Bir binanın ısı mühendisliği hesaplaması: hesaplamaları gerçekleştirmek için özellikler ve formüller + pratik örnekler

Binanın çalışması sırasında hem aşırı ısınma hem de donma istenmeyen bir durumdur.Verimlilik, dayanıklılık, yangına dayanıklılık ve dayanıklılığın hesaplanmasından daha az önemli olmayan termal mühendislik hesaplamaları, altın ortalamayı belirlemenizi sağlayacaktır.

Isı mühendisliği standartlarına, iklim özelliklerine, buhar ve nem geçirgenliğine göre kapalı yapıların inşası için malzemeler seçilir. Yazımızda bu hesaplamanın nasıl yapılacağına bakacağız.

Isı mühendisliği hesaplamasının amacı

Çoğu şey binanın kalıcı muhafazalarının termal teknik özelliklerine bağlıdır. Bu, iç bölmelerde ve tavanlarda yoğuşmanın varlığını veya yokluğunu etkileyen yapısal elemanların nemini ve sıcaklık göstergelerini içerir.

Hesaplama, artı ve eksi sıcaklıklarda sabit sıcaklık ve nem özelliklerinin korunup korunmayacağını gösterecektir. Bu özelliklerin listesi aynı zamanda soğuk dönemde bina kabuğunun kaybettiği ısı miktarı gibi bir göstergeyi de içerir.

Tüm bu verilere sahip olmadan tasarıma başlayamazsınız. Onlara göre duvarların ve tavanların kalınlığı ve katman sırası seçilir.

GOST 30494-96 yönetmeliğine göre iç mekan sıcaklık değerleri. Ortalama olarak 21⁰'dir. Aynı zamanda bağıl nemin de ortalama %37 olan rahat bir aralıkta kalması gerekir. Hava kütlesi hareketinin en yüksek hızı 0,15 m/s'dir

Termal mühendislik hesaplaması şunları belirlemeyi amaçlamaktadır:

1. Tasarımlar termal koruma açısından belirtilen gereksinimlerle aynı mı?
2. Binanın içinde konforlu bir mikro iklim ne kadar tam olarak sağlanıyor?
3. Yapıların optimum termal koruması sağlanıyor mu?

Ana prensip, çitlerin ve binaların iç yapılarının atmosferinin sıcaklık göstergelerindeki farkın dengesini korumaktır. Buna uyulmadığı takdirde ısı bu yüzeyler tarafından emilecek ve içerideki sıcaklık çok düşük kalacaktır.

İç sıcaklık, ısı akışındaki değişikliklerden önemli ölçüde etkilenmemelidir. Bu özelliğe ısı direnci denir.

Termal hesaplama yapılarak duvar boyutlarının ve tavan kalınlıklarının optimal sınırları (minimum ve maksimum) belirlenir. Bu, hem yapıların aşırı donması hem de aşırı ısınma olmadan binanın uzun süre çalışmasını garanti eder.

Hesaplamaları gerçekleştirme seçenekleri

Isı hesaplamalarını gerçekleştirmek için başlangıç ​​parametrelerine ihtiyacınız vardır.

Bir dizi özelliğe bağlıdırlar:

1. Binanın amacı ve türü.
2. Dikey çevreleme yapılarının ana yönlere göre yönelimleri.
3. Gelecekteki evin coğrafi parametreleri.
4. Binanın hacmi, kat sayısı, alanı.
5. Kapı ve pencere açıklıklarının çeşitleri ve boyutları.
6. Isıtma tipi ve teknik parametreleri.
7. Daimi ikamet edenlerin sayısı.
8. Dikey ve yatay çit yapıları için malzemeler.
9. Üst kat tavanları.
10. Sıcak su temini ekipmanları.
11. Havalandırma türü.

Hesaplanırken yapının diğer tasarım özellikleri de dikkate alınır. Kapalı yapıların hava geçirgenliği, evin içinde aşırı soğumaya katkıda bulunmamalı ve elemanların termal koruma özelliklerini azaltmamalıdır.

Isı kaybına duvarların su basması da neden olur ve buna ek olarak nem de oluşur ve bu da binanın dayanıklılığını olumsuz yönde etkiler.

