Thermotechnische Berechnung eines Gebäudes: Besonderheiten und Formeln für die Durchführung von Berechnungen + praktische Beispiele

Während des Betriebs des Gebäudes sind sowohl Überhitzung als auch Gefrieren unerwünscht. Die Bestimmung des Mittelweges ermöglicht eine thermotechnische Berechnung, die nicht weniger wichtig ist als die Berechnung von Rentabilität, Festigkeit, Feuerbeständigkeit und Haltbarkeit.

Basierend auf wärmetechnischen Standards, klimatischen Eigenschaften, Dampf- und Feuchtigkeitsdurchlässigkeit wird die Auswahl der Materialien für den Bau von umschließenden Strukturen durchgeführt. Wie diese Berechnung durchgeführt wird, erfahren Sie im Artikel.

Der Zweck der wärmetechnischen Berechnung

Viel hängt von den thermischen Eigenschaften des Kapitalzauns des Gebäudes ab. Dies ist die Luftfeuchtigkeit der Strukturelemente und Temperaturindikatoren, die das Vorhandensein oder Fehlen von Kondensat an den inneren Trennwänden und Decken beeinflussen.

Die Berechnung zeigt, ob stabile Temperatur- und Feuchtigkeitseigenschaften bei Plus- und Minustemperaturen beibehalten werden. Die Liste dieser Merkmale enthält auch einen Indikator wie die Wärmemenge, die die Gebäudehülle in der Kälteperiode verliert.

Sie können nicht mit dem Entwerfen beginnen, ohne alle diese Daten zu haben. Wählen Sie anhand dieser die Dicke der Wände und Böden sowie die Reihenfolge der Schichten.

Gemäß den Vorschriften der GOST 30494-96 Temperaturwerte im Inneren. Im Durchschnitt sind es 21⁰. Gleichzeitig muss die relative Luftfeuchtigkeit in einem angenehmen Rahmen bleiben, und dies sind durchschnittlich 37%. Die höchste Geschwindigkeit der Luftmassenbewegung - 0,15 m / s

Die wärmetechnische Berechnung zielt darauf ab zu bestimmen:

1. Entsprechen die Ausführungen hinsichtlich des Wärmeschutzes den angegebenen Anforderungen?
2. Ist das angenehme Mikroklima im Gebäude so vollständig gewährleistet?
3. Ist ein optimaler Wärmeschutz der Bauwerke gewährleistet?

Das Hauptprinzip besteht darin, ein Gleichgewicht der Temperaturunterschiedsindikatoren der Atmosphäre der inneren Strukturen von Zäunen und Räumen aufrechtzuerhalten. Wenn dies nicht beobachtet wird, absorbieren diese Oberflächen Wärme und die Innentemperatur bleibt sehr niedrig.

Änderungen des Wärmeflusses sollten die Innentemperatur nicht wesentlich beeinflussen.Diese Eigenschaft wird als Wärmebeständigkeit bezeichnet.

Durch Durchführen einer thermischen Berechnung werden die optimalen Grenzen (Minimum und Maximum) der Abmessungen der Wände und Böden in der Dicke bestimmt. Dies ist eine Garantie für den Gebäudebetrieb über einen langen Zeitraum, sowohl ohne extremes Einfrieren der Strukturen als auch ohne Überhitzung.

Parameter zur Durchführung von Berechnungen

Für die Wärmeberechnung benötigen Sie die Anfangsparameter.

Sie hängen von einer Reihe von Merkmalen ab:

1. Bestimmungsort des Gebäudes und seiner Art.
2. Ausrichtung vertikaler Gebäudehüllen relativ zur Ausrichtung zu den Kardinalpunkten.
3. Die geografischen Parameter des zukünftigen Hauses.
4. Das Volumen des Gebäudes, die Anzahl der Stockwerke, die Fläche.
5. Typen und Maßangaben von Tür- und Fensteröffnungen.
6. Art der Heizung und ihre technischen Parameter.
7. Die Anzahl der ständigen Einwohner.
8. Material vertikaler und horizontaler umschließender Strukturen.
9. Überlappung der obersten Etage.
10. Ausgestattet mit heißem Wasser.
11. Art der Belüftung.

Andere strukturelle Merkmale der Struktur werden bei der Berechnung berücksichtigt. Die Luftdurchlässigkeit von Gebäudehüllen sollte nicht zu einer übermäßigen Kühlung im Haus beitragen und die Wärmeabschirmungseigenschaften der Elemente verringern.

Wärmeverlust und Staunässe an den Wänden führen zusätzlich zu Feuchtigkeit, die die Haltbarkeit des Gebäudes beeinträchtigt.

Bei der Berechnung werden zunächst die thermotechnischen Daten der Baustoffe ermittelt, aus denen die Gebäudehülle besteht. Darüber hinaus muss der verringerte Wärmeübertragungswiderstand und die Übereinstimmung mit seinem normativen Wert bestimmt werden.

Formeln zur Berechnung

Vom Haus verlorene Wärmeverluste können in zwei Hauptteile unterteilt werden: Verluste durch Gebäudehüllen und Verluste durch Funktionsstörungen Belüftungssystem. Außerdem geht Wärme verloren, wenn warmes Wasser in die Kanalisation eingeleitet wird.

Verluste durch Gebäudehüllen

Für die Materialien, aus denen die umschließenden Strukturen bestehen, muss der Wert des Wärmeleitfähigkeitsindex Kt (W / m x Grad) ermittelt werden. Sie befinden sich in den entsprechenden Verzeichnissen.

Nun, Kenntnis der Dicke der Schichten gemäß der Formel: R = S / CTBerechnen Sie den Wärmewiderstand jeder Einheit. Wenn das Design mehrschichtig ist, werden alle erhaltenen Werte addiert.

Die Abmessungen des Wärmeverlusts lassen sich am einfachsten durch Hinzufügen der Wärmeströme durch die umschließenden Strukturen bestimmen, die dieses Gebäude tatsächlich bilden

Berücksichtigen Sie bei dieser Technik den Moment, in dem die Materialien, aus denen die Struktur besteht, eine andere Struktur haben. Es wird auch berücksichtigt, dass der durch sie fließende Wärmefluss unterschiedliche Besonderheiten aufweist.

Für jedes einzelne Design wird der Wärmeverlust durch die Formel bestimmt:

Q = (A / R) x dT

Hier:

• A - Fläche in m².
• R ist der Widerstand der Wärmeübertragungsstruktur.
• dT ist die Temperaturdifferenz zwischen außen und innen. Es muss für den kältesten Zeitraum von 5 Tagen bestimmt werden.

Wenn Sie die Berechnung auf diese Weise durchführen, können Sie das Ergebnis nur für den kältesten Zeitraum von fünf Tagen erhalten. Der gesamte Wärmeverlust für die gesamte kalte Jahreszeit wird unter Berücksichtigung des Parameters dT unter Berücksichtigung der Temperatur bestimmt, nicht der niedrigsten, sondern des Durchschnitts.

Der Grad der Wärmeaufnahme sowie die Wärmeübertragung hängen von der Luftfeuchtigkeit in der Region ab. Aus diesem Grund werden bei den Berechnungen Feuchtigkeitskarten verwendet.

Berechnen Sie als Nächstes die Energiemenge, die benötigt wird, um den Wärmeverlust auszugleichen, der sowohl durch die Gebäudehülle als auch durch die Belüftung gelangt ist. Es wird von W. angezeigt.

Dafür gibt es eine Formel:

W = ((Q + QB) × 24 × N) / 1000

Darin ist N die Dauer der Heizperiode in Tagen.

Die Nachteile der Berechnung der Fläche

Die Berechnung basierend auf dem Flächenindikator ist nicht sehr genau. Hierbei werden Parameter wie Klima, Temperaturindikatoren, sowohl minimale als auch maximale Luftfeuchtigkeit, nicht berücksichtigt. Da viele wichtige Punkte ignoriert werden, weist die Berechnung erhebliche Fehler auf.

Das Projekt versucht oft, sie zu blockieren und sieht "Lagerbestände" vor.

Wenn Sie diese Berechnungsmethode dennoch gewählt haben, müssen Sie die folgenden Nuancen berücksichtigen:

1. Bei einer Höhe von vertikalen Zäunen von bis zu drei Metern und dem Vorhandensein von nicht mehr als zwei Öffnungen auf einer Oberfläche ist es besser, mit 100 Watt zu multiplizieren.
2. Wenn das Projekt einen Balkon hat, werden zwei Fenster oder eine Loggia mit durchschnittlich 125 Watt multipliziert.
3. Wenn es sich um Industrie- oder Lagerräume handelt, wird ein 150-W-Multiplikator verwendet.
4. Befinden sich Heizkörper in der Nähe von Fenstern, erhöht sich ihre Auslegungskapazität um 25%.

Die Flächenformel lautet:

Q = S x 100 (150) W.

Hier ist Q eine angenehme Wärmemenge im Gebäude, S ist die Fläche mit Heizung in m². Zahlen 100 oder 150 - die spezifische Menge an Wärmeenergie, die zum Heizen von 1 m² aufgewendet wird.

Verluste durch Heimlüftung

Der Schlüsselparameter in diesem Fall ist der Luftwechselkurs. Vorausgesetzt, die Wände des Hauses sind dampfdurchlässig, ist dieser Wert gleich Eins.

Das Eindringen von kalter Luft in das Haus erfolgt durch Zulüftung. Die Absaugung trägt zur Abgabe warmer Luft bei. Reduziert Verluste durch die Belüftung des Wärmetauschers. Es lässt keine Wärme zusammen mit der Abluft entweichen und er erwärmt die einströmenden Ströme

Es ermöglicht eine vollständige Aktualisierung der Luft im Gebäude in einer Stunde. Gebäude, die nach der DIN-Norm gebaut wurden, haben Wände mit Dampfsperre, daher wird hier ein Luftaustausch von zwei angenommen.

Es gibt eine Formel, nach der der Wärmeverlust durch ein Lüftungssystem bestimmt wird:

Qw = (V x Qu: 3600) x P x C x dT

Hier zeigen die Symbole Folgendes an:

1. Q - Wärmeverlust.
2. V ist das Volumen des Raumes in mᶾ.
3. P ist die Luftdichte. sein Wert wird gleich 1,2047 kg / mᶾ angenommen.
4. Kv - die Luftwechselrate.
5. C ist die spezifische Wärme. Es ist gleich 1005 J / kg x C.

Basierend auf den Ergebnissen dieser Berechnung ist es möglich, die Leistung des Wärmeerzeugers der Heizungsanlage zu bestimmen. Wenn der Leistungswert zu hoch ist, kann die Situation ein Ausweg werden. Lüftungsgerät mit Rekuperator. Schauen wir uns einige Beispiele für Häuser aus verschiedenen Materialien an.

Ein Beispiel für die wärmetechnische Berechnung Nr. 1

Wir berechnen ein Wohngebäude in 1 Klimaregion (Russland), Teilgebiet 1B. Alle Daten stammen aus Tabelle 1 von SNiP 23-01-99. Die kälteste Temperatur, die fünf Tage lang mit einer Sicherheit von 0,92 - tn = -22 ° C beobachtet wurde.

Gemäß SNiP beträgt die Aufheizzeit (zop) 148 Tage. Die Durchschnittstemperatur während der Heizperiode mit täglichen Durchschnittstemperaturindizes der Luft auf der Straße beträgt 8 ° C - tot = -2,3 ° C. Die Außentemperatur während der Heizperiode beträgt tht = -4,4 °.

Der Wärmeverlust zu Hause ist der wichtigste Moment in der Entwurfsphase. Die Wahl der Baustoffe und der Dämmung hängt von den Ergebnissen der Berechnung ab. Es gibt keine Nullverluste, aber bemühen Sie sich, diese so zweckmäßig wie möglich zu gestalten.

Die Bedingung ist, dass die Temperatur von 22 дома in den Räumen des Hauses zur Verfügung gestellt werden sollte. Das Haus hat zwei Stockwerke und Wände mit einer Dicke von 0,5 m. Seine Höhe beträgt 7 m, die Abmessungen im Grundriss betragen 10 x 10 m. Das Material der vertikalen Wand ist warme Keramik. Der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient beträgt dafür 0,16 W / m x C.

Mineralwolle wurde als äußere Isolierung verwendet, 5 cm dick. Der CT-Wert für sie beträgt 0,04 W / m x C. Die Anzahl der Fensteröffnungen im Haus beträgt 15 Stück. Jeweils 2,5 m².

Wärmeverlust durch Wände

Zunächst muss der Wärmewiderstand sowohl der Keramikwand als auch der Isolierung bestimmt werden. Im ersten Fall ist R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 sq. mx C / W. Im zweiten - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 sq. mx C / W. Im Allgemeinen gilt für eine vertikale Gebäudehülle: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 m². mx C / W.

Da der Wärmeverlust in direktem Verhältnis zur Fläche der Gebäudehülle steht, berechnen wir die Fläche der Wände:

A = 10 x 4 x 7 - 15 x 2,5 = 242,5 m²

Jetzt können Sie den Wärmeverlust durch die Wände bestimmen:

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

Wärmeverluste durch horizontale Wände werden auf die gleiche Weise berechnet. Als Ergebnis werden alle Ergebnisse zusammengefasst.

Wenn es einen Keller gibt, ist der Wärmeverlust durch das Fundament und den Boden geringer, da die Bodentemperatur und nicht die Außenluft in die Berechnung einbezogen wird

Wenn der Keller unter dem Boden des ersten Stockwerks beheizt ist, kann der Boden nicht isoliert werden.Kellerwände sind noch besser mit Isolierung ummantelt, damit die Wärme nicht in den Boden gelangt.

Ermittlung von Verlusten durch Belüftung

Berücksichtigen Sie zur Vereinfachung der Berechnung nicht die Wandstärke, sondern bestimmen Sie einfach das Luftvolumen im Inneren:

V = 10 · 10 & supmin; & sup7; = 700 m².

Bei einer Vielzahl von Luftaustauschern Kv = 2 beträgt der Wärmeverlust:

Qw = (700 × 2): 3600) × 1,2047 × 1005 × (22 - (-22)) = 20 776 W.

Wenn Kv = 1:

Qw = (700 × 1): 3600) × 1,2047 × 1005 × (22 - (-22)) = 10 358 W.

Eine effektive Belüftung von Wohngebäuden wird durch Rotations- und Plattenrekuperatoren gewährleistet. Der Wirkungsgrad des ersteren ist höher und erreicht 90%.

Ein Beispiel für die wärmetechnische Berechnung Nr. 2

Es ist erforderlich, Verluste durch eine 51 cm dicke Mauer zu berechnen. Sie ist mit einer 10 cm dicken Schicht Mineralwolle isoliert. Außen - 18⁰, innen - 22⁰. Die Abmessungen der Wand betragen 2,7 m Höhe und 4 m Länge. Die einzige Außenwand des Raumes ist nach Süden ausgerichtet, es gibt keine Außentüren.

Für Ziegel beträgt der Wärmeleitfähigkeitskoeffizient Kt = 0,58 W / m º C, für Mineralwolle 0,04 W / m º C. Wärmewiderstand:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 sq. mx C / W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 sq. mx C / W. Im Allgemeinen gilt für eine vertikale Gebäudehülle: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 Quadratmeter. mx C / W.

Außenwandfläche A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Wärmeverlust durch die Wand:

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

Für die Berechnung von Verlusten durch Fenster wird dieselbe Formel verwendet, deren Wärmewiderstand jedoch normalerweise im Reisepass angegeben ist und nicht berechnet werden muss.

Bei der Wärmedämmung eines Hauses sind Fenster ein „schwaches Glied“. Ein ziemlich großer Teil der Wärme geht durch sie hindurch. Mehrschichtige doppelt verglaste Fenster, wärmereflektierende Folien und Doppelrahmen reduzieren Verluste, aber selbst dies trägt nicht dazu bei, Wärmeverluste vollständig zu vermeiden

Wenn die Fenster des Hauses mit den Abmessungen 1,5 x 1,5 m² energiesparend und nach Norden ausgerichtet sind und der Wärmewiderstand 0,87 m2 ° C / W beträgt, betragen die Verluste:

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

Ein Beispiel für die wärmetechnische Berechnung Nr. 3

Wir führen eine thermische Berechnung eines Holzblockgebäudes mit einer Fassade aus Kiefernholz mit einer Schichtdicke von 0,22 m durch. Der Koeffizient für dieses Material beträgt K = 0,15. In dieser Situation beträgt der Wärmeverlust:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² · ⁰C / W.

Die niedrigste 5-Tage-Temperatur beträgt -18 ° C, für den Komfort im Haus ist die Temperatur auf 21 ° C eingestellt. Der Unterschied beträgt 39⁰. Wenn wir von einer Fläche von 120 m² ausgehen, erhalten wir das Ergebnis:

Qc = 120 × 39: 1,47 = 3184 W.

Zum Vergleich ermitteln wir den Verlust eines Backsteinhauses. Der Koeffizient für Silikatziegel beträgt 0,72.

R = 0,22: 0,72 = 0,306 m² · ⁰C / W.
Qs = 120 x 39: 0,306 = 15.294 Watt.

