Thermotechnische berekening van een gebouw: details en formules voor het uitvoeren van berekeningen + praktische voorbeelden

Tijdens de werking van het gebouw zijn zowel oververhitting als bevriezing ongewenst. Bepaal de middenweg om berekening van de thermische engineering mogelijk te maken, wat niet minder belangrijk is dan de berekening van winstgevendheid, sterkte, brandwerendheid, duurzaamheid.

Op basis van warmtetechnische normen, klimatologische kenmerken, damp- en vochtdoorlaatbaarheid, wordt de materiaalkeuze voor de constructie van omhullende constructies uitgevoerd. Hoe we deze berekening moeten uitvoeren, bekijken we in het artikel.

Het doel van berekening van warmtetechniek

Veel hangt af van de thermische kenmerken van de hoofdafscheiding van het gebouw. Dit is de vochtigheid van de structurele elementen en temperatuurindicatoren die de aanwezigheid of afwezigheid van condens op de binnenwanden en plafonds beïnvloeden.

De berekening laat zien of stabiele temperatuur- en vochtigheidskenmerken worden gehandhaafd bij plus- en min-temperaturen. De lijst met deze kenmerken bevat ook een dergelijke indicator als de hoeveelheid warmteverlies van de bouwschil in de koude periode.

U kunt niet beginnen met ontwerpen zonder al deze gegevens te hebben. Kies op basis hiervan de dikte van de muren en vloeren, de volgorde van lagen.

Volgens de voorschriften van GOST 30494-96 temperatuurwaarden binnen. Gemiddeld is het 21⁰. Tegelijkertijd moet de relatieve vochtigheid in een comfortabel kader blijven, en dit is gemiddeld 37%. De hoogste snelheid van luchtmassabeweging - 0,15 m / s

De berekening van de warmtetechniek is bedoeld om te bepalen:

1. Zijn de ontwerpen identiek aan de gestelde eisen op het gebied van thermische beveiliging?
2. Is het comfortabele microklimaat in het gebouw zo volledig verzekerd?
3. Is een optimale thermische bescherming van constructies verzekerd?

Het belangrijkste principe is om een ​​evenwicht te bewaren tussen het verschil in temperatuurindicatoren van de atmosfeer van de interne structuren van hekken en kamers. Als het niet wordt waargenomen, absorberen deze oppervlakken warmte en blijft de temperatuur binnenin zeer laag.

Veranderingen in de warmteflux mogen de interne temperatuur niet significant beïnvloeden.Deze eigenschap wordt hittebestendigheid genoemd.

Door een thermische berekening uit te voeren, worden de optimale limieten (minimum en maximum) van de afmetingen van de wanden en vloeren in dikte bepaald. Dit is een garantie voor het bouwen over een lange periode, zowel zonder extreme bevriezing van constructies als oververhitting.

Parameters voor het uitvoeren van berekeningen

Om de warmteberekening uit te voeren, hebt u de eerste parameters nodig.

Ze zijn afhankelijk van een aantal kenmerken:

1. Bestemming van het gebouw en het type.
2. Oriëntaties van verticale bouwschillen ten opzichte van de oriëntatie op de windstreken.
3. De geografische parameters van het toekomstige huis.
4. Het volume van het gebouw, het aantal verdiepingen, de oppervlakte.
5. Typen en maatgegevens van deuren, raamopeningen.
6. Type verwarming en zijn technische parameters.
7. Het aantal vaste bewoners.
8. Materiaal van verticale en horizontale omhullende structuren.
9. Overlappende de bovenste verdieping.
10. Voorzien van warm water.
11. Type ventilatie.

Bij de berekening wordt rekening gehouden met andere structurele kenmerken van de constructie. De luchtdoorlatendheid van gebouwschillen mag niet bijdragen tot overmatige koeling in huis en mag de hittebeschermende eigenschappen van de elementen niet verminderen.

Verlies van warmte veroorzaakt en wateroverlast van de muren, en bovendien leidt dit tot vocht, wat de duurzaamheid van het gebouw negatief beïnvloedt.

In het rekenproces worden allereerst de warmtetechnische gegevens van bouwmaterialen bepaald, waaruit de bouwschil wordt gemaakt. Bovendien is de verminderde weerstand tegen warmteoverdracht en de conformiteit met de normatieve waarde ervan bepalend.

Formules voor berekening

Warmtelekken die door het huis verloren gaan, kunnen worden onderverdeeld in twee hoofddelen: verliezen door bouwschilden en verliezen door functioneren ventilatiesysteem. Daarnaast gaat er warmte verloren bij het lozen van warm water in het riool.

Verliezen door het bouwen van enveloppen

Voor de materialen waaruit de omhullende structuren bestaan, is het noodzakelijk om de waarde van de warmtegeleidingsindex Kt (W / m x graad) te vinden. Ze staan ​​in de relevante mappen.

Nu, de dikte van de lagen kennen, volgens de formule: R = S / CTbereken de thermische weerstand van elke eenheid. Als het ontwerp uit meerdere lagen bestaat, worden alle verkregen waarden opgeteld.

De afmetingen van warmteverlies kunnen het gemakkelijkst worden bepaald door de warmtestromen toe te voegen door de omsluitende structuren die dit gebouw daadwerkelijk vormen

Houd bij deze techniek rekening met het moment dat de materialen waaruit de structuur bestaat een andere structuur hebben. Er wordt ook rekening mee gehouden dat de warmteflux die erdoorheen gaat verschillende kenmerken heeft.

Voor elk individueel ontwerp wordt warmteverlies bepaald door de formule:

Q = (A / R) x dT

Hier:

• A - oppervlakte in m².
• R is de weerstand van de warmteoverdrachtsstructuur.
• dT is het temperatuurverschil tussen buiten en binnen. Het moet worden bepaald voor de koudste periode van 5 dagen.

Als u de berekening op deze manier uitvoert, kunt u het resultaat alleen voor de koudste periode van vijf dagen krijgen. Het totale warmteverlies voor het hele koude seizoen wordt bepaald door rekening te houden met de parameter dT, rekening houdend met de temperatuur, niet de laagste, maar het gemiddelde.

De mate waarin warmte wordt opgenomen, evenals warmteoverdracht, hangt af van de klimaatvochtigheid in de regio. Daarom worden vochtigheidskaarten gebruikt in de berekeningen.

Bereken vervolgens de hoeveelheid energie die nodig is om het warmteverlies te compenseren dat zowel door de gebouwschil als door ventilatie is gegaan. Het wordt aangegeven door W.

Hier is een formule voor:

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

Daarin is N de duur van de verwarmingsperiode in dagen.

De nadelen van het berekenen van de oppervlakte

De berekening op basis van de oppervlakte-indicator is niet erg nauwkeurig. Hier wordt geen rekening gehouden met een parameter als klimaat, temperatuurindicatoren, zowel minimum als maximum, vochtigheid. Omdat veel belangrijke punten zijn genegeerd, bevat de berekening aanzienlijke fouten.

Het project probeert ze vaak te blokkeren en voorziet in "voorraad".

Als u toch voor deze berekeningsmethode hebt gekozen, moet u rekening houden met de volgende nuances:

1. Met een hoogte van verticale afrasteringen tot drie meter en de aanwezigheid van niet meer dan twee openingen op hetzelfde oppervlak, is het resultaat beter te vermenigvuldigen met 100 watt.
2. Als het project een balkon heeft, worden twee ramen of een loggia vermenigvuldigd met gemiddeld 125 watt.
3. Wanneer het pand industrieel of magazijn is, wordt een vermenigvuldiger van 150 W gebruikt.
4. Als radiatoren zich in de buurt van ramen bevinden, wordt hun ontwerpcapaciteit met 25% verhoogd.

De gebiedsformule is:

Q = S x 100 (150) W.

Hier is Q een comfortabel niveau van warmte in het gebouw, S is het gebied met verwarming in m². Getallen 100 of 150 - de specifieke hoeveelheid uitgegeven thermische energie voor verwarming van 1 m².