Hesaplama sürecinde öncelikle binanın çevre elemanlarının yapıldığı yapı malzemelerinin termal teknik verileri belirlenir. Ayrıca azaltılmış ısı transfer direnci ve standart değerine uygunluğu da tespite tabidir.

Hesaplamalar yapmak için formüller

Bir evden ısı kaybı iki ana kısma ayrılabilir: bina kabuğundan kaynaklanan kayıplar ve binanın işleyişinden kaynaklanan kayıplar. havalandırma sistemi. Ayrıca kanalizasyon sistemine ılık su deşarj edildiğinde ısı kaybı olur.

Bina zarflarından kaynaklanan kayıplar

Muhafaza yapılarının inşa edildiği malzemeler için ısı iletkenlik indeksi Kt (W/m x derece) değerinin bulunması gerekir. İlgili referans kitaplarında yer almaktadırlar.

Şimdi formüle göre katmanların kalınlığını biliyoruz: R = S/Kt, her birimin termal direncini hesaplayın. Yapı çok katmanlı ise elde edilen tüm değerler birbirine eklenir.

Isı kayıplarının boyutunu belirlemenin en kolay yolu, aslında bu binayı oluşturan kapalı yapılardan geçen termal akışları toplamaktır.

Bu metodolojinin rehberliğinde yapıyı oluşturan malzemelerin farklı bir yapıya sahip olduğu gerçeğini dikkate alıyorlar. Ayrıca içlerinden geçen ısı akışının farklı özelliklere sahip olduğu da dikkate alınır.

Her bir yapı için ısı kaybı aşağıdaki formülle belirlenir:

Q = (A / R) x dT

Burada:

• A, m² cinsinden alandır.
• R, yapının ısı transferine karşı direncidir.
• dT, dışarısı ile içerisi arasındaki sıcaklık farkıdır.En soğuk 5 günlük dönem için belirlenmesi gerekiyor.

Hesaplamayı bu şekilde yaptığınızda yalnızca en soğuk beş günlük dönem için sonuç alabilirsiniz. Tüm soğuk mevsim için toplam ısı kaybı, en düşük sıcaklık değil ortalama sıcaklık dikkate alınarak dT parametresi dikkate alınarak belirlenir.

Isının ne ölçüde emildiği ve ısı transferi, bölgedeki iklimin nemine bağlıdır. Bu nedenle hesaplamalarda nem haritaları kullanılır.

Daha sonra hem bina kabuğundan hem de havalandırmadan kaybedilen ısı kaybını telafi etmek için gereken enerji miktarı hesaplanır. W sembolü ile gösterilir.

Bunun için bir formül var:

W = ((Q + Qв) x 24 x N)/1000

İçinde N, ısıtma periyodunun gün cinsinden süresidir.

Alan hesaplamanın dezavantajları

Alan göstergesine dayalı hesaplama çok doğru değildir. Burada iklim, minimum ve maksimum sıcaklık göstergeleri ve nem gibi parametreler dikkate alınmaz. Birçok önemli noktanın göz ardı edilmesinden dolayı hesaplamada önemli hatalar bulunmaktadır.

Genellikle bunları karşılamaya çalışan proje, bir “yedek” içerir.

Yine de hesaplama için bu yöntem seçilirse, aşağıdaki nüanslar dikkate alınmalıdır:

1. Dikey çitlerin yüksekliği üç metreye kadarsa ve bir yüzeyde ikiden fazla açıklık yoksa sonucu 100 W ile çarpmak daha iyidir.
2. Projede bir balkon, iki pencere veya bir sundurma bulunuyorsa ortalama 125 W ile çarpın.
3. Tesisler endüstriyel veya depo olduğunda 150 W'lık bir çarpan kullanılır.
4. Radyatörlerin pencere yakınına yerleştirilmesi durumunda tasarım kapasiteleri %25 artırılır.

Alan formülü şu şekildedir:

Q=S x 100 (150) W.

Burada Q binadaki konforlu ısı seviyesi, S ise m² cinsinden ısıtılan alandır. 100 veya 150 sayıları 1 m²'yi ısıtmak için tüketilen belirli termal enerji miktarıdır.

Evin havalandırma kayıpları

Bu durumda anahtar parametre hava değişim oranıdır. Evin duvarlarının buhar geçirgen olması şartıyla bu değer bire eşittir.

