Tepelnětechnický výpočet budovy: specifika a vzorce pro provádění výpočtů + praktické příklady

Při provozu objektu je nežádoucí jak přehřívání, tak zamrzání.Výpočty tepelné techniky, které jsou neméně důležité než výpočet účinnosti, pevnosti, požární odolnosti a životnosti, vám umožní určit zlatou střední cestu.

Na základě tepelně technických norem, klimatických charakteristik, paropropustnosti a propustnosti vlhkosti jsou vybírány materiály pro konstrukci obvodových konstrukcí. Na to, jak tento výpočet provést, se podíváme v článku.

Účel tepelně technických výpočtů

Hodně záleží na tepelně technických vlastnostech trvalého obestavby budovy. Patří sem vlhkost konstrukčních prvků a teplotní indikátory, které ovlivňují přítomnost nebo nepřítomnost kondenzace na vnitřních příčkách a stropech.

Výpočet ukáže, zda budou zachovány stabilní teplotní a vlhkostní charakteristiky při plusových a mínusových teplotách. Výčet těchto charakteristik zahrnuje i takový ukazatel, jako je množství tepla ztraceného pláštěm budovy v chladném období.

Nemůžete začít navrhovat, aniž byste měli všechna tato data. Na jejich základě se volí tloušťka stěn a stropů a posloupnost vrstev.

Podle předpisů GOST 30494-96 hodnoty teploty v interiéru. V průměru je to 21⁰. Relativní vlhkost přitom musí zůstat v příjemném rozmezí, což je v průměru 37 %. Nejvyšší rychlost pohybu vzduchové hmoty je 0,15 m/s

Výpočet tepelné techniky má za cíl určit:

1. Jsou provedení shodná s uvedenými požadavky z hlediska tepelné ochrany?
2. Jak plně je zajištěno příjemné mikroklima uvnitř budovy?
3. Je zajištěna optimální tepelná ochrana konstrukcí?

Hlavním principem je udržování rovnováhy rozdílu teplotních ukazatelů atmosféry vnitřních konstrukcí plotů a prostor. Pokud toto nebude dodrženo, tyto povrchy budou absorbovat teplo a teplota uvnitř zůstane velmi nízká.

Vnitřní teplota by neměla být výrazně ovlivněna změnami tepelného toku. Tato vlastnost se nazývá tepelná odolnost.

Provedením tepelného výpočtu se určí optimální meze (minimální a maximální) rozměrů stěn a tlouštěk stropů. To zaručuje provoz budovy po dlouhou dobu, a to jak bez extrémního zamrzání konstrukcí, tak i bez přehřívání.

Možnosti provádění výpočtů

Chcete-li provést výpočty tepla, potřebujete počáteční parametry.

Závisí na řadě vlastností:

1. Účel budovy a její typ.
2. Orientace vertikálních obvodových konstrukcí vzhledem ke světovým stranám.
3. Geografické parametry budoucího domova.
4. Objem budovy, její počet podlaží, plocha.
5. Typy a rozměry dveřních a okenních otvorů.
6. Druh vytápění a jeho technické parametry.
7. Počet trvale bydlících obyvatel.
8. Materiály pro svislé a vodorovné oplocení.
9. Stropy v horním patře.
10. Zařízení pro dodávku teplé vody.
11. Typ ventilace.

Při výpočtu se berou v úvahu i další konstrukční vlastnosti konstrukce. Vzduchová propustnost obvodových konstrukcí by neměla přispívat k nadměrnému ochlazování uvnitř domu a snižovat vlastnosti tepelné ochrany prvků.

Tepelné ztráty jsou také způsobeny podmáčením stěn a navíc s tím souvisí i vlhkost, která negativně ovlivňuje životnost stavby.

V procesu výpočtu se nejprve určí tepelně technické údaje stavebních materiálů, ze kterých jsou vyrobeny obvodové prvky budovy. Kromě toho podléhá stanovení snížený odpor prostupu tepla a dodržení jeho standardní hodnoty.

Vzorce pro provádění výpočtů

Tepelné ztráty z domu lze rozdělit na dvě hlavní části: ztráty obvodovým pláštěm budovy a ztráty způsobené provozem budovy. ventilační systém. Kromě toho dochází ke ztrátám tepla při vypouštění teplé vody do kanalizace.

Ztráty přes obálky budov

Pro materiály, ze kterých jsou obvodové konstrukce konstruovány, je nutné zjistit hodnotu indexu tepelné vodivosti Kt (W/m x stupeň). Jsou v příslušných referenčních knihách.

Nyní, když známe tloušťku vrstev, podle vzorce: R = S/Kt, vypočítejte tepelný odpor každé jednotky. Pokud je struktura vícevrstvá, všechny získané hodnoty se sečtou.

Nejjednodušší způsob, jak určit velikost tepelných ztrát, je sečíst tepelné toky skrz obvodové konstrukce, které ve skutečnosti tvoří tuto budovu.

Podle této metodiky berou v úvahu skutečnost, že materiály, které tvoří strukturu, mají odlišnou strukturu. Počítá se také s tím, že tepelný tok jimi procházející má různá specifika.

Pro každou jednotlivou konstrukci je tepelná ztráta určena vzorcem:

Q = (A/R) x dT

Tady:

• A je plocha v m².
• R je odpor konstrukce vůči přenosu tepla.
• dT je teplotní rozdíl mezi venku a uvnitř.Je třeba stanovit pro nejchladnější 5denní období.

Provedením výpočtu tímto způsobem můžete získat výsledek pouze pro nejchladnější pětidenní období. Celková tepelná ztráta za celé chladné období se stanoví se zohledněním parametru dT, přičemž se nebere v úvahu nejnižší teplota, ale průměrná.

Míra vstřebávání tepla a také přenos tepla závisí na vlhkosti klimatu v regionu. Z tohoto důvodu se při výpočtech používají vlhkostní mapy.

Dále se vypočítá množství energie potřebné ke kompenzaci ztrát tepla jak pláštěm budovy, tak větráním. Označuje se symbolem W.

Existuje na to vzorec:

W = ((Q + Qv) x 24 x N)/1000

V něm je N doba trvání topného období ve dnech.

Nevýhody výpočtu plochy

Výpočet na základě plošného ukazatele není příliš přesný. Zde se neberou v úvahu takové parametry, jako je klima, ukazatele teploty, minimální i maximální, a vlhkost. Vzhledem k ignorování mnoha důležitých bodů má výpočet značné chyby.

Projekt často ve snaze je pokrýt obsahuje „rezervu“.

Pokud je přesto pro výpočet zvolena tato metoda, je třeba vzít v úvahu následující nuance:

1. Pokud je výška svislých plotů do tří metrů a na jedné ploše nejsou více než dva otvory, je lepší výsledek vynásobit 100 W.
2. Pokud projekt zahrnuje balkon, dvě okna nebo lodžii, vynásobte průměrem 125 W.
3. Pokud jsou prostory průmyslové nebo skladové, používá se multiplikátor 150 W.
4. Pokud jsou otopná tělesa umístěna v blízkosti oken, jejich návrhová kapacita se zvyšuje o 25 %.

Vzorec pro oblast je:

Q=S x 100 (150) W.

Zde Q je komfortní úroveň tepla v budově, S je vytápěná plocha v m². Čísla 100 nebo 150 představují konkrétní množství tepelné energie spotřebované na vytápění 1 m².

Ztráty větráním domu

Klíčovým parametrem je v tomto případě rychlost výměny vzduchu. Za předpokladu, že stěny domu jsou paropropustné, je tato hodnota rovna jedné.

Pronikání studeného vzduchu do domu se provádí přívodním větráním. Odtahová ventilace napomáhá úniku teplého vzduchu. Rekuperátor-výměník snižuje ztráty větráním. Nedovoluje, aby teplo unikalo spolu s odcházejícím vzduchem a ohřívá proudy příchozího vzduchu

Předpokládá se, že vzduch uvnitř budovy se kompletně obnoví během jedné hodiny. Budovy postavené podle normy DIN mají stěny s parotěsnými zábranami, takže zde je rychlost výměny vzduchu brána jako dvě.

Existuje vzorec, který určuje tepelné ztráty ventilačním systémem:

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

Zde symboly znamenají následující:

1. Qв - tepelné ztráty.
2. V je objem místnosti v mᶾ.
3. P je hustota vzduchu. jeho hodnota je rovna 1,2047 kg/mᶾ.
4. Kv - kurz výměny vzduchu.
5. C je měrná tepelná kapacita. To se rovná 1005 J/kg x C.

Na základě výsledků tohoto výpočtu je možné určit výkon generátoru tepla otopné soustavy. Pokud je hodnota výkonu příliš vysoká, řešením situace může být větrací zařízení s rekuperátorem. Podívejme se na pár příkladů domů z různých materiálů.

Příklad tepelnětechnického výpočtu č.1

Vypočítejme obytnou budovu nacházející se v klimatické oblasti 1 (Rusko), podokres 1B. Všechna data jsou převzata z tabulky 1 SNiP 23-01-99. Nejchladnější teplota pozorovaná za pět dní s pravděpodobností 0,92 je tн = -22⁰С.

V souladu s SNiP trvá topné období (zop) 148 dní. Průměrná teplota během topného období s průměrnou denní teplotou vzduchu venku je 8⁰ - tot = -2,3⁰. Venkovní teplota během topné sezóny je tht = -4,4⁰.

Tepelné ztráty domu jsou nejdůležitějším bodem ve fázi projektování. Výběr stavebních materiálů a izolace závisí na výsledcích výpočtu. Nejsou žádné nulové ztráty, ale musíte se snažit zajistit, aby byly co nejúčelnější

Podmínkou bylo, že teplota v místnostech domu by měla být 22⁰. Dům má dvě podlaží a stěny o tloušťce 0,5 m. Jeho výška je 7 m, půdorysné rozměry 10 x 10 m. Materiál svislých obvodových konstrukcí je teplá keramika. Pro něj je součinitel tepelné vodivosti 0,16 W/m x C.

Jako vnější izolace byla použita minerální vlna o tloušťce 5 cm. Hodnota Kt pro něj je 0,04 W/m x C. Počet okenních otvorů v domě je 15 ks. 2,5 m² každý.

Tepelné ztráty stěnami

Nejprve je potřeba určit tepelný odpor jak keramické stěny, tak izolace. V prvním případě R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 čtverečních. m x C/W. Ve druhém - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 čtverečních. m x C/W. Obecně platí, že pro svislý plášť budovy: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 čtverečních metrů. m x C/W.

Protože tepelné ztráty jsou přímo úměrné ploše obvodových konstrukcí, vypočítáme plochu stěn:

A = 10 x 4 x 7 – 15 x 2,5 = 242,5 m²

Nyní můžete určit tepelné ztráty stěnami:

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

Tepelné ztráty vodorovnými uzavíracími konstrukcemi se počítají obdobným způsobem. Na závěr jsou všechny výsledky sečteny.

Pokud je suterén, tepelné ztráty přes základ a podlahu budou menší, protože výpočet zahrnuje teplotu půdy, nikoli venkovní vzduch

Pokud je suterén pod podlahou prvního patra vytápěn, není nutné podlahu izolovat. Stále je lepší obložit stěny sklepa izolací, aby teplo neunikalo do země.

Stanovení ztrát větráním

Pro zjednodušení výpočtu neberou v úvahu tloušťku stěn, ale jednoduše určují objem vzduchu uvnitř:

V = 10x10x7 = 700 mᶾ.

Při výměně vzduchu Kv = 2 budou tepelné ztráty:

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

Pokud Kv = 1:

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

Rotační a deskové výměníky tepla zajišťují efektivní větrání obytných budov. Účinnost prvního je vyšší, dosahuje 90 %.

Příklad tepelnětechnického výpočtu č. 2

Je nutné vypočítat ztráty přes cihlovou zeď o tloušťce 51 cm, která je izolována 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 venkovní dveře.

Pro cihlu je součinitel tepelné vodivosti Kt = 0,58 W/mºC, pro minerální vlnu - 0,04 W/mºC. Teplotní odolnost:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 čtverečních. m x C/W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 čtverečních. m x C/W. Obecně platí, že pro svislý plášť budovy: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 čtverečních metrů. m x C/W.

Plocha vnější stěny A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Tepelné ztráty stěnou:

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

Pro výpočet ztrát okny se používá stejný vzorec, ale jejich tepelný odpor je zpravidla uveden v pasu a není třeba jej vypočítat.

Při tepelné izolaci domu jsou okna „slabým článkem“. Ztrácí se jimi poměrně velká část tepla. Vícevrstvá okna s dvojitým zasklením, fólie odrážející teplo, dvojité rámy sníží ztráty, ale ani to nepomůže úplně zabránit tepelným ztrátám

Pokud má dům energeticky úsporná okna o rozměrech 1,5 x 1,5 m², orientovaná na sever a tepelný odpor je 0,87 m2°C/W, pak ztráty budou:

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

Příklad tepelnětechnického výpočtu č. 3

Proveďme tepelný výpočet dřevostavby srubové stavby s fasádou z borové kulatiny o síle vrstvy 0,22 m. Koeficient pro tento materiál je K = 0,15. V této situaci budou tepelné ztráty:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰С/W.

Nejnižší teplota pětidenního období je -18⁰, pro pohodlí v domě je teplota nastavena na 21⁰. Rozdíl bude 39⁰. Na ploše 120 m² bude výsledkem:

Qс = 120 x 39: 1,47 = 3184 W.

Pro srovnání určíme ztráty zděného domu. Koeficient pro vápenopískovou cihlu je 0,72.

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

Za stejných podmínek je dřevěný dům ekonomičtější. Vápenopísková cihla se zde pro stavbu zdí vůbec nehodí.

Dřevěná konstrukce má vysokou tepelnou kapacitu. Jeho uzavírací konstrukce udržují příjemnou teplotu po dlouhou dobu. Přesto i srubový dům potřebuje zateplit a je lepší to udělat uvnitř i venku

Stavitelé a architekti doporučují, abyste to rozhodně udělali výpočet tepla pro instalaci vytápění pro správný výběr zařízení a ve fázi návrhu domu pro volbu vhodného zateplovacího systému.

Příklad výpočtu tepla č. 4

Dům bude postaven v Moskevské oblasti. Pro výpočet byla vzata stěna z pěnových bloků. Jak se izolace aplikuje extrudovaná polystyrenová pěna. Dokončení konstrukce je z obou stran omítkou. Jeho struktura je vápencovo-písková.

Expandovaný polystyren má hustotu 24 kg/mᶾ.

Relativní vlhkost vzduchu v místnosti je 55 % při průměrné teplotě 20⁰. Tloušťka vrstvy:

• omítka - 0,01 m;
• pěnový beton - 0,2 m;
• pěnový polystyren - 0,065 m.

Úkolem je zjistit požadovaný a skutečný odpor prostupu tepla. Požadovaný Rtr se určí nahrazením hodnot ve výrazu:

Rtr=a x GSOP+b

kde GOSP je denostupeň topné sezóny, aab jsou koeficienty převzaté z tabulky č. 3 Řádu 50.13330.2012. Protože je budova obytná, a je 0,00035, b = 1,4.

GSOP se vypočítá pomocí vzorce převzatého ze stejného SP:

GOSP = (tv – tot) x zot.

V tomto vzorci je tв = 20⁰, tоt = -2,2⁰, zоt - 205 topné období ve dnech. Proto:

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

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

Pomocí tabulky č. 2 SP50.13330.2012 určete součinitele tepelné vodivosti pro každou vrstvu stěny:

• λbl = 0,81 W/m⁰С;
• λb2 = 0,26 W/m⁰С;
• λb3 = 0,041 W/m⁰С;
• λb4 = 0,81 W/m⁰С.

Celkový podmíněný odpor proti přenosu tepla Ro je roven součtu odporů všech vrstev. Vypočítá se pomocí vzorce:

Tento vzorec je převzat z SP 50.13330.2012. Zde 1/av je odpor vůči tepelnému vnímání vnitřních povrchů. 1/an - stejné jako vnější, δ / λ - tepelný odpor vrstvy

Dosazením hodnot získáme: Rо arb. = 2,54 m2°C/W. Rф se určí vynásobením Ro koeficientem r rovným 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x °C/W.

Výsledek vyžaduje změnu konstrukce uzavíracího prvku, protože skutečný tepelný odpor je menší než vypočítaný.

Existuje mnoho počítačových služeb, které urychlují a zjednodušují výpočty.

Se stanovením přímo souvisí tepelné výpočty rosný bod. Co to je a jak najít jeho význam, se dozvíte z článku, který doporučujeme.

Závěry a užitečné video k tématu

Provádění tepelně technických výpočtů pomocí online kalkulačky:

Správný tepelně technický výpočet:

Kompetentní tepelnětechnický výpočet vám umožní vyhodnotit účinnost izolace vnějších prvků domu a určit výkon potřebného topného zařízení.

V důsledku toho můžete ušetřit peníze při nákupu materiálů a topných zařízení. Je lepší vědět předem, zda si zařízení poradí s vytápěním a klimatizací budovy, než kupovat vše nahodile.

Zanechte komentáře, ptejte se a zveřejňujte fotografie související s tématem článku v bloku níže. Řekněte nám, jak vám tepelně technické výpočty pomohly vybrat topné zařízení požadovaného výkonu nebo izolačního systému. Je možné, že vaše informace budou užitečné pro návštěvníky webu.