Rakennuksen lämpötekninen laskenta: laskelmien spesifikaatiot ja kaavat + käytännön esimerkkejä

Rakennuksen käytön aikana sekä ylikuumeneminen että jäätyminen eivät ole toivottavia.Lämpötekniikan laskelmat, jotka ovat yhtä tärkeitä kuin tehokkuuden, lujuuden, palonkestävyyden ja kestävyyden laskeminen, antavat sinun määrittää kultaisen keskiarvon.

Lämpötekniikan standardien, ilmasto-ominaisuuksien, höyryn ja kosteuden läpäisevyyden perusteella valitaan materiaalit kotelointirakenteiden rakentamiseen. Katsomme, kuinka tämä laskelma suoritetaan artikkelissa.

Lämpötekniikan laskennan tarkoitus

Paljon riippuu rakennuksen pysyvien koteloiden lämpöteknisistä ominaisuuksista. Tämä sisältää rakenneosien kosteuden ja lämpötilan osoittimet, jotka vaikuttavat kondenssiveden esiintymiseen tai puuttumiseen sisäseinissä ja katoissa.

Laskelma osoittaa, säilyvätkö lämpötila- ja kosteusominaisuudet tasaisina plus- ja miinuslämpötiloissa. Näiden ominaisuuksien luettelo sisältää myös sellaisen indikaattorin, kuten rakennuksen vaipan kylmän aikana menettämän lämmön määrä.

Et voi aloittaa suunnittelua ilman kaikkia näitä tietoja. Niiden perusteella valitaan seinien ja kattojen paksuus ja kerrosten järjestys.

GOST 30494-96 -määräysten mukaan lämpötila-arvot sisätiloissa. Keskimäärin se on 21⁰. Samalla suhteellisen kosteuden tulee pysyä mukavalla alueella, joka on keskimäärin 37%. Ilmamassan suurin nopeus on 0,15 m/s

Lämpötekniikan laskennalla pyritään määrittämään:

1. Ovatko mallit identtiset esitettyjen lämpösuojausvaatimusten kanssa?
2. Kuinka täysin mukava mikroilmasto rakennuksen sisällä on taattu?
3. Onko rakenteiden optimaalinen lämpösuojaus?

Pääperiaate on säilyttää tasapaino aitojen ja tilojen sisäisten rakenteiden ilmakehän lämpötila-indikaattoreiden erojen välillä. Jos tätä ei noudateta, nämä pinnat imevät lämpöä ja sisälämpötila pysyy erittäin alhaisena.

Lämpövirtauksen muutokset eivät saa merkittävästi vaikuttaa sisälämpötilaan. Tätä ominaisuutta kutsutaan lämmönkestävyydeksi.

Lämpölaskennan avulla määritetään seinien ja kattopaksuuksien mittojen optimaaliset rajat (minimi ja maksimi). Tämä takaa rakennuksen pitkän toiminnan ilman äärimmäistä rakenteiden jäätymistä tai ylikuumenemista.

Vaihtoehdot laskelmien suorittamiseen

Lämpölaskennan suorittamiseksi tarvitset alkuparametrit.

Ne riippuvat useista ominaisuuksista:

1. Rakennuksen käyttötarkoitus ja sen tyyppi.
2. Pystysuorien kotelointirakenteiden suunnat suhteessa pääsuuntiin.
3. Tulevan kodin maantieteelliset parametrit.
4. Rakennuksen tilavuus, kerrosten lukumäärä, pinta-ala.
5. Ovi- ja ikkuna-aukkojen tyypit ja mitat.
6. Lämmitystyyppi ja sen tekniset parametrit.
7. Vakituisten asukkaiden lukumäärä.
8. Materiaalit pysty- ja vaaka-aitarakenteisiin.
9. Yläkerran katot.
10. Kuuman veden syöttölaitteet.
11. Ilmanvaihdon tyyppi.

Myös muut rakenteen suunnitteluominaisuudet otetaan huomioon laskennassa. Suojarakenteiden ilmanläpäisevyys ei saisi edistää liiallista jäähdytystä talon sisällä eikä heikentää elementtien lämpösuojausominaisuuksia.

Lämpöhäviötä aiheuttaa myös seinien kastelu ja lisäksi kosteus, joka vaikuttaa negatiivisesti rakennuksen kestävyyteen.

Laskentaprosessissa selvitetään ennen kaikkea niiden rakennusmateriaalien lämpötekniset tiedot, joista rakennuksen ulkoseinäelementit valmistetaan. Lisäksi alennettu lämmönsiirtovastus ja sen standardiarvon noudattaminen ovat määritettäviä.

Kaavat laskelmien tekemiseen

Kodin lämpöhäviö voidaan jakaa kahteen pääosaan: rakennuksen vaipan läpi meneviin häviöihin ja rakennuksen käytöstä aiheutuviin häviöihin. ilmastointijärjestelmä. Lisäksi lämpöä menetetään, kun lämmintä vettä johdetaan viemärijärjestelmään.

Tappiot rakennusvaipaista

Materiaaleille, joista ympäröivät rakenteet on rakennettu, on tarpeen löytää lämmönjohtavuusindeksin Kt arvo (W/m x aste). Ne ovat asianmukaisissa hakuteoksissa.

Nyt, kun tiedät kerrosten paksuuden, kaavan mukaan: R = S/Kt, laske kunkin yksikön lämpövastus. Jos rakenne on monikerroksinen, kaikki saadut arvot lasketaan yhteen.

Helpoin tapa määrittää lämpöhäviöiden suuruus on laskea yhteen tämän rakennuksen muodostavien kotelorakenteiden läpi kulkevat lämpövirrat

Tämän menetelmän ohjaamana he ottavat huomioon sen, että rakenteen muodostavilla materiaaleilla on erilainen rakenne. On myös otettu huomioon, että niiden läpi kulkevalla lämpövirralla on erilaiset ominaispiirteet.

Jokaiselle yksittäiselle rakenteelle lämpöhäviö määritetään kaavalla:

Q = (A/R) x dT

Tässä:

• A on pinta-ala m².
• R on rakenteen lämmönsiirtovastus.
• dT on lämpötilaero ulko- ja sisätilojen välillä.Se on määritettävä kylmimmälle 5 päivän ajanjaksolle.

Suorittamalla laskennan tällä tavalla voit saada tuloksen vain kylmimmältä viiden päivän ajanjaksolta. Koko kylmän vuodenajan kokonaislämpöhäviö määritetään ottamalla huomioon dT-parametri ottaen huomioon ei alhaisin lämpötila, vaan keskimääräinen lämpötila.

Lämmön imeytymisaste ja lämmönsiirto riippuvat alueen ilmaston kosteudesta. Tästä syystä laskelmissa käytetään kosteuskarttoja.

Seuraavaksi lasketaan energiamäärä, joka tarvitaan kompensoimaan sekä rakennuksen vaipan että ilmanvaihdon kautta menetetty lämpöhäviö. Se on merkitty symbolilla W.

Tähän on olemassa kaava:

W = ((Q + Qв) x 24 x N)/1000

Siinä N on lämmitysjakson kesto päivinä.

Pinta-alalaskennan haitat

Pinta-alaindikaattoriin perustuva laskenta ei ole kovin tarkkaa. Tässä ei oteta huomioon sellaisia ​​parametreja kuin ilmasto, lämpötila-indikaattorit, sekä minimi että maksimi, ja kosteus. Koska monet tärkeät seikat jätetään huomioimatta, laskelmassa on merkittäviä virheitä.

Usein niitä yritetään kattaa, mutta hanke sisältää "reservin".

Jos tämä menetelmä kuitenkin valitaan laskentaan, seuraavat vivahteet on otettava huomioon:

1. Jos pystyaitojen korkeus on enintään kolme metriä ja yhdellä pinnalla ei ole enempää kuin kaksi aukkoa, on parempi kertoa tulos 100 W:lla.
2. Jos projektissa on parveke, kaksi ikkunaa tai loggia, kerrotaan keskimäärin 125 W:lla.
3. Kun tilat ovat teollisuus- tai varastotiloja, käytetään 150 W:n kerrointa.
4. Jos patterit sijaitsevat lähellä ikkunoita, niiden suunnittelukapasiteetti kasvaa 25 %.

Alueen kaava on:

Q = S x 100 (150) W.

Tässä Q on rakennuksen mukava lämpötaso, S on lämmitetty pinta-ala m². Numerot 100 tai 150 ovat 1 m²:n lämmittämiseen kulutettu määrä lämpöenergiaa.

Talon ilmanvaihtohäviöt

Tärkein parametri tässä tapauksessa on ilmanvaihtokurssi. Edellyttäen, että talon seinät ovat höyryä läpäiseviä, tämä arvo on yhtä suuri.

Kylmän ilman tunkeutuminen taloon tapahtuu tuloilmanvaihdon kautta. Poistoilmanvaihto auttaa lämpimän ilman poistumista. Rekuperaattori-lämmönvaihdin vähentää ilmanvaihdon aiheuttamia häviöitä. Se ei päästä lämpöä karkaamaan poistuvan ilman mukana ja se lämmittää sisääntulevat ilmavirrat

Rakennuksen sisäilman on suunniteltu uusiutuvan täysin tunnissa. DIN-standardin mukaan rakennetuissa rakennuksissa on höyrysulkuiset seinät, joten tässä ilmanvaihtokurssiksi otetaan kaksi.

On olemassa kaava, joka määrittää lämpöhäviön ilmanvaihtojärjestelmän kautta:

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

Tässä symbolit tarkoittavat seuraavaa:

1. Qв - lämpöhäviö.
2. V on huoneen tilavuus mᶾ.
3. P on ilman tiheys. sen arvoksi on otettu 1,2047 kg/mᶾ.
4. Kv - ilmanvaihtokurssi.
5. C on ominaislämpökapasiteetti. Se on yhtä suuri kuin 1005 J/kg x C.

Tämän laskelman tulosten perusteella on mahdollista määrittää lämmitysjärjestelmän lämpögeneraattorin teho. Jos tehoarvo on liian korkea, ratkaisu tilanteeseen voi olla ilmanvaihtolaite rekuperaattorilla. Katsotaanpa muutamia esimerkkejä eri materiaaleista valmistetuista taloista.

Esimerkki lämpötekniikan laskelmasta nro 1

Lasketaan asuinrakennus, joka sijaitsee ilmastoalueella 1 (Venäjä), alapiirissä 1B. Kaikki tiedot on otettu SNiP 23-01-99:n taulukosta 1. Kylmin viiden päivän aikana havaittu lämpötila todennäköisyydellä 0,92 on tн = -22⁰С.

SNiP:n mukaan lämmitysjakso (zop) kestää 148 päivää. Lämmityskauden keskilämpötila vuorokauden keskilämpötilan ollessa ulkona on 8⁰ - tot = -2,3⁰. Lämmityskauden ulkolämpötila on tht = -4,4⁰.

Talon lämpöhäviö on suunnitteluvaiheen tärkein kohta. Rakennusmateriaalien ja eristyksen valinta riippuu laskennan tuloksista. Nollahäviöitä ei ole, mutta sinun on pyrittävä varmistamaan, että ne ovat mahdollisimman tarkoituksenmukaisia

Edellytyksenä oli, että talon huoneiden lämpötilan tulisi olla 22⁰. Talossa on kaksi kerrosta ja seinät 0,5 m paksut. Korkeus 7 m, pohjamitat 10 x 10 m. Pystysuorien ulkoseinien materiaali on lämmintä keramiikkaa. Sen lämmönjohtavuuskerroin on 0,16 W/m x C.

Ulkoeristeenä käytettiin 5 cm paksua mineraalivillaa. Sen Kt-arvo on 0,04 W/m x C. Talon ikkuna-aukkoja on 15 kpl. 2,5 m² kukin.

Lämpöhäviö seinien läpi

Ensinnäkin sinun on määritettävä sekä keraamisen seinän että eristyksen lämpövastus. Ensimmäisessä tapauksessa R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 neliömetriä. m x C/W. Toisessa - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 neliömetriä. m x C/W. Yleensä pystysuoralle rakennuksen vaipalle: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 neliömetriä. m x C/W.

Koska lämpöhäviö on suoraan verrannollinen ympäröivien rakenteiden pinta-alaan, laskemme seinien pinta-alan:

A = 10 x 4 x 7 – 15 x 2,5 = 242,5 m²

Nyt voit määrittää lämpöhäviön seinien läpi:

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

Vaakasuuntaisten kotelointirakenteiden läpi menevä lämpöhäviö lasketaan samalla tavalla. Lopulta kaikki tulokset lasketaan yhteen.

Jos on kellari, lämpöhäviö perustusten ja lattian läpi on pienempi, koska laskennassa otetaan huomioon maaperän lämpötila, ei ulkoilma

Jos ensimmäisen kerroksen lattian alla oleva kellari on lämmitetty, lattiaa ei tarvitse eristää. Kellarin seinät on silti parempi vuorata eristeellä, jotta lämpö ei pääse karkaamaan maahan.

Häviöiden määritys ilmanvaihdon avulla

Laskennan yksinkertaistamiseksi ne eivät ota huomioon seinien paksuutta, vaan määrittävät yksinkertaisesti sisäilman määrän:

V = 10x10x7 = 700 mᶾ.

Ilmanvaihtonopeudella Kv = 2 lämpöhäviö on:

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

Jos Kv = 1:

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

Pyörivät ja levylämmönvaihtimet tarjoavat tehokkaan asuinrakennusten ilmanvaihdon. Ensimmäisen tehokkuus on korkeampi, se saavuttaa 90%.

Esimerkki lämpötekniikan laskelmasta nro 2

Häviöt on laskettava 51 cm paksuisen tiiliseinän läpi, joka on eristetty 10 cm:n mineraalivillakerroksella. Ulkopuolella - 18⁰, sisällä - 22⁰. Seinän mitat ovat korkeus 2,7 m ja pituus 4 m. Huoneen ainoa ulkoseinä on suunnattu etelään, ulko-ovia ei ole.

Tiilen lämmönjohtavuuskerroin Kt = 0,58 W/mºC, mineraalivillalla - 0,04 W/mºC. Lämpövastus:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 neliömetriä m x C/W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 neliömetriä m x C/W. Yleensä pystysuoralle rakennuksen vaipalle: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 neliömetriä. m x C/W.

Ulkoseinän pinta-ala A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Lämpöhäviö seinän läpi:

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

Ikkunoiden läpi menevien tappioiden laskemiseen käytetään samaa kaavaa, mutta niiden lämpövastus on yleensä ilmoitettu passissa, eikä sitä tarvitse laskea.

Talon lämpöeristyksessä ikkunat ovat "heikko lenkki". Niiden kautta menetetään melko suuri osa lämmöstä. Monikerroksiset kaksinkertaiset ikkunat, lämpöä heijastavat kalvot, kaksoiskehykset vähentävät häviöitä, mutta tämäkään ei auta välttämään lämpöhäviötä kokonaan

Jos talossa on energiaa säästävät 1,5 x 1,5 m² pohjoiseen suuntautuvat ikkunat ja lämpövastus 0,87 m2°C/W, häviöt ovat:

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

Esimerkki lämpötekniikan laskelmasta nro 3

Suoritetaan lämpölaskelma puuhirsirakennukselle, jonka julkisivu on rakennettu mäntyhirsistä, jonka kerros on 0,22 m. Tämän materiaalin kerroin on K = 0,15. Tässä tilanteessa lämpöhäviö on:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰С/W.

Viiden päivän jakson alin lämpötila on -18⁰, kodin mukavuuden vuoksi lämpötila on asetettu 21⁰. Ero on 39⁰. 120 m²:n pinta-alalla tulos on:

Qс = 120 x 39: 1,47 = 3184 W.

Vertailun vuoksi määritetään tiilitalon häviöt. Kalkkihiekkatiilen kerroin on 0,72.

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

Samoissa olosuhteissa puutalo on taloudellisempi. Kalkkihiekkatiili ei sovellu seinien rakentamiseen täällä ollenkaan.

Puurakenteella on korkea lämpökapasiteetti. Sen ympäröivät rakenteet pitävät miellyttävän lämpötilan pitkään. Silti jopa hirsitalo on eristettävä, ja se on parempi tehdä sekä sisällä että ulkona

Rakentajat ja arkkitehdit suosittelevat, että teet ehdottomasti lämpölaskenta lämmitysasennukseen laitteiden oikeaan valintaan ja talon suunnitteluvaiheessa sopivan eristysjärjestelmän valitsemiseen.

Lämpölaskentaesimerkki nro 4

Talo rakennetaan Moskovan alueelle. Laskemiseen otettiin vaahtopaloista valmistettu seinä. Kuinka eristys levitetään suulakepuristettu polystyreenivaahto. Rakenteen viimeistely on molemmin puolin kipsiä. Sen rakenne on kalkkikivi-hiekka.

Paisutetun polystyreenin tiheys on 24 kg/mᶾ.

Suhteellinen ilmankosteus huoneessa on 55 % keskilämpötilassa 20⁰. Kerroksen paksuus:

• kipsi - 0,01 m;
• vaahtobetoni - 0,2 m;
• paisutettu polystyreeni - 0,065 m.

Tehtävänä on löytää tarvittava ja todellinen lämmönsiirtovastus. Vaadittu Rtr määritetään korvaamalla lausekkeen arvot:

Rtr=a x GSOP+b

missä GOSP on lämmityskauden astepäivä, a ja b ovat säännöstön 50.13330.2012 taulukosta 3 otettuja kertoimia. Koska rakennus on asuinrakennus, a on 0,00035, b = 1,4.

GSOP lasketaan kaavalla, joka on otettu samasta SP:stä:

GOSP = (tv – tot) x zot.

Tässä kaavassa tв = 20⁰, tоt = -2,2⁰, zоt - 205 on lämmitysjakso päivinä. Siten:

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

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

Määritä kunkin seinäkerroksen lämmönjohtavuuskertoimet taulukon nro 2 SP50.13330.2012 avulla:

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

Ehdollinen kokonaisvastus lämmönsiirrolle Ro on yhtä suuri kuin kaikkien kerrosten vastusten summa. Se lasketaan kaavalla:

Tämä kaava on otettu SP 50.13330.2012:sta. Tässä 1/av on sisäpintojen lämmönhavaintovastus. 1/an - sama kuin ulkoinen, δ / λ - kerroksen lämpövastus

Korvaamalla saamamme arvot: Rо arb. = 2,54 m2°C/W. Rф määritetään kertomalla Ro kertoimella r, joka on 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x °C/W.

Tulos vaatii koteloelementin rakenteen muuttamisen, koska todellinen lämpövastus on pienempi kuin laskettu.

On monia tietokonepalveluita, jotka nopeuttavat ja yksinkertaistavat laskelmia.

Lämpölaskelmat liittyvät suoraan määritykseen kastepiste. Opit mitä se on ja kuinka löytää sen merkitys suosittelemastamme artikkelista.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Lämpötekniikan laskelmien suorittaminen online-laskimella:

Oikea lämpötekninen laskelma:

Pätevän lämpöteknisen laskelman avulla voit arvioida talon ulkoisten osien eristyksen tehokkuutta ja määrittää tarvittavien lämmityslaitteiden tehon.

Tämän seurauksena voit säästää rahaa ostaessasi materiaaleja ja lämmityslaitteita. On parempi tietää etukäteen, kestääkö laite rakennuksen lämmityksen ja ilmastoinnin, kuin ostaa kaikki sattumanvaraisesti.

Jätä kommentteja, kysy kysymyksiä ja lähetä artikkelin aiheeseen liittyviä kuvia alla olevaan lohkoon. Kerro meille, kuinka lämpötekniset laskelmat auttoivat sinua valitsemaan tarvittavan tehon tai eristysjärjestelmän lämmityslaitteet. On mahdollista, että tiedoistasi on hyötyä sivuston vierailijoille.