Soğuk havanın eve girmesi, besleme havalandırması yoluyla gerçekleştirilir. Egzoz havalandırması sıcak havanın kaçmasına yardımcı olur. Reküperatör-ısı eşanjörü havalandırma yoluyla kayıpları azaltır. Dışarı çıkan hava ile birlikte ısının da kaçmasına izin vermez ve gelen hava akımlarını ısıtır.

Bir saat içerisinde bina içindeki havanın tamamen yenilenmesi öngörülüyor. DIN standardına göre inşa edilen binalarda buhar bariyerli duvarlar bulunur, bu nedenle burada hava değişim oranı iki olarak alınmıştır.

Havalandırma sistemindeki ısı kaybını belirleyen bir formül vardır:

Qv = (V x Kv: 3600) x P x C x dT

Burada semboller şu anlama gelir:

1. Qв - ısı kaybı.
2. V mᶾ cinsinden odanın hacmidir.
3. P hava yoğunluğudur. değeri 1,2047 kg/mᶾ olarak alınır.
4. Kv - hava döviz kuru.
5. C spesifik ısı kapasitesidir. 1005 J/kg x C'ye eşittir.

Bu hesaplamanın sonuçlarına göre ısıtma sisteminin ısı jeneratörünün gücünü belirlemek mümkündür. Güç değeri çok yüksekse duruma çözüm olabilir reküperatörlü havalandırma cihazı. Farklı malzemelerden yapılmış evler için birkaç örneğe bakalım.

1 numaralı termal mühendislik hesaplaması örneği

İklim bölgesi 1'de (Rusya), alt bölge 1B'de bulunan bir konut binasını hesaplayalım. Tüm veriler SNiP 23-01-99'un tablo 1'inden alınmıştır. Beş gün boyunca gözlenen en düşük sıcaklık 0,92 olasılıkla tн = -22⁰С'dir.

SNiP'ye göre ısıtma süresi (zop) 148 gün sürer. Dışarıdaki ortalama günlük hava sıcaklığı ile ısıtma dönemindeki ortalama sıcaklık 8⁰ - tot = -2,3⁰'dir. Isıtma mevsimi boyunca dış sıcaklık th = -4,4⁰'dir.

Bir evin ısı kaybı tasarım aşamasında en önemli noktadır. Yapı malzemeleri ve yalıtım seçimi hesaplamanın sonuçlarına bağlıdır. Sıfır kayıp yoktur, ancak bunların mümkün olduğu kadar uygun olmasını sağlamak için çabalamanız gerekir.

Evin odalarındaki sıcaklığın 22⁰ olması şartı getirildi. Evin iki katı ve 0,5 m kalınlığında duvarları vardır, yüksekliği 7 m, plan boyutları 10 x 10 m'dir, dikey çevreleme yapılarının malzemesi sıcak seramiktir. Bunun için termal iletkenlik katsayısı 0,16 W/m x C'dir.

Dış izolasyon olarak 5 cm kalınlığında mineral yün kullanılmıştır. Kt değeri 0,04 W/m x C'dir. Evdeki pencere açıklık sayısı 15 adettir. Her biri 2,5 m².

Duvarlardan ısı kaybı

Öncelikle hem seramik duvarın hem de yalıtımın ısıl direncini belirlemeniz gerekiyor. İlk durumda, R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 metrekare. m x C/W. İkincisinde - R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 metrekare. m x C/W. Genel olarak dikey bina kabuğu için: R = R1 + R2 = 3,125 + 1,25 = 4,375 m2. m x C/W.

Isı kaybı kapalı yapıların alanıyla doğru orantılı olduğundan duvarların alanını hesaplıyoruz:

A = 10 x 4 x 7 – 15 x 2,5 = 242,5 m²

Artık duvarlardan ısı kaybını belirleyebilirsiniz:

Qс = (242,5: 4,375) x (22 – (-22)) = 2438,9 W.

Yatay kapalı yapılardan ısı kaybı benzer şekilde hesaplanır. Sonunda tüm sonuçlar özetlenir.

Bodrum varsa, hesaplama dış havanın değil toprağın sıcaklığını dikkate aldığından temelden ve zeminden ısı kaybı daha az olacaktır.

Birinci katın zemini altındaki bodrum kat ısıtılıyorsa zeminin yalıtılmasına gerek yoktur. Isının zemine kaçmaması için bodrum duvarlarını yalıtımla kaplamak yine de daha iyidir.

