Теплотехнический расчёт

Тепловой баланс помещений – складывается из следующих составляющих:

 1. Трансмиссионные потери через ограждающие конструкции (стены, окна, двери, потолки, полы).

Трансмиссионные потери определяются из общего уравнения теплопередачи:

 ( 1 )            Q t =  F/R* (tв – tн)* (1+b)* n  , где

 Qt  -  количество тепловой энергии, передаваемое от внутреннего воздуха в помещении к

          наружному воздуху, Вт

F  -   площадь ограждающей конструкции, м кВ

R  -   общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м²  С/Вт

tв –  tн  – расчётная температура , соответственно внутреннего и наружного воздуха, C^o

b   -   добавочные потери теплоты, определяемые по Приложению 9 СНиП  2.04.05-91*

n   -    коэффициент, принимаемый в зависимости  от положения наружной поверхности  по  отношению к наружному воздуху (по СНиП – I I -3-79*).

 2. Расход теплоты на нагрев поступающего наружного воздуха (за счёт инфильтрации).

  ( 2 )          Qв = 0,28G* C * (tв – tн)* k , где

Qв  -  расход теплоты на нагрев наружного воздуха, Вт

G  -    количество, поступающего в помещение неподогретого  воздуха, кг/час

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

К  -    коэффициент учёта влияния встречного теплового потока, равный:

           0,7 – для окон с тройным остеклением

           0,8 – для  окон  с раздельными переплётами

           1,0 – для окон и балконных дверей со спаренными переплётами и стеклопакетами.

 3. Бытовые тепловыделения.

   Бытовые тепловыделения , согласно СНиП  2.04.05-91* равны 10Вт на каждый метр квадратный площади пола помещения. 

 ( 3 )           Qб  =  10 Вт/ м кВ

  Таким образом, тепловая нагрузка помещения определяется :

 ( 4 )           Qот  =  Qt + Qв – Qб

    Теплотехнический расчёт проводится для всех наружных ограждений для холодного периода года с учётом района строительства, условий эксплуатации, назначения здания, санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям и помещению.  Теплотехнический расчёт внутренних  ограждающих конструкций (перегородок, стен, перекрытий) проводится, если разность температур воздуха в помещениях более 3 С^о .

 Теплофизические характеристики строительных материалов при расчётах  следует принимать с учётом зоны влажности и влажностного режима помещения.

    Определение теплопотерь через ограждающие конструкции.

  На  бытовом уровне такой расчёт сводится к вычислению площади помещений  и расчёту, при котором потери равны

 ( 5 )           Qп =  0,1 F  КВт,        где F – площадь помещения, м кв.

  Действительно, в некоторых стандартных условиях, для жилых помещений ,построенных в 60-70 гг прошлого века такие расчёты, с некоторым допуском, могут считаться справедливыми. Эта формула –  эмпирическая, и не учитывает ни климатической зоны,  ни

нужной температуры в помещении, ни применяемых строительных материалов и т.п. Очевидно, что такой формулой для  расчётов пользоваться нельзя.

 Рассмотрим трансмиссионные потери через ограждающие конструкции.

Из формулы ( 1 ) видно, что потери тепла прямопропорциональны площади ограждающей конструкции, т.е. чем больше площадь соприкосновения с внешним воздухом, тем больше тепловые потери.

   Важно правильно определить площади ограждений, при этом пользуются следующими правилами:

 - высота стен первого этажа принимается , при наличии пола, расположенного на грунте – между уровнями полов первого и второго этажей; пола на лагах – от нижнего уровня подготовки пола 1-го этажа  до уровня пола 2-го этажа; при наличии неотапливаемого подвала -  от уровня нижней поверхности конструкции пола 1-го этажа до уровня пола 2-го этажа; при наличии тёплого техподполья -  между уровнями полов 1-го и 2-го этажей;

- высота стен промежуточного этажа – между уровнями полов данного и вышележащего этажа;

- высота стен  верхнего этажа - от уровня пола до верха утепляющего слоя  чердачного перекрытия;

- длина наружных стен  по внешнему периметру здания, в угловых помещениях – от линии пересечения наружных стен до осей внутренних стен; в неугловых помещениях – между осями внутренних стен;

- длина внутренних стен – от внутренних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен или между ними (осями);

- длина и ширина над техподпольями, а также длина и ширина потолков – от внутренней поверхности наружной стены до оси внутренней стены;

- ширина и высота окон и дверей – по наименьшим размерам проёмов в свету.

При определении линейных размеров крупных объектов  мы пользуемся  лазерным дальномером. Это удобно, быстро, а главное – точно.  Полученные данные заносят в таблицу.

   Важнейшим  параметром определяющим теплопотери,  является термическое сопротивление теплопередаче – R. Термическое сопротивление определяет энергоэффективность ограждающей конструкции. Чем выше сопротивление теплопередаче, тем меньше тепловые потери, и следовательно, меньше энергозатраты на поддержание теплового баланса в помещении. Так, например, в Московском регионе термическое сопротивление наружных стен R = 3.0-3.1 м ²   С/Вт. Дальнейшее увеличение термического сопротивления не даёт желаемого результата.

  При расчётах термического сопротивления ограждающих конструкций возникает необходимость определения применяемых строительных материалов и их толщины.

   При решении данной задачи мы используем специальные программы, дающие  на- глядное изображение структуры стен и температурные режимы.

 

   Общее термическое сопротивление ограждающей конструкции:

 ( 6 )             R_o  =  R₁ + R₂ + … R _i , где

 R₁, R₂… R _i -  термические сопротивления слоёв ограждающей конструкции (1, 2…i)

 Термическое сопротивление однородного слоя строительного материала:

 ( 7 )                R =  б / l , где 

 б -  толщина материала , м

l – коэффициент теплопроводности материала, Вт/м²*С.

 Таким образом, термическое сопротивление можно сделать большим:

а) увеличивая толщину ограждающей конструкции (стен, полов, кровли и т.п.);

б) применением материала с наименьшим коэффициентом  теплопроводности.

  Увеличение толщины ограждающей конструкции возможно до определённых пределов , ибо это затратный путь, поэтому правильным будет – применение современных материалов с низкими коэффициентами теплопроводности.

 Приведём для сравнения коэффициенты теплопроводности некоторых  материалов:

Конструктивные материалы

Кирпичная кладка  на цементно-песчаном растворе    -    0,58

Штукатурка цементно-песчаная                                 -    0,76

Бетон на гравии и щебне                                          -    1,86

Газо – пенобетон, газо- и пеносиликат                       -    0,41

Сосна, ель поперёк волокон                                      -    0,29

Изолирующие материалы:

Маты минераловатные Роквул                                    -    0,046

Пенополистирол                                                       -    0,052

Пенофол                                                                  -    0,048

  Т.е. мы видим, что коэффициенты теплопроводности конструктивных и изолирующих материалов отличаются на порядок !!!

 Сравнивая, например,  кирпичную кладку на ЦП растворе и пенополистирол установим, что термическому сопротивлению 1м кирпичной кладки  (R=1,72) соответствует 11см пенополистирола. Соответственно  стоимость материалов и работ для устройства ограждающих конструкций из соответствующих материалов будет различаться значительно.

Источник