Beregning af varmetab i et privat hus med eksempler

Indholdet af artiklen

• Fysik i varmetekniske processer
• Begrebet modstand mod varmeoverførsel
• Faktorer, der påvirker varmetab
• Differentierede beregningsordninger
• Beregningseksempel

Så at dit hus ikke viser sig at være en bundfri grop til opvarmningsomkostninger, foreslår vi, at du undersøger de grundlæggende retninger for varmeteknisk forskning og beregningsmetoden. Uden en foreløbig beregning af termisk permeabilitet og fugtighedsakkumulering går hele essensen af ​​boligbyggeri tabt.

Fysik i varmetekniske processer

Forskellige fysikområder har meget fælles til at beskrive de fænomener de studerer. Så det er inden for varmeteknik: principperne, der beskriver termodynamiske systemer, klarer sig tydeligvis med de grundlæggende elementer i elektromagnetisme, hydrodynamik og klassisk mekanik. Når alt kommer til alt taler vi om at beskrive den samme verden, så det er ikke overraskende, at modeller af fysiske processer er kendetegnet ved nogle fælles træk på mange forskningsområder..

Essensen af ​​termiske fænomener er let at forstå. Temperaturen på et legeme eller graden af ​​dets opvarmning er intet andet end et mål for intensiteten af ​​vibrationer af de elementære partikler, der udgør dette legeme. Det er klart, når to partikler kolliderer, vil den med det højere energiniveau overføre energi til partiklen med lavere energi, men aldrig omvendt. Dette er imidlertid ikke den eneste måde at udveksle energi på; transmissionen er også mulig ved hjælp af kvanta af termisk stråling. I dette tilfælde er det grundlæggende princip nødvendigvis bevaret: et kvanteemne, der udsendes af et mindre opvarmet atom, er ikke i stand til at overføre energi til en varmere elementær partikel. Den reflekterer ganske enkelt fra det og forsvinder enten sporløst eller overfører sin energi til et andet atom med mindre energi.

Termodynamik er god, fordi de processer, der finder sted i den, er absolut visuelle og kan tolkes under dekke af forskellige modeller. Det vigtigste er at overholde basale postulater såsom loven om energioverførsel og termodynamisk ligevægt. Så hvis din idé er i overensstemmelse med disse regler, vil du let forstå teknikken for beregning af varmeteknik fra og til.

Begrebet modstand mod varmeoverførsel

Materialets evne til at overføre varme kaldes termisk ledningsevne. I det generelle tilfælde er det altid højere, jo højere er tætheden af ​​stoffet, og jo bedre er dens struktur tilpasset til at overføre kinetiske svingninger.

Sammenligning af energieffektivitet i forskellige byggematerialer

Termisk modstand er en omvendt proportionalitet med termisk ledningsevne. For hvert materiale antager denne egenskab unikke værdier afhængigt af strukturen, formen og en række andre faktorer. F.eks. Kan effektiviteten af ​​varmeoverførsel i tykkelsen af ​​materialer og i zonen for deres kontakt med andre medier variere, især hvis der mellem materialerne er mindst et mindstelag af materiale i en anden samlet tilstand. Termisk modstand udtrykkes kvantitativt som temperaturforskellen divideret med varmestrømningshastigheden:

R_t = (T₂ – T₁) / P

Hvor:

• R_t – termisk modstand på stedet, K / W;
• T₂ – temperatur i begyndelsen af ​​sektionen, K;
• T₁ – temperaturen i slutningen af ​​sektionen, K;
• P – varmeflux, W.

I forbindelse med beregning af varmetab spiller termisk modstand en afgørende rolle. Enhver lukkende struktur kan repræsenteres som en plan-parallel hindring for varmestrømningsvejen. Dets totale termiske modstand er summen af ​​modstanderne i hvert lag, mens alle skillevægge føjes til en rumlig struktur, som faktisk er en bygning.

R_t = l / (? S)

Hvor:

• R_t – termisk modstand for kredsløbsafsnittet K / W;
• l er længden af ​​varmekredsafsnittet, m;
• ? – koefficient for materialets varmeledningsevne, W / (m · K);
• S – tværsnitsareal på stedet, m².

Faktorer, der påvirker varmetab

Termiske processer korrelerer godt med elektriske processer: temperaturforskellen fungerer i rollen som spænding, varmefluxen kan betragtes som strømstyrken, men for modstand behøver du ikke engang at opfinde din egen sigt. Desuden er begrebet mindst modstand, der vises i varmeteknik som kolde broer, også fuldt ud gyldigt..

Hvis vi betragter et vilkårligt materiale i snit, er det ganske let at etablere varmestrømningsvejen på både mikro- og makroniveau. Som den første model tager vi en betonvæg, hvori teknologisk nødvendighed gennem fastgørelser fremstilles med stålstænger af en vilkårlig sektion. Stål leder varmen noget bedre end beton, så vi kan skelne mellem tre hovedvarmefluxer:

• gennem tykkelsen af ​​beton
• gennem stålstænger
• fra stålstænger til beton

Varmetab gennem kolde broer i beton

Den sidste varmestrømningsmodel er den mest interessante. Da stålstangen opvarmes hurtigere, vil der være en temperaturforskel mellem de to materialer tættere på væggen. Således “pumpes” stål ikke kun varme ud af sig selv, det øger også den termiske ledningsevne hos tilstødende masser af beton.

I porøse medier forløber termiske processer på en lignende måde. Næsten alle byggematerialer består af en forgrenet bane af fast stof, hvor mellemrummet er fyldt med luft. Således tjener et fast, tæt materiale som hovedleder for varme, men på grund af dets komplekse struktur viser banen, som varmen udbreder sig, at være større end tværsnittet. Den anden faktor, der bestemmer termisk modstand, er således heterogeniteten af ​​hvert lag og den omgivende struktur som helhed..

Reduktion af varmetab og forskydning af dugpunktet i isoleringen med udvendig vægisolering

Den tredje faktor, der påvirker den termiske ledningsevne, er akkumulering af fugt i porerne. Vand har en termisk modstand 20–25 gange lavere end luft, så hvis det fylder porerne, bliver den samlede termiske ledningsevne af materialet endnu højere end hvis der ikke var nogen porer overhovedet. Når vand fryser, bliver situationen endnu værre: Den termiske ledningsevne kan stige op til 80 gange. Kilden til fugt er normalt rumluft og atmosfærisk nedbør. De tre hovedmetoder til håndtering af dette fænomen er følgelig ekstern vandtætning af vægge, anvendelse af dampbeskyttelse og beregning af fugtighedsakkumulering, som nødvendigvis udføres parallelt med at forudsige varmetab.

Differentierede beregningsordninger

Den enkleste måde at bestemme mængden af ​​varmetab i en bygning er at opsummere varmestrømmen gennem de strukturer, der udgør bygningen. Denne teknik tager fuldt hensyn til forskellen i strukturen af ​​forskellige materialer såvel som specificiteten af ​​varmestrømmen gennem dem og i knudepunkterne til anlægget af et plan til et andet. Denne dikotome fremgangsmåde forenkler opgaven i høj grad, fordi forskellige lukkende strukturer kan afvige markant i designet til termisk beskyttelsessystemer. Følgelig er det med en separat undersøgelse lettere at bestemme mængden af ​​varmetab, fordi der til dette er forskellige beregningsmetoder:

• For vægge er varmelækager kvantitativt lig med det samlede areal ganget med forholdet mellem temperaturforskellen og den termiske modstand. I dette tilfælde skal væggenes orientering mod kardinalpunkterne tages i betragtning for at tage højde for deres opvarmning om dagen samt bygningskonstruktionernes blæseevne.
• For gulve er teknikken den samme, men den tager højde for tilstedeværelsen af ​​et loftsrum og dets driftsform. Rumtemperaturen tages også som en værdi på 3-5 ° C højere, den beregnede luftfugtighed øges også med 5-10%.
• Varmetab gennem gulvet beregnes zonalt og beskriver bælterne langs bygningens omkreds. Dette skyldes, at temperaturen på jorden under gulvet er højere i midten af ​​bygningen sammenlignet med fundamentet..
• Varmestrømmen gennem ruderingen bestemmes af vinduernes pasdata, du skal også tage hensyn til typen af ​​anliggning af vinduerne til væggene og dybden af ​​skråningerne.

Q = S (?T / R_t)

Hvor:

• Q – varmetab, W;
• S – vægområde, m²;
• ?T – temperaturforskel i og uden for rummet, ° С;
• R_t – modstand mod varmeoverførsel, m²° С / W.

Beregningseksempel

Inden vi går videre til et demoeksempel, lad os svare på det sidste spørgsmål: hvordan man beregner den integrerede termiske modstand i komplekse flerlagsstrukturer korrekt? Dette kan naturligvis gøres manuelt, da der ikke er mange typer bærende baser og isoleringssystemer, der bruges i moderne konstruktion. Det er dog temmelig vanskeligt at tage højde for tilstedeværelsen af ​​dekorative finish, interiør og facadepuds samt indflydelse fra alle transienter og andre faktorer; det er bedre at bruge automatiserede beregninger. En af de bedste netværksressourcer til sådanne opgaver er smartcalc.ru, der desuden tegner et dugpunktskiftdiagram afhængigt af klimatiske forhold.

Lad os for eksempel tage en vilkårlig bygning efter at have studeret beskrivelsen, som læseren vil være i stand til at bedømme det sæt oprindelige data, der kræves til beregningen. Der er et etagers hus med en regelmæssig rektangulær form med dimensioner på 8,5×10 m og en lofthøjde på 3,1 m, beliggende i Leningrad-regionen. Huset har et uisoleret gulv på jorden med tavler på bjælker med en luftspalte, gulvhøjden er 0,15 m højere end markplanlægningsmærket på stedet. Vægmateriale – slaggmonolit 42 cm tykt med indvendigt cement-kalkpuds op til 30 mm tykt og udvendigt slagge-cementpuds af typen “pelsbelægning” op til 50 mm tykt. Samlet vindue – 9,5 m², en dobbeltglaseret enhed i en varmebesparende profil med en gennemsnitlig termisk modstand på 0,32 m blev anvendt som vinduer²° С / W. Overlapningen er lavet på træbjælker: bunden er pudset langs helvedesild, fyldt med højovnsslagge og dækket med en ler afrettede på toppen, over loftet er der en kolde type loft. Opgaven med at beregne varmetab er dannelsen af ​​et termisk termisk beskyttelsessystem.

Etage

Det første trin er at bestemme varmetabet gennem gulvet. Da deres andel af den samlede varmeudstrømning er den mindste, og også på grund af det store antal variabler (densitet og jordtype, frysedybde, fundamentets massivitet osv.), Udføres beregningen af ​​varmetab efter en forenklet metode ved hjælp af den reducerede varmeoverførselsmodstand. Langs bygningens omkreds, startende fra kontaktlinjen med jordoverfladen, beskrives fire zoner – omringende strimler, der er 2 meter brede. For hver af zonerne tages dens egen værdi af den reducerede varmeoverførselsmodstand. I vores tilfælde er der tre zoner med et område på 74, 26 og 1 m². Bliv ikke forvirret af den samlede sum af zoner, der er 16 m større end bygningens område², Årsagen hertil er dobbelt genberegning af de krydsende strimler i den første zone i hjørnerne, hvor varmetabet er meget højere sammenlignet med sektionerne langs væggene. Anvendelse af varmeoverførselsmodstand på 2,1, 4,3 og 8,6 m²° С / W for zoner en til tre bestemmer vi varmestrømmen gennem hver zone: henholdsvis 1,23, 0,21 og 0,05 kW.

Vægge

Ved hjælp af terrændataene samt materialerne og tykkelsen på de lag, der danner væggene, skal du udfylde de relevante felter på tjenesten smartcalc.ru nævnt ovenfor. I henhold til resultaterne af beregningen viser det sig, at varmeoverførselsmodstanden er lig med 1,13 m²° С / W, og varmefluxen gennem væggen er 18,48 W per kvadratmeter. Med et samlet vægareal (ekskl. Ruder) på 105,2 m² det samlede varmetab gennem væggene er 1,95 kWh. I dette tilfælde vil varmetabet gennem vinduerne være 1,05 kW.

Overlapning og tag

Beregning af varmetab gennem loftsgulvet kan også udføres i online-regnemaskinen ved at vælge den ønskede type lukkende strukturer. Som et resultat er gulvmodstanden mod varmeoverførsel 0,66 m²° С / W, og varmetab er 31,6 W pr. Kvadratmeter, det vil sige 2,7 kW fra hele det lukkede strukturs område.

Det samlede totale varmetab ifølge beregninger er 7,2 kWh. Med en tilstrækkelig lav kvalitet af bygningskonstruktioner er dette tal åbenbart meget lavere end det reelle. Faktisk er en sådan beregning idealiseret, den tager ikke højde for specielle koefficienter, luftstrøm, konvektionsdel for varmeoverførsel, tab gennem ventilation og indgangsdøre. På grund af dårlig kvalitet af installation af vinduer, manglende beskyttelse ved anlægget af taget til Mauerlat og dårlig vandtætning af væggene fra fundamentet, kan det virkelige varmetab være 2 eller endda 3 gange højere end det beregnede. Ikke desto mindre hjælper selv grundlæggende varmetekniske undersøgelser med at bestemme, om konstruktionerne af et hus under opførelse i det mindste i den første tilnærmelse vil opfylde sanitære standarder..

Varmetab derhjemme

Endelig vil vi give en vigtig anbefaling: Hvis du virkelig ønsker at få en fuldstændig forståelse af den termiske fysik i en bestemt bygning, skal du bruge en forståelse af de principper, der er beskrevet i denne gennemgang og den specialiserede litteratur. For eksempel kan Elena Malyavinas opslagsbog “Varmetab i en bygning” være en meget god hjælp i denne sag, hvor specificiteten af ​​varmetekniske processer forklares meget detaljeret, der gives links til de nødvendige reguleringsdokumenter, samt eksempler på beregninger og alle nødvendige referenceoplysninger.

Lignende poster:

1. Seks grunde til varmetab i et privat hus Med et privat hus kommer muligheden for ekstra varme og komfort. Men manglende vedligeholdelse kan resultere i et stort tab af varme. Her er seks forholdsregler, du skal tage, for...
2. Jordforbindelse i et privat hus: beregning, enhed, installation Når du skal installere jordforbindelse i et privat hus, handler det om at foretage en korrekt beregning og vælge den rigtige enhed. Vi ser på fordele og trin til installationen,...
3. Balkon i et privat hus: fordele, ulemper, eksempler Mange fordeler kan opnås med at have et balkon i et privat hus. Der er mulighed for bedre udnyttelse af pladsen, udsigt til haven eller byen, og også mulighed for...
4. Tøjvask i et privat hus: eksempler og funktioner i arrangementet Ved at indføre tøjvask i dit private hjem kan du lette din husholdning og spare penge ved ikke at skulle til en ekstern vaskeri. Vi giver dig et overblik over...

Læs mere  Sådan vælges sten til et bad