Proračun gubitka topline privatne kuće s primjerima

Sadržaj članka

• Fizika procesa toplotnog inženjerstva
• Otpor prijenosa topline
• Čimbenici koji utječu na gubitak topline
• Diferencirane sheme izračuna
• Primjer izračuna

Kako se vaša kuća ne bi pokazala bezdušna jama za troškove grijanja, predlažemo da proučite osnovne smjerove istraživanja toplinskog inženjerstva i metodologiju izračuna. Bez preliminarnog izračuna toplinske propusnosti i akumulacije vlage, cjelokupna suština stanogradnje je izgubljena.

Fizika procesa toplotnog inženjerstva

Različita područja fizike imaju mnogo zajedničkog u opisivanju pojava koje proučavaju. Tako je i u toplinskom inženjerstvu: principi koji opisuju termodinamičke sustave jasno su u skladu s osnovama elektromagnetizma, hidrodinamike i klasične mehanike. Uostalom, govorimo o opisivanju istog svijeta, pa ne čudi da modele fizičkih procesa karakteriziraju neke zajedničke značajke u mnogim područjima istraživanja..

Suštinu toplinskih pojava je lako razumjeti. Temperatura tijela ili stupanj njegova zagrijavanja nisu ništa drugo nego mjera intenziteta vibracija elementarnih čestica koje čine ovo tijelo. Očito, kad se dvije čestice sudaraju, ona s višom razinom energije će energiju prenijeti u čestice s nižom energijom, ali nikada obrnuto. Međutim, to nije jedini način razmjene energije, prijenos je moguć i kvantama termičkog zračenja. U ovom je slučaju nužno sačuvano osnovno načelo: kvant koji emitira manje zagrijani atom nije u stanju prenijeti energiju u topliju elementarnu česticu. Jednostavno se od nje odražava i ili nestaje bez traga, ili prenosi svoju energiju na drugi atom s manje energije.

Termodinamika je dobra jer su procesi koji se odvijaju u njoj apsolutno vizualni i mogu se interpretirati pod krinkom različitih modela. Glavna stvar je poštivati ​​osnovne postulate, poput zakona prijenosa energije i termodinamičke ravnoteže. Ako je vaša ideja u skladu s ovim pravilima, lako možete razumjeti tehniku ​​izračunavanja toplinske tehnike od i do.

Otpor prijenosa topline

Sposobnost materijala da prenosi toplinu naziva se toplinska vodljivost. U općenitom slučaju, ona je uvijek veća, veća je gustoća tvari i bolja je njezina struktura prilagođena za prijenos kinetičkih oscilacija.

Usporedba energetske učinkovitosti različitih građevinskih materijala

Toplinski otpor je količina obratno proporcionalna toplinskoj vodljivosti. Za svaki materijal ovo svojstvo poprima jedinstvene vrijednosti ovisno o strukturi, obliku i nizu drugih faktora. Na primjer, učinkovitost prijenosa topline u debljini materijala i u zoni njihovog kontakta s drugim medijima može se razlikovati, posebno ako između materijala postoji barem minimalni međuslojni tvar u različitom agregatnom stanju. Toplinski otpor se kvantitativno izražava kao temperaturna razlika podijeljena s brzinom topline:

R_t = (T₂ – T₁) / Str

Gdje:

• R_t – toplinski otpor stranice, K / W;
• T₂ – temperatura početka sekcije, K;
• T₁ – temperatura kraja sekcije, K;
• P – toplinski tok, W.

U kontekstu izračuna gubitka topline, toplinski otpor igra presudnu ulogu. Bilo koja ograđujuća konstrukcija može se predstaviti kao ravan-paralelna prepreka putu toka topline. Njegov ukupni toplinski otpor zbroj je otpora svakog sloja, dok su sve pregrade dodane prostornoj strukturi, koja je u stvari zgrada.

R_t = l / (? S)

Gdje:

• R_t – toplinski otpor presjeka kruga, K / W;
• l je duljina dijela toplinskog kruga, m;
• ? – koeficijent toplinske vodljivosti materijala, W / (m · K);
• S – površina presjeka mjesta, m².

Čimbenici koji utječu na gubitak topline

Toplinski procesi dobro se podudaraju s električnim: temperaturna razlika djeluje u ulozi napona, toplinski tok može se smatrati jačinom struje, ali za otpor vam uopće nije potrebno izmišljati vlastiti pojam. Također, u potpunosti vrijedi koncept najmanjeg otpora, koji se u toplinarstvu pojavljuje kao hladni mostovi..

Ako u presjeku smatramo proizvoljnim materijalom, lako je uspostaviti put protoka topline i na mikro i na makrorazini. Kao prvi model uzet ćemo betonski zid u koji se, tehnološki nužno, pričvršćuju čeličnim šipkama proizvoljnog presjeka. Čelik provodi toplinu nešto bolje od betona, tako da možemo razlikovati tri glavna toplotna toka:

• kroz beton
• kroz čelične šipke
• od čeličnih šipki do betona

Gubitak topline kroz hladne mostove u betonu

Posljednji model protoka topline je najzanimljiviji. Budući da se čelična šipka zagrijava brže, doći će do temperaturne razlike između dva materijala bliže vanjskoj strani zida. Stoga čelik ne samo da “pumpa” toplinu prema van, već i povećava toplinsku vodljivost susjednih masa betona.

U poroznim medijima toplinski procesi odvijaju se na sličan način. Gotovo svi građevinski materijali sastoje se od razgranatog spleta krutih čestica, između kojih je prostor ispunjen zrakom. Tako, čvrsti, gusti materijal služi kao glavni provodnik topline, ali zbog svoje složene strukture, put duž kojeg širi toplina ispada da je veći od presjeka. Dakle, drugi faktor koji određuje toplinski otpor je heterogenost svakog sloja i ovojnice zgrade kao cjeline..

Smanjenje gubitka topline i premještanje točke rosišta u izolaciju s izolacijom vanjskih zidova

Treći faktor koji utječe na toplinsku vodljivost je nakupljanje vlage u porama. Voda ima toplinski otpor 20-25 puta niži od zraka, tako da ako ispunjava pore, ukupna toplinska vodljivost materijala postaje čak i veća nego da uopće nema pora. Kada voda zamrzne, situacija postaje još gora: toplinska vodljivost se može povećati i do 80 puta. Izvor vlage su obično sobni zrak i atmosferske oborine. Sukladno tome, tri glavne metode suočavanja s tim fenomenom su vanjska hidroizolacija zidova, uporaba zaštite od pare i proračun akumulacije vlage, što se nužno provodi paralelno s predviđanjem gubitka topline..

Diferencirane sheme izračuna

Najjednostavniji način utvrđivanja količine gubitka topline u zgradi je zbrajanje vrijednosti toplinskog toka kroz građevine koje čine zgradu. Ova tehnika u potpunosti uzima u obzir razlike u strukturi različitih materijala, kao i specifičnosti protoka topline kroz njih i u čvorovima ulaska jedne ravnine u drugu. Takav dihotomni pristup uvelike pojednostavljuje zadatak, jer se različite ogradne konstrukcije mogu značajno razlikovati u dizajnu sustava toplinske zaštite. U skladu s tim, pomoću zasebne studije lakše je odrediti količinu gubitka topline, jer su za to predviđene različite metode proračuna:

• Za zidove, toplinske curenja kvantitativno su jednake ukupnoj površini pomnoženoj s omjerom razlike temperature u toplinskom otporu. U tom se slučaju mora uzeti u obzir orijentacija zidova prema kardinalnim točkama kako bi se uzelo u obzir njihovo grijanje tijekom dana, kao i kapacitet puhanja građevinskih konstrukcija..
• Za podove je tehnika ista, ali uzima u obzir prisutnost potkrovljenog prostora i njegov način rada. Također, sobna temperatura uzima se kao vrijednost za 3-5 ° C veća, izračunata vlažnost se također povećava za 5-10%.
• Gubitak topline kroz pod izračunava se po zonu, opisujući pojaseve po obodu zgrade. To je zbog činjenice da je temperatura tla ispod poda viša u središtu zgrade u odnosu na temeljni dio.
• Protok topline kroz zastakljivanje određuje se prema podacima o putovnicama prozora, također morate uzeti u obzir vrstu naslona prozora prema zidovima i dubinu padina.

Q = S (?T / R_t)

Gdje:

• Q – gubitak topline, W;
• S – površina zida, m²;
• ?T – temperaturna razlika unutar i izvan prostorije, ° C;
• R_t – otpornost na prijenos topline, m²° S / W.

Primjer izračuna

Prije nego što prijeđemo na demo primjer, odgovorimo na posljednje pitanje: kako pravilno izračunati integralni toplinski otpor složenih višeslojnih struktura? To se, naravno, može učiniti ručno, jer nema mnogo vrsta nosivih baza i izolacijskih sustava koji se koriste u modernoj gradnji. Međutim, prilično je teško uzeti u obzir prisutnost ukrasne završne obrade, unutarnje i fasadne žbuke, kao i utjecaj svih prolaznih i drugih čimbenika, bolje je koristiti automatizirane proračune. Jedan od najboljih mrežnih resursa za takve zadatke je smartcalc.ru, koji dodatno crta dijagram pomaka točke rosišta, ovisno o klimatskim uvjetima.

Na primjer, uzmimo jednu proizvoljnu građevinu, nakon proučavanja opisa čiji će čitatelj moći prosuditi skup početnih podataka potrebnih za proračun. Postoji jednokatna kuća pravilnog pravokutnog oblika dimenzija 8,5×10 m i visine stropa 3,1 m, smještena u Lenjingradskoj regiji. Kuća ima neizolirani pod na terenu s pločama na trupcima s zračnim zazorom, visina poda je 0,15 m veća od oznake tlocrta na gradilištu. Zidni materijal – šljaka monolit debljine 42 cm s unutarnjom cementno-vapnenom žbukom debljine do 30 mm i vanjskom šljake-cementnom žbukom tipa “krzneni kaput” debljine do 50 mm. Ukupna površina stakla – 9,5 m², kao prozori se koristila dvostruka stakla u profilu za uštedu topline prosječnog toplinskog otpora 0,32 m²° S / W. Preklapanje je napravljeno na drvenim gredama: dno je bilo ožbukano duž šindre, ispunjeno šljakom iz visoke peći i na vrhu prekriveno glinenim estrihom, iznad stropa je bilo potkrovlje hladnog tipa. Zadatak izračuna gubitka topline je formiranje sustava toplinske zaštite zidova.

Kat

Prvi korak je utvrđivanje gubitka topline kroz pod. Budući da je njihov udio u ukupnom odljevu topline najmanji, a također i zbog velikog broja varijabli (gustoća i vrsta tla, dubina smrzavanja, masivnost temelja, itd.), Proračun gubitka topline provodi se po pojednostavljenoj metodi, koristeći smanjeni otpor prijenosa topline. Duž oboda zgrade, počevši od linije kontakta sa zemljom, opisane su četiri zone – okružujuće trake širine 2 metra. Za svaku od zona uzima se vlastita vrijednost smanjenog otpora prijenosu topline. U našem slučaju postoje tri zone s površinom od 74, 26 i 1 m². Nemojte se zbuniti ukupnim zbrojem površina zona, što je više od površine zgrade za 16 m², razlog za to je dvostruki preračunavanje presijecajuće trake prve zone u uglovima, gdje su gubici topline mnogo veći u odnosu na dijelove duž zidova. Primjenjujući vrijednosti otpora topline od 2,1, 4,3 i 8,6 m²° S / W za zone jedna do tri određujemo toplinski tok kroz svaku zonu: 1,23, 0,21 i 0,05 kW, respektivno.

zidovi

Koristeći podatke o terenu, kao i materijale i debljinu slojeva koji tvore zidove, potrebno je ispuniti odgovarajuća polja na spomenutoj usluzi smartcalc.ru. Prema rezultatima izračuna, otpor prijenosa topline ispada da je jednak 1,13 m²° S / W, a toplinski tok kroz zid iznosi 18,48 W po kvadratnom metru. Ukupna površina zida (bez ostakljenja) 105,2 m² ukupni gubitak topline kroz zidove iznosi 1,95 kW / h. U ovom slučaju gubitak topline kroz prozore iznosit će 1,05 kW.

Preklapanje i krov

Izračun gubitka topline kroz potkrovlje može se izvesti i na mrežnom kalkulatoru odabirom željene vrste ograđenih konstrukcija. Kao rezultat, podni otpor topline je 0,66 m²° S / W, a gubitak topline iznosi 31,6 W po četvornom metru, odnosno 2,7 kW od cijele površine ogradne konstrukcije.

Ukupni ukupni gubitak topline prema proračunima je 7,2 kWh. Uz dovoljno nisku kvalitetu građevinskih konstrukcija, ovaj je pokazatelj očito mnogo niži od stvarnog. Zapravo je takav izračun idealiziran, ne uzima u obzir posebne koeficijente, protok zraka, konvekcijsku komponentu prijenosa topline, gubitke kroz ventilaciju i ulazna vrata. U stvari, zbog nekvalitetne ugradnje prozora, nedostatka zaštite na nagibu krova na Mauerlat i loše hidroizolacije zidova od temelja, stvarni gubici topline mogu biti 2 ili čak 3 puta veći od izračunatih. Ipak, čak i osnovne studije toplinskog inženjerstva pomažu da se utvrdi hoće li građevine kuće u izgradnji zadovoljiti sanitarne standarde barem u prvom približavanju..

Gubitak topline kod kuće

Na kraju ćemo dati jednu važnu preporuku: ako zaista želite ostvariti cjelovito razumijevanje toplinske fizike određene građevine, morate koristiti razumijevanje načela opisanih u ovom pregledu i posebnoj literaturi. Na primjer, referentna knjiga Elena Malyavina “Gubitak topline zgrade” može biti vrlo dobra pomoć u ovom pitanju, gdje se specifičnost procesa toplinske inženjerstva objašnjava vrlo detaljno, daju se linkovi na potrebne regulatorne dokumente, primjeri izračuna i sve potrebne referentne informacije.

Povezani unosi:

1. Podrum privatne kuće: mogućnosti dorade s primjerima fotografija Općenito, podnožje se uopće ne može istaknuti na fasadi, koristeći jedan materijal, na primjer, plastični sporedni kolosijek, koji je danas popularan, ili završnu ciglu. Ako je podrum nizak, ne strši i...
2. Šest razloga gubitka topline u privatnoj kući Održavanje topline u kući glavni je zadatak svakog vlasnika. Ovo nije samo ušteda novca na grijanju, već stvaranje ugodne, ugodne atmosfere u kući. Zajedno sa stranicom Naša web stranica, razjasnimo iz...
3. Jedinstveni dizajn privatne kuće sa živom zaštitom od topline Fotografije ljubaznošću Wangstudio. Čitaj više  Metode jačanja obala prirodnih i umjetnih akumulacija...
4. Vrste rasvjete s primjerima fotografija Umjetno osvjetljenje kuće i stana vrlo je važna faza u stvaranju ugodnog okruženja. Osim toga, svjetiljke su uvijek dio unutarnjeg uređenja. Naše web mjesto savjeta odlučilo je razumjeti ovu temu i...

Čitaj više  Pasivna kuća: energetski učinkovite tehnologije