Теплотехнический расчет дома
Содержание
- Определение и назначение теплотехнического расчета.
- Методы расчета приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций.
- Тепловой расчёт дома.
- Расчет динамики охлаждения дома. Расчет энергетической эффективности здания.
- Расчета динамики охлаждения теплоаккумуляторов.
- Повышение энергетической эффективности новых и существующих зданий.
- Литература: ГОСТы, СНИПы, СП.
1. Определение и назначение теплотехнического расчета.
Теплопередача «R»: Перенос теплоты от одной окружающей среды через ограждающую конструкцию к другой окружающей среде единица измерения (м°С/Ват).

Наружная ограждающая конструкция здания: Конструктивный элемент здания, защищающий внутреннее пространство, в котором поддерживаются требуемые параметры микроклимата, от воздействий наружной среды.
Линейная теплотехническая неоднородность: Линейная зона примыкания двух ограждающих конструкций, влияющего на изменение теплового потока, проходящего через наружное ограждение (стык между соседними панелями, угол, образованный из двух наружных ограждений или наружного ограждения с внутренним, откос проема, соединительное ребро внутри ограждения и др.).
Коэффициент теплотехнической однородности – r : Безразмерный показатель, оценивающий снижение уровня теплозащиты ограждения вследствие наличия в нем различного вида теплотехнических неоднородностей (соединительных элементов облицовок ограждения, пронзающих теплоизоляционные слои, стыков между элементами ограждающих конструкций с примыканием к ним внутренних ограждений, откосов, угловых соединений, в том числе примыканий стен к покрытиям, перекрытиям над холодными пространствами, мест закрепления в стенах балконных плит и т.п.) и численно выражаемый отношением приведенного сопротивления теплопередаче ограждения к сопротивлению теплопередаче его зоны, удаленной от теплопроводных включений.
r- коэффициент теплотехнической однородности ограждающей конструкции, учитывающий влияние стыков, откосов проемов, обрамляющих ребер, гибких связей и других теплопроводных включений (см. таблицу 1).
Таблица №1
Коэффициенты теплотехнической однородности ограждающей конструкции , учитывающие влияние стыков, обрамляющих ребер и других теплопроводных включений, для основных наиболее распространенных видов наружных стен и используемых материалов
Таблица № 1
Коэффициент теплотехнической однородности
Вид стен и использованные материалы | Коэффициент |
---|---|
Из однослойных легкобетонных панелей | 0,85-0,90 |
Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и гибкими связями | 0,75-0,85 |
Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками или ребрами из керамзитобетона | 0,70-0,80 |
Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами | 0,50-0,65 |
Из трехслойных панелей на основе древесины, асбестоцемента и других листовых материалов с эффективным утеплителем при полистовой сборке при ширине панелей 6 и 12 м без каркаса | 0,90-0,95 |
Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из пенопласта без обрамлений в зоне стыка | 0,85-0,95 |
Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из пенопласта с обрамлением в зоне стыка | 0,65-0,80 |
Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из минеральной ваты с различным каркасом | 0,55-0,85 |
Из трехслойных асбестоцементных панелей с минераловатным утеплителем с различным каркасом | 0,50-0,75 |
Фасадные системы с эффективным утеплителем и тонким наружным штукатурным слоем | 0,85-0,92 |
Навесные фасадные системы с эффективным утеплителем и облицовочным слоем на относе, образующим вентилируемую воздушную прослойку | 0,65-0,75 |
В каждом регионе для жилых зданий и сооружений существует своё сопротивление теплопередаче, которое экспериментально проверено и экономически обосновано. Это тот эталон, к которому необходимо стремиться и за чертой которого идёт нецелесообразный расход денежных средств на утепление дома, которые никогда себя не оправдают.
Карта сопротивление теплопередаче по регионам России.
В строительных материалов указывают коэффициент теплопроводности, так как стена и другие ограждающие конструкции имеют большой вариативности конструкции и могут состоять как из 1-го так и более слоёв. А коэффициент теплопередачи рассчитывается индивидуально по Формуле(1). См. ниже.
Таблица №2
Теплопроводность строительных материалов
Наименование материала | Коэффициент теплопроводности λ (Вт/м·°C) |
---|---|
Утеплители | |
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м3 | 0,042-0,055 |
Каменная минеральная вата 180 кг/м3 | 0,045-0,06 |
Стекловата 75 кг/м3 | 0,042 |
Пенополистирол (пенопласт, ППС) | 0,038-0,044 |
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS) | 0,03 |
Вермикулит | 0,06 |
Перлит вспученный, 100 кг/м3 | 0,48 |
Кладочные материалы | |
Кирпич (силикатный) | 0,64-0,82 |
Кирпич керамический (полнотелый) | 0,47-0,58 |
Кирпич керамический (щелевой) | 0,34-0,43 |
Керамический поризованный блок | 0,22 |
Пенобетон | 0,18 |
Газобетон | 0,14 |
Керамзитобетон | 0,58 |
Дерево | 0,15 |
Железобетон | 1,69 |
Растворы и смеси | |
Раствор цементо-песчаный | 0,58 |
Тёплый кладочный раствор на перлите | 0,18-0,22 |
Что касается готовых изделий, таких как окна и двери то в их характеристиках, зачастую указывается коэффициент теплопередачи. И как видно из таблицы (3) тепловая защита окон в трое ниже чем у стен. Именно по этому окна являются одним из весомых фактором теплопотерь дома до 35%, несмотря на то что площадь окон составляет всего 5…10% от всей площади периметра ограждающей конструкции.
Таблица №3
Теплопередача окон и дверей
Наименование материала | Теплопередача R — (м2°С/Вт) |
---|---|
Окна | |
Окна с одним стеклопакетом (2 стекла) заполнен воздухом | 0,4 |
Окна с двойным стеклопакетом (3 стекла) заполнен воздухом | 0,65 |
Окна с одним стеклопакетом (2 стекла) заполнен аргоном | 0,8 |
Окна с двойным стеклопакетом (3 стекла) заполнен аргоном | 1 |
Двери | |
Дверь с утеплением 30 мм | 0,55 |
Дверь с утеплением 50 мм | 0,9 |
Дверь с утеплением 80 мм | 1,45 |
2. Методы расчета приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций. Примеры расчета.
Теплотехнический расчёт дома
Основными уравнениями для расчета теплопотерь являются:
Формула № (1). Термическое сопротивление ограждающей конструкции.
R = δ/ λ (м2·°C/Ват)
Где:
δ — толщина слоя ограждающей конструкции (м).
λ — коэффициент теплопроводности материала слоя, (Вт/[м·°С]), рассчитывается, или принимаемый по таблице №2.
Если ограждающая конструкция состоит из нескольких слоев (многослойные стены), термическое сопротивление ограждающих конструкций является суммой термических сопротивлений каждого слоя (Облицовочного + Утеплителя + несущей стены …).
Формула № (2).
ΣR = R1 + R2 + R3 +…..+ Rn*r
Где:
R1 – Термическое сопротивление облицовочного слоя,
R2 – термическое сопротивление слоя утеплителя,
R3 – термическое сопротивление несущих стен,
Rn – термическое сопротивление остальных конструкций, в том числе штукатурки и отделочного покрытия и т.п.,
r — коэффициент однородности, см. по таблице №1.
Теплопотери через ограждающую конструкции рассчитываются по формуле.
Формула № (3).
Q = (△t / R) • S (Ват/м2)
Где:
△t — Разница температур наружного и внутреннего воздуха(°С), (°К),
R — термическое сопротивление ограждающей конструкции (Ват/[м•°С]),
S — Площадь ограждающей конструкции (м2).
Общие теплопотери дома являются суммой всех теплопотерь дома – стен, окон, кровли, фундамента, вентиляции, и определяться по формуле № 4.
Формула № (4).
ΣQ = Qстен + Qокон и дверей + Qкровли + Qфундамента + Qвент. (Ват/час)
Ещё одна формула которая понадобиться для теплового расчёта это теплоёмкость материала.
Формула № (5).
Q = C*m*△t (Ват•л•°C)
Где:
m – масса материала (кг),
С – теплоемкость (Ват/кг•°С),
△t – Разница температур (°С).
3. Пример расчета теплопотерь дома.
Имеем дом общей площадью — 200 м2.
Размером по наружным стенам 11х11м2 с площадью наружных стен — 238 м2.
Площадь окон – 26 м2.
Высотой — 2 этажа.
Кровля холодная утеплена по перекрытию 2-го этажа 200 мм минеральной ваты.
Материал стен – Кирпич керамический полнотелый толщиной 380мм.
Утепление стен — 150мм минеральной ваты.
Цель:
- Рассчитать теплопередачу дома через ограждающую конструкцию стен и подтвердить соответствию тепловой защите здания.
- Рассчитать толщены эффективного утеплителя для (стен, кровли, пола) и их соответствии нормам
- Рассчитать теплопотери дома, необходимую мощность газового котла, и подобрать мощность радиаторов в каждом помещении.
Решение:
- Рассчитаем термическое сопротивление ограждающей конструкции (стены) по формуле (1)
R = δ/ λ (м2·°C/Ват)
λ— из таблицы №2
Для несущей стены:
R1 = 0,38/0,5 = 0,76 (м2•°C/Ват)
Для утеплителя:
R2 = 0,15/0,055 = 2,73 (м2•°C/Ват)
Рассчитываем суммарное тепловое сопротивление стены по Формуле (2)
ΣR = R1+R2 = 0,76+2,73 = 3,49 (м2•°C/Ват)
С учётом r-коэффициенты теплотехнической однородности ограждающей конструкции по таблице (1)
ΣRстены = ΣR*r = 3.49*0.9=3.14 (м2•°C/Ват)
Что с учётом штукатурного слоя в 20мм соответствует 3,15 (м2•°C/Ват) и полностью удовлетворяет условиям тепловой защите здания в Московской области которое по карте сопротивление теплопередаче по регионам России составляет 3,15 (м2•°C/Ват).
2. По карте сопротивление теплопередаче по pегионам России:
— тепловое сопротивление для кровли = 4,15 (м2•°C/Ват),
— тепловое сопротивление для покрытий = 4,7 (м2•°C/Ват).
По формуле (1) выводим уравнение: δ = R•λ
λ- из таблицы №2
Для расчёта толщины утеплителя кровли из минеральной ваты.
δ = R•λ = 4,15•0,055 = 0,228 м = 22,8 см
Для расчёта толщины утеплителя пола фундамента на грунте из Пенополестирола.
δ = R•λ = 4,7•0,041 = 0,193 м = 19,3 см
3. Рассчитываем теплопотери дома.
Из условия:
- Площадью наружных стен — 238 м2.
- Площадь окон — 26м2; дверей — 2 м2.
- Площадь утеплении кровли — 121 м2.
- Площадь утепление фундамента — 121 м2.
По формуле (3) Q = (△t / R) • S (Ват/м2) рассчитываем теплопотери:
△t — принимаем равную 47,25 °C (температура воздуха внутри помещений +20°С, температура наружного воздуха -27,25°C)
1. Теплопотери стен:
Qстен = (47,25 /3,15) • 238= 3 570 (Ват/м2)
2. Теплопотери окон и дверей: Из условия, окна с двухкамерным стеклопакетом заполненные воздухом и двери с утеплением 50мм. по «Таблице №3 теплопередача окон и дверей» принимаем Rокон = 0,65(Ват/м2), Rдверей = 0,9 (Вт/2).
Qокон = (47,25/0,65) • 26 = 1 890 (Вт/м2)
Qдверей = (47,25/0,9) • 2 = 105 (Ват/м2)
3. Теплопотери кровли: R = 4.7 (Ват/м2). Из пункта №2 данного расчёта.
Qкровля = (47,25/4,15) • 121 = 1 377 (Ват/м2)
4. Теплопотери фундамента: R = 4.15 (Ват/м2). Из пункта №2 данного расчёта.
Qфундамента = (47,25/3,7) • 121 = 1216 (Ват/м2)
5. Теплопотери через вентиляцию:
Q= C• ρ• V1 • (t1-t2)
С= 0,278 ват/м3 — Удельная теплоёмкость воздуха
ρ = 1,275 кг/м3 — Плотность воздуха
V = 11*11*6 = 726м3 — Объём воздуха
(t1-t2) = 47,25 °C — Разница температур воздуха (внутри и снаружи помещения)
Q = 0,278*1,275*762*47,25 = 12 762 Ват/час «Без рекуператора»
Q = (0,278*1,275*762*47,25) -75% = 3 190 Ват/час «С рекуператором»
По Формуле № (4) общие теплопотери дома в самую холодную пятидневку равны:
ΣQ = Qстен + Qокон и дверей + Qкровли + Qфундамента + Qвент. (Ват/час)
ΣQ = 3 570 + 1 890 + 105 + 1 377 + 1216 + 12762 = 20920 (Ват/час)
ΣQ = 3 570 + 1 890 + 105 + 1 377 + 1216 + 3190 = 11348 (Ват/час)
При условии подключения 7 000 ватного бойлера на горячее водоснабжение, и общие теплопотери дома мы получим потребление тепла нашего дома в 27 920 (Ват/час) и 18 348 (Ват/час). Это соответствует газовому котлу мощностью 28 Кват и 18 КВат.
Таким же образом рассчитав отдельно все помещения, Мы получим мощность радиаторов, тёплых полов, конвекторов и… необходимую для обогрева данного помещения.
Если в расчёт в место △t мы подставим значение среднесуточной разницы температур за отапливаемые период и умножим на количество часов данного периода, то Мы получим расход энергии за отапливаемый период. И в дальнейшем Мы можем рассчитать финансовые затраты на обогрев дома за отопительный период.
Расчет энергетической эффективности здания
Из условия:
Площадь
наружных стен — 238 м2.
Площадь окон — 26 м2; дверей — 2м 2.
Площадь утепления кровли — 121 м2.
Площадь утепления фундамента — 121 м2.
tср. = – 3,1°С Средняя температура за отапливаемый период (в Москве) табличное значение.
t1 = +20°С Температура внутри помещения.
△t = tср. + t1 = 3,1 + 20 = 23,1°C
По формуле (3)
Q = (△t/R)•S (Ват/м2) рассчитываем теплопотери:
- Теплопотери стен за 1 час.
Qстен = (23,1/3,15)•238 = 1 745 (Ват/час)
2. Теплопотери окон и дверей: Из условия, окна с двухкамерным стеклопакетом заполненные воздухом и двери с утеплением 50мм. по «Таблице №3 теплопередача окон и дверей» принимаем Rокон = 0,65(Ват/м2 ). Rдверей = 0,9 (Вт/м2 ).
Qокон = (23,1/0,65)•26 = 924 (Вт/час)
Qдверей = (23,1/0,9)•2 = 51 (Ват/час)
3. Теплопотери кровли: R = 4.7 (Ват/м2). Из пункта №2 данного расчёта.
Qкровля = 23,14,15 •121 = 673 (Ват/час)
4. Теплопотери фундамента: R = 4.15 (Ват/м2). Из пункта №2 данного расчёта.
Qфундамента = 23,13,7•121 = 755 (Ват/час)
5. Теплопотери через вентиляцию:
Q = C•ρ•V1•(t1-t2)
С = 0,278 Ват/м3
V = 11 • 11 • 6 = 726 м3
P = 1,275 кг/ м3
Q = 0,278•762•1,275
• 23,1 = 5 944,33 Ват/час
По Формуле № (4) определяем средние тепло потери дома за отопительный период, в 1 час.
ΣQ = Qстен + Qокон и дверей + Qкровли + Qфундамента + Qвент (Ват/час)
Теплопотери дома без рекуператора воздуха
ΣQ = 1 745 + 924 + 51 + 673 + 755 + 5 944,33 = 10 092,33 (Ват/час)
Определяем теплопотери дома на 1м2 поверхности пола.
Q1м = 10 092,3/200 = 50,46 Ват
Определяем тепло потери дома на 1м2 поверхности пола за весь отопительный период.
214 дней отопительного периода в Москве (табличное значение)
Q = Q1м(Ват)•24(часа)•214(дня) = 50,46•24•214 = 259 171 Ват = 259,17 КВат
По таблице №4 «Классы энергетической эффективности зданий» данный дом относится к классу энергоэффективности «Е» Пониженный.
Теплопотери дома с рекуператором воздуха
Qвент = 5 944,33 — 75% = 1486 (Ват/час)
ΣQ = 1 745 + 924 +51+673+755+1486 = 5 634 (Ват/час)
Определяем тепло потери дома на 1м2 поверхности пола.
Q1м = 5 634 /200 = 28,17 (Ват/час*м2)
Определяем тепло потери дома на 1м2 поверхности пола за весь отопительный период.
214 дней отопительного периода в Москве (табличное значение)
Q = Q1м(Ват)*24(часа)*214(дня) = 28,17 *24*214 = 144 683 Ват = 144,68 КВат
По таблице №4 «Классы энергетической эффективности зданий» данный дом относиться к классу энерго-эффективности «С» Повышенный.
Таблица 4
Классы энергетической эффективности зданий, сооружений, домов, квартир A++, A+, B, C , D , E, F, G
Обозначение класса энергетической эффективности | Наименование класса энергетической эффективности | Величина отклонения значения фактического удельного годового расхода энергии от базового уровня в среднем в этой местности, % | Ориентировочный удельный расход энергии на 1м2 здания | Пересчет — удельный расход на 50м2, кВт • ч в год для РФ | Пересчет — удельный расход на 100м2, кВт • ч в год для РФ |
---|---|---|---|---|---|
A++ | Близкий к нулевому потреблению энергии | -75% и менее | менее 20 | менее 1000 | менее 2000 |
A+ | Высочайший | от -60% до -75% | 20 — 35 | 1000 — 1750 | 2000 — 3500 |
A | Очень высокий | от -45% до -60% | 35 — 50 | 1750 — 2500 | 3500 — 5000 |
B | Высокий | от -30% до -45% | 51 — 90 | 2550 — 4500 | 5100 — 9000 |
C | Повышенный | от -15% до -30% | 91 — 150 | 4550 — 7500 | 9100 — 15000 |
D | Нормалный | от 0% до -15% | 151- 230 | 7550 — 11500 | 15100 — 23000 |
E | Пониженный | от +25% до 0% | 231 — 330 | 11550 — 16500 | 23100 — 45000 |
F | Низкий | от +50% до +25% | 331 — 450 | 16500 — 22500 | 33100 — 45000 |
G | Очень низкий | более +50% | более 450 | более 22500 | более 45000 |
Для расчета удельного расхода энергии необходимого для обогрева дома на весь отопительный период, используем формулу:
ΣQгод = Q*S (КВат*ч в год)
ΣQгод = 144,68 *200 = 28 936 (КВат*ч в год)
4. Расчет динамики охлаждения дома.
Имеем дом площадью 200м2. Размером 11*11 мп.
Масса наружных стен составляет – 160 000кг.
Масса внутренних стен составляет – 80 000кг.
Масса бетона в нутрии помещения составляет — 50 000 кг.
Рассчитываем среде арифметическую температуру наружных стен при уличной температуре -27,25°C и внутренней = 20°C
Для утеплителя:
R2 = 2,457 (м2•°C/Ват). С учётом коэффициент теплотехнической однородности – r см. выше.
ΣR=3,15 (м2•°C/Ват). С учётом коэффициент теплотехнической однородности – r см. выше
С помощью пропорции определяем температуру на стыке утеплителя и кирпича.
3,15 (м2•°C/Ват) – 47,25°C
2,457 (м2•°C/Ват) – △t °C
△t = 2,457•47,25/3,15 – 27,25= 9,6°C
Средне арифметическая температура наружной стены равна:
t ср. = (20 + 9,6)/2 = 14,8°C
По формуле (5).
Рассчитываем теплоёмкость конструкции:
Для наружных стен. Qн.с.
С- теплоёмкость полнотелого кирпича 880 (Дж/кг•°C) или 0,244 (Ват/кг•°C)
С- теплоёмкость полнотелого железо бетона 840 (Дж/кг•°C) или 0,232 (Ват/кг•°C)
△tнс = 14,8+27,25= 42,05°C
Qн.с.= C•m•△t = 0,244•160 000•42,05 = 1 641 730 (Ват•кг•°C) или 1 641,73(КВат•кг•°C)
Рассчитываем теплоёмкость конструкции внутренних стен:
Q в.с. = C•m•△t = 0,244•80 000•47,25 = 922 320 (Ват•кг•°C) или 922,32(КВат•кг•°C)
Рассчитываем теплоёмкость конструкции перекрытий:
Q пр. = C•m•△t = 0,232•50 000•47,25 = 548 100 (Ват•кг•°C) или 548,100(КВат•кг•°C)
Рассчитаем суммарную теплоёмкость дома.
∑Qдома = 1 641 730 + 922 320 + 548 100 = 3 112 150 (Ват•кг•°C) или 3 112,15(КВат•кг•°C)
Общие теплопотери дома в самую холодную пятидневку равны (из расчёта) см. выше.
ΣQ = 8158 (Ват/час).
Рассчитаем количество тепла которое остаётся у дома спустя 1 час.
Q1ч = ∑Qдома — ΣQ = 3 112 150 – 8158 = 3 103 992 (Ват•кг•°C)
Температура на которую остынет дом спустя 1 час.
τ = (8158/3 112 150) • 47,25 = 0,124°C
(в последствии данная величина будет уменьшаться по экспоненте).
Температура на которую остынет дом за первые сутки.
T⸗ 0,124*24 ⸗ 2,98°C
Собрав все данные в таблицу, и многократно повторив расчёт с учетом падения температуры и уменьшением количеством тепла расходуемого домом, Мы получили диаграмму (1) динамики охлаждении дома: Из которой видно что в течении 9 дней дом остывает до температуры 0,8°C.

Таблица (4). Зависимости падение температуры и кол-ва тепла от времени, при отключении дома от отопления при температуре наружного воздуха -27,25°C.
Дни | Температура внутри помещения °C | Общее падение температуры °C | Падение температуры за день °C | Кол-во тепла расходуемое домом за час (Ват/час). | Разница температур внутри снаружи °C |
---|---|---|---|---|---|
1 | 20,00 | 2,98 | 2,98 | 8158,00 | 47,25 |
2 | 17,02 | 5,76 | 2,79 | 7644,18 | 44,27 |
3 | 14,24 | 8,38 | 2,61 | 7162,71 | 41,49 |
4 | 11,62 | 10,83 | 2,45 | 6711,58 | 38,87 |
5 | 9,17 | 13,12 | 2,29 | 6288,85 | 36,42 |
6 | 6,88 | 15,27 | 2,15 | 5892,76 | 34,13 |
7 | 4,73 | 17,28 | 2,01 | 5521,61 | 31,98 |
8 | 2,72 | 19,17 | 1,89 | 5173,83 | 29,97 |
9 | 0,83 | 20,94 | 1,77 | 4847,96 | 28,08 |
10 | -0,94 | 22,60 | 1,66 | 4542,62 | 26,31 |
11 | -2,60 | 24,15 | 1,55 | 4256,51 | 24,65 |
12 | -4,15 | 25,60 | 1,45 | 3988,41 | 23,10 |
13 | -5,60 | 26,97 | 1,36 | 3737,21 | 21,65 |
14 | -6,97 | 28,25 | 1,28 | 3501,82 | 20,28 |
15 | -8,25 | 29,44 | 1,20 | 3281,26 | 19,00 |
16 | -9,44 | 30,56 | 1,12 | 3074,60 | 17,81 |
17 | -10,56 | 31,61 | 1,05 | 2880,94 | 16,69 |
18 | -11,61 | 32,60 | 0,98 | 2699,49 | 15,64 |
19 | -12,60 | 33,52 | 0,92 | 2529,47 | 14,65 |
20 | -13,52 | 34,39 | 0,86 | 2370,15 | 13,73 |
21 | -14,39 | 35,20 | 0,81 | 2220,87 | 12,86 |
22 | -15,20 | 35,96 | 0,76 | 2080,99 | 12,05 |
23 | -15,96 | 36,67 | 0,71 | 1949,92 | 11,29 |
24 | -16,67 | 37,33 | 0,67 | 1827,10 | 10,58 |
25 | -17,33 | 37,96 | 0,62 | 1712,03 | 9,92 |
26 | -17,96 | 38,54 | 0,59 | 1604,20 | 9,29 |
27 | -18,54 | 39,09 | 0,55 | 1503,16 | 8,71 |
28 | -19,09 | 39,61 | 0,51 | 1408,48 | 8,16 |
29 | -19,61 | 40,09 | 0,48 | 1319,77 | 7,64 |
30 | -20,09 | 40,54 | 0,45 | 1236,65 | 7,16 |
31 | -20,54 | 40,96 | 0,42 | 1158,76 | 6,71 |
32 | -20,96 | 41,36 | 0,40 | 1085,77 | 6,29 |
33 | -21,36 | 41,73 | 0,37 | 1017,39 | 5,89 |
34 | -21,73 | 42,08 | 0,35 | 953,31 | 5,52 |
35 | -22,08 | 42,40 | 0,33 | 893,26 | 5,17 |
36 | -22,40 | 42,71 | 0,31 | 837,00 | 4,85 |
37 | -22,71 | 42,99 | 0,29 | 784,28 | 4,54 |
38 | -22,99 | 43,26 | 0,27 | 734,89 | 4,26 |
39 | -23,26 | 43,51 | 0,25 | 688,60 | 3,99 |
40 | -23,51 | 43,75 | 0,24 | 645,23 | 3,74 |
41 | -23,75 | 43,97 | 0,22 | 604,59 | 3,50 |
42 | -23,97 | 44,18 | 0,21 | 566,51 | 3,28 |
43 | -24,18 | 44,37 | 0,19 | 530,83 | 3,07 |
44 | -24,37 | 44,55 | 0,18 | 497,40 | 2,88 |
45 | -24,55 | 44,72 | 0,17 | 466,07 | 2,70 |
46 | -24,72 | 44,88 | 0,16 | 436,71 | 2,53 |
47 | -24,88 | 45,03 | 0,15 | 409,21 | 2,37 |
48 | -25,03 | 45,17 | 0,14 | 383,43 | 2,22 |
49 | -25,17 | 45,30 | 0,13 | 359,28 | 2,08 |
50 | -25,30 | 45,42 | 0,12 | 336,65 | 1,95 |
Как видно из теплового расчёта хорошо утеплённый дом это комфорт и залог экономии денежных средств на отоплении дома.
5. Расчет динамики охлаждения теплоаккумулятора.
Представим себе дом 200 м2. пункт(2), из керамического полнотелого кирпича. В доме установлен теплоаккумулятора объёмом 2000 литров (2 м2). Утеплён 100мм Экстрадированным пена поле стиролом.
Температура воздуха внутри помещений +20°С
Температура теплоносителя +70°С
V-2000литров.
Теплоёмкость воды -1,163 ( Ват/л •°C).
Расчитать:
- Динамику охлаждения теплоаккумулятора без работы (естественное охлаждение) до температуры +20°C.
- Динамику охлаждения теплоаккумулятора при работе в самую холодную пятидневку до температуры +20°C.
Расчёт: (1)
△t=70-20=50°C Разница температур.
R — Находим по Формуле (1).
R = δ/ λ = 0,1/0,05 = 2 (м2·°C/Ват)
S — из условия задачи площадь стен теплоаккомулятора =7,5 м2
По формуле (5). Рассчитываем теплоёмкость зараженного теплоаккумулятора.
Q1=C*m*△t =1,163*2000*(70-20)= 116 300(Ват•л•°C).
Из формулы (3) выводим R- термическое сопративление.
По формуле (3) Определяем количество тепла расходуемого за 1-ин час не работающего тепло аккамулятора (естественное охлаждение).
Q2 = (△t /R) • S = (50/2) •7,5 = 187,5 (Ват/м2 ).
Рассчитываем количество тепла оставшееся спустя 1 час (естественного охлаждени).
Q3 = Q1 — Q2 = 116 300 — 187,5 = 116 112,5
Определяем остаточную температуру тепло аккумулятора.
τ = (116 112,5/116 300) • 50 = 49,919 °C
Последующее охлаждение тепло аккумулятора будет происходить более замедленными темпами, так как перепад температур — будет со временем падать, на графика функции зависимости времени и температуры это падение будет происходить по экспоненте.
Расчёт (2).
Динамику охлаждения теплоаккумулятора при работе в самую холодную пятидневку до температуры +20°C.
В случае работающего тепло аккомулятора падение температуры при естественном охлаждении за время его работы можно пренебречь.
И расчёт получит следующий вид:
ΣQ — из предыдущего расчёта см. выше.
τ = Q1/ ΣQ = 116 300/8158 = 14,5 часа
За 14 часов и 30 минут теплоаккумулятор остынет до температуры окружающей среды +20°C.
6. Повышение энергетической эффективности новых и существующих зданий.
1. Уменьшение площади ограждающей конструкции (стены, кровля, фундамент).
2. Оптимизировать форму здания. Наиболее эффективная форма здания сферическая и квадратная.
3. Отсутствие выступающих элементов за тепловой контур здания, таких как: эркер, экседра, балконы, что являющиеся мостиками холода.
4. Уменьшить площадь окон, в совокупности применении энергоэффективных стеклопакеты с заполнением инертными газами.
5. Ориентация дома по сторонам света.
6. Жилые комнаты размещать внутри здания, лестничные марши, гардеробы, бойлерную и технические помещения размещать у ограждающих дом капитальных стен.
7. Утепление кровли по перекрытию.
8. Строительство цокольного этажа как буферное пространство, препятствующее тепло потерям дома через фундамент.
9. Применение элементов умного дома и автоматизации отопления с датчиками наружного воздуха и комнатных термрстатов.
При замене светопрозрачных конструкций на более энергоэффективные следует предусматривать дополнительные мероприятия с целью обеспечения требуемой воздухопроницаемости этих конструкций согласно разделу
7. Литература: ГОСТы, СНИПы, СП.
- ГОСТ Р 54851-2011. Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче
- СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий/
- СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика