Magánház hőveszteségének kiszámítása példákkal

A cikk tartalma

• Hőtechnikai folyamatok fizikája
• Hőátadási ellenállás
• A hőveszteséget befolyásoló tényezők
• Differenciált számítási rendszerek
• Számítási példa

Annak érdekében, hogy a ház nem válhat mélységig fűtött fűtési költségeknek, javasoljuk, hogy tanulmányozza a hőtechnika kutatásának alapvető irányait és a számítási módszertant. A hőáteresztő képesség és a nedvesség felhalmozódásának előzetes kiszámítása nélkül a házépítés egész lényege elveszik.

Hőtechnikai folyamatok fizikája

A fizika különféle területeinek sok közös vonása van a vizsgált jelenségek leírásában. Tehát a hőtechnikában van: a termodinamikai rendszereket leíró alapelvek egyértelműen ellenállnak az elektromágnesesség, a hidrodinamika és a klasszikus mechanika alapjainak. Végül is ugyanazon világ leírásáról van szó, tehát nem meglepő, hogy a fizikai folyamatok modelljeit számos kutatási terület közös vonása jellemzi..

A termikus jelenségek lényegét könnyű megérteni. A test hőmérséklete vagy a hevítés mértéke nem más, mint a testet alkotó elemi részecskék rezgésének intenzitása. Nyilvánvaló, hogy amikor két részecske ütközik, akkor a magasabb energiaszinttel rendelkező energia az energiát továbbadja az alacsonyabb energiájú részecskének, de soha nem fordítva. Ez azonban nem csak az energiacseréje, hanem az átvitel hőkibocsátás kvantumainak segítségével is lehetséges. Ebben az esetben az alapelvet szükségszerűen meg kell őrizni: egy kevésbé hevített atom által kibocsátott kvantum nem képes energiát továbbvinni egy forróbb elemi részecskéhez. Egyszerűen visszatükröződik belőle, vagy nyom nélkül eltűnik, vagy energiáját egy másik atomra továbbítja kevesebb energiával.

A termodinamika jó, mert a benne zajló folyamatok abszolút vizuálisak, és különféle modellek fedélzetén értelmezhetők. A lényeg az alapvető posztulátumok, például az energiaátadási törvény és a termodinamikai egyensúly megfigyelése. Tehát, ha ötlete megfelel ezeknek a szabályoknak, akkor könnyen megértheti a hőmérnöki számítások módját, ahonnan és oda.

Hőátadási ellenállás

Az anyag hőátadási képességét hővezetőképességnek nevezzük. Általános esetben ez mindig magasabb, minél nagyobb az anyag sűrűsége és annál jobban van szerkezete hozzáigazítva a kinetikus rezgések továbbításához.

A különböző építőanyagok energiahatékonyságának összehasonlítása

A hőellenállás a hővezető képességgel fordítva arányos mennyiség. Mindegyik anyag esetében ez a tulajdonság egyedi értékeket vesz fel, a szerkezettől, alaktól és számos egyéb tényezőtől függően. Például a hőátadás hatékonysága az anyagok vastagságában és más közeggel való érintkezésük zónájában eltérhet, különösen akkor, ha az anyagok között legalább egy minimális anyagréteg van más aggregátum állapotban. A hőellenállást kvantitatív módon fejezzük ki, amikor a hőmérsékleti különbséget elosztjuk a hőárammal:

R_t = (T₂ – T₁) / P

Ahol:

• R_t – a telep hőhatása, K / W;
• T₂ – a szakasz elejének hőmérséklete, K;
• T₁ – a szakasz végének hőmérséklete, K;
• P – hőáram, W.

A hőveszteség kiszámításánál a hőállóság döntő szerepet játszik. Bármely körülhatárolt szerkezet reprezentálható síkkal párhuzamos akadályként a hőáramlási pályán. Teljes hőellenállása az egyes rétegek ellenállásainak összege, miközben az összes válaszfalat hozzáadják egy térbeli szerkezethez, amely valójában egy épület.

R_t = l / (? S)

Ahol:

• R_t – az áramköri szakasz hőállósága, K / W;
• l a hőkör szakaszának hossza, m;
• ? – az anyag hővezetési együtthatója, W / (m · K);
• S – a hely keresztmetszeti területe, m².

A hőveszteséget befolyásoló tényezők

A termikus folyamatok jól korrelálnak az elektromos folyamatokkal: a hőmérsékleti különbség a feszültség szerepében játszik szerepet, a hőáramlás az áram erősségének tekinthető, de az ellenállás szempontjából nem is kell kitalálnia a saját kifejezését. A legkisebb ellenállás fogalma, amely a fűtéstechnikában hideghidakként jelenik meg, szintén teljes mértékben érvényes..