Havalandırmadan kaynaklanan kayıpların belirlenmesi

Hesaplamayı basitleştirmek için duvarların kalınlığını hesaba katmazlar, sadece içerideki havanın hacmini belirlerler:

V = 10x10x7 = 700 m.

Kv = 2 hava değişim oranıyla ısı kaybı şöyle olacaktır:

Qв = (700 x 2) : 3600) x 1,2047 x 1005 x (22 – (-22)) = 20,776 W.

Kv = 1 ise:

Qв = (700 x 1) : 3600) x 1,2047 x 1005 x (22 – (-22)) = 10,358 W.

Döner ve plakalı ısı eşanjörleri konut binalarının etkili şekilde havalandırılmasını sağlar. Birincisinin verimliliği daha yüksektir,% 90'a ulaşır.

2 numaralı termal mühendislik hesaplaması örneği

51 cm kalınlığındaki tuğla duvardan kayıpların hesaplanması gerekmektedir, 10 cm'lik mineral yün tabakası ile yalıtılmıştır. Dış - 18⁰, iç - 22⁰. Duvarın boyutları 2,7 m yüksekliğinde ve 4 m uzunluğundadır. Odanın tek dış duvarı güneye bakmaktadır, dış kapısı yoktur.

Tuğla için ısı iletkenlik katsayısı Kt = 0,58 W/m°C, mineral yün için - 0,04 W/m°C. Isıl direnç:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 metrekare m x C/W. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 metrekare m x C/W. Genel olarak dikey bina kabuğu için: R = R1 + R2 = 0,879 + 2,5 = 3,379 m2. m x C/W.

Dış duvar alanı A = 2,7 x 4 = 10,8 m²

Duvardan ısı kaybı:

Qс = (10,8: 3,379) x (22 – (-18)) = 127,9 W.

Pencerelerdeki kayıpları hesaplamak için aynı formül kullanılır, ancak termal dirençleri kural olarak pasaportta belirtilir ve hesaplanmasına gerek yoktur.

Bir evin ısı yalıtımında pencereler “zayıf halkadır”. Bunlardan oldukça büyük miktarda ısı kaybolur. Çok katmanlı çift camlı pencereler, ısıyı yansıtan filmler, çift çerçeveler kayıpları azaltacaktır ancak bu bile ısı kaybını tamamen önlemeye yardımcı olmayacaktır.

Evin kuzeye bakan 1,5 x 1,5 m² ölçülerinde enerji tasarruflu pencereleri varsa ve termal direnç 0,87 m2°C/W ise kayıplar şu şekilde olacaktır:

Qо = (2,25: 0,87) x (22 – (-18)) = 103,4 ton.

3 numaralı termal mühendislik hesaplaması örneği

0,22 m kalınlığında çam kütüklerinden yapılmış cephesi olan ahşap kütük bir binanın termal hesaplamasını yapalım, bu malzemenin katsayısı K = 0,15'tir. Bu durumda ısı kaybı şu şekilde olacaktır:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 m² x ⁰С/W.

Beş günlük sürenin en düşük sıcaklığı -18⁰ olup, evdeki konfor için sıcaklık 21⁰ olarak ayarlanmıştır. Fark 39⁰ olacak. 120 m²'lik bir alana dayanarak sonuç şöyle olacaktır:

Qс = 120 x 39: 1,47 = 3184 W.

Karşılaştırma için bir tuğla evin kayıplarını belirleyelim. Kum-kireç tuğlasının katsayısı 0,72'dir.

R = 0,22: 0,72 = 0,306 m² x ⁰С/W.
Qс = 120 x 39: 0,306 = 15,294 W.

Aynı koşullar altında ahşap ev daha ekonomiktir. Kum-kireç tuğlası burada duvar inşa etmek için hiç uygun değil.

Ahşap yapı yüksek ısı kapasitesine sahiptir. Kapalı yapıları uzun süre konforlu bir sıcaklığı korur. Yine de kütük evin bile yalıtılması gerekiyor ve bunu hem içeride hem de dışarıda yapmak daha iyidir

İnşaatçılar ve mimarlar kesinlikle yapmanızı tavsiye ediyor ısıtma tesisatı için ısı hesabı Doğru ekipman seçimi ve ev tasarımı aşamasında uygun yalıtım sisteminin seçilmesi.