Verliezen door woningventilatie

De belangrijkste parameter in dit geval is de luchtwisselkoers. Mits de muren van het huis dampdoorlatend zijn, is deze waarde gelijk aan eenheid.

De penetratie van koude lucht in het huis wordt uitgevoerd door ventilatie. Afzuigventilatie draagt ​​bij aan het vertrek van warme lucht. Vermindert verliezen door ventilatie van de warmtewisselaar. Het laat geen warmte ontsnappen samen met de uitlaatlucht en hij verwarmt de binnenkomende stromen

Het zorgt voor een volledige update van de lucht in het gebouw binnen een uur. Gebouwen gebouwd volgens de DIN-norm hebben muren met dampscherm, daarom wordt hier uitgegaan van een luchtwisselkoers van twee.

Er is een formule waarmee warmteverlies via een ventilatiesysteem wordt bepaald:

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

Hier geven de symbolen het volgende aan:

1. Qв - warmteverlies.
2. V is het volume van de kamer in mᶾ.
3. P is de dichtheid van lucht. de waarde ervan is gelijk aan 1,2047 kg / mᶾ.
4. Kv - de snelheid van luchtuitwisseling.
5. C is de specifieke warmte. Het is gelijk aan 1005 J / kg x C.

Op basis van de resultaten van deze berekening is het mogelijk om het vermogen van de warmtegenerator van het verwarmingssysteem te bepalen. Als de vermogenswaarde te hoog is, kan de situatie een uitweg worden. ventilatie-unit met recuperator. Laten we een paar voorbeelden bekijken van huizen gemaakt van verschillende materialen.

Een voorbeeld van berekening van warmtetechniek nr. 1

We berekenen een woongebouw gelegen in 1 klimaatgebied (Rusland), deelgebied 1B. Alle gegevens zijn afkomstig uit tabel 1 van SNiP 23-01-99. De koudste temperatuur werd gedurende vijf dagen waargenomen met een beveiliging van 0,92 - tn = -22⁰С.

Conform SNiP duurt de verwarmingsperiode (zop) 148 dagen. De gemiddelde temperatuur tijdens de verwarmingsperiode met dagelijkse gemiddelde temperatuurindices van lucht in de straat is 8⁰ - tot = -2.3⁰. De buitentemperatuur tijdens het stookseizoen is tht = -4,4⁰.

Warmteverlies thuis is het belangrijkste moment in de ontwerpfase. De keuze van bouwmaterialen en isolatie hangt af van de resultaten van de berekening. Er zijn geen nulverliezen, maar streven ernaar dat ze zo doelmatig mogelijk zijn.

De voorwaarde is dat de temperatuur van 22 дома in de kamers van het huis moet worden verstrekt. Het huis heeft twee verdiepingen en muren met een dikte van 0,5 m. De hoogte is 7 m, de afmetingen in plan zijn 10 x 10 m. Het materiaal van de verticale wanden is warm keramiek. Daarvoor is de warmtegeleidingscoëfficiënt 0,16 W / m x C.

Minerale wol werd gebruikt als buitenisolatie, 5 cm dik. De waarde van CT voor haar is 0,04 W / m x C. Het aantal raamopeningen in de woning is 15 stuks. 2,5 m² elk.

Warmteverlies door muren

Allereerst moet de thermische weerstand van zowel de keramische wand als de isolatie worden bepaald. In het eerste geval is R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 vierkante meter. mx C / W. In de tweede - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 m2. mx C / W. Over het algemeen geldt voor een verticale bouwschil: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 m2. mx C / W.

Omdat warmteverlies een direct evenredige relatie heeft met de oppervlakte van de gebouwschil, berekenen we de oppervlakte van de muren:

A = 10 x 4 x 7 - 15 x 2,5 = 242,5 m²

U kunt nu het warmteverlies via de muren bepalen:

Qc = (242.5: 4.375) x (22 - (-22)) = 2438.9 W.

