Obliczanie strat ciepła w domu: wzór, kalkulator

Obliczanie strat ciepła w domu: wzór, kalkulator Jak obliczyć straty ciepła w prywatnym domu + wzory

Aby Twój dom nie był bezdenną studnią na wydatki w przypadku ogrzewania warto przestudiować podstawowe kierunki badań termotechnicznych i metody obliczeniowe. Bez wstępnego obliczenia przepuszczalności cieplnej i akumulacji wilgoci cała istota budowy domów zostaje utracona. Proponujemy zastanowić się, jak obliczyć straty ciepła w prywatnym domu.

Różne dziedziny fizyki mają wiele wspólnego w opisie badanych zjawisk. W inżynierii cieplnej wszystko jest takie samo - zasady opisujące układy termodynamiczne wyraźnie współgrają z podstawami magnetyzmu elektrycznego, mechaniki klasycznej i hydrodynamiki.

Ostatecznie chodzi o opisanie tego samego świata, dlatego nie będzie zaskakujące, że modele procesów charakteryzują się pewnymi wspólnymi cechami w większości dziedzin badawczych.

Informacje ogólne

Procesy termiczne i ich fizyka

Istota zjawisk termicznych zrozumieć nietrudne. Temperatura ciała lub stopień nagrzania będzie niczym innym jak miarą intensywności drgań cząstek elementarnych, z których składa się ciało. Oczywiste jest, że gdy zderzają się dwie cząstki, ta o wyższym poziomie energii da energię cząstce o mniejszej energii, ale nie odwrotnie. Ale to nie jedyny sposób wymiany energii, ponieważ transfer jest możliwy dzięki kwantom promieniowania cieplnego.

W tym przypadku podstawowa zasada z pewnością pozostanie - kwant emitowany przez mniej ogrzany atom nie jest w stanie przekazać energii cząstkom z cieplejszymi pierwiastkami. Po prostu odbija się od niego i może zniknąć bez śladu lub przekazać swoją energię drugiemu atomowi, który ma mniej energii.

Termodynamika jest cudowna, ponieważ zachodzące w niej procesy są całkowicie wizualne i mogą być również interpretowane pod postacią różnych modeli. Najważniejsze jest to, że przestrzegane są podstawowe postulaty, na przykład prawo przenoszenia energii i równowaga typu termodynamicznego. Jeśli więc Twój pomysł jest zgodny z takimi zasadami, możesz łatwo zrozumieć metodologię obliczeń ciepłowniczych od a do z.

Pojęcie oporu przenoszenia ciepła

Zdolność niektórych materiałów do przenoszenia energii cieplnej nazywana jest przewodnością cieplną. Jest zawsze wyższa niż gęstość substancji i tym lepiej struktura jest przystosowana do przenoszenia oscylacji typu kinetycznego. Wielkość, która jest odwrotnie proporcjonalna do przewodności cieplnej, jest typem rezystancji termicznej. W przypadku wszystkich materiałów właściwość może przybierać wyjątkowe wartości w zależności od kształtu, struktury i wielu innych czynników. Przykładowo mówimy o efektywności przenoszenia ciepła na grubość materiałów iw strefie kontaktu z innymi mediami może się różnić, a zwłaszcza jeśli pomiędzy materiałami w innym stanie skupienia występuje przynajmniej niewielka warstwa materii.

Wzory

Opór cieplny jest określany ilościowo jako różnica temperatur podzielona przez strumień ciepła:

R t = (T 2 -T 1 ) / P

W tym przypadku:

  • R t Czy rezystancja termicznego przekroju mierzona jest w K / W;
  • T 2 jest temperaturą początku przekroju mierzoną w K;
  • T 1 Jest to temperatura końca przekroju, również mierzona w K;
  • P to strumień ciepła, oznaczony jako W.

Jeśli mówimy o obliczeniu ogrzewania prywatnego domu, decydującą rolę będzie odgrywać opór cieplny. Każdy projekt ogrodzenia może być przedstawiony jako płasko-równoległa przeszkoda na drodze przepływu ciepła. Jego całkowity opór cieplny jest sumą oporów wszystkich warstw z osobna, a wszystkie przegrody są dodawane do konstrukcji przestrzeni, którą jest budynek.

Rt = l / (λ S)

W tym przypadku we wzorze:

  • R t to rezystancja odcinka obwodu termicznie oznaczono jako K / W;
  • l - długość łańcucha cieplnego mierzona wm;
  • λ - współczynnik przewodnictwa cieplnego materiału mierzony w W / (m · K);
  • S - pole przekroju poprzecznego terenu, m 2 .

Przejdźmy teraz do rozważenia czynników.

Czynniki wpływające na straty ciepła

Procesy typu termicznego doskonale korelują z elektrycznymi - różnica temperatur będzie odgrywała rolę napięcia, a strumień ciepła można uznać za siłę prądu , a opór nawet własnemu określeniu nie jest wymagany. W pełni obowiązuje również koncepcja najmniejszego oporu, która pojawia się w inżynierii cieplnej jako mostki zimne. Jeśli weźmiemy pod uwagę dowolny materiał w przekroju, wystarczy po prostu ustawić ścieżkę przepływu ciepła zarówno na poziomie makro, jak i mikro. W roli pierwszego modelu przyjmiemy ścianę betonową, w której zgodnie z technologiczną koniecznością za pomocą mocowań wykonujemy stalowe pręty o dowolnym przekroju.

Stal przewodzi ciepło nieco lepiej niż beton, dlatego można wyróżnić 3 główne przepływy ciepła:

  • Obliczanie strat ciepła w domu: wzór, kalkulator Przez beton.
  • Pręty przelotowe ze stali.
  • Od reszty prętów do betonu.

Ostatni model przepływu ciepła jest najbardziej interesujący. Ponieważ pręt stalowy nagrzewa się szybciej, istnieje różnica temperatur między materiałami bliżej zewnętrznej strony ścian.

W ten sposób stal nie tylko jest w stanie samodzielnie „wypompowywać” ciepło na zewnątrz, ale także zwiększa przewodność cieplną sąsiadującego z nią betonu. W porowatym ośrodku zachodzą również procesy termiczne. Prawie wszystkie materiały budowlane wykonane są z rozgałęzionej sieci stałej materii, a przestrzeń między nimi wypełniona jest powietrzem. Tak więc główny przewodnik ciepła będzie gęstym i stałym materiałem, ale ze względu na złożoność konstrukcji ścieżka, po której rozchodzi się ciepło, będzie większa niż przekrój.Tak więc drugim czynnikiem określającym opór cieplny jest to, że każda warstwa jest niejednorodna i jako całość posiada przegrodę zewnętrzną budynku.

Trzeci czynnik wpływający na przewodnictwo cieplne, nazwiemy gromadzeniem się wilgoci wewnątrz porów. Woda ma 25 razy mniejszy opór cieplny niż powietrze, a jeśli wypełni pory, i ogólnie rzecz biorąc, przewodność cieplna materiału będzie jeszcze wyższa niż gdyby porów nie było w ogóle. Gdy woda zamarznie, sytuacja ulegnie pogorszeniu - przewodność cieplna może wzrosnąć nawet 80-krotnie, a źródłem wilgoci jest zwykle powietrze w pomieszczeniu i opady. Tak więc trzema głównymi sposobami walki z tym zjawiskiem będzie hydroizolacja ścian zewnętrznych, zastosowanie ochrony przed parą i obliczenie akumulacji wilgoci, które należy wykonać równolegle z przewidywaniem strat ciepła.

Zróżnicowane schematy obliczeniowe

Najprostszą metodą ustalenia ilości strat ciepła w budynku będzie pełne podsumowanie wartości strumieni ciepła przez konstrukcje, w które ten budynek będzie wyposażony.

Ta metoda w pełni uwzględnia różnicę w budowie różnych materiałów, a także specyfikę przepływu ciepła przez nie, a także w węzłach połączenia jednej płaszczyzny z drugą. Takie podejście do obliczania strat ciepła domu znacznie uprości zadanie, ponieważ różne konstrukcje typu otaczającego mogą znacznie różnić się w projektowaniu systemów ochrony termicznej. okazuje się, że w oddzielnym badaniu łatwiej będzie określić sumę strat ciepła,

, ponieważ istnieją różne metody obliczania tego:

  1. W przypadku ścian przenikanie ciepła przez ilość będzie równa całkowitej powierzchni pomnożonej przez stosunek różnicy temperatur do rezystancji. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę orientację ścian w punktach kardynalnych, aby uwzględnić nagrzewanie się w ciągu dnia, a także zdolność nadmuchu konstrukcji budowlanych.
  2. W przypadku zachodzenia na siebie metoda jest taka sama, ale obecność przestrzeni na poddaszu i sposób użytkowania będą brane pod uwagę.

    Nawet w przypadku temperatury pokojowej można zastosować wartość o 4 stopnie wyższą, a obliczona wilgotność również będzie wyższa o 5-10%.

  3. Straty ciepła przez podłogę są traktowane jako strefowe i opisują pasy wzdłuż całego obwodu konstrukcji. Wynika to z faktu, że temperatura gruntu pod podłogą jest znacznie wyższy w pobliżu środka budynku w stosunku do części, w której fundacja stoi.
  4. Przepływ ciepła przez przeszklenie określają dane paszportowe ram okiennych, należy również wziąć pod uwagę rodzaj oparcia okien o ścianę, a także głębokość pochyłości.

Następnie przejdźmy do przykładu obliczeniowego.

Przykład obliczeń strat ciepła

Obliczanie strat ciepła w domu: wzór, kalkulator Przed przedstawieniem przykładu obliczenia należy odpowiedzieć na jeszcze jedno pytanie - jak poprawnie obliczyć całkowity opór cieplny złożonej konstrukcji o dużej liczbie warstw? Można to zrobić ręcznie, na szczęście w nowoczesnym budownictwie nie stosuje się wielu rodzajów podstaw nośnych i systemów izolacyjnych.Ale bardzo trudno jest wziąć pod uwagę obecność dekoracyjnych wykończeń, tynku elewacyjnego i wewnętrznego, a także wpływ wszystkich procesów przejściowych i innych czynników, i lepiej jest zastosować automatyczne obliczenia. Jednym z najlepszych zasobów sieciowych do takich zadań byłyby małe sieci. ru, który dodatkowo sporządzi wykres przesunięcia punktu rosy w zależności od warunków klimatycznych.

Na przykład weźmy dowolną strukturę.

Będzie to parterowy dom o regularnym kształcie prostokąta o wymiarach 8 * 10 metrów i wysokości sufitu 3 metry. Dom posiada nieizolowaną podłogę na podkładzie z desek na belkach z pustkami powietrznymi, a wysokość podłogi jest o 0,15 m wyższa od znaku zagospodarowania przestrzennego na działce. Materiał ścian będzie monolitem żużlowym o grubości 0,42 mz wewnętrznym tynkiem wapienno-cementowym o grubości do 3 cm oraz zewnętrzną mieszanką tynków żużlowo-cementowych „futro” o grubości do 5 cm. Całkowita powierzchnia przeszklenia wynosi 9,5 mkw., Oraz w roli okien zastosowano dwukomorowy pakiet szybowy w profilu termooszczędności o średnim oporze cieplnym 0,32 m 2 * C / W.

Zakładkę wykonano na drewnianych belkach - od spodu otynkowana wzdłuż gontów, wypełniona żużlem, a od góry pokryta jastrychem glinianym, nad sufitem zimna poddasze. Zadaniem obliczenia strat ciepła będzie utworzenie systemu osłony termicznej powierzchni ścian.

Ściany

Stosując dane o ukształtowaniu terenu, a także o grubości i materiałach warstw, z których wykonano ściany, w powyższym serwisie należy wypełnić odpowiednie pola. Zgodnie z wynikami obliczeń opór wymiany ciepła wynosi 1,11 m 2 * С / W, a strumień ciepła przez ściany wynosi 18 W na wszystkie metry kwadratowe. Przy całkowitej powierzchni ściany (bez przeszklenia) wynoszącej 102 metry kwadratowe, całkowita utrata ciepła przez ściany wynosi 1,92 kW / h.

W takim przypadku straty ciepła przez okna będą wynosić 1 kW.

Dach i płyta

Wzór na obliczenie strat ciepła domu przez strop poddasza można wykonać w kalkulatorze online, wybierając żądany typ konstrukcji ogrodzenia. W rezultacie opór przenikania ciepła na zakładkę wynosi 0,6 m 2 * С / W, a straty ciepła to 31 W na metr kwadratowy, czyli 2,6 kW z całej powierzchni konstrukcji ogrodzenia. Wynikiem będzie całkowita strata ciepła obliczona jako 7 kW * h. Przy niskiej jakości konstrukcji typu konstrukcyjnego wskaźnik jest oczywiście znacznie mniejszy niż obecnie.

W rzeczywistości obliczenia są wyidealizowane i nie uwzględniają specjalnych współczynników, na przykład współczynnika wentylacji, który jest składową konwekcyjnej wymiany ciepła, a także strat przez drzwi wejściowe i wentylację. Rzeczywiście, ze względu na instalację okien niskiej jakości, brak ochrony przy łączeniu dachu z Mauerlatem i straszną hydroizolację ścian od fundamentu, rzeczywiste straty ciepła mogą być 2-3 razy wyższe niż obliczone. A przecież nawet podstawowe badania termotechniczne pomogą określić, czy konstrukcje domu będą spełniały normy sanitarne.

.