- Účel tepelného výpočtu
- Parametry pro provádění výpočtů
- Vzorce pro výpočet
- Závěry a užitečné video na toto téma
Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!
Během provozu budovy je nežádoucí přehřátí i zamrznutí. Určit střední půdu umožní tepelný výpočet, který je neméně důležitý než výpočet účinnosti, pevnosti, odolnosti proti požáru, životnosti.
Na základě tepelně technických norem, klimatických charakteristik, propustnosti par a vlhkosti se provádí výběr materiálů pro stavbu uzavřených konstrukcí. Jak provést tento výpočet, uvažujeme v článku.
Účel tepelného výpočtu
Hodně záleží na tepelných vlastnostech hlavního oplocení budovy. Jedná se o vlhkost konstrukčních prvků a teplotních ukazatelů, které ovlivňují přítomnost nebo nepřítomnost kondenzátu na vnitřních přepážkách a stropech.
Výpočet ukáže, zda budou stabilní teplotní a vlhkostní charakteristiky udržovány při teplotách plus a mínus. Seznam těchto charakteristik zahrnuje takový indikátor jako množství tepla, které ztrácí obálky budovy během chladného období.
Nemůžete spustit design, bez všech těchto údajů. Na základě nich vyberte tloušťku stěn a podlah, sled vrstev.
Podle pravidel GOST 30494-96 teplotních hodnot uvnitř areálu. V průměru se rovná 21⁰. V tomto případě je relativní vlhkost povinna zůstat v pohodlném rámci, což je v průměru 37%. Nejvyšší rychlost vzdušné hmoty - 0, 15 m / s
Tepelná kalkulace má za cíl určit:
- Jsou návrhy shodné s uvedenými požadavky z hlediska tepelné ochrany?
- Takže plně zajištěno pohodlné mikroklima uvnitř budovy?
- Je zajištěna optimální tepelná ochrana konstrukcí?
Základním principem je vyvážení rozdílu teplotních ukazatelů atmosféry vnitřních konstrukcí plotů a místností. Pokud není dodržen, tyto povrchy absorbují teplo a teplota uvnitř zůstane velmi nízká.
Vnitřní teplota by neměla být významně ovlivněna změnami tepelného toku. Tato charakteristika se nazývá tepelná odolnost.
Provedením tepelného výpočtu se stanoví optimální limity (minimální a maximální) rozměrů stěn a podlah v tloušťce. To je zárukou dlouhodobého provozu budovy, a to bez extrémního zamrznutí a přehřátí.
Parametry pro provádění výpočtů
Pro provedení výpočtu tepla potřebujete počáteční parametry.
Závisí na řadě charakteristik:
- Účel budovy a její typ.
- Orientace vertikálních oplocených konstrukcí vzhledem ke směru k světovým stranám.
- Geografické parametry budoucího domova.
- Objem budovy, její počet pater, náměstí.
- Typy a rozměrové údaje dveří, okenních otvorů.
- Typ vytápění a jeho technické parametry.
- Počet osob s trvalým pobytem.
- Materiál je vertikální a horizontální ochranná konstrukce.
- Překrytí horního patra.
- Zařízení teplé vody.
- Typ větrání.
Při výpočtu jsou zohledněny i další konstrukční vlastnosti konstrukce. Prodyšnost uzavíracích konstrukcí by neměla přispívat k nadměrnému chlazení uvnitř domu a ke snížení tepelně stíněných vlastností prvků.
Ztráta tepla způsobuje nadměrné smáčení stěn a navíc má za následek vlhkost, která negativně ovlivňuje životnost budovy.
V procesu výpočtu nejprve určují tepelná data stavebních materiálů, z nichž jsou zhotoveny prvky obvodového pláště budovy. Dále musí být stanoven snížený odpor přenosu tepla a jeho shoda s jeho standardní hodnotou.
Vzorce pro výpočet
Únik tepla z domu může být rozdělen do dvou hlavních částí: ztráty přes stěny a ztráty způsobené provozem ventilačního systému. Kromě toho dochází ke ztrátě tepla při vypouštění teplé vody do kanalizace.
Ztráty prostřednictvím uzavřených konstrukcí
Pro materiály, ze kterých jsou uzavřeny uzavírací konstrukce, je nutné zjistit hodnotu indexu tepelné vodivosti Kt (stupeň W / mx). Jsou v příslušných adresářích.
Nyní, znát tloušťku vrstev, podle vzorce: R = S / Kt, vypočítat tepelný odpor každé jednotky. Pokud je konstrukce vícevrstvá, všechny získané hodnoty se sčítají.
Velikost tepelných ztrát je nejjednodušší určit přidáním tepelného toku přes plášť budovy, který tuto budovu skutečně tvoří.
Jsou-li vedeni takovou technikou, berou v úvahu moment, že materiály tvořící struktury mají odlišnou strukturu. Rovněž bere v úvahu, že tepelný tok, který jimi prochází, má různá specifika.
Pro každý jednotlivý návrh je tepelná ztráta určena vzorcem:
Q = (A / R) x dT
Zde:
- Plocha A v m².
- R je odpor struktury pro přenos tepla.
- dT je teplotní rozdíl mezi vnější a vnitřní částí. Je nutné ji stanovit pro nejchladnější 5denní období.
Provedením výpočtu tímto způsobem můžete získat výsledek pouze za nejchladnější pětidenní období. Celková tepelná ztráta pro celou studenou sezónu se stanoví s ohledem na parametr dT, vzhledem k tomu, že teplota není nejnižší, ale průměr.
Rozsah, v jakém se teplo absorbuje, jakož i přenos tepla, závisí na klimatu v regionu. Z tohoto důvodu jsou ve výpočtech použity mapy vlhkosti.
Dále spočítejte množství energie potřebné ke kompenzaci ztráty tepla, které prošlo jak uzavřenou strukturou, tak větráním. Označuje se symbolem W.
K tomu existuje vzorec:
W = ((Q + Qb) x 24 x N) / 1000
V něm N je doba zahřívání ve dnech.
Nevýhody výpočtu plochy
Výpočet na základě indexu plochy není příliš přesný. Nezohledňuje takový parametr, jako jsou klimatické, teplotní ukazatele, jak minimální, tak maximální, vlhkost. Kvůli zanedbání mnoha důležitých bodů má výpočet významné chyby.
Projekt se často snaží zablokovat, a proto zajišťuje „sklad“.
Pokud je však pro výpočet zvolena tato metoda, je třeba vzít v úvahu následující nuance:
- S výškou vertikálního oplocení až do tří metrů a na jednom povrchu není více než dva otvory, je výsledek lepší násobit o 100 wattů.
- Pokud má projekt balkon, dvě okna nebo lodžii, vynásobte průměrně 125 wattů.
- Pokud jsou prostory průmyslové nebo skladové, použijte násobitel 150 wattů.
- Pokud jsou radiátory umístěny v blízkosti oken, zvyšuje se jejich návrhová kapacita o 25%.
Vzorec pro oblast má formulář:
Q = S x 100 (150) wattů.
Zde Q je komfortní úroveň tepla v budově, S je prostor s vytápěním v m². Čísla 100 nebo 150 jsou specifické hodnoty tepelné energie spotřebované pro vytápění 1 m².
Ztráta prostřednictvím větrání domu
Klíčovým parametrem v tomto případě je rychlost výměny vzduchu. Pokud jsou stěny domu propustné pro páry, je tato hodnota rovna jedné.
Pronikání studeného vzduchu do domu se provádí nuceným větráním. Ventilace výfuku přispívá k péči o teplý vzduch. Snižuje ztráty ventilačním výměníkem tepla - výměníkem tepla. Nedovolí úniku tepla s odcházejícím vzduchem a ohřívá příchozí proudy.
Zajišťuje kompletní obnovu vzduchu uvnitř budovy za hodinu. Budovy postavené podle DIN mají stěny s izolací par, takže zde je rychlost výměny vzduchu rovna dvěma.
Existuje vzorec, podle kterého se tepelné ztráty určují ventilačním systémem:
Qv = (V x Sq: 3600) x P x C x dT
Zde symboly označují následující:
- Qv - tepelné ztráty.
- V - objem místnosti v mᶾ.
- P je hustota vzduchu. Předpokládá se hodnota 1, 2047 kg / mᶾ.
- KV - směnný kurz.
- C - specifické teplo. Je rovna 1005 J / kg x C.
Podle výsledků tohoto výpočtu je možné určit výkon tepelného generátoru topného systému. V případě příliš vysoké hodnoty výkonu může být výstupem ventilační zařízení s výměníkem tepla. Zvažte několik příkladů domů z různých materiálů.
Příklad výpočtu tepelného inženýrství №1
Vypočítejte bytový dům nacházející se v klimatické oblasti 1 (Rusko), podružné 1B. Všechna data jsou převzata z tabulky 1 SNiP 23-01-99. Nejchladnější teplota byla pozorována po dobu pěti dnů s bezpečností 0, 92 - tn = -22⁰С.
V souladu s SNiP trvá doba ohřevu (zop) 148 dní. Průměrná teplota během topného období s průměrnými denními teplotními ukazateli venkovního vzduchu je 8⁰ - tт = -2, 3⁰. Teplota v průběhu topné sezóny je tht = -4, 4⁰.
Tepelné ztráty doma jsou nejdůležitějším momentem ve fázi návrhu. Z výsledku výpočtu záleží na výběru stavebních materiálů a izolaci. Nulové ztráty se nestávají, ale musíte se snažit zajistit, aby byly nejvhodnější
Byla stanovena podmínka, že v místnostech domu musí být zajištěna teplota 22 ° C. Dům má dvě podlaží a stěny o tloušťce 0, 5 m. Výška je 7 m, rozměry v půdorysu 10 x 10 m. Materiál vertikálních uzavíracích konstrukcí je teplá keramika. Koeficient tepelné vodivosti pro ni činí 0, 16 W / mx C.
Jako vnější izolace byla použita minerální vlna o tloušťce 5 cm. Hodnota CT je 0, 04 W / mx C. Počet okenních otvorů v domě je 15 ks. 2, 5 m².
Tepelné ztráty přes stěny
Především je nutné stanovit tepelný odpor keramické stěny i izolace. V prvním případě R1 = 0, 5: 0, 16 = 3, 125 m2. mx C / W. Ve druhém - R2 = 0, 05: 0, 04 = 1, 25 m2. mx C / W. Obecně platí, že pro vertikální uzavírací konstrukci: R = R1 + R2 = 3, 125 + 1, 25 = 4, 375 m2. mx C / W.
Protože tepelné ztráty jsou přímo úměrné vztahu s oblastí uzavřených konstrukcí, vypočítáme plochu stěn:
A = 10 x 4 x 7 - 15 x 2, 5 = 242, 5 m²
Nyní můžete zjistit tepelné ztráty přes stěny:
Q = = (242, 5: 4, 375) (22 - (-22)) = 2438, 9 W.
Tepelné ztráty přes horizontální stěny se počítají podobně. Nakonec jsou shrnuty všechny výsledky.
Pokud je suterén, pak tepelná ztráta přes základ a podlaha bude méně, protože teplota půdy, a ne vnější vzduch, je zapojen do výpočtu.
Pokud je suterén pod podlahou prvního patra vytápěn, podlaha nemůže být zahřívána. Stěny suterénu jsou stále lepší k izolaci izolace, takže teplo nepadá do země.
Stanovení ztrát ventilací
Pro zjednodušení výpočtu neberte v úvahu tloušťku stěn, ale jednoduše určete objem vzduchu uvnitř:
V = 10x10x7 = 700 m2.
Když je rychlost výměny vzduchu Kv = 2, tepelná ztráta bude:
Q = (700 x 2): 3600) x 1, 2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 20 776 W.
Pokud kv = 1:
Q = (700 x 1): 3600) x 1, 2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 10 358 W.
Rotorové a lamelární rekuperátory zajišťují efektivní větrání obytných budov. Účinnost první je vyšší, dosahuje 90%.
Příklad výpočtu tepelného inženýrství №2
Je nutné provést výpočet ztrát přes cihlovou zeď o tloušťce 51 cm a je izolován 10 cm vrstvou minerální vlny. Venku - 18⁰, uvnitř - 22⁰. Rozměry stěny jsou 2, 7 m na výšku a 4 m na délku. Jediná vnější stěna místnosti je orientována na jih, nejsou zde žádné vnější dveře.
Pro cihly, koeficient tepelné vodivosti Kt = 0, 58 W / mºС, pro minerální vlnu - 0, 04 W / mºС. Tepelný odpor:
R1 = 0, 51: 0, 58 = 0, 879 sq. mx C / W. R2 = 0, 1: 0, 04 = 2, 5 m2. mx C / W. Obecně platí, že pro svislé stěny: R = R1 + R2 = 0, 879 + 2, 5 = 3, 379 m2. mx C / W.
Vnější stěna A = 2, 7 x 4 = 10, 8 m²
Tepelné ztráty přes stěnu:
Qc = (10, 8: 3, 379) x (22 - (-18)) = 127, 9 wattů.
Pro výpočet ztrát přes okna použijte stejný vzorec, ale jejich tepelný odpor je zpravidla uveden v cestovním pasu a není nutné jej počítat.
V izolaci oken domu - "slabý článek". Skrz ně jde poměrně velký podíl tepla. Vícevrstvé skleněné tabule, fólie odrážející teplo, dvojité rámečky sníží ztráty, ale ani to zcela nevyhne ztrátám tepla.
Pokud má dům okna o rozměrech 1, 5 x 1, 5 m², jsou energeticky úsporné, orientované na sever a tepelný odpor je 0, 87 m2 ° C / W, pak budou ztráty:
Qo = (2, 25: 0, 87) x (22 - (-18)) = 103, 4 t.
Příklad výpočtu tepelného inženýrství číslo 3
Provádíme tepelný výpočet dřevěné dřevostavby s fasádou postavenou z borovic s tloušťkou vrstvy 0, 22 m. Koeficient pro tento materiál je K = 0, 15. V této situaci bude ztráta tepla:
R = 0, 22: 0, 15 = 1, 47 m² x ⁰С / W.
Nejnižší teplota v pětidenním týdnu je -18⁰, pro pohodlí v domě je teplota 21⁰. Rozdíl bude 39 °. Začneme-li od 120 m², dostaneme výsledek:
Qc = 120 x 39: 1, 47 = 3184 wattů.
Pro srovnání definujeme ztrátu cihlového domu. Koeficient pro silikátové cihly je 0, 72.
R = 0, 22: 0, 72 = 0, 306 m² x ⁰С / W.
Q = 120 x 39: 0, 306 = 15 294 W.
Za stejných podmínek je dřevěný dům ekonomičtější. Silikátová cihla pro zdivo zde není vůbec vhodná.
Dřevěná konstrukce má vysokou tepelnou kapacitu. Jeho uzavírací konstrukce dlouhodobě udržují příjemnou teplotu. Přesto je třeba zahřát i srub a je lepší to udělat zevnitř i zvenčí.
Stavitelé a architekti doporučují, abyste vždy provedli výpočet tepla při vytápění pro správný výběr zařízení a ve fázi návrhu domu pro výběr vhodného izolačního systému.
Příklad výpočtu tepla č. 4
Dům bude postaven v Moskevské oblasti. Pro výpočet se použije stěna z pěnových bloků. Jako izolace se používá extrudovaná polystyrénová pěna. Povrchová úprava - omítka na obou stranách. Jeho konstrukcí je vápenopískový písek.
Polystyren má hustotu 24 kg / m2.
Relativní ukazatele vlhkosti vzduchu v místnosti - 55% při průměrné teplotě 20⁰. Tloušťka vrstvy:
- omítka - 0, 01 m;
- pěnový beton - 0, 2 m;
- expandovaný polystyren - 0, 065 m.
Úkolem je najít potřebný odpor a skutečný odpor. Požadovaný RTP je určen nahrazením hodnot ve výrazu:
Rтр = a х ГСОП + b
kde GOSP je den-den topné sezóny a a a b jsou koeficienty převzaté z tabulky č. 3 Kodexu pravidel 50.13330.2012. Vzhledem k tomu, že budova je obytná, a je rovna 0, 00035, b = 1, 4.
GOSP vypočtený podle vzorce převzatého ze stejného společného podniku:
GOSP = (tv - tot) x zot.
V tomto vzorci, tв = 20⁰, tт = -2, 2⁰, zот - 205 je doba ohřevu ve dnech. Proto:
GOSP = (20 - (-2, 2)) 205 = 4551 ° C x den;
Rtr = 0, 00035 x 4551 + 1, 4 = 2, 99 m2 x C / W.
Pomocí tabulky №2 SP50.13330.2012 určete koeficienty tepelné vodivosti pro každou vrstvu stěny:
- λб1 = 0, 81 W / m С;
- λб2 = 0, 26 W / m С;
- λб3 = 0, 041 W / m С;
- λб4 = 0, 81 W / m ⁰С.
Celkový podmíněný odpor proti přenosu tepla, R, je roven součtu odporů všech vrstev. Vypočítejte je podle vzorce:
Tento vzorec je převzat z SP 50.13330.2012. Zde je 1 / av opozice vůči tepelnému vnímání vnitřních povrchů. 1 / an - stejný vnější, δ / λ - odpor tepelné vrstvy
Nahrazení získaných hodnot: Ro sb. = 2, 54 m2 ° C / W. R? Se stanoví vynásobením R? Koeficientem r rovným 0, 9:
Rf = 2, 54 x 0, 9 = 2, 3 m2 x ° С / W.
Výsledkem je nutnost změnit konstrukci uzavíracího prvku, protože skutečný tepelný odpor je menší než vypočtený.
Existuje mnoho počítačových služeb, které urychlují a zjednodušují výpočty.
Tepelné výpočty přímo souvisejí s definicí rosného bodu. Co to je a jak najít jeho hodnotu, se dozvíte z námi doporučeného článku.
Závěry a užitečné video na toto téma
Tepelná analýza pomocí online kalkulačky:
Správný výpočet tepelného inženýrství:
Kompetentní výpočet tepelné techniky umožní vyhodnotit účinnost izolace vnějších prvků domu, určit výkon potřebného topného zařízení.
V důsledku toho můžete ušetřit peníze nákupem materiálů a topných zařízení. Je lepší vědět předem, zda se zařízení dokáže vyrovnat s vytápěním a klimatizací budovy, než aby si vše náhodně kupovalo.
Zanechte prosím komentáře, položte otázky, pošlete fotografii na téma článku do pole níže. Řekněte nám, jak výpočet tepelné techniky pomohl vybrat potřebné topné zařízení nebo izolační systém. Je možné, že vaše informace budou užitečné pro návštěvníky stránek.