3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Чтобы сделать расчет теплопотерь дома нужно знать темрические сопротивления таких элементов как: Стена, окно, крыша, фундамент и так далее. Чтобы найти термическое сопротивление необходимо знать теплопроводность материалов. Учесть вентиляцию и инфильтрацию. Далее мы это разберем по кусочкам.

Рассмотрим строение куба 5х5 метра. Грани, которого сделаны из бетона толщиной 200 мм.

Соберем из 6 граней (стен) куб. Смотри изображение.

Внутри куба температура 25 градусов. С наружи -30° С градусов. С земли 6° С.

Кстати не многие знают и понимают, что с земли идет температура 6-7 градусов. На глубине 2 метров эта температура стабильно держится. Я имею ввиду Россию, даже зимой на глубине 2 метра держится температура выше нуля круглогодично. Находящийся сверху снег увеличивает сохранение тепла под землей. И если у Вас под полом первого этажа ничего нет, значит, температура там будет стремиться к 6-8 градусам. При условии утепленного фундамента и отсутствии внешней вентиляции.

Задача, пример расчета

Найти теплопотери конструкции имеющие размеры 5х5х5 метров. Стены, которого сделаны из бетона толщиной 200 мм.

Сначала рассчитаем одну стену (грань 5х5 м.) S=25 м 2

R – термическое (температурное) сопротивление теплопередаче. (м 2 •°С)/Вт

Rмат – термическое сопротивление материала (стена/грань)

Rвн – термическое сопротивление воздуха находящегося возле стенки внутри помещения

Rнар – термическое сопротивление воздуха находящегося возле стенки на улице.

авн – Коэффициент теплоотдачи стенки в помещении

анар – Коэффициент теплоотдачи стенки с улицы

Коэффициет теплоотдачи авн и анар найдены опытным путем и принимаются за константу и при расчетах всегда: авн = 8,7 Вт/м 2 ; анар =23 Вт/м 2 . Бывают исключения.

Коэффициент теплоотдачи согласно СНиП

То есть, если это боковые стены и крыша, то коэффициент теплоотдачи принимается равным 23 Вт/м 2 Если это внутри помещения к наружной стене или крыше то принимается 8,7 Вт/м 2 .

В любом случае, если стены утеплены, то влияние теплоотдачи резко становится не значительным. То есть сопротивление воздуха возле стенки примерно составляет 5% от сопротивления самой стены. Даже если Вы ошибетесь в выборе коэффициента теплоотдачи, то результат общих теплопотерь измениться не более чем на 5%.

Все величины известны кроме термического сопротивления материала (Rмат) — стены

Находим термическое сопротивление материала

Известно, что материал стены – бетон, термическое сопротивление находится по формуле

Теплопроводность материалов таблица

Теплопроводность бетона будет 1,2 Вт/(м•°С)

Ответ: Теплопотери одной стены составляют 4243,8 Вт

Посчитаем теплопотери снизу

Ответ: Теплопотери вниз составляют 1466 Вт

В большинстве случаев конструкция снизу выглядит следующим образом

Такая конструкция утепления фундамента позволяет достигнуть эффекта, когда температура под полом у земли достигает 6-8 °С. Это в случаях, когда подпольное помещение не проветривается. Если У Вас имеется вентиляция подпольного помещения, то естественно температура будет снижаться на уровень вентилируемого воздуха. Проветривают подпольное помещение, если требуется исключить попадания вредных газов на первые этажи. Теплые водяные полы на первом этаже в конструкции имеют параизолирующий слой, который препятствует инфильтрации вредных газов и различных паров. Естественно плита перекрытия утепляется до требуемого значения. Утепляют обычно материалом имеющим толщину не менее 50-100 мм, ваты или пенополистирола.

Возвращаемся к задаче

У нас имеется 6 стен, одна из которых смотрит вниз. Поэтому 5 граней соприкасаются с воздухом -30 °С, а грань смотрящая вниз соприкасается с землей, то есть 6 градусов.

Общая сумма тепловых потерь куба составит:

W•5 граней+Wвниз= 4243,8 Вт•5+1466 Вт=22685 Вт

Предлагаю для расчета использовать простой практический пример:

Для жилого дома вентиляцию рассчитывать на каждый квадратный метр площади 1 куб.метр воздуха в час.

Представим что наш куб это двухэтажное здание 5х5метров. Тогда его площадь составит 50 м2. Соответственно его расход воздуха(вентиляция) будет равен 50 м3/час.

Формула расчета тепловых потерь через вентиляцию

Для быстрого расчета вентиляции воспользуемся программой:

Ответ: Теплопотери на вентиляцию составляют 921 Вт.

Требовния СНиП для вентиляции

В итоге для расчета теплопотерь дома нужно найти теплопотери теряемые через ограждения(стены) и вентиляцию. Конечно, в теплотехнике встречается более глубокие расчеты. Например, расчет с применением инфильтрация и сторон света (юг, север, запад и восток).

Инфильтрация – это не организованное поступление воздуха в помещение через неплотности в ограждениях зданий под действием теплового и ветрового давления, а также, возможно, вследствие работы механической вентиляции. Также инфильтрацию называют воздухопроницаемостью.

Расчет инфильтрации – это расчет воздухопроницаемости ограждений за счет давления на стену. Давление на стену создается разностью масс воздуха. Поэтому чтобы Вас не грузить формулами расчета воздухопроницаемости, советую воспользоваться программным обеспечением, с помощью этой программы можно делать расчет инфильтрации воздуха.

Также в теплотехнике при расчете теплопотерь дома встречается понимание того, что в зависимости от положения стен (юг, север, запад и восток) меняются теплопотери. И разница между стеной смотрящий на юг и стеной смотрящей на север: Всего 10%.

То есть к существующим потерям через ограждающую конструкцию (стену) добавляется 10% на северную стену.

Таблица. Добавочный коэффициент на сторону света

На практике часто опытные инженеры не занимаются вычислением сторон света, в силу того что иногда нет информации куда смотрит стена. Поэтому можно грубо добавить 5% мощности к общим теплопоетрям.

Но мы посчитаем, как положено:

Теплопотери через ограждающие конструкции составляет: 23746 Вт.

Вместе с вентиляцией: 23746+921=24667 Вт.

Если мы с наружи куба добавим утеплитель: Пенополистирол толщиной 100 мм. То получим следующее.

Ответ: 432,24 Вт. Без утеплителя через бетонную стену уходит 4243,8 Вт тепла. Разница в 10 раз.

Теплопотери через окна

Для расчета теплопотерь окон используется такая же формула, но для определения теплопотерь используется только значение термического сопротивления определенного образца.

Например, имеется одно окно 1,4 х 1,4 м. площадью 2 кв.метра.

Ответ: 167,17 Вт тепла будет уходить через окно.

Существуют в домах не отапливаемые помещения, как в них посчитать теплопотери?

Обсуждаем данную тему здесь: Форум отопление

Простой расчет теплопотерь зданий.

Ниже приведен довольно простой расчет теплопотерь зданий, который, тем не менее, поможет достаточно точно определить мощность, требуемую для отопления Вашего склада, торгового центра или другого аналогичного здания. Это даст возможность еще на стадии проектирования предварительно оценить стоимость отопительного оборудования и последующие затраты на отопление, и при необходимости скорректировать проект.

Куда уходит тепло? Тепло уходит через стены, пол, кровлю и окна. Кроме того тепло теряется при вентиляции помещений. Для вычисление теплопотерь через ограждающие конструкции используют формулу:

Q – теплопотери, Вт

S – площадь конструкции, м2

T – разница температур между внутренним и наружным воздухом, °C

R – значение теплового сопротивления конструкции, м2•°C/Вт

Схема расчета такая – рассчитываем теплопотери отдельных элементов, суммируем и добавляем потери тепла при вентиляции. Все.

Предположим мы хотим рассчитать потери тепла для объекта, изображенного на рисунке. Высота здания 5…6 м, ширина – 20 м, длинна – 40м, и тридцать окон размеров 1,5 х 1,4 метра. Температура в помещении 20 °С, внешняя температура -20 °С.

Считаем площади ограждающих конструкций:

пол: 20 м * 40 м = 800 м2

кровля: 20,2 м * 40 м = 808 м2

окна: 1,5 м * 1,4 м * 30 шт = 63 м2

стены: (20 м + 40 м + 20 м + 40м) * 5 м = 600 м2 + 20 м2 (учет скатной кровли) = 620 м2 – 63 м2 (окна) = 557 м2

Теперь посмотрим тепловое сопротивление используемых материалов.

Значение теплового сопротивления можно взять из таблицы тепловых сопротивлений или вычислить исходя из значения коэффициента теплопроводности по формуле:

R – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт

? – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2*К)

d – толщина материала, м

Значение коэффициентов теплопроводности для разных материалов можно посмотреть здесь.

пол: бетонная стяжка 10 см и минеральная вата плотностью 150 кг/м3. толщиной 10 см.

R (бетон) = 0.1 / 1,75 = 0,057 (м2*К)/Вт

R (минвата) = 0.1 / 0,037 = 2,7 (м2*К)/Вт

R (пола) = R (бетон) + R (минвата) = 0,057 + 2,7 = 2,76 (м2*К)/Вт

кровля: кровельные сэндвич панели из минеральной ваты толщиной 15 см

R (кровля) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт

окна: значение теплового сопротивления окон зависит от вида используемого стеклопакета
R (окна) = 0,40 (м2*К)/Вт для однокамерного стекловакета 4–16–4 при ?T = 40 °С

стены: стеновые сэндвич панели из минеральной ваты толщиной 15 см
R (стены) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт

Посчитаем тепловые потери:

Q (пол) = 800 м2 * 20 °С / 2,76 (м2*К)/Вт = 5797 Вт = 5,8 кВт

Q (кровля) = 808 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 7980 Вт = 8,0 кВт

Q (окна) = 63 м2 * 40 °С / 0,40 (м2*К)/Вт = 6300 Вт = 6,3 кВт

Q (стены) = 557 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 5500 Вт = 5,5 кВт

Получаем, что суммарные теплопотери через ограждающие конструкции составят:

Q (общая) = 5,8 + 8,0 + 6,3 + 5,5 = 25,6 кВт / ч

Теперь о потерях на вентиляцию.

Для нагрева 1 м3 воздуха с температуры – 20 °С до + 20 °С потребуется 15,5 Вт.

Q(1 м3 воздуха) = 1,4 * 1,0 * 40 / 3,6 = 15,5 Вт, здесь 1,4 – плотность воздуха (кг/м3), 1,0 – удельная теплоёмкость воздуха (кДж/(кг К)), 3,6 – коэффициент перевода в ватты.

Осталось определиться с количеством необходимого воздуха. Считается, что при нормальном дыхании человеку нужно 7 м3 воздуха в час. Если Вы используете здание как склад и на нем работают 40 человек, то вам нужно нагревать 7 м3 * 40 чел = 280 м3 воздуха в час, на это потребуется 280 м3 * 15,5 Вт = 4340 Вт = 4,3 кВт. А если у Вас будет супермаркет и в среднем на территории находится 400 человек, то нагрев воздуха потребует 43 кВт.

Итоговый результат:

Для отопления предложенного здания необходима система отопления порядка 30 кВт/ч, и система вентиляции производительностью 3000 м3 /ч с нагревателем мощность 45 кВт/ч.

Расчет теплопотерь: показатели и калькулятор теплопотерь здания

Расчет теплопотерь дома — основа отопительной системы. Он нужен, как минимум, чтобы правильно подобрать котёл. Также можно прикинуть, сколько денег будет уходить на отопление в планируемом доме, провести анализ финансовой эффективности утепления т.е. понять окупятся ли затраты на монтаж утепления экономией топлива за срок службы утеплителя. Очень часто подбирая мощность отопительной системы помещения, люди руководствуются средним значением в 100 Вт на 1 м 2 площади при стандартной высоте потолков до трех метров. Однако, не всегда эта мощность достаточна для полного восполнения теплопотерь. Здания различаются по составу строительных материалов, их объему, нахождению в разных климатических зонах и т.д. Для грамотного расчета теплоизоляции и подбора мощности отопительных систем необходимо знать о реальных теплопотерях дома. Как их рассчитать — расскажем в этой статье.

Читать еще:  Выкладываем печь своими руками

Основные параметры для расчета теплопотерь

Теплопотери любого помещения зависят от трех базовых параметров:

  • объем помещения – нас интересует объем воздуха, который необходимо отопить
  • разницу температуры внутри и снаружи помещения – чем больше разница тем быстрее происходит теплообмен и воздух теряет тепло
  • теплопроводность ограждающих конструкций – способность стен, окон удерживать тепло

Самый простой рассчет теплопотерь

Qт (кВт/час)=(100 Вт/м2 x S (м2) x K1 x K2 x K3 x K4 x K5 x K6 x K7)/1000

Данная формула расчета теплопотерь по укрупненным показателям, в основе которых лежат усредненные условия 100 Вт на 1кв метр. Где основными рассчетными показателями для расчета системы отопления являются следующие величины:

— тепловая мощность предполагаемого отопителя на отработанном масле, кВт/час.

100 Вт/м2 — удельная величина тепловых потерь (65-80 ватт/м2). В нее входят утечки тепловой энергии путем ее поглощения оконами, стенами, потолком полом; утечки через вентиляцию и негерметичности помещения и другие утечки.

S — площадь помещения;

K1 — коэффициент теплопотерь окон:

  • обычное остекление К1=1,27
  • двойной стеклопакет К1=1,0
  • тройной стеклопакет К1=0,85;

К2 — коэффициент теплопотерь стен:

  • плохая теплоизоляция К2=1,27
  • стена в 2 кирпича или утеплитель 150 мм толщиной К2=1,0
  • хорошая теплоизоляция К2=0,854

К3 коэффициент соотношения площадей окон и пола:

K4 — коэффициент наружной температуры:

K5 — число стен, выходящих наружу:

К6 — тип помещения, которое находится над расчитываемым:

  • холодный чердак К6=1,0
  • теплый чердак К6=0,9
  • отапливаемое помещение К6-0,8;

K7 — высота помещения:

Упрощенный рассчет теплопотерь дома

Qт = ( V x ∆t x k )/860; ( кВт )

V — объем помещения ( куб.м )
∆t — дельта температур (уличной и в помещении)
k — коэффициент рассеивания

  • k= 3,0-4,0 – без теплоизоляции. (Упрощенная деревянная конструкция или конструкция из гофрированного металлического листа).
  • k= 2,0-2,9 – небольшая теплоизоляция. (Упрощенная конструкция здания, одинарная кирпичная кладка, упрощенная конструкция окон и крыши).
  • k= 1,0-1,9 – средняя теплоизоляция. (Стандартная конструкция, двойная кирпичная кладка, небольшое число окон, крыша со стандартной кровлей).
  • k= 0,6-0,9 – высокая теплоизоляция. (Улучшенная конструкция, кирпичные стены с двойной теплоизоляцией, небольшое количество окон со сдвоенными рамами, толстое основание пола, крыша из высококачественного теплоизоляционного материала).

В данной формуле очень условно учитываются коэффициент рассеивания и не совсем понятно каким коэффициентами пользоваться. В классике редкое современное, выполненное из современных материалов с учетом действующих стандартов, помещение обладает ограждающими конструкциями с коэффициентом рассеивания более одного. Для более детального понимания методики расчёта предлагаем следующие более точные методики.

Рекомендуемый рассчет теплопотерь дома

Сразу же акцентирую ваше внимание на то, что ограждающие конструкции в основном не являются однородными по структуре, а обычно состоят из нескольких слоёв. Пример: стена из ракушника = штукатурка + ракушник + наружная отделка. В эту конструкцию могут входить и замкнутые воздушные прослойки (пример: полости внутри кирпичей или блоков). Вышеперечисленные материалы имеют отличающиеся друг от друга теплотехнические характеристики. Основной такой характеристикой для слоя конструкции является его сопротивление теплопередачи R.

q – это количество тепла, которое теряет квадратный метр ограждающей поверхности (измеряется обычно в Вт/м.кв.)

ΔT — разница между температурой внутри рассчитываемого помещения и наружной температурой воздуха (температура наиболее холодной пятидневки °C для климатического района в котором находится рассчитываемое здание).

В основном внутренняя температура в помещениях принимается:

  • Жилые помещения 22С
  • Нежилые 18С
  • Зоны водных процедур 33С

Когда речь идёт о многослойной конструкции, то сопротивления слоёв конструкции складываются. Отдельно хочу акцентировать ваше внимание на расчётном коэффициенте теплопроводности материала слоя λ Вт/(м°С). Так как производители материалов чаще всего указывают его. Имея расчётный коэффициент теплопроводности материала слоя конструкции мы легко можем получить сопротивление теплопередачи слоя:

δ — толщина слоя, м;

λ — расчётный коэффициент теплопроводности материала слоя конструкции, с учетом условий эксплуатации ограждающих конструкций, Вт / (м2 оС).

Итак для расчёта тепловых потерь через ограждающие конструкции нам нужны:

1. Сопротивление теплопередачи конструкций (если конструкция многослойная то Σ R слоёв) R
2. Разница между температурой в расчётном помещении и на улице (температура наиболее холодной пятидневки °C. ). ΔT
3. Площади ограждений F (Отдельно стены, окна, двери, потолок, пол)
4. Ориентация здания по отношению к сторонам света.

Формула для расчёта теплопотерь ограждением выглядит так:

Qогр=(ΔT / Rогр)* Fогр * n *(1+∑b)

Qогр — тепло потери через ограждающие конструкции, Вт
Rогр – сопротивление теплопередаче, м.кв.°C/Вт; (Если несколько слоёв то ∑ Rогр слоёв)
Fогр – площадь ограждающей конструкции, м;
n – коэффициент соприкосновения ограждающей конструкции с наружным воздухом.

Тип ограждающей конструкции

Коэффициент n

1. Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые наружным воздухом), перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне

2. Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытия чердачные (с кровлей из рулонных материалов); перекрытия над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне

3. Перекрытия над не отапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах

4. Перекрытия над не отапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенные выше уровня земли

5. Перекрытия над не отапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли

(1+∑b) – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь. Добавочные потери теплоты b через ограждающие конструкции следует принимать в долях от основных потерь:

а) в помещениях любого назначения через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад — в размере 0,1, на юго-восток и запад — в размере 0,05; в угловых помещениях дополнительно — по 0,05 на каждую стену, дверь и окно, если одно из ограждений обращено на север, восток, северо-восток и северо-запад и 0,1 — в других случаях;

б) в помещениях, разрабатываемых для типового проектирования, через стены, двери и окна, обращенные на любую из сторон света, в размере 0,08 при одной наружной стене и 0,13 для угловых помещений (кроме жилых), а во всех жилых помещениях — 0,13;

в) через не обогреваемые полы первого этажа над холодными подпольями зданий в местностях с расчетной температурой наружного воздуха минус 40 °С и ниже (параметры Б) — в размере 0,05,

г) через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при высоте зданий Н, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза, центра вытяжных отверстий фонаря или устья шахты в размере: 0,2 Н — для тройных дверей с двумя тамбурами между ними; 0,27 H — для двойных дверей с тамбурами между ними; 0,34 H — для двойных дверей без тамбура; 0,22 H — для одинарных дверей;

д) через наружные ворота, не оборудованные воздушными и воздушно-тепловыми завесами, — в размере 3 при отсутствии тамбура и в размере 1 — при наличии тамбура у ворот.

Для летних и запасных наружных дверей и ворот добавочные потери теплоты по подпунктам “г” и “д” не следует учитывать.

Отдельно возьмём такой элемент как пол на грунте или на лагах. Здесь есть особенности. Пол или стена, не содержащие в своем составе утепляющих слоев из материалов с коэффициентом теплопроводности λ меньше либо равно 1,2 Вт/(м °С), называются не утепленными. Сопротивление теплопередаче такого пола принято обозначать Rн.п, (м2 оС) / Вт. Для каждой зоны не утепленного пола предусмотрены нормативные значения сопротивления теплопередаче:

  • зона I — RI = 2,1 (м2 оС) / Вт;
  • зона II — RII = 4,3 (м2 оС) / Вт;
  • зона III — RIII = 8,6 (м2 оС) / Вт;
  • зона IV — RIV = 14,2 (м2 оС) / Вт;

Первые три зоны представляют собой полосы, расположенные параллельно периметру наружных стен. Остальную площадь относят к четвертой зоне. Ширина каждой зоны равна 2 м. Начало первой зоны находится в месте примыкания пола к наружной стене. Если неутеплёный пол примыкает к стене заглублённой в грунт то начало переносится к к верхней границе заглубления стены. Если в конструкции пола, расположенного на грунте, имеются утепляющие слои, его называют утепленным, а его сопротивление теплопередаче Rу.п, (м2 оС) / Вт, определяется по формуле:

Rу.п. = Rн.п. + Σ (γу.с. / λу.с)

Rн.п — сопротивление теплопередаче рассматриваемой зоны неутепленного пола, (м2 оС) / Вт;
γу.с — толщина утепляющего слоя, м;
λу.с — коэффициент теплопроводности материала утепляющего слоя, Вт/(м·°С).

Для пола на лагах сопротивление теплопередаче Rл, (м2 оС) / Вт, рассчитывается по формуле:

Теплопотери каждой ограждающей конструкции считаются отдельно. Величина теплопотерь через ограждающие конструкции всего помещения будет сумма теплопотерь через каждую ограждающую конструкцию помещения. Важно не напутать в измерениях. Если вместо (Вт) появится (кВт) или вообще (ккал) получите неверный результат. Ещё можно по невнимательности указать Кельвины (K) вместо градусов Цельсия (°C).

Продвинутый рассчет теплопотерь дома

Отопление в гражданских и жилых зданиях теплопотери помещений состоят из теплопотерь через различные ограждающие конструкции, такие как окна, стены, перекрытия, полы а также теплорасходов на нагревание воздуха, который инфильтрируется сквозь неплотности в защитных сооружениях (ограждающих конструкциях) даного помещения. В промышленных зданиях существуют и другие виды теплопотерь. Расчет теплопотерь помещения производится для всех ограждающих конструкций всех отапливаемых помещений. Могут не учитываться теплопотери через внутренние конструкции, при разности температуры в них с температурой соседних помещений до 3С. Теплопотери через ограждающие конструкции расчитываются по следующей формуле, Вт:

Qогр = F ( tвн – tнБ) (1 + Σ β ) n / Rо

tнБ – темп-ра наружного воздуха, оС;
tвн – темп-ра в помещении, оС;
F – площадь защитного сооружения, м2;
n – коэффициент, который учитывает положение ограждения или защитного сооружения (его наружной поверхности) относительно наружного воздуха;
β – теплопотери добавочные, доли от основных;
– сопротивление теплопередаче, м2·оС / Вт, которое определяется по следующей формуле:

Rо = 1/ αв + Σ ( δі / λі ) + 1/ αн + Rв.п., где

αв – коэффициент тепловосприятия ограждения (его внутренней поверхности), Вт/ м2· о С;
λі и δі – расчетный коэффициент теплопроводности для материала данного слоя конструкции и толщина этого слоя;
αн – коэффициент теплоотдачи ограждения (его наружной поверхности), Вт/ м2· о С;
Rв.n – в случае наличия в конструкции замкнутой воздушной прослойки, ее термосопротивление, м2· о С / Вт (см. табл.2).
Коэф-ты αн и αв принимаются согласно СНиП а для некоторых случаев приведены в таблице 1;
δі – обычно назначается согласно заданию или определяется по чертежах ограждающих конструкций;
λі – принимается по справочникам.

Таблица 1. Коэффициенты тепловосприятия αв и теплоотдачи αн

Поверхность ограждающей конструкции

αв , Вт/ м2· о С

αн , Вт/ м2· о С

Поверхность внутренняя полов, стен, гладких потолков

Методика расчета теплопотерь для помещений

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 25.10.2017 2017-10-25

Читать еще:  Чем промыть теплообменник газового котла самостоятельно

Статья просмотрена: 4211 раз

Библиографическое описание:

Заварзин Б. Б., Рюмин Р. В., Чукарев А. Г. Методика расчета теплопотерь для помещений // Молодой ученый. — 2017. — №43. — С. 40-43. — URL https://moluch.ru/archive/177/46071/ (дата обращения: 11.01.2020).

При расчете систем отопления для любых помещений основной целью является определение теплопотерь. Теплопотери — это тепло, бесцельно уходящее за пределы здания. Суммарные теплопотери складываются из основных и добавочных. Основные тепловые потери определяют путем суммирования утечек теплоты через ограждающие конструкции помещения. Добавочные же зависят от ориентации ограждающих конструкций по сторонам света, а также от расположения цеха на открытой местности, скорости ветра в данном географическом районе.

Теплопотери на стены

Расчет теплопотерь помещения через ограждающие конструкции производится по формуле:

(1)

Q — дополнительные и основное теплопотери, Вт

А — расчетная площадь ограждающих конструкций,

К — коэффициент теплопередачи отдельного ограждения,

— температура помещения, °С

— температура наружного воздуха для холодного периода года, °С

В — добавочные потери теплоты в долях от основных потерь, Вт

n — коэффициент учета положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху

Коэффициент К определяется по форуме:

(2)

— коэффициент теплоотдачи со стороны наружного пространства,

— коэффициент теплоотдачи со стороны внутреннего помещения,

— толщина ограждающей конструкции, м

— теплопроводность ограждающей конструкции

Определение коэффициентов  происходит по формуле:

(3)

Nu — число Нуссельта

— теплопроводность воздуха

l — длина характерного участка, м

Число Нуссельта находится по следующей формуле:

(4)

Re — критерий Рейнольдса

Pr — число Прандтля

Критерий Re задается формулой:

(5)

W — скорость среды,

l — длина участка, м

Коэффициент теплоотдачи для внутренней поверхности принимаем из СП 50.13330.2012.

Теплопотери со стороны грунта

Необходимо найти коэффициент теплоотдачи со стороны грунта

(6)

— теплопроводность материала

— толщина фундамента, м

— глубина заложения фундамента, м

Теплопотери воконные заполнения

Нахождение теплопотерь в оконные заполнения находятся по формуле 1. Для расчетов необходимо знать следующие параметры: количество камер и переплетов, наличие покрытия и заполнение газом. Приведенное сопротивление теплопередаче для выбранных окон представлено в СП 23–101–2004.

Теплопотери на двери

При расчете заполнения дверных проемов необходимо учитывать добавку на врывание холодного воздуха через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами, при открывании их на короткие периоды времени. Эта добавка относится к теплопотерям дверей и учитывает потребность в расходе тепла на подогрев врывающегося через открытые двери наружного воздуха.

Перечисленные добавки не учитываются, если двери являются летними или запасными, т. е. не открываются постоянно.

В промышленных зданиях врывание холодного воздуха через ворота при открывании их в общей сложности не более чем на 15 мин в смену учитывается тем, что теплопотери через ворота утраиваются. При большом времени открытия ворот врывание холодного воздуха должно локализоваться путем устройства специальных воздушных завес или тамбуров.

Инфильтрация воздуха через ограждающие конструкции

Инфильтрация — это перемещение воздуха через ограждающие конструкции из окружающей среды в помещения за счет ветрового и теплового напоров, формируемых разностью температур и перепадом давления воздуха снаружи и внутри помещений.

Она происходит через небольшие щели в дверных и оконных рамах. Воздух поступает в помещение также из неотапливаемых частей здания — чердаков, подвалов и так далее. Он проникает через отверстия в стенах, полах и потолках, таких как трещины в местах сопряжения двух стен или стены и потолка.

Для определения количества фильтрующегося воздуха через окна и стены необходимо найти разность давлений воздуха на наружной и внутренней стороне ограждающей конструкции:

H — высота здания, м

— высота расчетной конструкции от уровня земли, м

— плотность воздуха на наружной поверхности, которая определяется по формуле:

— Плотность воздуха на внутренней поверхности, определяемая по формуле:

g — ускорение свободного падения,

— скорость ветра в январе,

— аэродинамические коэффициенты, 0.8 и -0.6 соответственно

k — коэффициент учета изменений давлений ветра, 0.58

— условно-постоянное давление воздуха, которое находится по формуле:

Расход инфильтрующегося воздуха через ограждения находится по формуле:

— сопротивление воздухопроницанию, которое находится из формулы:

— разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций

— 10 Па — разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях светопрозрачных ограждающих конструкций, при которой экспериментально определяется сопротивление воздухопроницанию конструкций выбранного типа

— поперечная воздухопроницаемость

  1. Михайлов Федор Семенович ОТОПЛЕНИЕ И ОСНОВЫ ВЕНТИЛЯЦИИ — М.: Стройиздат, 1972
  2. СНиП 3.05.04–85 Наружние сети и канализация.
  3. СНиП 23–02–2003 Тепловая защита зданий.
  4. СНиП 41–01–2003 Отопление, вентиляция и кондиционирование
  5. СП 23–101–2004 Проектирование тепловой защиты зданий.

Похожие статьи

Определение теплопотерь через теплоизоляцию трубопроводов.

н — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности покровного слоя

где w, м/с — скорость воздуха (ветра), которая при отсутствии данных принимается 10 м/с.

Мероприятия по снижению теплопотерь через ограждения и по экономии энергии на эксплуатацию зданий.

Расчет теплообмена и радиационной составляющей.

Так как циркуляция воздуха обусловлена разностью плотностей нагретых и холодных слоев и определяется произведением , то.

(2). Плотность теплового потока в прослойке, вычисляли по формуле. ,(3). где — толщина воздушной прослойки, м; -температурный перепад в.

Выбор оптимального перепада температур в тепловых сетях.

Тепловая нагрузка абонентов меняется в зависимости от множества факторов. Отопление и вентиляция относятся к сезонным нагрузкам и зависят, в основном, от температуры наружного воздуха, а также от направления и скорости ветра, солнечного излучения.

