В процессе использования строения лучше избегать как перегрева, так и замерзания. Найти оптимальный вариант поможет теплотехнический расчёт, значимый настолько же, как и расчет экономичности, прочности, огнестойкости, долговечности.
При выборе материалов для ограждающих конструкций учитываются теплотехнические нормы, климат и паро-влагопроницаемость строительных материалов.
Цель теплотехнического расчета
От технических свойств капитальных ограждений здания зависят многие факторы: влажность строительных элементов и температуры, влияющие на появление конденсата на межкомнатных перегородках и перекрытиях.
Расчёт определит поддержание стабильных температурных и влажных условий при положительной и отрицательной температуре. К этим характеристикам относится потеря тепла ограждающими конструкциями здания зимой.
Проектирование невозможно начать без всей этой информации.
По ней определяют толщину стен и перекрытий, а также последовательность слоёв.
Теплотехнический расчет направлен на выяснение .
- Соответствуют ли по термозащите конструкции заявленным требованиям?
- Достаточно ли хорошо поддерживается комфортная атмосфера внутри строения?
- Достигается ли оптимальная тепловая защита конструкций?
Главное правило — поддерживать равновесие между температурой воздуха, конструкций стен и помещения. Без этого поверхности будут накалять тепло, а внутри будет холодно.
Изменения теплового потока не должны существенно воздействовать на внутреннюю температуру, что называется теплоустойчивостью.
Тепловой расчет позволяет установить оптимальные габариты (минимальные и максимальные) стен и перекрытий по толщине. Такой подход обеспечивает долговечную эксплуатацию здания без чрезмерных замерзаний или перегревов конструкций.
Параметры для выполнения расчетов
Для тепло расчета требуются начальные данные.
Зависят они от ряда характеристик:
- Назначения постройки и ее типа.
- Направление расположения вертикальных ограждений по сторонам света.
- Географических параметров будущего дома.
- Объема здания, его этажности, площади.
- Виды и габариты проёмов для дверей и окон.
- Вида отопления и его технических параметров.
- Количества постоянных жильцов.
- Материалы для ограждений, стоящих вертикально и горизонтально.
- Перекрытия верхнего этажа.
- Оснащения горячим водоснабжением.
- Вида вентиляции.
Расчет учитывает также конструктивные особенности строения. Воздухопроницаемость ограждений не должна вызывать чрезмерное охлаждение в доме и понижать теплоизоляционные свойства элементов.
Переувлажнение стен приводит к потерям тепла и создаёт сырость, которая негативно сказывается на сроке службы строения.
При расчете в первую очередь устанавливают теплотехнические характеристики строительных материалов, используемых для изготовления ограждающих конструкций здания. Также определяется приведенное сопротивление теплопередаче и сравнивается с нормативом.
Формулы для производства расчета
Потери тепла от дома можно разделить на две части: утечки через стены, крышу и пол, а также потери, возникающие при работе оборудования. вентиляционной системыПомимо этого, тепла уходит при выбросе горячей воды в канализацию.
Потери через ограждающие конструкции
Для материалов, из которых построены ограждающие конструкции, необходимо определить значение коэффициента теплопроводности Кт (Вт/(м·град)).
Теперь, зная толщины слоёв, по формуле… R = S/КтРассчитывают термическое сопротивление каждой части конструкции. При многослойной конструкции суммируют полученные значения.
При применении этой методики учитывают разную структуру материалов, входящих в состав конструкций, а также различный характер теплового потока, проходящего через
Для каждой конструкции теплопотери вычисляют по формуле.
Q = (A / R) х dT
Здесь:
- А — площадь в м².
- R — сопротивление конструкции теплопередаче.
- dT — разница температур наружной и внутренней среды. Ее необходимо вычислить для самого холодного пятидневного периода.
Такой способ расчета дает результат только для самого холодной пятидневного периода. Для определения общих теплопотерь за весь холодный сезон необходимо учесть параметр dT, принимая во внимание среднюю температуру, а не самую низкую.
Затем вычисляют количество энергии, необходимое для восполнения потерь тепла, произошедших через ограждающие конструкции и вентиляцию. Обозначение этого количества — W.
Для этого есть формула:
W = ((Q + Qв) х 24 х N)/1000
В ней N — длительность отопительного периода в днях.
Недостатки расчета по площади
Расчет по площади не обладает высокой точностью. Не учитываются факторы климата: минимальная и максимальная температуры, уровень влажности. За счет пропуска важных деталей расчет содержит существенные ошибки.
В проекте часто предусматривается «запас» для компенсации возможных недостатков.
Если всё же для подсчёта предпочтут этот метод, обращают внимание на такие моменты:
- При высоте вертикальных ограждений до трёх метров и не более двух проемов на одной поверхности, результат необходимо увеличить в сто раз.
- При наличии балкона, двух окон или лоджии к мощности умножаем в среднем значение на 125 Вт.
- В промышленных и складских помещениях используют множитель 150 Вт.
- Если радиаторы установлены рядом с окнами, повышается проектная мощность на 25%.
Формула по площади имеет вид:
Q=S х 100 (150) Вт.
Q — это комфорт температурного режима внутри здания, а S — площадь со встроенным отоплением, измеряемая в квадратных метрах. Цифры 100 и 150 представляют собой количество тепловой энергии, необходимое для нагрева одного квадратного метра.
Потери через вентиляцию дома
В данном случае решающим фактором служит частота обновления воздуха. Если стены дома пропускают пар, то этот показатель равен одному.
В течение часа обеспечивается полная замена воздуха в здании. Здания, возведенные по стандарту DIN, оснащены стенами с пароизоляцией, поэтому коэффициент воздухообмена для них равен двум.
Существует формула для расчета тепловых потерь в вентиляционной системе.
Qв = (V х Кв : 3600) х Р х С х dT
Здесь символы обозначают следующее:
- Qв — теплопотери.
- V — объем комнаты в мᶾ.
- Плотность воздуха составляет 1,2047 килограмма на кубический метр.
- Кв — кратность воздухообмена.
- С — удельная теплоемкость. Она равна 1005 Дж/кг х С.
По результатам расчёта можно установить мощность теплогенератора в системе отопления. При чрезмерно высоком значении мощности возможным решением проблемы станет устройство вентиляции с рекуператоромПосмотрим примеры построек из различных материалов.
Пример теплотехнического расчета №1
Расчет жилого дома в первом климатическом районе (Россия), подрайон 1В, выполнен по данным таблицы 1 СНиП 23-01-99. Наименьшая температура, сохраняющаяся в течение пяти суток с обеспеченностью 0,92, составила tн = -22⁰С.
Согласно СНиП отопительный период длится 148 суток. Средняя температура во время отопительного периода при среднесуточных показателях температуры воздуха на улице +8° составляет -2,3°. Температура снаружи в отопительный сезон равна -4,4°.
Соглашение предусматривает поддержание температуры 22⁰С в комнатах дома. Дом двухэтажный с стенами толщиной 0,5 м. Его высота составляет 7 м, а габариты в плане — 10 на 10 м. Вертикальные ограждающие конструкции выполнены из теплой керамики с коэффициентом теплопроводности 0,16 Вт/(м х С).
В качестве наружного утеплителя применялась минеральная вата толщиной 5 см с коэффициентом теплопроводности 0,04 Вт/(м х С). В доме насчитывается 15 оконных проемов площадью по 2,5 м² каждый.
Теплопотери через стены
Сначала необходимо определить термическое сопротивление как керамической стены, так и утеплителя. Для стены R1 = 0,5 : 0,16 = 3,125 квадратных метров х С/Вт. Для утеплителя R2 = 0,05 : 0,04 = 1,25 квадратных метров х С/Вт. Общее термическое сопротивление вертикальной ограждающей конструкции: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 квадратных метров х С/Вт.
Поскольку теплопотери прямо пропорциональны площади ограждающих конструкций, вычисляем площадь стен.
А = 10 х 4 х 7 – 15 х 2,5 = 242,5 м²
Теплопотери через стены теперь можно измерить.
Qс = (242,5 : 4.375) х (22 – (-22)) = 2438,9 Вт.
Расчет теплопотерь через горизонтальные ограждающие конструкции проводится аналогичным образом. В конечном счете, все полученные значения суммируются.
Для отопляемого подвала под полом первого этажа утепление пола необязательно. Стены подвала желательно обработать утеплителем для предотвращения теплопотерь в грунт.
Определение потерь через вентиляцию
Для упрощения расчетов толщину стен не берут во внимание и вычисляют лишь объем воздуха внутри помещения.
V = 10х10х7 = 700 мᶾ.
При кратности воздухообмена Кв равной 2 потери тепла будут составлять…
Qв = (700 х 2) : 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 – (-22)) = 20 776 Вт.
Если Кв = 1:
Qв = (700 х 1) : 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 – (-22)) = 10 358 Вт.
Для эффективной вентиляции жилых домов используют роторные и пластинчатые рекуператоры. У роторных коэффициент полезного действия выше, он может доходить до 90%.
Пример теплотехнического расчета №2
Необходимо рассчитать теплопотери через кирпичную стену толщиной 51 см с утеплителем из минеральной ваты (толщина слоя — 10 см). Внешняя температура — 18⁰С, внутренняя — 22⁰С. Габариты стены: высота — 2,7 м, длина — 4 м. Единственная наружная стена южного направления не имеет внешних дверей.
Коэффициент теплопроводности кирпича составляет 0,58 Вт/(м°С), а минеральной ваты — 0,04 Вт/(м°С). Тепловое сопротивление:
R1 = 0,51 : 0,58 = 0,879 кв. м х С/Вт. R2 = 0,1 : 0,04 = 2,5 кв. м х С/Вт. В целом для вертикальной ограждающей конструкции: R = R1 + R2 = 0.879 + 2,5 = 3.379 кв. м х С/Вт.
Площадь внешней стены А = 2,7 х 4 = 10,8 м²
Потери тепла через стену:
Qс = (10,8 : 3.379) х (22 – (-18)) = 127,9 Вт.
Для определения тепловых потерь через оконные проемы используют ту же формулу, а величина термического сопротивления обычно приводится в технической документации к окнам.
При размещении окон площадью 1,5 х 1,5 м² с энергосберегающими характеристиками на северной стороне дома и термическом сопротивлении 0,87 м2°С/Вт теплопотери будут равны:
Qо = (2,25 : 0,87) х (22 – (-18)) = 103,4 т.
Пример теплотехнического расчета №3
Вычислим тепловые потери деревянного дома из бревна с фасадом из сосновых бревен толщиной 0,22 метра. Для данного материала коэффициент K равен 0,15. Теплопотери в этом случае будут равны:
R = 0,22 : 0,15 = 1,47 м² х ⁰С/Вт.
Разница температур составит 39 градусов, если учесть, что минимальная температура за пять дней -18⁰, а комфортная температура в доме 21⁰. При площади 120 квадратных метров.
Qс = 120 х 39 : 1,47 = 3184 Вт.
Для сравнения вычислим потери кирпичного дома. Для силикатного кирпича коэффициент равен 0,72.
R = 0,22 : 0,72 = 0,306 м² х ⁰С/Вт.
Qс = 120 х 39 : 0,306 = 15 294 Вт.
Деревянный дом в равных условиях оказывается более затратным. Для кладки стен силикатным кирпичом данный вариант неприменим.
Специалисты в области строительства и архитектуры настоятельно советуют выполнять. теплорасчет при устройстве отопления Для правильного выбора оборудования и определения подходящей системы утепления на этапе проектирования дома.
Пример теплорасчета №4
Строительство дома запланировано в Московской области. Расчеты ведут по стене из пеноблоков. В качестве утеплителя используется экструдированный пенополистиролКонструкция отделывается штукатуркой с обеих сторон, состав которой – известково-песчаная смесь.
Пенополистирол имеет плотность 24 кг/мᶾ.
Влажность воздуха в помещении составляет 55%, средняя температура равна 20°С. Высота слоёв:
- штукатурка — 0,01 м;
- пенобетон — 0,2 м;
- пенополистирол — 0,065 м.
Цель — найти нужное и фактическое сопротивления теплопередаче.
Rтр=a х ГСОП+b
ГОСП — это градусо-сутки сезона отопления, коэффициенты а и b берутся из таблицы №3 Свода Правил 50.13330.2012. Для жилых зданий a равно 0,00035, b = 1,4.
ГСОП рассчитываются по формуле, представленной в том же СП.
ГОСП = (tв – tот) х zот.
В данном выражении tв равно 20⁰, tот минус 2,2⁰, а zот составляет 205 — длительность отопительного периода в днях.
ГСОП = ( 20 – (-2,2)) х 205 = 4551⁰ С х сут.;
Rтр = 0,00035 х 4551 + 1,4 = 2,99 м2 х С/Вт.
С помощью таблицы №2 из СНиП 50.13330.2012 вычисляют коэффициенты теплопроводности для каждого слоя стены.
- λб1 = 0,81 Вт/м ⁰С;
- λб2 = 0,26 Вт/м ⁰С;
- λб3 = 0,041 Вт/м ⁰С;
- λб4 = 0,81 Вт/м ⁰С.
Полное условное сопротивление теплопередачи Ro равно сумме сопротивлений всех слоёв. Его рассчитывают по формуле.
Подставляя значения, получают: Ro усл. = 2,54 м²°С/Вт. Rф вычисляют, умножив Ro на коэффициент r, равный 0,9.
Rф = 2,54 х 0,9 = 2,3 м2 х °С/Вт.
Получившийся результат требует переработки конструкции ограждающего элемента, так как реальное тепловое сопротивление ниже ожидаемого.
Многие компьютерные сервисы способствуют быстроте и лёгкости расчетов.
Тепловые расчёты неразрывно связаны с установлением. точки росыОпределение этого понятия и способы определения его значения представлены в статье, которую мы предлагаем вам.
Выводы и полезное видео по теме
Проведение теплотехнических расчетов с помощью интернет-калькулятора.
Правильный теплотехнический расчет:
Тщательный теплотехнический расчет поможет определить эффективность утепления стен и крыши дома, а также рассчитать необходимую мощность отопительной системы.
В результате покупки можно сэкономить на материалах и нагревательных устройствах.
Лучше заранее понять, сможет ли техника отапливать и охлаждать сооружение, чем приобретать всё наугад.
Пожалуйста, оставляйте комментарии, задавайте вопросы и размещайте фото по теме статьи в блоке ниже. Расскажите, как теплотехнический расчет помог выбрать обогревательное оборудование нужной мощности или систему утепления. Возможно, ваша информация будет полезна другим посетителям сайта.