Warmteverliezen door horizontale wanden worden op dezelfde manier berekend. Als resultaat worden alle resultaten samengevat.

Als er een kelder is, zal het warmteverlies door de fundering en de vloer minder zijn, omdat de temperatuur van de grond en niet de buitenlucht bij de berekening betrokken is

Indien de kelder onder de vloer van de eerste verdieping wordt verwarmd, kan de vloer niet worden geïsoleerd.Kelderwanden zijn nog beter omhuld met isolatie zodat de warmte niet de grond in gaat.

Bepaling van verliezen door ventilatie

Om de berekening te vereenvoudigen, houdt u geen rekening met de dikte van de muren, maar bepaalt u eenvoudig het luchtvolume binnenin:

V = 10х10х7 = 700 mᶾ.

Bij een veelvoud aan luchtuitwisseling Kv = 2 is het warmteverlies:

Qw = (700 x 2): 3600) x 1,2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 20776 W.

Als Kv = 1:

Qw = (700 x 1): 3600) x 1,2047 x 1005 x (22 - (-22)) = 10358 W.

Effectieve ventilatie van woongebouwen wordt verzorgd door roterende en plaatrecuperatoren. De efficiëntie van de eerste is hoger, deze bereikt 90%.

Een voorbeeld van warmtetechnische berekening nr. 2

Het is nodig om verliezen te berekenen via een 51 cm dikke bakstenen muur en is geïsoleerd met een laag van 10 cm minerale wol. Buiten - 18⁰, binnen - 22⁰. De afmetingen van de muur zijn 2,7 m hoog en 4 m lang. De enige buitenmuur van de kamer is op het zuiden gericht, er zijn geen buitendeuren.

Voor baksteen is de warmtegeleidingscoëfficiënt Kt = 0,58 W / m º C, voor minerale wol - 0,04 W / m º C. Thermische weerstand:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 vierkante. mx C / W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 vierkante meter. mx C / W. Over het algemeen geldt voor een verticale bouwschil: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 vierkante meter. mx C / W.

Buitenmuuroppervlak A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Warmteverlies door de muur:

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

Om verliezen door ramen te berekenen, wordt dezelfde formule gebruikt, maar hun thermische weerstand wordt meestal aangegeven in het paspoort en het is niet nodig om deze te berekenen.

Bij thermische isolatie van een huis zijn ramen een "zwakke schakel". Een vrij groot deel van de warmte gaat er doorheen. Meerlagige ramen met dubbele beglazing, warmtereflecterende films, dubbele frames verminderen de verliezen, maar zelfs dit helpt niet om warmteverliezen volledig te voorkomen

Als de ramen van het huis met afmetingen van 1,5 x 1,5 m² energiebesparend zijn, naar het noorden gericht, en de thermische weerstand is 0,87 m2 ° C / W, dan zijn de verliezen:

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

Een voorbeeld van warmtetechnische berekening nr. 3

We zullen een thermische berekening uitvoeren van een houten loggebouw met een gevel opgetrokken uit grenen logs met een dikte van 0,22 m. De coëfficiënt voor dit materiaal is K = 0,15. In deze situatie bedraagt ​​het warmteverlies:

R = 0.22: 0.15 = 1.47 m² x ⁰C / W.

De laagste vijfdaagse temperatuur is -18⁰, voor comfort in huis is de temperatuur ingesteld op 21⁰. Het verschil is 39⁰. Als we uitgaan van een oppervlakte van 120 m², krijgen we het resultaat:

Qc = 120 x 39: 1,47 = 3184 W.

Ter vergelijking bepalen we het verlies van een bakstenen huis. De coëfficiënt voor silicaatsteen is 0,72.

R = 0.22: 0.72 = 0.306 m² x ⁰C / W.
Qs = 120 x 39: 0,306 = 15.294 watt.

Onder dezelfde omstandigheden is een houten huis zuiniger. Silicaatsteen voor wandbekleding is hier helemaal niet geschikt.

De houten structuur heeft een hoog warmtevermogen. De omhullende structuren houden lange tijd een comfortabele temperatuur. Desalniettemin moet zelfs een blokhut worden geïsoleerd en het is beter om dit zowel van binnen als van buiten te doen

Bouwers en architecten raden aan om te doen warmteverbruik tijdens verwarming voor de competente selectie van apparatuur en in de ontwerpfase van het huis om het juiste isolatiesysteem te selecteren.

Warmteberekeningsvoorbeeld nr.4

Het huis wordt gebouwd in de regio Moskou. Voor de berekening is een muur gemaakt van schuimblokken gemaakt. Hoe isolatie wordt aangebracht geëxtrudeerd polystyreenschuim. Afwerking van de structuur - gips aan beide zijden. De structuur is kalkhoudend en zanderig.

Geëxpandeerd polystyreen heeft een dichtheid van 24 kg / mᶾ.

De relatieve luchtvochtigheid in de kamer is 55% bij een gemiddelde temperatuur van 20⁰. Laagdikte:

• gips - 0,01 m;
• schuimbeton - 0,2 m;
• polystyreenschuim - 0,065 m.

De taak is om de noodzakelijke warmteoverdrachtsweerstand en de werkelijke te vinden. De benodigde Rtr wordt bepaald door de waarden in de uitdrukking te vervangen:

Rtr = a x GSOP + b

waarbij GOSP de graaddag van het stookseizoen is en a en b de coëfficiënten zijn uit tabel nr. 3 van de Code of Rules 50.13330.2012. Aangezien het gebouw residentieel is, is a 0,00035, b = 1,4.

GSOP wordt berekend met de formule uit dezelfde SP:

GOSP = (tv - tot) x zot.

In deze formule is tv = 20⁰, tf = -2.2⁰, zf - 205 - de verwarmingsperiode in dagen. Daarom:

GSOP = (20 - (-2,2)) x 205 = 4551⁰ С x dag;

Rtr = 0.00035 x 4551 + 1.4 = 2.99 m2 x C / W.

Bepaal met behulp van tabel 2 SP50.13330.2012 het warmtegeleidingsvermogen voor elke laag van de muur:

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

De totale voorwaardelijke weerstand tegen warmteoverdracht Ro, gelijk aan de som van de weerstanden van alle lagen. Bereken het met de formule:

Deze formule is afkomstig van SP 50.13330.2012.Hier is 1 / av de tegenwerking op de warmtebeleving van interne oppervlakken. 1 / nl - dezelfde externe, δ / λ - thermische laagweerstand

Als u de waarden vervangt, ontvangt u: = 2,54 m2 ° C / W. Rf wordt bepaald door Ro te vermenigvuldigen met een coëfficiënt r gelijk aan 0,9:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x ° C / W.

Het resultaat verplicht om het ontwerp van het omhullende element te veranderen, aangezien de werkelijke thermische weerstand lager is dan de berekende.

Er zijn veel computerservices die berekeningen versnellen en vereenvoudigen.

Berekeningen van thermische engineering houden rechtstreeks verband met de definitie van dauwpunt. Je leert wat het is en hoe je de waarde ervan kunt vinden in het artikel dat we aanbevelen.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Een warmtetechnische berekening uitvoeren met behulp van een online calculator:

De juiste berekening van de warmtetechniek:

Met een competente berekening van de warmtetechniek kunt u de effectiviteit van de isolatie van de externe elementen van het huis evalueren om het vermogen van de benodigde verwarmingsapparatuur te bepalen.

Hierdoor kunt u besparen op de aanschaf van materialen en verwarmingsapparatuur. Het is beter om van tevoren te weten of de apparatuur de verwarming en conditionering van het gebouw aankan dan alles willekeurig te kopen.

Laat opmerkingen achter, stel vragen, plaats een foto over het onderwerp van het artikel in het onderstaande blok. Vertel ons hoe de berekening van de warmtetechniek u heeft geholpen bij het kiezen van de verwarmingsapparatuur met het vereiste vermogen of het isolatiesysteem. Het is mogelijk dat uw informatie nuttig is voor sitebezoekers.