Ha egy tetszőleges anyagot tekintünk szakaszon, akkor meglehetősen könnyű megteremteni a hőáramlási útvonalat mind a mikro-, mind a makró szintjén. Első modellként egy betonfalat fogunk venni, amelyben technológiai szempontból tetszőleges profilú acélrudakkal rögzítjük. Az acél valamivel jobban vezet hőt, mint a beton, tehát három fő hőáramot különböztethetünk meg:

• a beton vastagságán keresztül
• acélrudakon keresztül
• acélrudaktól betonig

Hőveszteség a beton hideg hidain keresztül

A legérdekesebb az utolsó hőáramlási modell. Mivel az acélrúd gyorsabban felmelegszik, hőmérsékleti különbség lesz a két anyag között a fal külsejéhez közelebb. Tehát az acél nemcsak önmagában „pumpálja” a hőt, hanem növeli a szomszédos betonmasszák hővezető képességét is.

A porózus közegben a termikus folyamatok hasonló módon zajlanak. Szinte az összes építőanyag egy elágazó, szilárd anyagból készült hálóból áll, amelynek közti teret levegővel töltik meg. Így egy szilárd, sűrű anyag szolgál fő hővezetőként, ám összetett szerkezete miatt a hő terjedésének útja nagyobb, mint a keresztmetszete. Így a hőhatást meghatározó második tényező az egyes rétegek és az épület burkolata egészének heterogenitása..

A hőveszteség csökkentése és a harmatpont eltolása a szigetelésbe a külső falszigeteléssel

A hővezető képességet befolyásoló harmadik tényező a nedvesség felhalmozódása a pórusokban. A víz hőellenállása 20-25-szer alacsonyabb, mint a levegőé, tehát ha kitölti a pórusokat, az anyag teljes hővezető képessége még nagyobb lesz, mintha egyáltalán nem lennének pórusok. A víz lefagyásával a helyzet még rosszabbá válik: a hővezető képesség akár 80-szorosára is növekedhet. A nedvesség forrása általában a szoba levegője és a légköri csapadék. Ennek megfelelően a jelenség kezelésének három fő módszere a falak külső vízszigetelése, a gőzvédelem használata és a nedvesség felhalmozódásának kiszámítása, amelyet szükségszerűen a hőveszteség előrejelzésével párhuzamosan kell végezni..

Differenciált számítási rendszerek

Az épület hőveszteségének meghatározásának legegyszerűbb módja az épület alkotó szerkezeteken átmenő hőáramlás értékeinek összegezése. Ez a technika teljes mértékben figyelembe veszi a különféle anyagok szerkezetének különbségét, valamint az ezeken átmenő hőáramot és az egyik síknak a másikhoz történő csatlakozásának csomópontjain. Egy ilyen kétoldalú megközelítés nagyban leegyszerűsíti a feladatot, mivel a különféle körülvevő szerkezetek jelentősen eltérhetnek a hővédő rendszerek tervezésében. Ennek megfelelően egy külön tanulmány segítségével könnyebben meghatározható a hőveszteség mennyisége, mert ehhez különféle számítási módszerek vannak:

• Falak esetében a hőszivárgások mennyiségileg megegyeznek a teljes területtel, szorozva a hőmérsékleti különbség és a hőállóság arányával. Ebben az esetben figyelembe kell venni a falaknak a kardinális pontokhoz való tájolását, figyelembe véve a nappali fűtést, valamint az épületszerkezetek átfúvatását..
• A padlók esetében a technika ugyanaz, de figyelembe veszi a tetőtéri terek jelenlétét és működési módját. Emellett a szobahőmérsékletet 3-5 ° C-kal magasabb értéknek veszik, a számított páratartalmat 5-10% -kal is növelik.
• A padlón átmenő hőveszteséget zonálisan kell kiszámítani, leírva a hevedereket az épület kerületén. Ennek oka az a tény, hogy a talaj hőmérséklete a padló alatt magasabb az épület közepén, mint az alapítvány része.
• Az üvegezésen átmenő hőáramot az ablakok útlevél-adatai határozzák meg, figyelembe kell venni az ablakok falhoz való ütközésének típusát és a lejtők mélységét is.

Q = S (?T / R_t)

Ahol:

• Q – hőveszteség, W;
• S – falfelület, m²;
• ?T – hőmérsékleti különbség a helyiségen belül és kívül, ° С;
• R_t – hőátadási ellenállás, m²° С / W.

Számítási példa

Mielőtt továbblépnénk a demonstrációs példához, válaszoljunk az utolsó kérdésre: hogyan lehet helyesen kiszámítani az összetett többrétegű szerkezetek integrált hőellenállását? Ez természetesen kézzel is megtehető, mivel a modern építkezésben nincs sokféle teherhordó alap és szigetelő rendszer. Meglehetősen nehéz azonban figyelembe venni a dekoratív felületek, a belső és homlokzati vakolatok jelenlétét, valamint az összes tranziens és egyéb tényező befolyását, jobb az automatizált számítások használata. Az ilyen feladatokhoz az egyik legjobb hálózati erőforrás a smartcalc.ru, amely emellett rajzol egy harmatpont eltolódási diagramot az éghajlati viszonyoktól függően..

Vegyünk például egy önkényes épületet, miután megvizsgáltuk annak leírását, amelynek olvasója meg tudja ítélni a számításhoz szükséges kezdeti adatok halmazát. A Leningrád régióban található egy egyszintes, szabályos téglalap alakú ház, mérete 8,5×10 m, mennyezeti magassága 3,1 m. A háznak nem szigetelt padlója van a talajon, deszkákkal rönkön, légréssel, a padlómagasság 0,15 m-rel magasabb, mint a helyszínen található földrajzi jel. Fali anyag – 42 cm vastag salak monolit, belső cement-mész vakolattal, legfeljebb 30 mm vastagságú, és külső salak-cement vakolatú, „bunda” típusú, akár 50 mm vastag. Teljes üvegezési terület – 9,5 m², ablakként hőszigetelő profilú, kettős üvegezésű egységet használtunk, amelynek átlagos hőellenállása 0,32 m volt²° С / W. Az átfedés fából készült gerendákon történt: az alsó részét a zsindely mentén vakolták, kohósalakkal megtöltötték, és a tetejére egy agyagréteggel borították, a mennyezet felett hideg típusú tetőtér volt. A hőveszteség kiszámításának feladata a falak hővédelmének kialakítása.

Padló

Az első lépés a hőveszteség meghatározása a padlón. Mivel a teljes hőkiáramlásban való részesedésük a legkisebb, és nagyszámú változó miatt (talaj sűrűsége és típusa, fagyás mélysége, az alap masszívitása stb.), A hőveszteséget egyszerűsített módszerrel kell kiszámítani, a csökkentett hőátadási ellenállás felhasználásával. Az épület kerülete mentén, a talajjal való érintkezési vonaltól kezdve, négy zónát írnak le – 2 méter széles csíkokkal körülvéve. Mindegyik zónánál figyelembe veszik a csökkent hőátadási ellenállást. Esetünkben három zóna van 74, 26 és 1 m területtel². Ne tévessze össze a zónák összterületével, amely 16 m-rel meghaladja az épület területét², Ennek oka az első zóna metsző csíkjainak kettős újraszámítása a sarkokban, ahol a hőveszteség sokkal nagyobb, mint a falak mentén. 2,1, 4,3 és 8,6 m hőátadási ellenállási értékek alkalmazásával²° C / W az 1-3 zónáknál, meghatározzuk az egyes zónák közötti hőáramot: 1,23, 0,21 és 0,05 kW, ill..

Walls

A terep adatainak, valamint a falakat képező rétegek anyagának és vastagságának felhasználásával ki kell töltenie a fent említett smartcalc.ru szolgáltatás megfelelő mezőit. A számítás eredménye szerint a hőátadási ellenállás 1,13 m-rel azonos²° C / W, és a falon áthaladó hőáram 18,48 W / négyzetméter. A teljes falfelület (az üvegezés nélkül) 105,2 m² A falakon keresztüli összes hőveszteség 1,95 kW / h. Ebben az esetben az ablakok hővesztesége 1,05 kW lesz.

Átfedés és a tető

A tetőtér padlóján a hőveszteséget az online számológépben is kiszámíthatja, ha kiválasztja a kívánt típusú zárószerkezeteket. Ennek eredményeként a padló hőátadása 0,66 m²° C / W, és a hőveszteség 31,6 W / négyzetméter, azaz 2,7 kW a befogadó szerkezet teljes felületétől.

A teljes hőveszteség a számítások szerint 7,2 kWh. Kielégítően alacsony minőségű épületszerkezeteknél ez a mutató nyilvánvalóan jóval alacsonyabb, mint a valódi. Valójában egy ilyen számítás idealizált, nem veszi figyelembe a speciális együtthatókat, a légáramot, a hőátadás konvekciós összetevőjét, a szellőzés és a bejárati ajtók veszteségeit. Valójában, az ablakok rossz minõségû beszerelése, a Mauerlat tetõje melletti védelem hiánya és a falak gyenge vízszigetelése miatt az alaptól valódi hőveszteség a kiszámítotthoz képest akár kétszer vagy akár háromszor is lehet. Ennek ellenére még az alapvető hőmérnöki tanulmányok is segítik annak meghatározását, hogy egy építés alatt álló ház szerkezete megfelel-e az egészségügyi előírásoknak legalább az első közelítés során..

Hőveszteség otthon

Végül egy fontos javaslatot fogunk adni: ha valóban szeretne teljes mértékben megérteni egy adott épület hőfizikáját, akkor meg kell értenie az ebben az áttekintésben leírt alapelveket és a speciális irodalmat. Például Elena Malyavina „Egy épület hővesztesége” című referenciakönyve nagyon hasznos lehet ebben a kérdésben, ahol a hőtechnikai folyamatok sajátosságait részletesen ismertetik, linkeket mutatnak a szükséges szabályozási dokumentumokhoz, valamint példákat adnak a számításokra és az összes szükséges referenciainformációra..