Теплотехнический расчет дома

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.

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).

Где:
R₁ – Термическое сопротивление облицовочного слоя,
R₂ – термическое сопротивление слоя утеплителя,
R₃ – термическое сопротивление несущих стен,
R_n – 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).

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).

 

Ещё одна формула которая понадобиться для теплового расчёта это теплоёмкость материала.

Формула № (5).

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:

1. Рассчитать теплопередачу дома через ограждающую конструкцию стен и подтвердить соответствию тепловой защите здания.
2. Рассчитать толщены эффективного утеплителя для (стен, кровли, пола) и их соответствии нормам
3. Рассчитать теплопотери дома, необходимую мощность газового котла, и подобрать мощность радиаторов в каждом помещении.

Решение:

1. 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)

ΣR_стены = 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:

1. Площадью наружных стен — 238 м².
2. Площадь окон — 26м2; дверей — 2 м².
3. Площадь утеплении кровли — 121 м².
4. 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:

Q_стен = (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).

Q_окон = (47,25/0,65) • 26 = 1 890 (Вт/м²)

Q_дверей = (47,25/0,9) • 2 = 105 (Ват/м²)

3. Теплопотери кровли: R = 4.7 (Ват/м²). Из пункта №2 данного расчёта.

Q_кровля = (47,25/4,15) • 121 = 1 377 (Ват/м²)

4. Теплопотери фундамента: R = 4.15 (Ват/м²). Из пункта №2 данного расчёта.

Q_{фундамента} = (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 = Q_стен + Q_{окон и дверей} + Q_кровли + Q_{фундамента} + Q_вент. (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.

t_ср. = – 3,1°С Средняя температура за отапливаемый период (в Москве) табличное значение.

t₁ = +20°С Температура внутри помещения.

△t = t_ср. + t₁ = 3,1 + 20 = 23,1°C

По формуле (3)

Q = (△t/R)•S (Ват/м²) рассчитываем теплопотери:

1. Теплопотери стен за 1 час.

Q_стен = (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 R_окон = 0,65(Ват/м² ). R_дверей = 0,9 (Вт/м² ).

Q_окон = (23,1/0,65)•26 = 924 (Вт/час)
Q_дверей = (23,1/0,9)•2 = 51 (Ват/час)

3. Теплопотери кровли: R = 4.7 (Ват/м²). Из пункта №2 данного расчёта.

Q_кровля = 23,14,15 •121 = 673 (Ват/час)

4. Теплопотери фундамента: R = 4.15 (Ват/м2). Из пункта №2 данного расчёта.

Q_{фундамента} = 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 = Q_стен + Q_{окон и дверей} + Q_кровли + Q_{фундамента} + Q_вент (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.

Q1_м = 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 = Q1_м(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

Q_вент = 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:

ΣQ_год = Q*S (КВат*ч в год)

ΣQ_год = 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:

1. Динамику охлаждения теплоаккумулятора без работы (естественное охлаждение) до температуры +20°C.
2. 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.

1. ГОСТ Р 54851-2011. Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче
2. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий/
3. СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика