Pastato šilumos inžinerinis skaičiavimas: skaičiavimų atlikimo specifika ir formulės + praktiniai pavyzdžiai

Pastato eksploatacijos metu nepageidautinas tiek perkaitimas, tiek užšalimas.Šilumos inžineriniai skaičiavimai, kurie yra ne mažiau svarbūs nei efektyvumo, stiprumo, atsparumo ugniai ir ilgaamžiškumo skaičiavimai, leis nustatyti aukso vidurį.

Remiantis šiluminės inžinerijos standartais, klimato charakteristikomis, garų ir drėgmės laidumu, parenkamos medžiagos atitvarinių konstrukcijų statybai. Straipsnyje apžvelgsime, kaip atlikti šį skaičiavimą.

Šilumos inžinerinio skaičiavimo tikslas

Daug kas priklauso nuo pastato nuolatinių atitvarų šiluminių techninių savybių. Tai apima konstrukcinių elementų drėgmę ir temperatūros indikatorius, kurie turi įtakos kondensato buvimui ar nebuvimui ant vidinių pertvarų ir lubų.

Skaičiavimas parodys, ar bus išlaikytos stabilios temperatūros ir drėgmės charakteristikos esant pliusinei ir minusinei temperatūrai. Šių charakteristikų sąraše yra ir toks rodiklis kaip šilumos kiekis, kurį pastato atitvarai praranda šaltuoju laikotarpiu.

Neturėdami visų šių duomenų negalite pradėti kurti. Pagal juos parenkamas sienų ir lubų storis bei sluoksnių seka.

Pagal GOST 30494-96 taisykles, temperatūros vertės patalpose. Vidutiniškai tai yra 21⁰. Tuo pačiu metu santykinė oro drėgmė turi išlikti patogiame diapazone, kuris yra vidutiniškai 37%. Didžiausias oro masės judėjimo greitis – 0,15 m/s

Šiluminės inžinerijos skaičiavimais siekiama nustatyti:

1. Ar konstrukcijos atitinka nurodytus terminės apsaugos reikalavimus?
2. Kaip pilnai užtikrinamas patogus mikroklimatas pastato viduje?
3. Ar užtikrinama optimali šiluminė konstrukcijų apsauga?

Pagrindinis principas – išlaikyti tvorų ir patalpų vidaus konstrukcijų atmosferos temperatūrinių rodiklių skirtumo pusiausvyrą. Jei to nesilaikoma, šie paviršiai sugers šilumą ir viduje išliks labai žema temperatūra.

Šilumos srauto pokyčiai neturėtų turėti didelės įtakos vidaus temperatūrai. Ši charakteristika vadinama atsparumu karščiui.

Atliekant šiluminį skaičiavimą, nustatomos optimalios sienų ir lubų storių matmenų ribos (minimalios ir didžiausios). Tai garantuoja pastato eksploatavimą ilgą laiką, be didelio konstrukcijų užšalimo ar perkaitimo.

Skaičiavimų atlikimo parinktys

Norint atlikti šilumos skaičiavimus, reikalingi pradiniai parametrai.

Jie priklauso nuo kelių savybių:

1. Pastato paskirtis ir tipas.
2. Vertikalių atitveriančių konstrukcijų orientacijos kardinalių krypčių atžvilgiu.
3. Būsimo namo geografiniai parametrai.
4. Pastato tūris, jo aukštų skaičius, plotas.
5. Durų ir langų angų tipai ir matmenys.
6. Šildymo tipas ir jo techniniai parametrai.
7. Nuolatinių gyventojų skaičius.
8. Medžiagos vertikalioms ir horizontalioms tvoros konstrukcijoms.
9. Viršutinio aukšto lubos.
10. Karšto vandens tiekimo įranga.
11. Vėdinimo tipas.

Skaičiuojant atsižvelgiama ir į kitas konstrukcijos konstrukcines ypatybes. Atitveriančių konstrukcijų oro pralaidumas neturėtų prisidėti prie per didelio aušinimo namo viduje ir sumažinti elementų šiluminės apsaugos charakteristikas.

Šilumos nuostoliai taip pat atsiranda dėl sienų užmirkimo, be to, dėl to atsiranda drėgmė, o tai neigiamai veikia pastato ilgaamžiškumą.

Skaičiavimo procese pirmiausia nustatomi statybinių medžiagų, iš kurių gaminami pastato atitvariniai elementai, šiluminiai techniniai duomenys. Be to, reikia nustatyti sumažintą šilumos perdavimo varžą ir atitiktį jo standartinei vertei.

Skaičiavimų formulės

Šilumos nuostolius iš būsto galima suskirstyti į dvi pagrindines dalis: nuostolius per pastato atitvarą ir nuostolius, atsirandančius dėl pastato eksploatacijos. vėdinimo sistema. Be to, į kanalizacijos sistemą išleidžiant šiltą vandenį prarandama šiluma.

Nuostoliai dėl pastato atitvarų

Medžiagoms, iš kurių statomos atitvarinės konstrukcijos, reikia rasti šilumos laidumo indekso Kt reikšmę (W/m x laipsnis). Jie yra atitinkamose žinynuose.

Dabar, žinant sluoksnių storį, pagal formulę: R = S/Kt, apskaičiuokite kiekvieno įrenginio šiluminę varžą. Jei struktūra yra daugiasluoksnė, visos gautos reikšmės yra sudedamos.

Lengviausias būdas nustatyti šilumos nuostolių dydį yra susumavus šilumos srautus per atitveriančias konstrukcijas, kurios iš tikrųjų sudaro šį pastatą.

Vadovaudamiesi šia metodika, jie atsižvelgia į tai, kad medžiagos, sudarančios struktūrą, turi skirtingą struktūrą. Taip pat atsižvelgiama į tai, kad per juos einantis šilumos srautas turi skirtingą specifiką.

Kiekvienos atskiros konstrukcijos šilumos nuostoliai nustatomi pagal formulę:

Q = (A / R) x dT

Čia:

• A yra plotas m².
• R – konstrukcijos atsparumas šilumos perdavimui.
• dT yra temperatūros skirtumas lauke ir viduje.Jį reikia nustatyti šalčiausiam 5 dienų laikotarpiui.

Atlikdami skaičiavimą tokiu būdu, galite gauti tik šalčiausio penkių dienų laikotarpio rezultatą. Bendri šilumos nuostoliai visam šaltajam sezonui nustatomi atsižvelgiant į dT parametrą, atsižvelgiant ne į žemiausią, o į vidutinę temperatūrą.

Šilumos absorbcijos laipsnis ir šilumos perdavimas priklauso nuo regiono klimato drėgmės. Dėl šios priežasties skaičiavimams naudojami drėgmės žemėlapiai.

Toliau apskaičiuojamas energijos kiekis, reikalingas šilumos nuostoliams kompensuoti tiek per pastato atitvarą, tiek per vėdinimą. Jis žymimas simboliu W.

Tam yra formulė:

W = ((Q + Qв) x 24 x N)/1000

Jame N yra šildymo laikotarpio trukmė dienomis.

Ploto skaičiavimo trūkumai

Skaičiavimas pagal ploto rodiklį nėra labai tikslus. Čia neatsižvelgiama į tokius parametrus kaip klimatas, temperatūros rodikliai, tiek minimalūs, tiek didžiausi, ir drėgmė. Dėl daugelio svarbių punktų ignoravimo skaičiavimas turi didelių klaidų.

Dažnai bandant juos padengti, projektas apima „rezervą“.

Jei vis dėlto skaičiavimui pasirenkamas šis metodas, reikia atsižvelgti į šiuos niuansus:

1. Jei vertikalių tvorų aukštis siekia iki trijų metrų ir viename paviršiuje yra ne daugiau kaip dvi angos, geriau rezultatą padauginti iš 100 W.
2. Jei projekte yra balkonas, du langai arba lodžija, padauginkite vidutiniškai iš 125 W.
3. Kai patalpos yra pramoninės ar sandėliavimo, naudojamas 150 W daugiklis.
4. Jei radiatoriai yra šalia langų, jų projektinė galia padidinama 25%.

Ploto formulė yra tokia:

Q = S x 100 (150) W.

Čia Q – patogus šilumos lygis pastate, S – šildomas plotas m². Skaičiai 100 arba 150 yra konkretus šiluminės energijos kiekis, sunaudojamas 1 m² apšildyti.

Namo vėdinimo nuostoliai

Pagrindinis parametras šiuo atveju yra oro mainų kursas. Jei namo sienos yra laidžios garams, ši vertė yra lygi vienetui.

Šalto oro įsiskverbimas į namą vykdomas per tiekiamąją ventiliaciją. Ištraukiamoji ventiliacija padeda pašalinti šiltą orą. Rekuperatorius-šilumokaitis sumažina nuostolius per ventiliaciją. Jis neleidžia šilumai išeiti kartu su išeinančiu oru, o šildo įeinančius oro srautus

Numatyta, kad oras pastato viduje bus visiškai atnaujintas per valandą. Pastatai, pastatyti pagal DIN standartą, turi sienas su garų barjerais, todėl čia oro mainų kursas imamas du.

Yra formulė, kuri nustato šilumos nuostolius per vėdinimo sistemą:

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

Čia simboliai reiškia:

1. Qв - šilumos nuostoliai.
2. V yra kambario tūris milimetrais.
3. P yra oro tankis. imama jo vertė lygi 1,2047 kg/mᶾ.
4. Kv – oro mainų kursas.
5. C yra savitoji šiluminė talpa. Jis lygus 1005 J/kg x C.

Remiantis šio skaičiavimo rezultatais, galima nustatyti šildymo sistemos šilumos generatoriaus galią. Jei galios vertė yra per didelė, situacija gali būti išspręsta vėdinimo įrenginys su rekuperatoriumi. Pažvelkime į keletą namų, pagamintų iš skirtingų medžiagų, pavyzdžių.

Šilumos inžinerinio skaičiavimo pavyzdys Nr.1

Apskaičiuokime gyvenamąjį namą, esantį 1 klimatiniame regione (Rusija), 1B seniūnijoje. Visi duomenys paimti iš SNiP 23-01-99 1 lentelės. Šalčiausia temperatūra, stebima per penkias dienas su 0,92 tikimybe, yra tн = -22⁰С.

Pagal SNiP šildymo laikotarpis (zop) trunka 148 dienas. Vidutinė temperatūra šildymo laikotarpiu, kai vidutinė paros oro temperatūra lauke yra 8⁰ - tot = -2,3⁰. Lauko temperatūra šildymo sezono metu tht = -4,4⁰.

Namo šilumos nuostoliai yra svarbiausias momentas projektavimo etape. Statybinių medžiagų ir izoliacijos pasirinkimas priklauso nuo skaičiavimo rezultatų. Nulinių nuostolių nėra, tačiau reikia stengtis, kad jie būtų kuo tikslesni

Buvo numatyta sąlyga, kad namo patalpose temperatūra būtų 22⁰. Namas dviejų aukštų ir 0,5m storio sienos.Jo aukštis 7m,planiniai matmenys 10x10m.Vertikalių atitvarų konstrukcijų medžiaga šilta keramika. Jai šilumos laidumo koeficientas yra 0,16 W/m x C.

Kaip išorinė izoliacija naudota mineralinė vata, 5 cm storio. Kt vertė jam 0,04 W/m x C. Langų angų skaičius name 15 vnt. po 2,5 m².

Šilumos nuostoliai per sienas

Visų pirma, reikia nustatyti tiek keraminės sienos, tiek izoliacijos šiluminę varžą. Pirmuoju atveju R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 kv. m x C/W. Antroje - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 kv. m x C/W. Apskritai vertikaliam pastato apvalkalui: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 kv. m x C/W.

Kadangi šilumos nuostoliai yra tiesiogiai proporcingi atitvarų konstrukcijų plotui, apskaičiuojame sienų plotą:

A = 10 x 4 x 7 – 15 x 2,5 = 242,5 m²

Dabar galite nustatyti šilumos nuostolius per sienas:

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

Panašiai apskaičiuojami šilumos nuostoliai per horizontalias atitveriančias konstrukcijas. Pabaigoje visi rezultatai sumuojami.

Jei yra rūsys, tada šilumos nuostoliai per pamatą ir grindis bus mažesni, nes skaičiuojant atsižvelgiama į dirvožemio, o ne lauko oro temperatūrą.

Jei rūsys po pirmojo aukšto grindimis yra šildomas, grindų šiltinti nereikia. Dar geriau rūsio sienas apšiltinti, kad šiluma nepatektų į žemę.

Vėdinimo nuostolių nustatymas

Siekiant supaprastinti skaičiavimą, jie neatsižvelgia į sienų storį, o tiesiog nustato oro tūrį viduje:

V = 10x10x7 = 700 mᶾ.

Kai oro mainų greitis Kv = 2, šilumos nuostoliai bus:

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

Jei Kv = 1:

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

Rotoriniai ir plokšteliniai šilumokaičiai užtikrina efektyvų gyvenamųjų pastatų vėdinimą. Pirmojo efektyvumas yra didesnis, jis siekia 90%.

Šilumos inžinerinio skaičiavimo pavyzdys Nr.2

Reikalaujama skaičiuoti nuostolius per 51 cm storio mūrinę sieną, apšiltinta 10 cm mineralinės vatos sluoksniu. Išorėje - 18⁰, viduje - 22⁰. Sienos matmenys yra 2,7 m aukščio ir 4 m ilgio. Vienintelė išorinė kambario siena orientuota į pietus, lauko durų nėra.

Plytų šilumos laidumo koeficientas Kt = 0,58 W/mºC, mineralinės vatos - 0,04 W/mºC. Šiluminė varža:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 kv. m x C/W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 kv. m x C/W. Apskritai vertikaliam pastato apvalkalui: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 kv. m x C/W.

Išorinės sienos plotas A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Šilumos nuostoliai per sieną:

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

Apskaičiuojant nuostolius per langus, naudojama ta pati formulė, tačiau jų šiluminė varža, kaip taisyklė, yra nurodyta pase ir jos skaičiuoti nereikia.

Namo šilumos izoliacijoje langai yra „silpnoji grandis“. Per juos prarandama gana didelė šilumos dalis. Daugiasluoksniai stiklo paketai, šilumą atspindinčios plėvelės, dvigubi rėmai sumažins nuostolius, tačiau net ir tai nepadės visiškai išvengti šilumos nuostolių

Jei name yra energiją taupantys 1,5 x 1,5 m² langai, orientuoti į šiaurę, o šiluminė varža 0,87 m2°C/W, tai nuostoliai bus:

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

Šilumos inžinerinio skaičiavimo pavyzdys Nr.3

Atlikime medinio rąstinio pastato fasadu, pastatyto iš pušinių rąstų 0,22 m storio sluoksniu, šiluminį skaičiavimą Koeficientas šiai medžiagai K = 0,15. Tokiu atveju šilumos nuostoliai bus tokie:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰С/W.

Žemiausia penkių dienų laikotarpio temperatūra yra -18 ⁰, komfortui namuose nustatyta 21 ⁰. Skirtumas bus 39 ⁰. Remiantis 120 m² plotu, rezultatas bus:

Qс = 120 x 39: 1,47 = 3184 W.

Palyginimui nustatykime mūrinio namo nuostolius. Kalkių smėlio plytų koeficientas yra 0,72.

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

Tomis pačiomis sąlygomis medinis namas yra ekonomiškesnis. Smėlio-kalkių plyta čia visiškai netinka sienoms statyti.

Medinė konstrukcija turi didelę šiluminę galią. Jo uždarančios konstrukcijos ilgą laiką palaiko patogią temperatūrą. Visgi, net ir rąstinį namą reikia apšiltinti ir tai geriau daryti tiek viduje, tiek išorėje

Statybininkai ir architektai rekomenduoja tai padaryti šildymo įrengimo šilumos skaičiavimas tinkamam įrangos parinkimui ir namo projektavimo etape tinkamos šiltinimo sistemos parinkimui.

Šilumos skaičiavimo pavyzdys Nr.4

Namas bus pastatytas Maskvos srityje. Skaičiavimui buvo paimta siena iš putplasčio blokelių. Kaip taikoma izoliacija ekstruzinis polistireninis putplastis. Konstrukcijos apdaila iš abiejų pusių tinkas. Jo struktūra yra kalkakmenio-smėlio.

Putų polistirenas turi 24 kg/mᶾ tankį.

Santykinė oro drėgmė patalpoje yra 55%, esant vidutinei 20⁰ temperatūrai. Sluoksnio storis:

• tinkas - 0,01 m;
• putų betonas - 0,2 m;
• putų polistirenas - 0,065 m.

Užduotis – surasti reikiamą ir faktinę šilumos perdavimo varžą. Reikalingas Rtr nustatomas pakeičiant reikšmes išraiškoje:

Rtr=a x GSOP+b

kur GOSP yra šildymo sezono dienos laipsnis, a ir b yra koeficientai, paimti iš Taisyklių kodekso 50.13330.2012 lentelės Nr. 3. Kadangi pastatas yra gyvenamasis, a yra 0,00035, b = 1,4.

GSOP apskaičiuojamas naudojant formulę, paimtą iš to paties SP:

GOSP = (tv – tot) x zot.

Šioje formulėje tв = 20⁰, tоt = -2,2⁰, zоt - 205 yra šildymo laikotarpis dienomis. Taigi:

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

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

Naudodami lentelę Nr. 2 SP50.13330.2012, nustatykite šilumos laidumo koeficientus kiekvienam sienos sluoksniui:

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

Bendras sąlyginis atsparumas šilumos perdavimui Ro yra lygus visų sluoksnių varžų sumai. Jis apskaičiuojamas pagal formulę:

Ši formulė paimta iš SP 50.13330.2012. Čia 1/av yra vidinių paviršių atsparumas šilumos suvokimui. 1/an - toks pat kaip išorinis, δ / λ - sluoksnio šiluminė varža

Pakeisdami gautas reikšmes: Rо arb. = 2,54 m2°C/W. Rф nustatomas Ro padauginus iš koeficiento r, lygaus 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x °C/W.

Dėl to reikia pakeisti gaubto elemento konstrukciją, nes tikroji šiluminė varža yra mažesnė nei apskaičiuotoji.

Yra daug kompiuterių paslaugų, kurios pagreitina ir supaprastina skaičiavimus.

Šiluminiai skaičiavimai yra tiesiogiai susiję su nustatymu rasos taškas. Kas tai yra ir kaip sužinoti jo reikšmę, sužinosite iš mūsų rekomenduojamo straipsnio.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Šilumos inžinerinių skaičiavimų atlikimas naudojant internetinį skaičiuotuvą:

Teisingas šilumos inžinerijos skaičiavimas:

Kompetentingas termotechninis skaičiavimas leis įvertinti namo išorinių elementų apšiltinimo efektyvumą ir nustatyti reikalingos šildymo įrangos galią.

Dėl to galite sutaupyti pinigų perkant medžiagas ir šildymo prietaisus. Geriau iš anksto žinoti, ar įranga gali susidoroti su pastato šildymu ir oro kondicionavimu, nei pirkti viską atsitiktinai.

Žemiau esančiame bloke palikite komentarus, užduokite klausimus ir pateikite nuotraukas, susijusias su straipsnio tema. Papasakokite, kaip šilumos inžineriniai skaičiavimai padėjo išsirinkti reikiamos galios šildymo įrangą ar izoliacijos sistemą. Gali būti, kad jūsų informacija bus naudinga svetainės lankytojams.