Eramu soojuskao arvutamine näidetega

Et teie maja ei osutuks küttekulude põhjatuks auku, soovitame uurida soojustehnika uurimise põhisuundi ja arvutusmetoodikat. Ilma soojusläbilaskvuse ja niiskuse kogunemise esialgse arvutuseta kaotatakse kogu elamuehituse olemus.

Soojustehnika protsesside füüsika

Füüsika erinevatel aladel on uuritavate nähtuste kirjeldamisel palju ühist. Nii on soojustehnika osas: termodünaamilisi süsteeme kirjeldavad põhimõtted on selgelt kooskõlas elektromagnetilisuse, hüdrodünaamika ja klassikalise mehaanika põhialustega. Lõppude lõpuks räägime sama maailma kirjeldamisest, nii et pole üllatav, et füüsikaliste protsesside mudeleid iseloomustavad paljudes uurimisvaldkondades mõned ühised jooned..

Termiliste nähtuste olemust on lihtne mõista. Keha temperatuur või selle kuumutamise aste pole midagi muud kui seda keha moodustavate elementaarsete osakeste vibratsiooni intensiivsuse mõõt. Ilmselgelt kannavad kaks osakest põrkudes kõrgema energiatasemega osa energiat väiksema energiaga osakestesse, kuid mitte kunagi vastupidi. Kuid see pole ainus energiavahetuse viis – edastamine on võimalik ka soojuskiirguse kvantide abil. Sel juhul säilitatakse tingimata põhiprintsiip: vähem kuumutatud aatomi eralduv kvant ei suuda energiat üle kanda kuumasse elementaarsesse osakese. See lihtsalt peegeldub sellest ja kas kaob jäljetult või kannab oma energia üle teise aatomisse, kus on vähem energiat.

Termodünaamika on hea, kuna selles toimuvad protsessid on absoluutselt visuaalsed ja neid saab erinevate mudelite varjus tõlgendada. Peaasi on järgida põhipostulaate, nagu energiaülekande seadus ja termodünaamiline tasakaal. Nii et kui teie idee vastab neile reeglitele, saate hõlpsalt aru soojusenergia arvutuste tehnikast alates ja tagasi.

Soojusülekande takistuse mõiste

Materjali võimet soojust üle kanda nimetatakse soojusjuhtivuseks. Üldiselt on see alati suurem, seda suurem on aine tihedus ja seda paremini on selle struktuur kohandatud kineetiliste võnkumiste ülekandmiseks.

Erinevate ehitusmaterjalide energiatõhususe võrdlus

Soojuskindlus on soojusjuhtivusega pöördvõrdeline kogus. Iga materjali jaoks on sellel omadusel ainulaadsed väärtused, sõltuvalt konstruktsioonist, kujust ja paljudest muudest teguritest. Näiteks võib soojusülekande efektiivsus materjalide paksuses ja nende kokkupuutevööndis teiste keskkondadega olla erinev, eriti kui materjalide vahel on vähemalt minimaalne ainekiht erinevas agregaatolekus. Soojatakistust väljendatakse kvantitatiivselt temperatuuri erinevuse jagamisel soojusvoo kiirusega:

R_t = (T₂ – T₁) / P

Kus:

• R_t – platsi soojustakistus, K / W;
• T₂ – lõigu alguse temperatuur, K;
• T₁ – lõigu otsa temperatuur, K;
• P – soojusvoog, W.

Soojuskadude arvutamise kontekstis mängib otsustavat rolli soojustakistus. Igasugust ümbritsevat konstruktsiooni võib kujutada tasapinnalise takistusena soojusvoo teele. Selle kogu soojustakistus on iga kihi takistuste summa, samal ajal kui kõik vaheseinad lisatakse ruumilisele struktuurile, mis on tegelikult hoone.

R_t = l / (? S)

Kus:

• R_t – vooluringi sektsiooni soojustakistus, K / W;
• l on soojusahela sektsiooni pikkus, m;
• ? – materjali soojusjuhtivuse koefitsient, W / (m · K);
• S – saidi ristlõikepindala, m².

Soojuskadu mõjutavad tegurid

Termilised protsessid korreleeruvad hästi elektrilistega: temperatuuri erinevus toimib pinge rollis, soojusvoogu võib pidada voolu tugevuseks, kuid takistuse jaoks ei pea te isegi oma terminit leiutama. Samuti kehtib täielikult väikseima vastupanu kontseptsioon, mis ilmub soojustehnikas külmasildadena..

Kui vaadelda lõigul suvalist materjali, siis on nii mikro- kui ka makrotasemel soojusvoo tee üsna lihtne kindlaks teha. Esimese mudelina võtame betoonseina, milles tehnoloogiliste vajaduste tõttu tehakse kinnitused läbi suvalise sektsiooni terasvarrastega. Teras juhib soojust mõnevõrra paremini kui betoon, seega võime eristada kolme peamist soojusvoogu:

• läbi betooni paksuse
• läbi terasvarraste
• terasvarrastest betoonini

Soojuskadu betooni külmasildade kaudu

Viimane soojusvoo mudel on kõige huvitavam. Kuna terasvarras kuumeneb kiiremini, ilmneb seina välisküljele lähemal asuvate kahe materjali vahel temperatuuride erinevus. Seega ei “pump” teras mitte ainult soojust väljapoole, vaid suurendab ka külgnevate betoonimasside soojusjuhtivust.

Poorses keskkonnas toimuvad termilised protsessid sarnaselt. Peaaegu kõik ehitusmaterjalid koosnevad hargnenud tahke aine veebist, mille vaheline ruum on täidetud õhuga. Seega on soojuse peajuht kindel, tihe materjal, kuid keeruka struktuuri tõttu osutub soojuse levimise tee ristlõikesest suuremaks. Seega on teine ​​soojustakistust määrav tegur iga kihi ja ümbritseva konstruktsiooni kui terviku heterogeensus..

Soojuskadude vähendamine ja kastepunkti nihutamine välisseinte isolatsiooniga isolatsiooni

Kolmas soojusjuhtivust mõjutav tegur on niiskuse kogunemine pooridesse. Vee soojustakistus on 20–25 korda madalam kui õhul, nii et kui see täidab poorid, muutub materjali üldine soojusjuhtivus veelgi suuremaks kui siis, kui poore poleks üldse. Vee külmumisel muutub olukord veelgi hullemaks: soojusjuhtivus võib tõusta kuni 80 korda. Niiskuse allikaks on tavaliselt ruumiõhk ja atmosfääri sademed. Sellest tulenevalt on selle nähtuse käsitlemiseks kolm peamist meetodit seinte välimine veekindlus, aurutõrje kasutamine ja niiskuse kogunemise arvutamine, mis toimub tingimata paralleelselt soojuskao prognoosimisega..

Diferentseeritud arvutamisskeemid

Lihtsaim viis hoone soojuskao suuruse kindlaksmääramiseks on summeerida soojusvoog hoone läbivate konstruktsioonide kaudu. Selle tehnikaga võetakse täielikult arvesse erinevate materjalide struktuuri erinevust, samuti nende kaudu ja ühe tasapinna teisele asetsevate sõlmede vahelise soojusvoo eripära. See dihhotoomiline lähenemisviis lihtsustab ülesannet oluliselt, kuna erinevad ümbritsevad konstruktsioonid võivad termiliste kaitsesüsteemide kavandamisel oluliselt erineda. Sellest lähtuvalt on eraldi uuringuga soojuskao suurus lihtsam kindlaks määrata, kuna selleks on olemas erinevad arvutusmeetodid:

• Seinte jaoks on soojalekked kvantitatiivselt võrdsed kogupindalaga, mis on korrutatud temperatuuri erinevuse ja soojustakistuse suhtega. Sel juhul tuleb arvestada seinte orientatsiooni kardinaalsetele punktidele, et võtta arvesse nende kuumutamist päevasel ajal, aga ka ehituskonstruktsioonide puhumisvõimet.
• Põrandate jaoks on tehnika sama, kuid see võtab arvesse pööninguruumi olemasolu ja selle töörežiimi. Samuti võetakse toatemperatuur väärtusena 3–5 ° C, arvutatud õhuniiskust suurendatakse samuti 5–10%.
• Põranda soojuskaod arvutatakse tsooniliselt, kirjeldades rihmasid hoone perimeetril. See on tingitud asjaolust, et põranda all oleva pinnase temperatuur on hoone keskosas vundamendiga võrreldes kõrgem..
• Klaasist läbiva soojusvoo määravad akende passiandmed, peate arvestama ka akende seina külge toetamise tüübiga ja nõlvade sügavusega.

Q = S (?T / R_t)

Kus:

• Q – soojuskadu, W;
• S – seina pindala, m²;
• ?T – temperatuuri erinevus ruumis ja väljaspool, ° С;
• R_t – vastupidavus soojusülekandele, m²° С / W.

Arvutusnäide

Enne demonäite juurde liikumist vastame viimasele küsimusele: kuidas õigesti arvutada keerukate mitmekihiliste struktuuride lahutamatut soojustakistust? Muidugi saab seda teha käsitsi, kuna tänapäevases ehituses pole palju tüüpi kandvaid aluseid ja isolatsioonisüsteeme. Kuid dekoratiivse viimistluse, sise- ja fassaadikrohvi olemasolu, samuti kõigi siirdetegurite ja muude tegurite mõju on üsna keeruline arvesse võtta, parem on kasutada automatiseeritud arvutusi. Üks parimaid võrguressursse selliste ülesannete jaoks on smartcalc.ru, mis lisaks joonistab kastepunkti nihke diagrammi sõltuvalt kliimatingimustest.

Võtame näiteks suvalise ehitise, pärast selle kirjelduse uurimist saab lugeja otsustada arvutamiseks vajalike lähteandmete komplekti üle. Leningradi oblastis asub tavalise ristkülikukujulise kujuga ühekorruseline maja mõõtmetega 8,5×10 m ja lae kõrgus 3,1 m. Majal on maapinnal isoleerimata põrand, millel on õhupiluga palkidest laudad, põranda kõrgus on 0,15 m kõrgem kui platsi planeeringumärk. Seinamaterjal – räbu monoliit 42 cm paksune kuni 30 mm paksuse sisemise tsement-lubikrohviga ja kuni 50 mm paksuse välise räbu-tsemendikrohviga “karvkate” tüüpi. Klaaside kogupindala – 9,5 m², akendena kasutati topeltklaasi, mis oli soojussäästlik ja mille keskmine soojatakistus oli 0,32 m²° С / W. Kattuvus tehakse puittaladel: põhi on krohvitud mööda katusesindleid, täidetakse kõrgahju räbuga ja kaetakse pealmise savikihiga, lae kohal on külma tüüpi pööning. Soojuskadude arvutamise ülesanne on seina termilise kaitsesüsteemi moodustamine.

Korrus

Esimene samm on soojuskao kindlaksmääramine läbi põranda. Kuna nende osakaal kogu soojusvoolavuses on väikseim ning tuleneb ka suurest hulgast muutujatest (pinnase tihedus ja tüüp, külmumissügavus, vundamendi massiivsus jne), toimub soojuskao arvutamine lihtsustatud meetodi järgi, kasutades vähendatud soojusülekandetakistust. Ehitise perimeetri ulatuses, alustades kokkupuutejoonest maapinnaga, kirjeldatakse nelja tsooni – ümbritsevad ribad 2 meetrit. Iga tsooni jaoks võetakse vähendatud soojusülekandetakistuse oma väärtus. Meie puhul on kolm tsooni, mille pindala on 74, 26 ja 1 m². Ärge ajage segamini tsoonide pindalade kogusummat, mis on hoone pindalast 16 m suurem², selle põhjuseks on esimese tsooni ristuvate ribade kahekordne ümberarvutamine nurkades, kus soojuskaod on palju suuremad kui seinte piki sektsioone. Rakendades soojusülekande takistuse väärtusi 2,1, 4,3 ja 8,6 m²° С / W tsoonides üks kuni kolm määrame soojusvoo läbi iga tsooni: vastavalt 1,23, 0,21 ja 0,05 kW.

Seinad

Kasutades maastikuandmeid, samuti seinu moodustavate kihtide materjale ja paksust, peate ülaltoodud teenuse smartcalc.ru vastavad väljad täitma. Arvutustulemuste kohaselt osutub soojusülekande takistus 1,13 m-ni²° С / W ja soojusvoog läbi seina on 18,48 W ruutmeetri kohta. Kogu seinapindalaga (välja arvatud klaasimine) 105,2 m² kogu soojuskadu läbi seinte on 1,95 kWh. Sel juhul on soojuskaod akende kaudu 1,05 kW.

Kattuvus ja katus

Pööningukorruse kaudu tekkiva soojuskao saab arvutada ka veebipõhises kalkulaatoris, valides soovitud sulgkonstruktsioonide tüübi. Selle tagajärjel on põranda soojustakistuse vastupidavus 0,66 m²° С / W ja soojuskaod on 31,6 W ruutmeetri kohta, see tähendab 2,7 kW kogu ümbritseva konstruktsiooni pindalast.

Summaarsed soojuskaod kokku on arvutuste kohaselt 7,2 kWh. Piisavalt madala kvaliteediga ehituskonstruktsioonide korral on see näitaja ilmselgelt palju madalam kui tegelik. Tegelikult on selline arvutus idealiseeritud, see ei võta arvesse spetsiaalseid koefitsiente, õhuvoolu, soojusülekande konvektsioonikomponenti, ventilatsiooni ja sissepääsu uste kaudu tekkivaid kaotusi. Tegelikult võib akende halva kvaliteediga paigalduse, kaitse puudumise tõttu Mauerlati katuse ääres ja seinte vundamendi halva veekindluse tõttu tegelikud soojuskaod olla 2 või isegi 3 korda suuremad kui arvestatud. Sellegipoolest aitavad isegi soojustehnika põhiuuringud kindlaks teha, kas ehitatava maja konstruktsioonid vastavad sanitaarstandarditele vähemalt esimese lähenemise korral..

Soojuskadu kodus

Lõpuks anname ühe olulise soovituse: kui soovite tõesti saada täielikku arusaamist konkreetse hoone soojusfüüsikast, peate kasutama selles ülevaates ja erialakirjanduses kirjeldatud põhimõtete mõistmist. Näiteks võib selles küsimuses olla väga heaks abiks Elena Malyavina teatmeteos “Hoone soojuskadu”, kus on detailselt lahti seletatud soojustehnika protsesside spetsiifika, toodud lingid vajalikele regulatiivdokumentidele, arvutusnäited ja kogu vajalik viiteteave.