Теплотехнический расчет здания: специфика и формулы выполнения вычислений + практические примеры

Как известно, тепловой расчет отопительных приборов осуществляется в несколько стадий, а именно:

Теплотехнический расчет: пример расчета для наружных стен

Для расчета необходимо определить следующие основные параметры:

  • tв = 20°C – это температура воздушного потока внутри здания, которая принимается для расчета ограждений по минимальным значениям наиболее оптимальной температуры соответствующего здания и сооружения. Принимается она в соответствии с ГОСТом 30494-96.

  • По требованиям ГОСТа 30494-96 влажность в помещении должна составлять 60%, в результате в помещении будет обеспечен нормальный влажностный режим.
  • В соответствии с приложением B СНиПа 23-02-2003, зона влажности сухая, значит, условия эксплуатации ограждений – A.
  • tн = -34 °C – это температура наружного воздушного потока в зимний период времени, которая принимается по СНиП исходя из максимально холодной пятидневки, имеющей обеспеченность 0,92.
  • Zот.пер = 220 суток – это длительность отопительного периода, которая принимается по СНиПу, при этом среднесуточная температура окружающей среды ≤ 8 °C.
  • Tот.пер. = -5,9 °C – это температура окружающей среды (средняя) в отопительный период, которая принимается по СНиП, при суточной температуре окружающей среды ≤ 8 °C.

Основные параметры для расчета

Чтобы определить расход тепла на отопление, а также произвести теплотехнический расчет здания, необходимо учесть множество параметров, зависящих от следующих характеристик:

  • Назначение и тип здания.
  • Географическое расположение строения.
  • Ориентация стен по сторонам света.
  • Размеры конструкций (объем, площадь, этажность).
  • Тип и размеры окон и дверей.
  • Характеристики отопительной системы.
  • Количество людей, находящихся в здании одновременно.
  • Материал стен, пола и перекрытия последнего этажа.
  • Наличие системы горячего водоснабжения.
  • Тип вентиляционных систем.
  • Другие конструктивные особенности строения.

Основные показатели

Для правильного выбора материалов ограждающих конструкций необходимо определить, какими теплотехническими характеристиками они должны обладать. Способность вещества проводить тепло характеризуется его теплопроводностью, обозначается греческой буквой l (лямбда) и измеряется в Вт/(м х град.). Способность конструкции удерживать тепло характеризуется её сопротивлением теплопередаче R и равняется отношению толщины к теплопроводности: R = d/l.

В случае если конструкция состоит из нескольких слоёв, сопротивление рассчитывается для каждого слоя и затем суммируется.

Сопротивление теплопередачи является основным показателем наружной конструкции. Его величина должна превышать нормативное значение. Выполняя теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания, мы должны определить экономически оправданный состав стен и кровли.

Задачи проведения процедуры

Ряд целей актуален только для жилых домов или, напротив, промышленных помещений, но большинство решаемых проблем подходит для всех построек:

  • Сохранение комфортных климатических условий внутри комнат. В термин «комфорт» входит как отопительная система, так и естественные условия нагревания поверхности стен, крыши, использование всех источников тепла. Это же понятие включают и систему кондиционирования. Без должной вентиляции, особенно на производстве, помещения будут непригодны для работы.
  • Экономия электроэнергии и других ресурсов на отопление. Здесь имеют место следующие значения:
    • удельная теплоемкость используемых материалов и обшивки;
    • климат снаружи здания;
    • мощность отопления.

Крайне неэкономично проводить отопительную систему, которая просто не будет использоваться в должной степени, но зато будет трудна в установлении и дорога в обслуживании. То же правило можно отнести к дорогостоящим стройматериалам.

Как делать теплотехнический расчет стен дома – основные параметры

Перед тем как приступить к непосредственному теплорасчету, нужно собрать подробные сведения о постройке. В отчет будут входить ответы на следующие пункты:

  • Назначение здания – жилое это, промышленное или общественное помещение, конкретное предназначение.
  • Географическая широта участка, где находится или будет располагаться объект.
  • Климатические особенности местности.
  • Направление стен по сторонам света.
  • Размеры входных конструкций и оконных рам – их высота, ширина, проницаемость, тип окон – деревянные, пластиковые и пр.
  • Мощность отопительного оборудования, схема расположения труб, батарей.
  • Среднее количество жильцов или посетителей, работников, если это промышленные помещения, которые находятся внутри стен единовременно.
  • Стройматериалы, из которых выполнены полы, перекрытия и любые другие элементы.
  • Наличие или отсутствие подачи горячей воды, тип системы, которая за это отвечает.
  • Особенности вентиляции, как естественной (окна), так и искусственной – вентиляционные шахты, кондиционирование.
  • Конфигурация всего строения – количество этажей, общая и отдельная площадь помещений, расположение комнат.

Когда эти данные будут собраны, инженер может приступать к расчету.

Мы предлагаем вам три метода, которыми чаще всего пользуются специалисты. Также можно использовать комбинированный способ, когда факты берутся из всех трех возможностей.

Варианты теплового расчета ограждающих конструкций

Вот три показателя, которые будут приниматься за главный:

  • площадь постройки изнутри;
  • объем снаружи;
  • специализированные коэффициенты теплопроводности материалов.

Теплорасчет по площади помещений

Не самый экономичный, но наиболее частотный, особенно в России, способ. Он предполагает примитивные вычисления исходя из площадного показателя. При этом не учитывается климат, полоса, минимальные и максимальные температурные значения, влажность и пр.

Также в учет не берут основные источники теплопотерь, такие как:

  • Вентиляционная система – 30-40%.
  • Скаты крыши – 10-25%.
  • Окна и двери – 15-25%.
  • Стены – 20-30%.
  • Пол на грунте – 5-10%.

Эти неточности из-за неучета большинства важных элементов приводят к тому, что сам теплорасчет может иметь сильную погрешность в обе стороны. Обычно инженеры оставляют «запас», поэтому приходится устанавливать такое отопительное оборудование, которое полностью не задействуется или грозит сильному перегреву. Нередки случаи, когда одновременно монтируют отопление и систему кондиционирования, так как не могут правильно рассчитать теплопотери и теплопоступления.

Используют «укрупненные» показатели. Минусы такого подхода:

  • дорогостоящее отопительное оборудование и материалы;
  • некомфортный микроклимат внутри помещения;
  • дополнительная установка автоматизированного контроля за температурным режимом;
  • возможные промерзания стен зимой.

Q=S*100 Вт (150 Вт)

  • Q – количество тепла, необходимое для комфортного климата во всем здании;
  • Вт S – отапливаемая площадь помещения, м.

Значение 100-150 Ватт является удельным показателем количества тепловой энергии, приходящейся для обогрева 1 м.

Если вы выбираете этот метод, то прислушайтесь к следующим советам:

  • Если высота стен (до потолка) не более трех метров, а количество окон и дверей на одну поверхность 1 или 2, то умножайте полученный результат на 100 Вт. Обычно все жилые дома, как частные, так и многоквартирные, используют это значение.
  • Если в конструкции присутствуют два оконных проема или балкон, лоджия, то показатель возрастает до 120-130 Вт.
  • Для промышленных и складских помещений чаще берется коэффициент в 150 Вт.
  • При выборе отопительных приборов (радиаторов), если они будут расположены возле окна, стоит прибавить их проектируемую мощность на 20-30%.

Теплорасчет ограждающих конструкций по объему здания

Обычно такой способ используется для тех строений, где высокие потолки – более 3 метров. То есть промышленные объекты. Минусом такого способа является то, что не учитывается конверсия воздуха, то есть то, что вверху всегда теплее, чем внизу.

  • V – наружный объем строения в м куб;
  • 41 Вт – удельное количество тепла, необходимое для обогрева одного кубометра здания. Если строительство ведется с применением современных строительных материалов, то показатель равен 34 Вт.

Для общей формулы мы советуем дополнительно использовать коэффициенты – это число, на которое нужно умножить результат:

  • Стекла в окнах:
    • двойной пакет – 1;
    • переплет – 1,25.
  • Материалы утеплителя:
    • новые современные разработки – 0,85;
    • стандартная кирпичная кладка в два слоя – 1;
    • малая толщина стен – 1,30.
  • Температура воздуха зимой:
    • -10 – 0,7;
    • -15 – 0,9;
    • -20 – 1,1;
    • -25 – 1,3.
  • Процент окон в сравнении с общей поверхностью:
    • 10% – 0,8;
    • 20% – 0,9;
    • 30% – 1;
    • 40% – 1,1;
    • 50% – 1,2.

Все эти погрешности могут и должны быть учтены, однако, редко используются в реальном строительстве.

Источник: http://www.zwsoft.ru/stati/teplotehnicheskiy-raschet-konstrukciy-chto-eto-takoe-i-kak-provoditsya

Требования по теплотехническому расчету помещения и сопутствующая документация

Государственные проверяющие органы, руководящие организацией и регламентацией строительства, а также проверкой выполнения техники безопасности, составили СНиП № 23-02-2003, в котором подробно излагаются нормы проведения мероприятий по тепловой защите зданий.

Документ предлагает инженерные решения, которые обеспечат наиболее экономичный расход теплоэнергии, которая уходит на отопление помещений (жилых или промышленных, муниципальных) в отопительный период. Эти рекомендации и требования были разработаны с учетом вентиляции, конверсии воздуха, а также со вниманием к месторасположению точек поступления тепла.

СНиП – это законопроект на федеральном уровне. Региональная документация представлена в виде ТСН – территориально-строительных норм.

Не все постройки входят в юрисдикцию этих сводов. В частности, не проверяются по этим требованиям те строения, которые отапливаются нерегулярно или вовсе сконструированы без отопления. Обязательным теплорасчет является для следующих зданий:

  • жилые – частные и многоквартирные дома;
  • общественные, муниципальные – офисы, школы, больницы, детские сады и пр.;
  • производственные – заводы, концерны, элеваторы;
  • сельскохозяйственные – любые отапливаемые постройки с/х назначения;
  • складские – амбары, склады.

В тексте документа прописаны нормы для всех тех составляющих, которые входят в теплотехнический анализ.

Требования к конструкциям:

  • Теплоизоляция. Это не только сохранение тепла в холодное время года и недопущение переохлаждений, промерзаний, но и защита от перегрева летом. Изоляция, таким образом, должна быть обоюдосторонней – предупреждение влияний извне и отдачи энергии изнутри.
  • Допустимое значение перепада температур между атмосферой внутри здания и терморежимом внутренней части ограждающих конструкций. Это приведет к скоплению конденсата на стенах, а также к негативному влиянию на здоровье людей, находящихся в помещении.
  • Теплоустойчивость, то есть температурная стабильность, недопущение резких перемен в нагреваемом воздухе.
  • Воздухопроницаемость. Здесь важен баланс. С одной стороны, нельзя допустить остывания постройки из-за активной отдачи тепла, с другой стороны, важно предупредить появление «парникового эффекта». Он бывает, когда использован синтетический, «недышащий» утеплитель.
  • Отсутствие сырости. Повышенная влажность – это не только причина для появления плесени, но и показатель, из-за которого происходят серьезные потери теплоэнергии.

1 Общая последовательность выполнения теплотехнического расчета

В
соответствии с п. 4 настоящего пособия
определить вид здания и условия, по
которым следует рассчитывать Rотр.

по
формуле (5), если здание рассчитывается
по санитарно-гигиеническим и комфортным
условиям;

по
формуле (5а) и табл. 2, если расчет должен
вестись исходя из условий энергосбережения.

Составить
уравнение общего сопротивления
ограждающей конструкции с одним
неизвестным по формуле (4) и приравнять
его Rотр.

Вычислить
неизвестную толщину слоя утеплителя
и определить общую толщину конструкции.
При этом необходимо учесть типовые
толщины наружных стен:

толщина
кирпичных стен должна быть кратна
размеру кирпича (380, 510, 640, 770 мм);

толщина
наружных стеновых панелей принимается
250, 300 или 350 мм;

толщина
панелей типа «сэндвич» принимается
равной 50, 80 или 100 мм.

2 Пример 1

Рассчитать
толщину наружной стены жилого здания,
расположенного в городе Топки Кемеровской
области.

Расчетная
температура наиболее холодных пяти
суток

tн=
-39 оС
(табл.1 или прил. 1 настоящего пособия);

Средняя
температура отопительного периода
tот.пер.=
-8,2 оС
(см. там же);

Продолжительность
отопительного периода zот.пер.=
235 сут (там же);

Расчетная
температура внутреннего воздуха tв=
+20 оС,

относительная
влажность внутреннего воздуха φ=
55%

(см.
прил.2 настоящего пособия);

Влажностный
режим помещения — нормальный (табл. 1
);

Зона
влажности — сухая (прил. 1*);

Условия
эксплуатации — А (прил. 2 ).

Рис.
2. Эскиз конструкции стены

Таблица
7. Теплотехнические
характеристики материалов
(по
прил. 3* , при условии эксплуатации А)

Источник: http://mr-build.ru/newsanteh/teplotehniceskij-rascet.html

Коэффициенты расчета тепловых потерь здания

Важно не только знать необходимую формулу, требующуюся для расчета необходимой энергии тепла для обогрева постройки, но и применять следующие коэффициенты, которые позволяют учитывать абсолютно все факторы, влияющие на такие вычисления:

  • К1 – это тип окон, которыми оборудовано конкретное помещение;
  • К2 – это показатели тепловой изоляции стен конструкции;
  • К3 – показатель соотношения площади оконных проемов и полов;
  • К4 – наименьшая температура снаружи дома;
  • К5 – количество внешних стен, имеющихся в сооружении;
  • К6 – количество этажей в постройке;
  • К7 – параметр высоты помещения.

Если говорить о потерях тепла, осуществляемых через окна, важно помнить о коэффициентах для таких расчетов, которые являются:

  • для окон со стандартным остеклением этот параметр составляет 1,27;
  • для стеклопакетов двухкамерного типа – 1;
  • для трехкамерных стеклопакетов – 0,85.

Не стоит забывать, что увеличение объема окон относительно полов в доме прямо пропорционально увеличению теплопотерь в постройке.

Так, соотношение оконных площадей и пола в жилище будет:

  • для 10% – 0,8;
  • для 10 – 19% – 0,9;
  • для 20% – 1;
  • для 21 – 29% – 1,1;
  • для 30% – 1,2;
  • для 31 – 39% – 1,3;
  • для 40% – 1,4;
  • для 50% – 1,5.

Выполняя расчет потребления необходимого количества энергии тепла, также важно помнить, что для материала, из которого изготовлены стены сооружения, также имеются свои коэффициенты:

  • для блоков или бетонных панелей – от 1,25 до 1,5;
  • для бревенчатых стен или стен из бруса – 1,25;
  • для кирпичной кладки толщиной в 1,5 кирпича – 1,5;
  • для 2,5 кирпичной кладки – 1,1;
  • для блоков из пенобетона – 1.

Стоит учитывать и тот факт, что если температуры за пределами дома являются низкими, то и тепловые потери становятся более существенными, например:

  • если температура достигает -10°C, то коэффициент будет составлять 0,7;
  • если этот параметр является ниже -10°C, то коэффициент должен быть 0,8;
  • если температура составляет -15°C, то цифра будет равна 0,9;
  • при морозе в -20°C коэффициент должен составлять 1;
  • величина коэффициента при -25°C – 1,2;
  • в случае понижения температуры до -30°C коэффициент должен быть равен 1,2;
  • если столбик термометра на улице достигает -35°C, то коэффициент должен составлять 1,3.

Кроме того, рассчитывая объем требуемого для обогрева дома тепла, важно учитывать непосредственно площадь комнаты, которая отображается как Пк, а также удельное значение, которое составляет теплопотери – это УДтп.

Так, высчитать объем возможных потерь тепла конкретного помещения можно, воспользовавшись следующей формулой: Тп = УДтп * Пл * К1 * К2 * К3 * К4 * К5 * К6 * К7. Параметр УДтп в этом случае должен быть равен 100 Вт/м².

Классификация оборудования для систем обогрева

Стальные радиаторы наиболее распространение и у них доступная цена.

Для того чтобы правильно выбрать качественные приборы отопления необходимо получить представление в этом вопросе. Строительная индустрия предлагает большой выбор теплотехнического оборудования. Теплопередача от приборов в окружающую среду происходит за счет излучения и конвекции.

Существует несколько видов оборудования, применяемых в разных системах отопления. Как выбрать качественные радиаторы? Классификация оборудования производится по разным признакам и в том числе, по использованным в производстве материалам, по конструктивному исполнению, по способу монтажа и иным признакам.

Ответить на вопрос, какие приборы отопления лучше, помогут профессиональные продавцы консультанты из строительных супермаркетов. Наибольшее распространение получили стальные теплотехнические устройства, которые отличаются относительно невысокой стоимостью и приемлемыми прочностными характеристиками.

Они изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 19904-90 .

Хорошо зарекомендовали себя батареи из прессованного алюминиевого профиля или литые. Технология их производства определяется ГОСТ 8617-81. минимальная толщина стенки должна быть не менее полутора миллиметров. Это необходимо учитывать при подборе оборудования для обогрева помещений.

Теплотехнический расчет систем отопления

Необходимость теплотехнического расчета систем отопления (а также других элементов и конструкций) возникает в случае проведения капитального ремонта и модернизации зданий.

Актуальность проведения таких работ на объектах повысилась последние годы в связи с большим износом зданий, построенных ещё в советские годы. Системы отопления, которыми здания оснащались еще десять лет назад, и оснащаются до сих пор, устроены таким образом, что не позволяют эффективно распределять объем тепла между этажами и отдельными элементами систем внутри здания.

Простыми словами, на некоторых участках системы отопления может отдаваться чрезмерно много тепла, а на других недостаточно. В итоге часть квартир получает переизбыток, который позволяет жильцам жить с открытыми форточками даже зимой. И наоборот — некоторые квартиры замерзают, потому что им приходит недостаточно тепла.

Устранить эти недостатки позволит теплотехническая и тепловизионная съемка конструкций зданий и сооружений http://www.disso.spb.ru/?item=9 .

На первом этапе производятся замеры — выполняется съемка и специалисты-инженеры получают примерно вот такую карту. Она показывает участки с разным тепловым режимом зданий по позволяет зафиксировать имеющиеся дефекты.

Следующий шаг проведение теплотехнического расчета, позволяющего решить вопрос с равномерными распределением тепла в доме. На каждом объекте эта задача решается по-разному. В ряде случаев необходимо утеплять дом — проводить обшивку с изоляцией. В других случаях необходима балансировка систем отопления, модернизация действующих инженерных систем от ИТП.

Теплотехническая съемка позволит выявить дефекты отопления и указать инженерам и проектировщикам, какие именно конструктивные элементы требуют перерасчета. В дальнейшем производится модернизация с использованием современных технологий и современного отопительного оборудования.

Дата: Февраль 25th, 2014

При выборе радиаторов стоит учесть все факторы воздействия на них.

Поддержание комфортного температурно-влажностного режима в помещениях жилого или иного назначения в климатических условиях нашей страны невозможно без систем обогрева. Наибольшее распространение получили схемы с промежуточным теплоносителем, которые могут быть как централизованными, так и автономными.

Конечными устройствами в таких системах являются отопительные приборы, осуществляющие теплообменные процессы в помещениях.

Вопрос: как подобрать радиаторы отопления с учетом всех факторов – достаточно сложен и требует подробного рассмотрения.

Последовательность выполнения теплотехнического расчета

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ

При применении многослойных наружных ограждающих конструкций зданий необходимо использовать в толще этих конструкций эффективный утеплитель. Толщина утеплителя определяется теплотехническим расчетом из условий обеспечения необходимого уровня тепловой защиты зданий. Основным показателем, характеризующим уровень тепловой защиты ограждающих конструкций, является сопротивление теплопередаче, R0, которое должно соответствовать требуемым значениям Строительных норм и правил. Нормируемое сопротивление теплопередаче определяется по СНиП 23-02-2003 [1] в зависимости от типа ограждающих конструкций, района строительства и назначения здания.

Последовательность выполнения теплотехнического расчета

1. Выбор исходных данных:

— назначение здания (из задания);

— вид ограждающий конструкции (наружные стены, чердачное перекрытие, покрытие или окна);

— климатический район, город (из задания)

— расчетная температура внутреннего воздуха (п. 9.3. СНиП 31-01-2003 [4], табл. 19-27 СНиП 2.08.02-89* [5]);

— расчетная температура наружного воздуха [3];

— расчетная влажность внутреннего воздуха.

2. Определение нормируемого сопротивления теплопередаче Rreg, м 2 ×°С/Вт,

Определяется по таблице 4 [1] в зависимости от градусо-суток отопительного периода района строительства Dd, °С×сут.

Градусо-сутки отопительного периода Dd, °С×сут, определяют по формуле (2) [1]

где tint расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С; tht, zht средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01-99* [3] для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 °С (определяется для соответствующего района строительства);

3. Выбор конструктивного решения наружной ограждающей конструкции

Примерное конструктивное решение ограждающей конструкции приведено в задании на проектирование. Ограждающие конструкции могут состоять из нескольких слоев: несущий, утепляющий, облицовочный слои. Необходимо определить расположение утеплителя по отношению к другим слоям, толщина которых известна (желательно дать схему ограждающей конструкции).

4. Определение толщины утеплителя

Сопротивление теплопередаче R0, м 2 ×°С/Вт, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями следует определять по п.9.1.2. СП 23-101-2004 [2]

где Rsi=1/aint , aint — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м 2 ×°С), принимаемый по таблице 7 [1]; Rse=1/aext , aext — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода года, Вт/(м 2 ×°С), принимаемый по таблице 8 [2]; Rk – термическое сопротивление ограждающей конструкции, равное сумме термических сопротивлений отдельных слоев (п.9.1.1 [2]):

где R1, R2, . , Rn — термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м 2 ×°С/Вт

Термическое сопротивление каждого слоя определяется по формуле 6 п.9.1.1 [2]:

где d — толщина слоя, м; l — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м×°С), принимаемый по приложению Д [2].

Расчетные коэффициенты теплопроводности, l, определяются в зависимости от условий эксплуатации ограждающих конструкций: А или Б.

Определение условий эксплуатации осуществляется в зависимости от влажностного режима помещений (табл. 1 [1]) и от зоны влажности (прил. В [1])

Сведя вышеизложенные формулы в одну, получим:

в данном случае dут и lут толщина и коэффициент теплопроводности утеплителя.

Так как сопротивление теплопередаче R0 должно быть больше или равно требуемому сопротивлению Rreg, то для определения минимальной толщины утеплителя приравниваем R0 к Rreg.

Выделяя из формулы 5 толщину утеплителя dут и принимая вместо R0 = Rreg. получим

При использовании в многослойной ограждающей конструкции гибких или жестких связей конструктивных слоев, которые «прорезают» слой утеплителя, сопротивление теплопередаче необходимо корректировать с помощью коэффициента теплотехнической однородности ограждения r , определяемого по приложению Н [2].

Тогда конечная формула для определения толщины утеплителя в многослойной ограждающей конструкции примет вид:

По формуле 7 определяется толщина утеплителя в наружных стенах, покрытиях, перекрытиях (следует отметить, что это минимальная толщина утеплителя).

5. Ограничение температуры и конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающей конструкции

Расчетный температурный перепад Δto, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин Δtn, °С, установленных в таблице 5 [1], определяется по формуле

где n — коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблицe 6 [1]; tint и text расчетные температуры соответственно внутреннего воздуха здания, °С;

Источник: http://megaobuchalka.ru/5/10848.html

Что такое теплотехнический расчет и как его выполнить

В этой статье мы с вами поговорим о теплотехническом расчете наружных стен, а так же разберемся в самом понятии “теплотехнический расчет”, дабы понимать как это происходит. Перед тем, как говорить о теплотехническом расчете наружных стен, следует сначала разобрать само понятие “теплотехнический расчет”.

Что такое теплотехнический расчет?
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций — это совокупность мер и действий, предназначенных для определения соответствия ограждающих конструкций современным нормам по тепловой защите здания и сооружения. В современных условиях это означает соответствие стандартам СНиП 23-02-203. Подобными расчетами в частности выясняют теплотехнические характеристики материалов, из которых изготовлена ограждающие конструкции и приведенное сопротивление теплопередачи.

В чем же практический смысл этих трудоемких вычислений, и почему существует необходимость следовать каким-то стандартам, если данные расчеты никак не влияют на прочность ограждающей конструкции? Ответ Вы найдете в следующей главе.

Можно ли пренебречь расчетом?

Рассмотрим ситуацию с точки зрения собственника здания.

У него есть два варианта:

– произвести соответствующие теплотехнические расчеты, закупить и установить необходимые утепляющие материалы;

– учитывать только устойчивость стен.

В первом случае расходы на строительство могут значительно превышать расходы, запланированные во втором случае. Однако дальнейшие затраты на отопление будут минимальны опять же в первом варианте, а во втором они окажутся существенно выше. Казалось бы, здесь и думать нечего. Вряд ли за год набежит такая сумма за отопление, которая перекрыла бы все работы по утеплению и связанными с ними расчетами. А как насчет двух лет? Пяти? Десяти?

Необходимость проведения теплотехнических расчетов аргументируется не только экономической выгодой. Эти расчеты также предусматривают обеспечение соответствующего микроклимата внутри помещения.

Если не провести расчеты, вполне возможно, что в помещении будет сыро, появится грибок, может произойти выступление конденсата — все это также может привести к дополнительным расходам на косметический ремонт.

Если опять-таки говорить об экономической составляющей вопроса, следует помнить, что цены на электроэнергию неуклонно повышаются. Помимо всего вышеупомянутого, эти расчеты нужны для последующего подбора оборудования для отопительных систем и расчета источников отопления. Таким образом, можно снизить затраты на отопление вдвое.

Если же рассматривать экологическую сторону вопроса, то и тут без теплотехнических расчетов никуда. Благодаря снижению потребления электроэнергии, мы придем к рациональному использованию природных ресурсов и уменьшим вредоносное воздействие на экологию.

Методика проведения теплотехнических расчетов

Теперь, обосновав необходимость проведения теплотехнических расчетов ограждающих конструкций, рассмотрим общие принципы выполнения этих расчетов. Во-первых, проведение теплотехнических расчетов производится в строгом соответствии с нормативными документами:

-«Тепловая защита зданий» СНиП 23-02-2003;

-«Проектирование тепловой защиты зданий» СП 23-101-2004;

-«Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» ГОСТ 30494-96;

-«Строительная климатология» СНиП 23-01-99;

-Теплотехнический расчет ограждающих конструкций проводится в несколько этапов.

В первую очередь необходимо вычислить трансмиссионные потери через ограждающие конструкции по формуле:

Q t = F/R* (tв — tн)* (1+b)* n

Расшифруем значение каждой переменной:

-Qt — тепловая энергия, передаваемая от внутреннего воздуха в помещении к воздуху наружному,

-Вт; F — площадь наружной стены (ограждающей конструкции), квадратные метры;

-R — сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м кв. *

-С/Вт; tв — tн — температура внутреннего/наружного воздуха в градусах Цельсия, C;

-b — добавочные потери теплоты (определяются по Приложению 9 СНиП 2 04 05-91);

n — коэффициент положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху (СНиП — II -3-79);

Далее необходимо рассчитать расход теплоты на нагрев поступающего наружного воздуха:

Qв = 0,28G* C * (tв — tн)* k,

-где 0,28 — постоянный коэффициент;

-Qв — столько требуется теплоты на нагрев воздуха наружного, Вт; G — количество неподогретого воздуха, который входит в помещение кг/час;

С — удельная теплоёмкость воздуха, равная 1 КДж/(кг*С);

k — коэффициент влияния встречного теплового потока, равный (является константой и зависит от типа используемых окон);

Cогласно СНиП 2. 04. 05-91 бытовые тепловыделения равняются 10 Вт на метр квадратной площади. Показатель обозначается символом Qб=10 Вт.

Теперь мы можем с легкостью определить тепловую нагрузку помещения, которая равняется сумме трансмиссионных потерь через ограждающие конструкции и расхода теплоты на нагрев поступающего наружного воздуха минус бытовые тепловыделения.

Есть еще один показатель, который используется при проведении теплотехнических расчетов наружных стен — теплопотери через ограждающие конструкции. Это показатель равен одной десятой киловатта, умноженной на площадь ограждающей конструкции: Qп= F*0,1 кВ.

Как можно заметить, очень большую роль играет именно площадь наружной стены. Во всех встречающихся нам формулах, где имеется показатель площади наружных стен, мы видим, что расчетные показатели находятся в прямо пропорциональной зависимости от площади стен, поэтому точное определение площади является одной из первоочередных задач при проведении теплотехнических расчетов.

Следующим по важности параметром является сопротивление теплопередаче. Сопротивление обуславливается материалом, из которого сделано ограждение, и изменениями в зависимости от территориального расположения здания.

Источник: http://samstroy.com/%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5-%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9-%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%87%D0%B5%D1%82-%D0%B8-%D0%BA/

Задачи теплотехнического расчета

Итак, теплотехнический расчет ограждающих конструктивных элементов осуществляется с целью:

  1. Соответствия конструкций современным требованиям по тепловой защите зданий и сооружений.
  2. Обеспечения во внутренних помещениях комфортного микроклимата.
  3. Обеспечения оптимальной тепловой защиты ограждений.

Теплотехнический расчет стен

Большинство стен и перекрытий по своей конструкции многослойны и неоднородны. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций многослойной структуры выглядит следующим образом:
R= d1/l1 +d2/l2 +dn/ln,
где n — параметры n-го слоя.

Если рассматривать кирпичную оштукатуренную стену, то получим следующую конструкцию:

  • наружный слой штукатурки толщиной 3 см, теплопроводность 0,93 Вт(м х град.);
  • кладка из полнотелого глиняного кирпича 64 см, теплопроводность 0,81 Вт(м х град.);
  • внутренний слой штукатурки толщиной 3 см, теплопроводность 0,93 Вт(м х град.).

Формула теплотехнического расчета ограждающих конструкций выглядит следующим образом:

R=0,03/0,93 + 0,64/0,81 + 0,03/0,93 = 0,85(м х град/Вт).

Полученное значение существенно меньше определенного ранее базового значения сопротивления теплопередаче стен жилого дома в Мурманске 3,65 (м х град/Вт). Стена не удовлетворяет нормативным требованиям и нуждается в утеплении. Для утепления стены используем минераловатные плиты толщиной 150 мм и теплопроводностью 0,048 Вт(м х град.).

Подобрав систему утепления, необходимо выполнить проверочный теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Пример расчета приведён ниже:

R=0,15/0,048 + 0,03/0,93 + 0,64/0,81 + 0,03/0,93 = 3,97(м х град/Вт).

Полученная расчётная величина больше базовой — 3,65 (м х град/Вт), утеплённая стена удовлетворяет требованиям норм.

Расчёт перекрытий и совмещённых покрытий выполняется аналогично.

Как правильно выполнить тепловой расчет здания

Для того чтобы произвести тепловой расчет здания, требуется, в первую очередь, иметь в наличии необходимые данные, которые понадобятся для вычислений.

Этапы этой работы будут следующими:

  1. Для начала потребуется тщательно изучить проектный план сооружения, где обязательно должны быть отображены параметры каждого из помещений как изнутри, так и снаружи, а кроме того, должны быть информация о размерах проемов дверей и окон.
  2. Затем необходимо определить, как именно расположена постройка относительно световых сторон, чтобы иметь сведения о поступающих в комнату прямых солнечных лучах, а также тщательно рассмотреть условия климата в конкретном регионе.
  3. После этого необходимо уточнить данные о том, из какого материала состоят внешние стены, а также то, какую высоту они имеют.
  4. Нелишним также будет получить информацию о структуре пола непосредственно от помещения и до самой земли, а также об основе перекрытия, начиная от комнаты и заканчивая улицей.

По окончании сбора всей этой информации можно приступать к расчету объема тепловой энергии, который потребуется затратить на качественный обогрев жилища. В процессе монтажа также можно будет получить необходимые сведения, требуемые для выполнения гидравлических подсчетов.

Влияние воздушной прослойки

В случае, когда в трехслойной кладке в качестве утеплителя применяются минеральная вата, стекловата или другой плитный утеплитель, необходимо устройство воздушной вентилируемой прослойки между наружной кладкой и утеплителем. Толщина этой прослойки должна составлять не менее 10 мм, а желательно 20-40 мм. Она необходима для того, чтобы осушать утеплитель, который намокает от конденсата.

Данная воздушная прослойка является не замкнутым пространством, поэтому в случае ее наличия в расчете необходимо учитывать требования п.9.1.2 СП 23-101-2004, а именно:

а) слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью (в нашем случае — это декоративный кирпич (бессер)), в теплотехническом расчете не учитываются;

б) на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи αext = 10,8 Вт/(м°С).

Примечание: влияние воздушной прослойки учитывается, например, при теплотехническом расчете пластиковых стеклопакетов.

Источник: http://svoydomtoday.ru/utepleniye-konstrukciy/210-teplotehnicheskiy%20%D0%BF%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%BE

Теплотехнический расчет дверей

Несколько иначе рассчитывается базовое значение сопротивления теплопередаче входных дверей. Для его расчета понадобится сначала вычислить сопротивление теплопередаче стены по санитарно-гигиеническому критерию(невыпадению росы):
Рст = (Тв – Тн)/(ДТн х ав).

Здесь ДТн – разница температур между внутренней поверхностью стены и температурой воздуха в комнате, определяется по Своду правил и для жилья составляет 4,0.
ав – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены, по СП составляет 8,7.
Базовое значение дверей берется равным 0,6хРст.

Для выбранной конструкции двери требуется выполнить проверочный теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Пример расчета входной двери:

Рдв = 0,6 х (20-(-30))/(4 х 8,7) = 0,86 (м х град/Вт).

Этому расчетному значению будет соответствовать дверь, утепленная минераловатной плитой толщиной 5 см. Её сопротивление теплопередаче составит R=0,05 / 0,048=1,04 (м х град/Вт), что больше расчетного.

Необходимость выполнения расчета

Запроектированные на основании теплотехнического расчета, выполненного грамотно, ограждающие конструкции позволяют сократить затраты на отопление, стоимость которого регулярно увеличиваются. К тому же сбережение тепла считается немаловажной экологической задачей, ведь это напрямую связано с уменьшением потребления топлива, что приводит к снижению воздействия негативных факторов на окружающую среду.

Кроме того, стоит помнить о том, что неправильно выполненная теплоизоляция способна привести к переувлажнению конструкций, что в результате приведет к образованию плесени на поверхности стен. Образование плесени, в свою очередь, приведет к порче внутренней отделки (отслаивание обоев и краски, разрушение штукатурного слоя). В особо запущенных случаях может понадобиться радикальное вмешательство.

Очень часто строительные компании в своей деятельности стремятся использовать современные технологии и материалы. Только специалисту под силу разобраться в необходимости применения того или иного материала, как отдельно, так и в совокупности с другими. Именно теплотехнический расчет поможет определиться с наиболее оптимальными решениями, которые обеспечат долговечность конструктивных элементов и минимальные финансовые затраты.

Источник: http://www.syl.ru/article/189529/new_teplotehnicheskiy-raschet-ograjdayuschih-konstruktsiy-zdaniy

Теплотехнический расчет: программа

На сегодняшний день разработано множество программ, позволяющих произвести данный расчет. Как правило, расчет осуществляется на основании методики, изложенной в нормативно-технической документации.

Данные программы позволяют вычислить следующее:

  • Термическое сопротивление.
  • Потери тепла через конструкции (потолок, пол, дверные и оконные проемы, а также стены).
  • Количество тепла, требуемого для нагрева инфильтрирующего воздуха.
  • Подбор секционных (биметаллических, чугунных, алюминиевых) радиаторов.
  • Подбор панельных стальных радиаторов.

Исходные данные

В таком случае теплотехнический расчет стены будет производиться с целью определения оптимальной толщины панелей и теплоизоляционного материала для них. В качестве наружных стен будут использоваться сэндвич-панели (ТУ 5284-001-48263176-2003).

Технические требования к теплотехническим приборам

Как выбрать стальные или алюминиевые радиаторы наиболее подходящие для данных конкретных условий. Общие технические требования к приборам отопления устанавливаются ГОСТ 31311-2005. Этим документом устанавливаются основные понятия и их номинальные показатели. Максимальная температура теплоносителя для водяных приборов — 70°C при расходе не менее 60 кг в минуту и давлении в 1 атм.

При покупке радиатора важно изучить его техническую документацию. Ответ на вопрос, какие выбрать устройства для систем обогрева, и в частности радиаторы, можно получить после внимательного изучения его технической документации

На предприятии изготовителе проводят паспортные испытания, результаты которых отражаются в информационных официальных изданиях завода изготовителя

Ответ на вопрос, какие выбрать устройства для систем обогрева, и в частности радиаторы, можно получить после внимательного изучения его технической документации. На предприятии изготовителе проводят паспортные испытания, результаты которых отражаются в информационных официальных изданиях завода изготовителя.

Рекомендации, какие лучше приборы для конкретных систем отопления могут дать сотрудники эксплуатационных предприятий. Наличие теплостойкого наружного покрытия не только имеет декоративное значение, но и защищает металлические детали от коррозии. Требования к качеству таких покрытий определяется в соответствии с нормативами органов санитарного надзора и должны отвечать требованиям ГОСТ 9.032-74 (класс не ниже IV).

Важно! Оборудование систем обогрева зданий не должно иметь острых углов и кромок, способных травмировать человека при неосторожном обращении. Особенно внимательно к этому вопросу следует подходить при выборе оборудования для школ, детских садов и больниц

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций зданий

Теплотехнический расчет позволяет определить минимальную толщину ограждающих конструкций для того, чтобы не было случаев перегрева или промерзания в процессе эксплуатации строения.

Ограждающие конструктивные элементы отапливаемых общественных и жилых зданий, за исключением требований устойчивости и прочности, долговечности и огнестойкости, экономичности и архитектурного оформления, должны отвечать в первую очередь теплотехническим нормам. Выбирают ограждающие элементы в зависимости от конструктивного решения, климатологических характеристик района застройки, физических свойств, влажно-температурного режима в здании, а также в соответствии с требованиями сопротивления теплопередаче, воздухонипроницанию и паропроницанию.

Климатические характеристики

Выбор конструкции стен и кровли зависит прежде всего от климатических условий района строительства. Для их определения необходимо обратиться к СП131.13330.2012 «Строительная климатология». В расчетах используются следующие величины:

  • температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, обозначается Тн;
  • средняя температура, обозначается Тот;
  • продолжительность, обозначается ZOT.

На примере для Мурманска величины имеют следующие значения:

Кроме того, необходимо задать расчетную температуру внутри помещения Тв, она определяется в соответствии с ГОСТом 30494-2011. Для жилья можно принять Тв=20 град.

Чтобы выполнить теплотехнический расчет ограждающих конструкций, предварительно вычисляют величину ГСОП (градусо-сутки отопительного периода):
ГСОП = (Тв – Тот) х ZOT.
На нашем примере ГСОП=(20 — (-3,4)) х 275 = 6435.

Определение толщины утеплителя стены

Определение толщены ограждающей конструкции. Исходные данные:

  1. Район строительства – г.Средний
  2. Назначение здания – Жилое.
  3. Тип конструкции – трёхслойная.
  4. Нормативная влажность помещения – 60%.
  5. Температура внутреннего воздуха — 18°С.

Каменная кладка (котелец)

2 Порядок расчёта.

Выполняю расчёт в соответствии со СНиПом II-3-79* “Нормы проектирования. Строительная теплотехника”

А) Определяю требуемое термическое сопротивление Rо(тр) по формуле:

Rо(тр)=n(tв-tн)/(Δtн*αв ) , где n ­­– коэффициент, который выбирают, учитывая расположение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.

tн – расчётная зимняя tвоздуха снаружи принимаемая в соответствии с пунктом п.2.3 СНиПа“Строительная теплотехника”.

Принимаю условно 4

Определяю что tн для данного условия принимается как расчётная температура наиболее холодных первых суток: tн=tх(3) ; tх(1)=-20°С; tх(5)=-15°С.

Δtн – нормативный перепад между tв воздуха и tв поверхности ограждающей конструкции, Δtн=6°С по табл. 2

αв – к-нт теплоотдачи внутренней поверхности конструкции ограждения

αв=8,7 Вт/м2°С (по табл. 4)

Б) Определяю Rо=1/αв+R1+R2+R3+1/αн , где αн – к-нт теплоотдачи, для зимних условий наружной ограждающей поверхности. αн=23 Вт/м2°С по табл. 6№слоя

Для заполнения таблицы определяю условия эксплуатации ограждающей конструкции в зависимости от зон влажности и влажного режима в помещениях.

1 Влажностный режим помещений – нормальный по табл. 1

2 Зона влажности – сухая

Определяю условия эксплуатации → А

Принимаю конструктивно σ1(ф)=0,050 м

3 Определяю инерционность ограждающей конструкции (массивность).

Вывод: ограждающая конструкция стены выполняется из известняка ρ=2000кг/м3, толщиной 0,390 м, утепляется пенопластом толщиной 0,050м, что обеспечивает нормальный температурно-влажностный режим помещений и отвечает санитарно- гигиеническим требованиям, предъявляемым к ним.

Толщина утеплителя

Толщина теплоизоляционного материала определяется исходя из того, что R0 = R0 тр , при этом R0 тр берется при условиях энергосбережения, таким образом:

2,909 = 0,158 + d/0,042, откуда d = 0,116 м.

Подбираем марку сэндвич-панелей по каталогу с оптимальной толщиной теплоизоляционного материала: ДП 120, при этом общая толщина панели должна составлять 120 мм. Аналогичным образом производится теплотехнический расчет здания в целом.

Теплотехнические требования

Важно, чтобы наружные конструкции соответствовали следующим теплотехническим требованиям:

  • Имели достаточные теплозащитные свойства. Другими словами, нельзя допускать в летнее время перегрева помещений, а зимой – излишних потерь тепла.
  • Разность температур воздуха внутренних элементов ограждений и помещений не должна быть выше нормативного значения. В противном случае может произойти чрезмерное охлаждение тела человека излучением тепла на данные поверхности и конденсация влаги внутреннего воздушного потока на ограждающих конструкциях.
  • В случае изменения теплового потока температурные колебания внутри помещения должны быть минимальные. Данное свойство называется теплоустойчивостью.
  • Важно, чтобы воздухонепроницаемость ограждений не вызывала сильного охлаждения помещений и не ухудшала теплозащитные свойства конструкций.
  • Ограждения должны иметь нормальный влажностный режим. Так как переувлажнение ограждений увеличивает потери тепла, вызывает в помещении сырость, уменьшает долговечность конструкций.

Чтобы конструкции соответствовали вышеперечисленным требованиям, выполняют теплотехнический расчет, а также рассчитывают теплоустойчивость, паропроницаемость, воздухопроницаемость и влагопередачу по требованиям нормативной документации.

Рассчитываемые параметры

В процессе выполнения теплотехнического расчета определяют:

  • теплотехнические характеристики строительных материалов ограждающих конструкций;
  • приведённое сопротивление теплопередачи;
  • соответствие этого приведённого сопротивления нормативному значению.

Дальше будут приведен пример теплотехнического расчета без воздушной прослойки.

Условия энергосбережения

Выполняя теплотехнический расчет стены, исходя из условий энергосбережения, необходимо вычислить требуемое сопротивление теплопередачи конструкций. Оно определяется по ГСОП (градусо-сутки отопительного периода, °C) по следующей формуле:

tв – это температура воздушного потока внутри здания, °C.

Zот.пер. и tот.пер. – это продолжительность (сут.) и температура (°C) периода, имеющего среднесуточную температуру воздуха ≤ 8 °C.

ГСОП = (20 – (-5,9)) ×220 = 5698.

Исходя из условий энергосбережения, определяем R0 тр методом интерполяции по СНиПу из таблицы 4:

R0 тр = 2,4 + (3,0 – 2,4)×(5698 – 4000)) / (6000 – 4000)) = 2,909 (м 2 °C/Вт)

Далее, выполняя теплотехнический расчет наружной стены, следует вычислить сопротивление теплопередаче R0:

d – это толщина теплоизоляции, м.

l = 0,042 Вт/м°C – это теплопроводность минераловатной плиты.

αн = 23 Вт/м 2 °C – это теплоотдача наружных конструктивных элементов, принимаемый по СНиПу.

R0 = 1/8,7 + d/0,042+1/23 = 0,158 + d/0,042.

Теплотехнический расчет с примером

Давным-давно здания и сооружения строились, не задумываясь о том, какими теплопроводными качествами обладают ограждающие конструкции. Другими словами, стены делались просто толстыми. И если вам когда-нибудь случалось быть в старых купеческих домах, то вы могли заметить, что наружные стены этих домов выполнены из керамического кирпича, толщина которых составляет порядка 1,5 метров. Такая толщина кирпичной стены обеспечивала и обеспечивает до сих пор вполне комфортное пребывание людей в этих домах даже в самые лютые морозы.

В настоящее же время все изменилось. И сейчас экономически не выгодно делать стены такими толстыми. Поэтому были придуманы материалы, которые могут ее уменьшить. Одни из них: утеплители и газосиликатные блоки. Благодаря этим материалам, например, толщина кирпичной кладки может быть снижена до 250 мм.

Теперь стены и перекрытия чаще всего делают 2-х или 3-х слойными, одним слоем из которых является материал с хорошими теплоизоляционными свойствами. А для того, чтобы определить оптимальную толщину этого материала, проводится теплотехнический расчет и определяется точка росы.

Как производится расчет по определению точки росы вы можете ознакомиться на следующей странице. Здесь же будет рассмотрен теплотехнический расчет на примере.

Принцип гидравлического расчета для системы отопления

На этом этапе расчетов необходимо подобрать нужные параметры отопительных труб, такие как их длина и диаметр, а также осуществить балансировку всей системы посредством клапанов радиатора. Подобные вычисления также позволят определить оптимальную мощность такого функционального элемента системы, как электрический насос циркуляции.

Итоги гидравлических расчетов позволяют узнать следующие показатели: М – объем воды, который расходуется в процессе работы (измеряется в кг/с), DP1, DP2… DPn – это тот напор, который теряется при прохождении теплоносителя от котла к каждому из радиаторов. Как следствие, расход воды можно высчитать по следующей формуле: M = Q/Cp * DPt Q, где Ср – это параметр удельной теплоемкости теплоносителя, который равен в среднем 4,19 кДж, а DPt – это разница температур воды на входе в котел и на выходе из него.

Проведение всех вышеперечисленных расчетов позволит оборудовать надежную, экономичную и эффективную систему отопления и не даст механизму выйти из строя в самый неприятный момент.

Тепловой расчет помещения на видео:

Источник: http://teplospec.com/montazh-remont/teplovoy-raschet-pomeshcheniya-i-zdaniya-tselikom-formula-teplovykh-poter.html

Теплотехнический расчет

Системы отопления призваны компенсировать потери тепла через ограждающие строительные конструкции: наружные стены, полы, потолки. При проведении теплотехнического расчета учитываются следующие факторы:

  1. среднегодовая температура и влажность наружного воздуха в соответствии с климатической зоной;
  2. направления и сила ветров;
  3. толщина наружных строительных конструкций и коэффициент теплопроводности материала;
  4. наличие оконных и дверных проемов, характеристики остекления;
  5. наличие чердачных и подвальных помещений для первых и верхних этажей.

Правильно подобрать конечные теплотехнические приборы можно только при условии полного учета всех перечисленных параметров. При проведении расчетов лучше несколько завысить показатели, в противном случае недостаток тепловой мощности может привести к необходимости переделки всей системы в целом.

При расчете теплотехнических расчетов показатели лучше зависеть.

Выбрать потребные для данной схемы отопления приборы, в частности, радиаторы можно по результатам теплотехнического расчета. В соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление и вентиляция» рекомендуемая удельная мощность для жилых помещений составляет от 100 Вт на 1 м.кв. общей площади при высоте перекрытия не более 3000 мм. Эта величина корректируется специальными коэффициентами.

Как лучше учесть все факторы для точного расчета необходимой мощности приборов отопления? Следует учесть, что наличие в комнате одного или двух окон увеличивает теплопотери на 20-30%.

Если же они находятся на северной или на ветреной стороне, то поправку можно смело увеличивать еще на 10%.

Важно! Радиаторы призваны компенсировать потери тепла и их параметры должны быть рассчитаны с некоторым запасом

Теплотехнический расчёт полов, соприкасающихся с грунтом

Нередко в частных домах или общественных зданиях полы первых этажей выполняются по грунту. Сопротивление теплопередаче таких полов не нормируется, но как минимум конструкция полов не должна допускать выпадения росы. Расчет конструкций, соприкасающихся с грунтом, выполняется следующим образом: полы разбиваются на полосы (зоны) шириной по 2 метра, начиная с внешней границы. Таких зон выделяется до трех, оставшаяся площадь относится к четвертой зоне. Если в конструкции пола не предусмотрен эффективный утеплитель, то сопротивление теплопередаче зон принимается следующим:

  • 1 зона – 2,1 (м х град/Вт);
  • 2 зона – 4,3 (м х град/Вт);
  • 3 зона – 8,6 (м х град/Вт);
  • 4 зона – 14,3 (м х град/Вт).

Нетрудно заметить, что чем дальше участок пола находится от внешней стены, тем выше его сопротивление теплопередаче. Поэтому зачастую ограничиваются утеплением периметра пола. При этом к сопротивлению теплопередаче зоны добавляется сопротивление теплопередаче утепленной конструкции.
Расчет сопротивления теплопередаче пола необходимо включать в общий теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Пример расчета полов по грунту рассмотрим ниже. Примем площадь пола 10 х 10, равную 100 м кв.

  • Площадь 1 зоны составит 64 м кв.
  • Площадь 2 зоны составит 32 м кв.
  • Площадь 3 зоны составит 4 м кв.

Среднее значение сопротивления теплопередаче пола по грунту:
Рпола = 100 / (64/2,1 + 32/4,3 + 4/8,6) = 2,6 (м х град/Вт).

Выполнив утепление периметра пола пенополистирольной плитой толщиной 5 см, полосой шириной 1 метр, получим среднее значение сопротивления теплопередаче:

Рпола = 100 / (32/2,1 + 32/(2,1+0,05/0,032) + 32/4,3 + 4/8,6) = 4,09 (м х град/Вт).

Важно отметить, что подобным образом рассчитываются не только полы, но и конструкции стен, соприкасающихся с грунтом (стены заглубленного этажа, теплого подвала).

Значения теплопроводности

Качество теплоизоляции определяется в первую очередь теплопроводностью. Каждый сертифицированный материал проходит лабораторные исследования, в результате которых определяется это значение для условий эксплуатации «А» или «Б». Для нашей страны большинству регионов соответствуют условия эксплуатации «Б». Выполняя теплотехнический расчет ограждающих конструкций дома, следует использовать именно это значение. Значения теплопроводности указывают на этикетке либо в паспорте материала, но если их нет, можно воспользоваться справочными значениями из Свода правил. Значения для наиболее популярных материалов приведены ниже:

  • Кладка из обыкновенного кирпича — 0,81 Вт(м х град.).
  • Кладка из силикатного кирпича — 0,87 Вт(м х град.).
  • Газо- и пенобетон (плотностью 800) — 0,37 Вт(м х град.).
  • Древесина хвойных пород — 0,18 Вт(м х град.).
  • Экструдированный пенополистирол — 0,032 Вт(м х град.).
  • Плиты минераловатные (плотность 180) — 0,048 Вт(м х град.).

Пример. Теплотехнический расчет трехслойной стены без воздушной прослойки

Расчет

4. Определение толщины утеплителя

Для расчета толщины теплоизоляционного слоя необходимо определить сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции исходя из требований санитарных норм и энергосбережения.

4.1. Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения

Определение градусо-суток отопительного периода по п.5.3 СНиП 23-02-2003:

Примечание: также градусо-сутки имеют обозначение — ГСОП.

Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче следует принимать не менее нормируемых значений, определяемых по СНИП 23-02-2003 (табл.4) в зависимости от градусо-суток района строительства:

Rreq= a×Dd + b = 0,00035 × 5182 + 1,4 = 3,214м 2 × °С/Вт ,

где: Dd — градусо-сутки отопительного периода в Нижнем Новгороде,

a и b — коэффициенты, принимаемые по таблице 4 (если СНиП 23-02-2003) или по таблице 3 (если СП 50.13330.2012) для стен жилого здания (столбец 3).

4.1. Определение нормы тепловой защиты по условию санитарии

В нашем случае рассматривается в качестве примера, так как данный показатель рассчитывается для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м 3 и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 °С и ниже приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных).

Определение нормативного (максимально допустимого) сопротивления теплопередаче по условию санитарии (формула 3 СНиП 23-02-2003):

где: n = 1 — коэффициент, принятый по таблице 6 [1] для наружной стены;

tint = 20°С — значение из исходных данных;

text = -31°С — значение из исходных данных;

Δtn = 4°С — нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 5 [1] в данном случае для наружных стен жилых зданий;

αint = 8,7 Вт/(м 2 ×°С) — коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 7 [1] для наружных стен.

4.3. Норма тепловой защиты

Из приведенных выше вычислений за требуемое сопротивление теплопередачи выбираем Rreq из условия энергосбережения и обозначаем его теперь Rтр0= 3,214м 2 × °С/Вт .

5. Определение толщины утеплителя

Для каждого слоя заданной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле:

где: δi- толщина слоя, мм;

λi — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт/(м × °С).

1 слой (декоративный кирпич): R1 = 0,09/0,96 = 0,094 м 2 × °С/Вт .

3 слой (силикатный кирпич): R3 = 0,25/0,87 = 0,287 м 2 × °С/Вт .

4 слой (штукатурка): R4 = 0,02/0,87 = 0,023 м 2 × °С/Вт .

Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала (формула 5.6 Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие»):

где: Rint = 1/αint = 1/8,7 — сопротивление теплообмену на внутренней поверхности;

Rext = 1/αext = 1/23 — сопротивление теплообмену на наружной поверхности, αext принимается по таблице 14 [5] для наружных стен;

ΣRi = 0,094 + 0,287 + 0,023 — сумма термических сопротивлений всех слоев стены без слоя утеплителя, определенных с учетом коэффициентов теплопроводности материалов, принятых по графе А или Б (столбцы 8 и 9 таблицы Д1 СП 23-101-2004) в соответствии с влажностными условиями эксплуатации стены, м 2 ·°С/Вт

Толщина утеплителя равна (формула 5,7 [5]):

где: λут — коэффициент теплопроводности материала утеплителя, Вт/(м·°С).

Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм (формула 5.8 [5]):

где: ΣRт,i — сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения, в том числе и слоя утеплителя, принятой конструктивной толщины, м 2 ·°С/Вт.

Из полученного результата можно сделать вывод, что

R0 = 3,503м 2 × °С/Вт > Rтр0 = 3,214м 2 × °С/Вт → следовательно, толщина утеплителя подобрана правильно.

Комфортные условия

Рассмотрим, как выполняется теплотехнический расчет наружной стены. Для начала следует вычислить требуемое сопротивление теплопередачи, ориентируясь на комфортные и санитарно-гигиенические условия:

n = 1 – это коэффициент, который зависит от положения наружных конструктивных элементов по отношению к наружному воздуху. Его следует принимать по данным СНиПа 23-02-2003 из таблицы 6.

Δt н = 4,5 °C – это нормируемый перепад температуры внутренней поверхности конструкции и внутреннего воздуха. Принимается по данным СНиПа из таблицы 5.

αв = 8,7 Вт/м 2 °C – это теплопередача внутренних ограждающих конструкций. Данные берутся из таблицы 5, по СНиПу.

Подставляем данные в формулу и получаем:

R0 тр = (1 × (20 – (-34)) : (4,5 × 8,7) = 1,379 м 2 °C/Вт.

Нормативное значение сопротивления теплопередаче

Расчётное значение сопротивления теплопередаче не должно быть меньше базового значения. Базовое значение определяется по таблице 3 СП50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». В таблице определены коэффициенты для расчета базовых значений сопротивления теплопередаче всех ограждающих конструкций и типов зданий. Продолжая начатый теплотехнический расчет ограждающих конструкций, пример расчета можно представить следующим образом:

  • Рстен = 0,00035х6435 + 1,4 = 3,65 (м х град/Вт).
  • Рпокр = 0,0005х6435 + 2,2 = 5,41 (м х град/Вт).
  • Рчерд = 0,00045х6435 + 1,9 = 4,79 (м х град/Вт).
  • Рокна = 0,00005х6435 + 0,3 = 0,62 (м х град/Вт).

Теплотехнический расчет наружной ограждающей конструкции выполняется для всех конструкций, замыкающих «теплый» контур – пол по грунту или перекрытие техподполья, наружные стены (включая окна и двери), совмещенное покрытие или перекрытие неотапливаемого чердака. Также расчет необходимо выполнять и для внутренних конструкций, если перепад температур в смежных комнатах составляет более 8 градусов.

Необходимые нормативные документы

Для расчета потребуются два СНиПа, один СП, один ГОСТ и одно пособие:

  • СНиП 23-02-2003 (СП 50.13330.2012). «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция от 2012 года [1].
  • СНиП 23-01-99* (СП 131.13330.2012). «Строительная климатология». Актуализированная редакция от 2012 года [2].
  • СП 23-101-2004. «Проектирование тепловой защиты зданий» [3].
  • ГОСТ 30494-96 (заменен на ГОСТ 30494-2011 с 2011 года). «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» [4].
  • Пособие. Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие» [5].

Скачать СНиПы и СП вы можете здесь, ГОСТ — здесь, а Пособие — здесь.

Формула расчета тепловой энергии

Важно запомнить, что коэффициент 1,2 допускает саму возможность резкого снижения давления в системе газопровода в холодное время года, кроме того, сюда же входят и потенциальные потери тепла, причиной которых зачастую являются сильные морозы, особое влияние которых наблюдается ввиду недостаточной теплоизоляции дверей комнаты. Наличие такого запаса делает возможным значительно варьировать температурные режимы.

Нельзя не упомянуть и тот факт, что при подсчете затрачиваемой энергии тепла его потери будут проходить совсем неравномерно, поэтому следует помнить о следующих данных:

  • через внешние стены теряется больше всего полезного тепла – около 40% от общего объема;
  • через оконные проемы уходит примерно 20%;
  • тепло покидает помещение через поле в объеме, равном 10%;
  • через крышу также выходит примерно 10%;
  • еще один участок тепловых потерь – дверные проемы и вентиляция, через которые способно испариться около 20% тепла.

Комплексные требования

Расчеты стен, перекрытий или покрытия выполняются для проверки поэлементных требований нормативов. Сводом правил также установлено комплектное требование, характеризующее качество утепления всех ограждающих конструкций в целом. Эта величина называется «удельная теплозащитная характеристика». Без ее проверки не обходится ни один теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Пример расчета по СП приведен ниже.

Наименование конструкции Площадь R A/R
Стены 83 3,65 22,73
Покрытие 100 5,41 18,48
Перекрытие подвала 100 4,79 20,87
Окна 15 0,62 24,19
Двери 2 0,8 2,5
Сумма 88,77

Коб = 88,77 / 250 = 0,35, что меньше нормируемого значения 0,52. В данном случае площади и объем приняты для дома размерами 10 х 10 х 2,5 м. Сопротивления теплопередачи – равные базовым величинам.

Нормируемое значение определяется в соответствии с СП в зависимости от отапливаемого объёма дома.

Помимо комплексного требования, для составления энергетического паспорта также выполняют теплотехнический расчет ограждающих конструкций, пример оформления паспорта дан в приложении к СП50.13330.2012.

Теплотехнический расчет – что это

Теплорасчет позволяет установить оптимальную (две границы – минимальная и максимальная) толщину стен ограждающих и несущих конструкций, которые обеспечат длительную эксплуатацию без промерзаний и перегревов перекрытий и перегородок. Иначе говоря, эта процедура позволяет вычислить реальную или предполагаемую, если она проводится на этапе проектирования, тепловую нагрузку здания, которая будет считаться нормой.

В основу анализа входят следующие данные:

  • конструкция помещения – наличие перегородок, теплоотражающих элементов, высота потолков и пр.;
  • особенности климатического режима в данной местности – максимальные и минимальные границы температур, разница и стремительность температурных перепадов;
  • расположенность строения по сторонам света, то есть учет поглощения солнечного тепла, на какое время суток приходится максимальная восприимчивость тепла от солнца;
  • механические воздействия и физические свойства строительного объекта;
  • показатели влажности воздуха, наличие или отсутствие защиты стен от проникновения влаги, присутствие герметиков, в том числе герметизирующих пропиток;
  • работа естественной или искусственной вентиляции, присутствие «парникового эффекта», паропроницаемость и многое другое.

При этом оценка этих показателей должна соответствовать ряду норм – уровню сопротивления теплопередаче, воздухопроницаемости и пр. Рассмотрим их подробнее.

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций: пример расчета и оформления. Формула теплотехнического расчета ограждающих конструкций

Создание комфортных условий для проживания или трудовой деятельности является первостепенной задачей строительства. Значительная часть территории нашей страны находится в северных широтах с холодным климатом. Поэтому поддержание комфортной температуры в зданиях всегда актуально. С ростом тарифов на энергоносители снижение расхода энергии на отопление выходит на первый план.

Теплотехнические качества

От теплотехнических характеристик наружных конструктивных элементов строений зависит:

  • Влажностный режим элементов конструкции.
  • Температура внутренних конструкций, которая обеспечивает отсутствие на них конденсата.
  • Постоянная влажность и температура в помещениях, как в холодное, так и в теплое время года.
  • Количество тепла, которое теряется зданием в зимний период времени.

Итак, исходя из всего перечисленного выше, теплотехнический расчет конструкций считается немаловажным этапом в процессе проектирования зданий и сооружений, как гражданских, так и промышленных. Проектирование начинается с выбора конструкций – их толщины и последовательности слоев.

Тепловой расчет помещения и здания целиком, формула тепловых потерь

Чтобы смонтировать надежную и стабильно работающую систему теплоснабжения в любом помещении, будь то офис, производственная постройка или жилое помещение, очень важно четко и грамотно выполнить тепловой расчет помещения.

Правильно произведенный тепловой расчет здания, расчет мощности и других показателей системы позволят обезопасить себя от возможных неприятностей, связанных с поломкой нагревательного оборудования и позволят сконструировать эффективную, но и экономичную отопительную систему, к которой не будет никаких претензий ни у жилищно-коммунальных служб, ни у других органов, контролирующих подобные работы.

Расчет теплообменников и различные методы составления теплового баланса

При расчете теплообменников могут использоваться внутренний и внешний методы составления теплового баланса. При внутреннем методе используются величины теплоемкостей. При внешнем методе используются величины удельных энтальпий.

При применении внутреннего метода тепловая нагрузка рассчитывается по разным формулам, в зависимости от характера протекания теплообменных процессов.

Если теплообмен происходит без каких-либо химических и фазовых превращений, а соответственно и без выделений или поглощений тепла.

Соответственно тепловая нагрузка рассчитывается по формуле

Если в процессе теплообмена происходит конденсация пара или испарение жидкости, протекают какие-либо химические реакции, то используется другая форму для вычисления теплового баланса.

При использовании внешнего метода расчет теплового баланса ведется на основании того, что в теплообменный аппарат за какую-то единицу времени поступает и выходит равное количество тепла.
Если при внутреннем методе используются данные о теплообменных процессах в самом агрегате, то при внешнем методе используются данные внешних показателей.

Для расчета теплового баланса по внешнему методу используется формула
.

Под Q1 подразумевается то количество тепла, которое поступает в агрегат и ходит из него за единицу времени.
Под подразумевается энтальпия веществ, которые входит в агрегат и выходят из него.

Можно также вычислить разность энтальпий для того, чтобы установить то количество тепла, которое было передано между разными средами. Для этого используется формула .

Если же в процессе теплообмена происходили какие-либо химические или фазовые превращения, используется формула.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
KSEO-MSK