Isı hesaplama örneği No. 4

Ev Moskova bölgesinde inşa edilecek. Hesaplama için köpük bloklardan yapılmış bir duvar alındı. Yalıtım nasıl uygulanır? ekstrüde polistiren köpük. Yapının kaplaması her iki tarafta sıvadır. Yapısı kireçtaşı-kumdur.

Genişletilmiş polistirenin yoğunluğu 24 kg/mᶾ'dir.

Odadaki bağıl hava nemi ortalama 20⁰ sıcaklıkta %55'tir. Tabaka kalınlığı:

• sıva - 0,01 m;
• köpük beton - 0,2 m;
• genleşmiş polistiren - 0,065 m.

Görev, gerekli ve gerçek ısı transfer direncini bulmaktır. Gerekli Rtr, ifadedeki değerlerin değiştirilmesiyle belirlenir:

Rtr=a x GSOP+b

GOSP'nin ısıtma sezonunun derece günü olduğu yerde, a ve b, 50.13330.2012 Kurallarının 3 numaralı tablosundan alınan katsayılardır. Bina konut olduğundan a 0,00035, b = 1,4 olur.

GSOP, aynı SP'den alınan bir formül kullanılarak hesaplanır:

GOSP = (tv – toplam) x zot.

Bu formülde tв = 20⁰, tоt = -2.2⁰, zоt - 205 gün cinsinden ısıtma süresidir. Buradan:

GSOP = (20 – (-2,2)) x 205 = 4551⁰ C x gün;

Rtr = 0,00035 x 4551 + 1,4 = 2,99 m2 x C/W.

2 SP50.13330.2012 numaralı tabloyu kullanarak duvarın her katmanı için ısı iletkenlik katsayılarını belirleyin:

• λb1 = 0,81 W/m ⁰С;
• λb2 = 0,26 W/m ⁰С;
• λb3 = 0,041 W/m ⁰С;
• λb4 = 0,81 W/m ⁰С.

Isı transferine karşı toplam koşullu direnç Ro, tüm katmanların dirençlerinin toplamına eşittir. Aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

Bu formül SP 50.13330.2012'den alınmıştır. Burada 1/av iç yüzeylerin ısı algısına karşı direncidir. 1/an - dış ile aynı, δ / λ - katmanın termal direnci

Elde ettiğimiz değerleri değiştirerek: Rо arb. = 2,54 m2°C/W. Rф, Ro'nun 0,9'a eşit bir r katsayısı ile çarpılmasıyla belirlenir:

Rf = 2,54 x 0,9 = 2,3 m2 x °C/W.

Sonuç, gerçek termal direnç hesaplanandan daha az olduğundan, muhafaza elemanının tasarımının değiştirilmesini gerektirir.

Hesaplamaları hızlandıran ve basitleştiren birçok bilgisayar hizmeti vardır.

Termal hesaplamalar doğrudan tespit ile ilgilidir. çiğ noktası. Ne olduğunu ve anlamını nasıl bulacağınızı önerdiğimiz yazıdan öğreneceksiniz.

Konuyla ilgili sonuçlar ve faydalı video

Çevrimiçi bir hesap makinesi kullanarak termal mühendislik hesaplamaları yapmak:

Doğru termal mühendislik hesaplaması:

Yetkili bir termoteknik hesaplama, evin dış elemanlarının yalıtımının etkinliğini değerlendirmenize ve gerekli ısıtma ekipmanının gücünü belirlemenize olanak sağlayacaktır.

Sonuç olarak, malzeme ve ısıtma cihazları satın alırken paradan tasarruf edebilirsiniz. Her şeyi rastgele satın almaktansa, ekipmanın binanın ısıtma ve iklimlendirmesiyle başa çıkıp çıkamayacağını önceden bilmek daha iyidir.

Lütfen aşağıdaki blokta yorum bırakın, sorular sorun ve makalenin konusuyla ilgili fotoğraflar yayınlayın. Gerekli güce veya yalıtım sistemine sahip ısıtma ekipmanını seçmenizde termal mühendislik hesaplamalarının nasıl yardımcı olduğunu bize anlatın. Bilgilerinizin site ziyaretçileri için faydalı olması mümkündür.