Unter den gleichen Bedingungen ist ein Holzhaus wirtschaftlicher. Silikatziegel für Wände sind hier überhaupt nicht geeignet.

Die Holzkonstruktion hat eine hohe Wärmekapazität. Die umschließenden Strukturen halten lange Zeit eine angenehme Temperatur. Trotzdem muss auch ein Blockhaus isoliert werden und es ist besser, dies sowohl von innen als auch von außen zu tun

Bauherren und Architekten empfehlen dies Wärmeverbrauch beim Heizen für die kompetente Auswahl der Ausrüstung und in der Entwurfsphase des Hauses zur Auswahl des geeigneten Dämmsystems.

Wärmeberechnungsbeispiel Nr. 4

Das Haus wird in der Region Moskau gebaut. Für die Berechnung wurde eine Wand aus Schaumstoffblöcken genommen. Wie wird die Isolierung angewendet? extrudierter Polystyrolschaum. Fertigstellung der Struktur - Gips auf beiden Seiten. Seine Struktur ist kalkhaltig und sandig.

Expandiertes Polystyrol hat eine Dichte von 24 kg / ml.

Die relative Luftfeuchtigkeit im Raum beträgt 55% bei einer Durchschnittstemperatur von 20 ° C. Schichtdicke:

• Gips - 0,01 m;
• Schaumbeton - 0,2 m;
• Polystyrolschaum - 0,065 m.

Die Aufgabe besteht darin, den notwendigen und den tatsächlichen Wärmeübertragungswiderstand zu finden. Das erforderliche Rtr wird durch Ersetzen der Werte im Ausdruck bestimmt:

Rtr = a x GSOP + b

Dabei ist GOSP der Grad-Tag der Heizperiode und a und b die Koeffizienten aus Tabelle Nr. 3 des Code of Rules 50.13330.2012. Da es sich bei dem Gebäude um ein Wohngebäude handelt, beträgt a 0,00035, b = 1,4.

GSOP wird nach der Formel berechnet, die aus demselben SP stammt:

GOSP = (tv - tot) x zot.

In dieser Formel ist tv = 20⁰, tf = -2,2⁰, zf - 205 - die Heizperiode in Tagen. Deshalb:

GSOP = (20 - (-2,2)) × 205 = 4551 × x Tag;

Rtr = 0,00035 × 4551 + 1,4 = 2,99 m 2 × C / W.

Bestimmen Sie anhand der Tabelle Nr. 2 SP50.13330.2012 die Wärmeleitfähigkeit für jede Wandschicht:

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

Der gesamte bedingte Widerstand gegen Wärmeübertragung Ro, gleich der Summe der Widerstände aller Schichten. Berechnen Sie es nach der Formel:

Diese Formel stammt aus SP 50.13330.2012.Hier ist 1 / av die Gegenwirkung zur Wärmewahrnehmung innerer Oberflächen. 1 / de - der gleiche äußere, δ / λ - Wärmeschichtwiderstand

Durch Ersetzen der Werte erhalten Sie: = 2,54 m 2 ° C / W. Rf wird durch Multiplizieren von Ro mit einem Koeffizienten r von 0,9 bestimmt:

Rf = 2,54 × 0,9 = 2,3 m 2 × ° C / W.

Das Ergebnis verpflichtet dazu, das Design des umschließenden Elements zu ändern, da der tatsächliche Wärmewiderstand geringer ist als der berechnete.

Es gibt viele Computerdienste, die Berechnungen beschleunigen und vereinfachen.

Thermotechnische Berechnungen stehen in direktem Zusammenhang mit der Definition von Taupunkt. In dem von uns empfohlenen Artikel erfahren Sie, was es ist und wie Sie seinen Wert ermitteln können.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Durchführen einer wärmetechnischen Berechnung mit einem Online-Rechner:

Die richtige wärmetechnische Berechnung:

Mit einer kompetenten wärmetechnischen Berechnung können Sie die Wirksamkeit der Isolierung der äußeren Elemente des Hauses bewerten und die Leistung der erforderlichen Heizgeräte bestimmen.

Dadurch können Sie beim Kauf von Materialien und Heizgeräten sparen. Es ist besser im Voraus zu wissen, ob die Geräte die Heizung und Konditionierung des Gebäudes übernehmen können, als alles nach dem Zufallsprinzip zu kaufen.

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