimea pereților și a tavanelor și succesiunea straturilor.

Conform reglementărilor GOST 30494-96, valorile temperaturii în interior. În medie, este de 21⁰. În același timp, umiditatea relativă trebuie să rămână într-un interval confortabil, care este în medie de 37%. Cea mai mare viteză de mișcare a masei de aer este de 0,15 m/s

Calculul de inginerie termică urmărește să determine:

1. Sunt modelele identice cu cerințele declarate în ceea ce privește protecția termică?
2. Cât de complet este asigurat un microclimat confortabil în interiorul clădirii?
3. Este asigurată o protecție termică optimă a structurilor?

Principiul principal este menținerea unui echilibru al diferenței de indicatori de temperatură ai atmosferei structurilor interne ale gardurilor și spațiilor. Dacă acest lucru nu este urmat, căldura va fi absorbită de aceste suprafețe și temperatura din interior va rămâne foarte scăzută.

Temperatura internă nu ar trebui să fie afectată semnificativ de modificările fluxului de căldură. Această caracteristică se numește rezistență la căldură.

Prin efectuarea unui calcul termic se determină limitele optime (minime și maxime) ale dimensiunilor pereților și grosimilor tavanelor. Acest lucru garantează funcționarea clădirii pe o perioadă lungă de timp, atât fără înghețarea extremă a structurilor sau supraîncălzirea.

Opțiuni pentru efectuarea calculelor

Pentru a efectua calcule de căldură, aveți nevoie de parametri inițiali.

Ele depind de o serie de caracteristici:

1. Scopul clădirii și tipul acesteia.
2. Orientari ale structurilor verticale de inchidere fata de directiile cardinale.
3. Parametrii geografici ai viitoarei locuințe.
4. Volumul clădirii, numărul de etaje, suprafața.
5. Tipuri și dimensiuni ale deschiderilor pentru uși și ferestre.
6. Tipul de încălzire și parametrii tehnici ai acestuia.
7. Numărul de rezidenți permanenți.
8. Materiale pentru structuri de garduri verticale si orizontale.
9. Plafoane etaj superioare.
10. Echipament de alimentare cu apă caldă.
11. Tip de ventilație.

Alte caracteristici de proiectare ale structurii sunt de asemenea luate în considerare la calcul. Permeabilitatea la aer a structurilor de închidere nu trebuie să contribuie la răcirea excesivă în interiorul casei și să reducă caracteristicile de protecție termică ale elementelor.

Pierderea de căldură este cauzată și de îmbinarea cu apă a pereților și, în plus, aceasta implică umiditate, care afectează negativ durabilitatea clădirii.

În procesul de calcul se determină, în primul rând, datele tehnice termice ale materialelor de construcție din care sunt realizate elementele de închidere ale clădirii. În plus, rezistența redusă la transferul de căldură și conformitatea cu valoarea sa standard sunt supuse determinării.

Formule pentru efectuarea calculelor

Pierderile de căldură dintr-o locuință pot fi împărțite în două părți principale: pierderi prin anvelopa clădirii și pierderi cauzate de funcționarea clădirii. sistem de ventilatie. În plus, căldura se pierde atunci când apa caldă este descărcată în sistemul de canalizare.

Pierderi prin anvelopele clădirii

Pentru materialele din care sunt construite structurile de inchidere este necesar sa se gaseasca valoarea indicelui de conductivitate termica Kt (W/m x grad). Acestea sunt în cărțile de referință relevante.

Acum, cunoscând grosimea straturilor, după formula: R = S/Kt, calculați rezistența termică a fiecărei unități. Dacă structura este multistrat, toate valorile obținute se adună împreună.

Cel mai simplu mod de a determina dimensiunea pierderilor de căldură este prin adunarea fluxurilor termice prin structurile de închidere care formează de fapt această clădire.

Ghidați de această metodologie, ei țin cont de faptul că materialele care alcătuiesc structura au o structură diferită. De asemenea, se ține cont de faptul că fluxul de căldură care trece prin ele are specificități diferite.

Pentru fiecare structură individuală, pierderea de căldură este determinată de formula:

Q = (A/R) x dT

Aici:

• A este suprafața în m².
• R este rezistența structurii la transferul de căldură.
• dT este diferența de temperatură dintre exterior și interior.Trebuie determinat pentru cea mai rece perioadă de 5 zile.

Efectuând calculul în acest fel, puteți obține rezultatul numai pentru cea mai rece perioadă de cinci zile. Pierderea totală de căldură pentru întreg sezonul rece este determinată luând în considerare parametrul dT, luând în considerare nu cea mai scăzută temperatură, ci cea medie.

Măsura în care căldura este absorbită, precum și transferul de căldură, depind de umiditatea climatului din regiune. Din acest motiv, hărțile de umiditate sunt folosite în calcule.

În continuare, se calculează cantitatea de energie necesară pentru a compensa pierderile de căldură pierdute atât prin anvelopa clădirii, cât și prin ventilație. Este notat cu simbolul W.

Există o formulă pentru asta:

W = ((Q + Qв) x 24 x N)/1000

În el, N este durata perioadei de încălzire în zile.

Dezavantajele calculului suprafeței

Calculul bazat pe indicatorul de zonă nu este foarte precis. Aici nu sunt luați în considerare parametri precum clima, indicatorii de temperatură, atât minim, cât și maxim, și umiditatea. Din cauza ignorării multor puncte importante, calculul are erori semnificative.

Încercând adesea să le acopere, proiectul include o „rezervă”.

Dacă, totuși, această metodă este aleasă pentru calcul, trebuie luate în considerare următoarele nuanțe:

1. Dacă înălțimea gardurilor verticale este de până la trei metri și nu există mai mult de două deschideri pe o suprafață, este mai bine să înmulțiți rezultatul cu 100 W.
2. Dacă proiectul include un balcon, două ferestre sau o logie, înmulțiți cu o medie de 125 W.
3. Când spațiile sunt industriale sau de depozit, se folosește un multiplicator de 150 W.
4. Dacă radiatoarele sunt amplasate lângă ferestre, capacitatea lor de proiectare este crescută cu 25%.

Formula pentru suprafață este:

Q=S x 100 (150) W.

Aici Q este nivelul de căldură confortabil din clădire, S este suprafața încălzită în m². Numerele 100 sau 150 reprezintă cantitatea specifică de energie termică consumată pentru a încălzi 1 m².

Pierderi de aerisire a casei

Parametrul cheie în acest caz este cursul de schimb al aerului. Cu condiția ca pereții casei să fie permeabili la vapori, această valoare este egală cu unu.

Pătrunderea aerului rece în casă se realizează prin ventilație de alimentare. Ventilația de evacuare ajută la evacuarea aerului cald. Recuperator-schimbător de căldură reduce pierderile prin ventilație. Nu permite căldurii să scape împreună cu aerul de ieșire și încălzește fluxurile de aer de intrare

Se prevede ca aerul din interiorul clădirii să fie complet reînnoit într-o oră. Clădirile construite conform standardului DIN au pereți cu bariere de vapori, așa că aici rata de schimb de aer este considerată a fi două.

Există o formulă care determină pierderea de căldură prin sistemul de ventilație:

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

Aici simbolurile înseamnă următoarele:

1. Qв - pierderi de căldură.
2. V este volumul camerei în mᶾ.
3. P este densitatea aerului. valoarea sa este luată egală cu 1,2047 kg/mᶾ.
4. Kv - cursul de schimb al aerului.
5. C este capacitatea termică specifică. Este egal cu 1005 J/kg x C.

Pe baza rezultatelor acestui calcul, este posibil să se determine puterea generatorului de căldură al sistemului de încălzire. Dacă valoarea puterii este prea mare, soluția la situație poate fi dispozitiv de ventilație cu recuperator. Să ne uităm la câteva exemple de case din diferite materiale.

Exemplu de calcul termic Nr. 1

Să calculăm o clădire rezidențială situată în regiunea climatică 1 (Rusia), subdistrictul 1B. Toate datele sunt preluate din tabelul 1 din SNiP 23-01-99. Cea mai rece temperatură observată pe parcursul a cinci zile cu o probabilitate de 0,92 este tн = -22⁰С.

În conformitate cu SNiP, perioada de încălzire (zop) durează 148 de zile. Temperatura medie în perioada de încălzire cu temperatura medie zilnică a aerului exterior este de 8⁰ - tot = -2,3⁰. Temperatura exterioară în timpul sezonului de încălzire este tht = -4,4⁰.

Pierderea de căldură a unei case este cel mai important punct în faza de proiectare. Alegerea materialelor de construcție și a izolației depinde de rezultatele calculului. Nu există pierderi zero, dar trebuie să vă străduiți să vă asigurați că acestea sunt cât mai oportune

A fost stipulată condiția ca temperatura în încăperile casei să fie de 22⁰. Casa are doua etaje si pereti grosimi de 0,5 m. Inaltimea sa este de 7 m, dimensiunile ei in plan sunt de 10 x 10 m. Materialul structurilor verticale de inchidere este ceramica calda. Pentru aceasta, coeficientul de conductivitate termică este de 0,16 W/m x C.

Ca izolatie exterioara a fost folosita vata minerala, grosimea de 5 cm. Valoarea Kt pentru acesta este de 0,04 W/m x C. Numărul de deschideri de ferestre din casă este de 15 buc. 2,5 m² fiecare.

Pierderi de căldură prin pereți

În primul rând, trebuie să determinați rezistența termică atât a peretelui ceramic, cât și a izolației. În primul caz, R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 sq. m x C/W. În al doilea - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 sq. m x C/W. În general, pentru un anvelopă vertical de clădire: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 mp. m x C/W.

Deoarece pierderea de căldură este direct proporțională cu aria structurilor de închidere, calculăm aria pereților:

A = 10 x 4 x 7 – 15 x 2,5 = 242,5 m²

Acum puteți determina pierderea de căldură prin pereți:

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

Pierderile de căldură prin structurile orizontale de închidere sunt calculate într-un mod similar. La final, toate rezultatele sunt rezumate.

Dacă există un subsol, atunci pierderea de căldură prin fundație și podea va fi mai mică, deoarece calculul implică temperatura solului, nu aerul exterior.

Dacă subsolul de sub podeaua primului etaj este încălzit, podeaua nu trebuie izolată. Este mai bine să căptușiți pereții subsolului cu izolație, astfel încât căldura să nu scape în pământ.

Determinarea pierderilor prin ventilație

Pentru a simplifica calculul, nu iau în considerare grosimea pereților, ci pur și simplu determină volumul de aer din interior:

V = 10x10x7 = 700 mᶾ.

Cu o rată de schimb de aer de Kv = 2, pierderea de căldură va fi:

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

Dacă Kv = 1:

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

Schimbătoarele de căldură rotative și cu plăci asigură o ventilație eficientă a clădirilor rezidențiale. Eficiența primei este mai mare, ajunge la 90%.

Exemplu de calcul termic Nr. 2

Este necesar să se calculeze pierderile printr-un zid de cărămidă de 51 cm grosime.Este izolat cu un strat de 10 cm de vată minerală. În exterior - 18⁰, în interior - 22⁰. Dimensiunile peretelui sunt de 2,7 m inaltime si 4 m lungime. Singurul perete exterior al camerei este orientat spre sud, nu există uși exterioare.

Pentru cărămidă, coeficientul de conductivitate termică Kt = 0,58 W/mºC, pentru vată minerală - 0,04 W/mºC. Rezistenta termica:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 sq. m x C/W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 sq. m x C/W. În general, pentru un anvelopă vertical de clădire: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 mp. m x C/W.

Suprafața peretelui exterior A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Pierderi de căldură prin perete:

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

Pentru a calcula pierderile prin ferestre, se folosește aceeași formulă, dar rezistența lor termică, de regulă, este indicată în pașaport și nu trebuie calculată.

În izolarea termică a unei case, ferestrele sunt „veriga slabă”. Prin ele se pierde o proporție destul de mare de căldură. Ferestrele cu geam dublu multistrat, foliile care reflectă căldura, ramele duble vor reduce pierderile, dar nici măcar acest lucru nu va ajuta la evitarea completă a pierderii de căldură.

Dacă casa are ferestre economisitoare de energie de 1,5 x 1,5 m², orientate spre Nord, iar rezistența termică este de 0,87 m2°C/W, atunci pierderile vor fi:

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

Exemplu de calcul termic Nr. 3

Să efectuăm un calcul termic al unei clădiri din bușteni de lemn cu o fațadă construită din bușteni de pin cu un strat de 0,22 m grosime.Coeficientul pentru acest material este K = 0,15. În această situație, pierderea de căldură va fi:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰С/W.

Temperatura cea mai scăzută a perioadei de cinci zile este de -18⁰, pentru confort în casă temperatura este setată la 21⁰. Diferența va fi de 39⁰. Pe o suprafață de 120 m², rezultatul va fi:

Qс = 120 x 39: 1,47 = 3184 W.

Pentru comparație, să determinăm pierderile unei case din cărămidă. Coeficientul pentru cărămida nisipo-var este 0,72.

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

În aceleași condiții, o casă din lemn este mai economică. Cărămida nisip-var nu este deloc potrivită pentru construirea de pereți aici.

Structura din lemn are o capacitate termica mare. Structurile sale de închidere mențin o temperatură confortabilă pentru o lungă perioadă de timp. Cu toate acestea, chiar și o casă din bușteni trebuie izolată și este mai bine să faceți acest lucru atât în ​​interior, cât și în exterior

Constructorii și arhitecții vă recomandă să faceți cu siguranță calcul termic pentru instalatia de incalzire pentru alegerea corectă a echipamentelor și la etapa de proiectare a casei pentru alegerea unui sistem de izolare adecvat.

Exemplul de calcul al căldurii nr. 4

Casa va fi construită în regiunea Moscova. Pentru calcul s-a luat un perete din blocuri de spumă. Cum se aplică izolația spumă de polistiren extrudat. Finisarea structurii este ipsos pe ambele părți. Structura sa este de calcar-nisip.

Polistirenul expandat are o densitate de 24 kg/mᶾ.

Umiditatea relativă a aerului din cameră este de 55% la o temperatură medie de 20⁰. Grosimea stratului:

• ipsos - 0,01 m;
• beton spumos - 0,2 m;
• polistiren expandat - 0,065 m.

Sarcina este de a găsi rezistența necesară și reală la transferul de căldură. Rtr necesar este determinat prin înlocuirea valorilor din expresia:

Rtr=a x GSOP+b

unde GOSP este gradul-zi al sezonului de încălzire, a și b sunt coeficienți preluați din tabelul nr. 3 din Codul de reguli 50.13330.2012. Deoarece clădirea este rezidențială, a este 0,00035, b = 1,4.

GSOP se calculează folosind o formulă luată din același SP:

GOSP = (tv – tot) x zot.

În această formulă, tв = 20⁰, tоt = -2,2⁰, zоt - 205 este perioada de încălzire în zile. Prin urmare:

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

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

Folosind tabelul nr. 2 SP50.13330.2012, determinați coeficienții de conductivitate termică pentru fiecare strat al peretelui:

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

Rezistența condiționată totală la transferul de căldură Ro este egală cu suma rezistențelor tuturor straturilor. Se calculează folosind formula:

Această formulă este preluată de la SP 50.13330.2012. Aici 1/av este rezistența la percepția căldurii a suprafețelor interne. 1/an - la fel ca extern, δ / λ - rezistența termică a stratului

Înlocuind valorile obținem: Rо arb. = 2,54 m2°C/W. Rф se determină înmulțind Ro cu un coeficient r egal cu 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x °C/W.

Rezultatul necesită modificarea designului elementului de închidere, deoarece rezistența termică reală este mai mică decât cea calculată.

Există multe servicii informatice care accelerează și simplifică calculele.

Calculele termice sunt direct legate de determinare punct de condensare. Veți afla ce este și cum să-i găsiți sensul din articolul pe care vi-l recomandăm.

Concluzii și video util pe această temă

Efectuarea calculelor de inginerie termică folosind un calculator online:

Calcul corect de inginerie termică:

Un calcul termotehnic competent vă va permite să evaluați eficacitatea izolației elementelor exterioare ale casei și să determinați puterea echipamentului de încălzire necesar.

Ca urmare, puteți economisi bani la achiziționarea de materiale și dispozitive de încălzire. Este mai bine să știți dinainte dacă echipamentul poate face față încălzirii și aerului condiționat al clădirii decât să cumpărați totul la întâmplare.

Vă rugăm să lăsați comentarii, să puneți întrebări și să postați fotografii legate de subiectul articolului în blocul de mai jos. Spuneți-ne cum v-au ajutat calculele de inginerie termică să alegeți echipamentul de încălzire cu puterea necesară sau sistemul de izolație. Este posibil ca informațiile dvs. să fie utile vizitatorilor site-ului.