Нормализация температурно-влажностного режима холодных.

‒ температуру наружного воздуха

‒ в холодных чердачных помещениях по расчету, исключающий конденсацию влаги на ограждающих конструкциях (разница температуры наружного воздуха и воздуха чердачного помещения составляет 2–4 ºС)

Передача тепла через стенки бытовой печи | Статья в журнале.

3.3 Суммарный коэффициент теплоотдачи плоской наружной поверхности (. На рисунке 2 приведен график изменения

– температура наружного воздуха ( ºС); Рис. 4. Теплоотдача плоской поверхности. 4. Теплопередача от продуктов сгорания квнутренней стенке печи.

Оценка влияния изменения естественного воздухообмена на.

Однако расчёт вентиляционной части тепловой нагрузки основывается на нормативной кратности воздухообмена и не учитывает влияние изменения температуры наружного воздуха и скорости ветра в течение отопительного периода.

Анализ эффективности естественного воздухообмена.

Побудителем естественного воздухообмена служит наличие теплового и ветрового напоров. Тепловой напор создается при разности плотностей наружного и внутреннего воздуха [7]. Температура воздуха является скалярной величиной.

Исследование эффективности использования энергии системами.

на улицу, а в теплый период с улицы, постоянно перетекает определенное количество тепла, величина которого зависит от толщины и материала стенок, типа ограждения, от разности температур между воздухом помещения и наружным воздухом, от скорости наружного.

Влияние возмущающих и регулирующих воздействий на.

Внешними возмущающими воздействиями являются изменения наружной температуры, скорости ветра, солнечной радиации.

Расчётная температура для проектирования отопления в Новосибирске tно=-37 С, расчётная температура внутреннего воздуха tвр = 20 С, в.

Расчет теплопотерь помещения и требуемого сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций при раздельном учете лучистого и конвективного теплообмена

Проведенные исследования показывают, что традиционные расчеты теплопотерь помещения и требуемого сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций без раздельного учета лучистого и конвективного теплообмена в помещениях, содержащиеся в существующих нормативных и методических документах, приводят к достаточно значительным расхождениям в расчетах.

В проектной практике довольно часто встречается задача по определению теплопотерь помещения и расчета требуемого сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций, в котором одна или несколько поверхностей имеют существенно различные температуры. К таким поверхностям можно отнести угловые помещения с двумя наружными стенами, помещения верхнего этажа с двумя наружными стенами и покрытием, помещения плавательного бассейна и помещения с обогреваемым полом, в которых температура поверхности воды или поверхности пола существенно отличается от температуры внутренних поверхностей наружных ограждений.

Тепловой поток на внутренней поверхности наружной ограждающей конструкции следует рассчитывать по формуле [1, 2], учитывающей конвективную и лучистую составляющие этого теплового потока:

(1)

где a к – коэффициент конвективного теплообмена между внутренней поверхностью наружной ограждающей конструкции и воздухом помещения, Вт/м 2 •°С;

a л – коэффициент лучистого теплообмена между внутренней поверхностью наружной ограждающей конструкции и окружающими поверхностями, Вт/м 2 •°С;

tв, tвп – соответственно температуры внутреннего воздуха и внутренней поверхности наружной ограждающей конструкции, °С;

tокр – температура окружающих поверхностей, °С, вычисляется по формуле:

(2)

где ti, Fi – соответственно температуры, °С, и площади, м 2 , окружающих поверхностей.

Формулу (1) перепишем следующим образом:

(3)

Рассматривая правую часть формулы (3), можно сделать следующие выводы:

1. Если tусл > tв, то теплопотери помещения будут превышать значение, рассчитанное согласно СНиП II-33-75* «Отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха», без раздельного учета лучистой и конвективной составляющих теплообмена на внутренней поверхности наружных ограждений.

2. Если tусл 2 •°С/Вт; Rокн – приведенное сопротивление теплопередаче окна, м 2 •°С/Вт; q1ст – тепловой поток через наружную стену при раздельном учете лучистого и конвективного теплообмена, Вт; q1окн – тепловой поток через окно при раздельном учете лучистого и конвективного теплообмена, Вт; q2ст – тепловой поток через наружную стену без раздельного учета лучистого и конвективного теплообмена, Вт; q2окн – тепловой поток через окно без раздельного учета лучистого и конвективного теплообмена, Вт.

Далее рассмотрим влияние раздельного учета лучистого и конвективного теплообмена при расчете сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций.

Рассматривалось три типа помещений с системой воздушного отопления, имеющих соответственно одно, два и три наружных ограждения: рядовое – с одной наружной стеной, угловое – с двумя наружными стенами, верхнее угловое – с двумя наружными стенами и покрытием; в каждом из помещений имелось окно (рис. 1).

Схема исследуемого помещения

В процессе расчета варьировались температура наружного воздуха tн от –15 до –25 °С; геометрические параметры помещения: отношение ширины к высоте В/Н – от 1 до 2,5, отношение длины к высоте L/Н – от 1 до 2,5; относительная площадь остекления наружной стены fост. = Fок / BH – от 0,3 до 0,7 (Fок – площадь окна); приведенный относительный коэффициент излучения между окном и светонепроницаемыми ограждениями e ок пр / e ок пр1 = 0,84; e ок пр2 = 0,28.

При анализе полученных результатов выявлено, что соотношения геометрических размеров В/Н и L/Н практически не влияют на исследуемые параметры, поэтому при дальнейшем рассмотрении они не учитываются.

При tв = 18 °С и ∆tн = 6 °С температура внутренней поверхности наружного ограждения составляет t ст =12 °С, температура внутренней поверхности покрытия при tв = 18 °С и ∆tн = 4 °С – t пот = 14 °С. Расчетные значения t отличаются от нормативных и в большой степени зависят от типа помещения: в помещении с одним наружным ограждением t ст = 10–10,5 °С, с двумя – t ст = 9,2–9,6 °С, в помещении с двумя наружными стенами и покрытием t ст = 8,7–9,0 °С, t пот = 10,4–11,2 °С.

Естественно, что теплопотери помещения, рассчитанные с учетом конвективной и лучистой составляющих теплообмена, оказались меньше теплопотерь, определенных по СНиП 2.04.05-91*. При увеличении перепада между tв и tвп возросла конвективная составляющая теплообмена, однако лучистая составляющая существенно уменьшилась. Это объясняется тем, что температуры внутренних ограждений не равны температуре воздуха (для различных типов помещения tокр = 12,5 – 15,5 °С) и, кроме того, для помещений с несколькими наружными ограждениями в расчет включались их внутренние поверхности. На рис. 2 показано распределение температуры поверхностей помещений, рассчитанное в соответствии с нормами и при раздельном учете лучистого и конвективного теплообмена, учитывающего разности температур четвертых степеней [3]. Стрелками обозначено направление лучистых потоков. Как видно из рисунка, в реальных условиях происходит перераспределение этих потоков и поверхность потолка может даже отдавать лучистое тепло в помещение.

Распределение температуры поверхностей в помещении, рассчитанное:
а – по СНиП 2.04.05–91*; б – по формулам [2] при В/Н = 1,0; L/Н = 1,5; fост = 0,7; e ок пр = 0,84

Расчетом установлено, что при уменьшении e ок пр с 0,84 до 0,28 температура внутренней поверхности окна снижается на 2–3 °С из-за резкого уменьшения (на 55–60 %) лучистого теплообмена с другими поверхностями помещения, которое не компенсируется увеличением (на 20–30 %) конвективного теплообмена. Вследствие этого снижаются и теплопотери помещения.

В помещениях с наружными ограждающими конструкциями, рассчитанными по СНиП 23-02-2003 (где коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности принят постоянным), не обеспечивается нормативный санитарно-гигиенический перепад между температурами воздуха и внутренней поверхности наружной стены. Превышение расчетного перепада над нормативным составляет для рядового помещения 25–30 %, углового – 40–45 %, верхнего углового – 50–55 %.

В заключение отметим, что особенно важно раздельно учитывать лучистый и конвективный теплообмен в помещении при определении нагрузки на систему кондиционирования воздуха. Если расчет проводится без такого учета, то полученное значение нагрузки на систему кондиционирования может превышать требуемое в 2–2,5 раза. Рекомендуется производить расчеты в соответствии с рекомендациями АВОК Р НП «АВОК» 5.1-2008 по программе, которая учитывает раздельно лучистый и конвективный теплообмен в помещении.

Литература

1. Богословский В. Н. Строительная теплотехника. – М. : Высшая школа, 1982.

2. Табунщиков Ю. А. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий. – М. : АВОК-ПРЕСС, 2002.

3. Табунщиков Ю. А., Климовицкий М. С. Расчет теплового режима помещения при раздельном учете конвективной и лучистой составляющих теплообмена / Сборник трудов НИИСФ «Тепловой режим и долговечность зданий», 1987.

Руководство по расчету теплопотребления эксплуатируемых жилых зданий

Расчёт теплопотерь дома

Из статьи Теплопотери теперь мы знаем, что такое теплопотери. А как правильно посчитать теплопотери при проектировании отопления? Сколько секций радиатора необходимо установить в помещение?

Теплопотери через ограждающие конструкции складываются из теплопотерь через отдельные ограждения или части из площади. Теплопотери через внутренние ограждения в прилегающие помещения, имеющие пониженную температуру, допустимо не учитывать при разности температур не более 3С.

Зная площадь стен, окон, дверей, пола и потолка, а также их конструкцию, мы можем посчитать теплопотери через каждый элемент. Сложив результат получим общие теплопотери помещения.

Для примера рассчитаем теплопотери кухни в коттедже:

Кухня имеет площадь 15,1м2. Но нас интересует площадь ограждающих конструкций.

Для расчёта примем, что стена кухни с большим окном находится с северной стороны.

В расчётах допускается округлять значения до десятков Вт.

Площадь северной стены: (Длина)5,34м x (Высота)3,3м = 17,62 м2.

Обмер помещение производится по внешней стороне. Если часть стены приходится на угол, то учитывается вся длинна стены. Если стена смежная, то берём половину толщины стены.

Площадь проёма окна: 1,8 х 2,0 = 3,6 м2.

Т.к. нас интересует площадь именно стены, то вычитаем площадь окна: 17,62-3,6=14,02м2.

Площадь восточной стены: 3,1м x 3,3м = 10,23-1,8 = 8,43м2.

Площадь проёма окна: 0,9 х 2,0 = 1,8 м2.

Коэффициенты теплопроводности стен коттеджа высчитываются в зависимости от материалов и толщины стены.

Стен: R=3,29 м2*С/Вт

Коэффициент теплопроводности для пластикового окна примерно равен 0,56 м2*С/Вт, но

с учётом инфильтрации в коттедже на 1 этаже: 0,25 м2*С/Вт.

Есть несколько методов учёта инфильтрации. Но суть общая: добавляется коэффициент, который зависит от разности давления (на это есть таблицы в разных справочниках и учебниках). Мы на работе пробовали считать разными методами. Цифры в итоге получаются примерно одинаковые. В итоге самый быстрый и простой способ — сразу изменить коэффициент теплопроводности окна.

Для г.Чебоксары температура холодной пятидневки -32С.

Температура помещения кухни: +18С.

Если помещение угловое, то температура внутри помещение для расчёта берётся на 2 градуса больше. (+18+2=+20 градусов)

Разница температур: 52С.

Стена выходит на север, появляется добавочный коэффициент +10%.

В помещение 2 наружные стены +5%

14,02*(1/3,29)*52*1,15=254,83 Вт — теплопотери северной стены.

3,6*(1/0,25)*52*1,15=861,12 Вт — теплопотери окна.

8,43*(1/3,29)*52*1,15=153,23 Вт — теплопотери восточной стены.

1,8*(1/0,25)*52*1,15=430,56 Вт — теплопотери окна.

Если в доме нет подвала и/или этот этаж последний — то необходимо добавить ещё и теплопотери через покрытие пола и/или потолка.

Теплопотери пола считаются по зонам, если пол на земле, расскажу об этом позже.

Сейчас у нас простой пример.

Итого: 1699,74Вт — округлим — 1700Вт — теплопотери кухни.

Обычно к расчётам всегда прибавляют 10-20% — на различные неучтённости: 1700*1.1 = 1870Вт.

Теперь необходимо подобрать отопительное оборудование для кухни.

Более подробно о расчёте теплопотерь вы можете узнать в учебниках.

1. Справочник под ред. Староверова. Отопление. Часть 1.

2. Отопление и Вентиляция. Часть 2. Богословский В.Н.

3. Отопление. Богословский В.Н., Сканави А.Н.

Дубликаты не найдены

=Обычно к расчётам всегда прибавляют 10-20% — на различные неучтённости: 1700*1.1 = 1870Вт.

Скромный личный опыт в строительстве подсказывает, что надо добавлять 30%. Причина: несоответствие заявленных характеристик теплоизолирующих материалов. Такая же петрушка и с теплоотдачей радиаторов.

Согласен. Просто при подборе радиаторов отопления стараюсь учесть реальную теплоотдачу + округление в большую сторону.

Коэффициент теплопроводности для пластикового окна примерно равен 0,56 м2*С/Вт, но
с учётом инфильтрации в коттедже на 1 этаже: 0,25 м2*С/Вт.

Не имеют современные окна инфильтрации. Совсем не имеют.

Но этим самым мы как раз и учитываем расход тепла на нагрев воздуха. Либо можно тут не учитывать, а рассчитать отдельно расход тепла на нагрев поступающего воздуха из расчёта 3м3 воздуха на 1м2 комнаты.

А не надо учитывать на окнах. Это какой то кривой метод.

Есть вентиляция её и надо считать.

А давай те сравним итоговые цифры. Сделай те ваш расчёт по исходным данным из поста.

Мне тоже действительно интересно.

Вентиляция кухни 90 м3/час 90*1,2*1005*52=1567 Вт/час. Но раскидывать надо на весь дом с учётом кол проживающих и объёма.

Изолированно не учесть.

Я сейчас подставил для окон коэффициент 0,56 — итоговые теплопотери кухни БЕЗ инфильтрации получились = 985Вт

Прибавляем расход на вентиляцию 1567: 985+1567 = 2552Вт.

Т.е. совместными усилиями получаем такую цифру? И она тоже верная.

Но скажите мне, кто в -32 будет открывать окна и форточки для создания положенной вентиляции. И если уменьшить объём вентиляции в половину — 45м3 — то суммарные затраты:

И вот это более «реально-бытовая» цифра на основе моего опыта.

А если устанавливать приточную установку — тогда механическая вентиляция вообще в расчёте не участвует.

Приточка в любом случае со своим подогревом, не радиаторы же её нагревают.

Но я не инженер-теплотехник

Но скажите мне, кто в -32 будет открывать окна и форточки для создания положенной вентиляции.

А откуда вы возьмёте инфильтрацию через пластиковое окно ?

И если уменьшить объём вентиляции в половину — 45м3

Ну как бы нежелательно для кухни, запахи будут.

Доводы ваши верные и с ними согласен. «Возьму на вооружение». Цель моих постов как раз отчасти и в том, что бы ОБСУДИТЬ.

Но откуда то воздух для вытяжки берётся 🙂

В большинстве случаев как раз из неучтённой инфильтрации. Но могу заметить, сейчас её явно не хватает для нормальной вентиляции. И приходится делать приточку.

Потери дома это: теплопотери через конструкции + инфильтрация+ всякое разное+вентиляция.

Инфильтрация в большинстве случаев это очень незначительная величина по сравнению с вентиляцией.

Поэтому её в топку, а считать только потери через конструкции+ всякое разное+вентиляция.

Не первый раз замечаю вот такие вещи в расчетах в вводных данных

Температура помещения кухни: +18С

18 градусов в помещении это п. ц дубак, 22 в помещении это комфортная температура для сна под одеялком, а в среднем что называется «уютно» это 24градуса. Конечно все зависит от личных предпочтений и типа отопления, на сколько холодный пол сквозняки там и все такое, но 18.

Коэффициент теплопроводности для пластикового окна примерно равен 0,56 м2*С/Вт

ТС, это не коэффициент теплопроводности.

Коэффициент теплопроводности имеет размерность Вт/(м·K).

В приведённом расчёте ни слова не сказано о зависимости теплопотерь от скорости ветра снаружи (см «роза ветров» и «средняя скорость в течение расчётного периода времени»), а коэффициент теплоотдачи сильно зависит именно что от скорости.

Тоже заметил про коэффициент. Остается добавить только, что в расчете у ТС-а указано термическое сопротивление.

Согласно нормам. Что посчитать необходимый минимум. А так в программе можно менять температуру.

Скажите, эти формулы будут корректно работать при плюсовых температурах? Логика мне подсказывает, что должны, но мало ли, есть подводные камни.

Просто у меня следующая ситуация: Есть гараж, в доме. Он очень плохо утеплен. В нём стоят радиаторы отопления, но их мало. В планах его утеплить, но пока нет денег — предыдущей зимой при -20 на улице в гараже было -3, и-за чего дома было очень холодно на 1 этаже, а в комнатах на 2-м этаже, над гаражом пол был очень холодный. Сейчас у меня стоит задача приколхозить утепление на ворота(главный источник потерь тепла) и добавить источники тепла(электрические). Рассчитать потери заранее не представляется возможным, т.к. очень много неизвестных(вроде пары щелей).

Я хочу заранее знать, хватит ли утеплителя, и сколько кВт нужны обогреватели(чтобы не оказаться зимой с замершей задницей), поэтому хочу утеплить гараж сейчас, поставить в нём 1 обогреватель на 3 кВт на сутки и замерить температуру в гараже, на улице, и в помещениях рядом, таким образом, получив примерную величину R(для всей площади), и уже подставив её же в формулу с температурами для зимнего периода, посчитать требуемую мощность отопления и докупить обогреватели, если надо, и сделать утеплитеь лучше

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector