Теплотехнический расчет здания: пошаговое руководство с примерами и формулами

Расчеты строительных конструкций проводятся для обеспечения надежности и прочности здания, безопасных условий его строительства и эксплуатации. Расчеты нужны для всех видов конструкций и элементов объекта, которые прямо или косвенно воспринимают нагрузку, должны обеспечивать устойчивость здания – фундаменты, основания, перекрытия, несущие стены и т.д. Все расчеты делаются на стадии проектирования, будут проверяться при согласованиях и экспертизах.

Теоретическое обоснование расчета тепловых потерь

Для расчета потерь теплоты через ограждающие конструкции помещений используют законченную формулу из СНиП * «Отопление, вентиляция и кондиционирование»:

Q = S × ((tв — tн) / R)

  • S – площадь помещения, м2;
  • tв – температура внутренняя, °С;
  • tн – температура наружная, °С;
  • R – термическое сопротивление материала, (м2 × °С)/Вт.

Для расчета общего термического сопротивления стен дополнительно применяются поправочные коэффициенты:

Rобщ = Rм + Rв + Rн

  • Rм – термическое сопротивление материала, Вт/(м2 × °С);
  • Rв – термическое сопротивление внутренней поверхности стены, Вт/(м2 × °С);
  • Rн – термическое сопротивление наружной поверхности стены, Вт/(м2 × °С).

В свою очередь, показатели термического сопротивления равны:

Rм = L / λ Rв = 1 / αвRн = 1 / αн

  • L – толщина материала, м;
  • λ – теплопроводность материала, Вт/(м × °С)
  • αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2 × °С);
  • αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2 × °С).

Все параметры подбираются согласно СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника».

Теплопотери для многослойных стен рассчитываются аналогичным образом, за исключением того, что значение суммарного термического сопротивление складывается для каждого слоя:

Rобщ = Rв + R1 + R2 + .. + Rн

Иным способом производится расчет тепловых потерь на инфильтрацию, формулу можно найти в СНиП * «Отопление, вентиляция и кондиционирование»:

Qi = × Gi × c × (tв — tн) × k

  • Gi – расход воздуха, м3/ч;
  • c – удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг × °С)
  • tв – температура внутренняя, °С;
  • tн – температура наружная, °С;
  • k – коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкциях (по умолчанию 0.8).
Читайте также:  Как начисляется отопление в квартире и как платить меньше?

Расход удаляемого воздуха Gi, не компенсируемый приточным воздухом определяется следующим образом:

Gi = 3 × S

  • 3 – норма воздухообмена для жилых квартир, м3/ч (по СНиП * «Жилые здания»);
  • S – площадь помещения, м2.

Расчет нормируемой и удельной теплозащитной характеристики здания

Прежде чем переходить к расчетам, выделим несколько выдержек из нормативной литературы.

В пункте 5.1 СП указано, что теплозащитная оболочка здания должна отвечать следующим требованиям:

  1. Приведенное сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций должно быть не меньше нормируемых значений (поэлементные требования).
  2. Удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не больше нормируемого значения (комплексное требование).
  3. Температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций должна быть не ниже минимально допустимых значений (санитарно-гигиеническое требование).
  4. Требования тепловой защиты здания будут выполнены при одновременном выполнении условий 1,2 и 3.

Удельная теплозащитная характеристика здания — это количество теплоты, равное потерям тепловой энергии через теплозащитную оболочку здания единицы отапливаемого объема в единицу времени при перепаде температуры в 1°С.

Расчет нормируемой и удельной теплозащитной характеристики здания

Пункт 5.5 СП . Нормируемое значение удельной теплозащитной характеристики здания, k(тр ⁄ об), Вт ⁄ (м³ × °С), следует принимать в зависимости от отапливаемого объема здания и градусо-суток отопительного периода района строительства по таблице 7 с учетом примечаний.

Таблица 7. Нормируемые значения удельной теплозащитной характеристики здания:

Отапливаемый объем здания, Vот, м³ Значения k(тр ⁄ об), Вт ⁄ (м² × °С), при значениях ГСОП, °С × сут ⁄ год
1000 3000 5000 8000 12000
150 1,206 0,892 0,708 0,541 0,321
300 0,957 0,708 0,562 0,429 0,326
600 0,759 0,562 0,446 0,341 0,259
1200 0,606 0,449 0,356 0,272 0,207
2500 0,486 0,360 0,286 0,218 0,166
6000 0,391 0,289 0,229 0,175 0,133
15 000 0,327 0,242 0,192 0,146 0,111
50 000 0,277 0,205 0,162 0,124 0,094
200 000 0,269 0,182 0,145 0,111 0,084

Запускаем «Расчет удельной теплозащитной характеристики здания»:

Как видно, часть исходных данных сохранена из предыдущего расчета. По сути, данный расчет — это и есть часть предыдущего расчета. Данные можно изменить.

Читайте также:  Горькая правда о пеллетных котла для дома, которую Вам нужно знать

Используя данные из предыдущего расчета, для дальнейшей работы необходимо:

  1. Добавить новый элемент здания (кнопка «Добавить новый»).
  2. Или выбрать готовый элемент из справочника (кнопка «Выбрать из справочника»). Выберем Конструкцию №1 из предыдущего расчета.
  3. Заполнить графу «Отапливаемый объем элемента, м³» и «Площадь фрагмента ограждающей конструкции, м²».
  4. Нажать кнопку «Расчет удельной теплозащитной характеристики».
Расчет нормируемой и удельной теплозащитной характеристики здания

Получаем результат:

Если вы проводили предыдущий расчет, то можно не пользоваться данным расчетом, так как данные по нормируемой и удельной теплозащитной характеристике просчитываются в первой программе.

Обследования для расчета строительных конструкций

Обследования нужны для всех вариантов проектирования, а их перечень зависит от вида предстоящих работ. Вот какие обследования могут применяться проектировщиками:

  • изучение градостроительной, технической, кадастровой, инвентаризационной и эксплуатационной документации на участок, существующие объекты и коммуникации;
  • изыскания на участке, сбор данных о состоянии почв и грунтов, геотехнические расчеты, геологические исследования;
  • визуальный осмотр существующего объекта и конструкций, определение их фактического состояния, выявление дефектов и повреждений;
  • инструментальное обследование, диагностика, определение сечений и состояния несущих элементов;
  • исследования и экспертизы по образцам материалов;
  • построение информационных моделей для изучения статических и динамических нагрузок;
  • работа со справочниками и нормативными актами, в которых указаны предельные состояния конструкций для разных типов зданий.

Перечень обследований определяется на предварительной стадии, когда оформляется техническое задание. По итогам обследований составляют документы, которые будут применяться специалистами проектной организации.

Комментарий специалиста. Компания Смарт Вэй располагает всем необходимым оборудованием и программным обеспечением для обследований зданий. Это гарантирует точность и объективность полученных данных, правильность последующих расчетов.

Расчет тепла индивидуального дома для жилья

Вышеприведенные методики укрупненных расчетов более всего направлены на менеджеров или потребителей отопительных приборов отопительных систем, устанавливаемых в стандартных высотных жилых домах. Но когда говорим о подборе очень дорогого оборудования для котельной, о планировании системы обогрева дома за городом, в котором помимо отопительных приборов будут установлены системы отопления пола, горячего водообеспечения и вентиляции, пользоваться данными методиками очень не рекомендуется.

Любой хозяин индивидуального жилого коттеджа либо дома еще на строительном этапе очень тщательно подходит к разработке строительной документации, в которой берутся во внимание все сегодняшние направления применения стройматериалов и конструкций дома. Они непременно должны не быть стандартными или морально старыми, а сделаны с учетом современных энергосберегающих технологий. Стало быть, и теплопроизводительность системы обогрева должна быть пропорционально ниже, а суммарные расходы на устройство системы отопления дома намного дешевле.

Читайте также:  Инфракрасные обогреватели – выбор 2020 года

Данные мероприятия дают возможность в последующем при применении оборудования для отопления уменьшать расходы на употребление энергоносителей. Расчет потерь тепла создается в специальных программах либо с применением главных формул и коэффициентов теплопроводимости конструкций, принимается во внимание влияние инфильтрации воздуха, наличие или отсутствие вентиляционных систем в здании. Расчет глубоких цокольных помещений, а еще крайних этажей выполняется по отличной от главных расчетов методике, которая предусматривает неравномерность остывания горизонтальных конструкций, другими словами теплопотери через крышу и пол.

Вышеприведенные методики данный показатель не берут во внимание. Расчет тепла создается, в основном, мастерами профессионалами в составе проекта на отопительную систему из-за которого выполняется последующий расчет количества и мощность отопительных систем, мощность отдельного оборудования, выбор насосов и остального сопутствующего оборудования.

В качестве наглядного примера выполним расчет потерь тепла в специальной программе для трех домов, выстроенных по одной технологии, но с разной толщиной тепловой изоляции стен снаружи: 100 мм, 150 мм и 200 мм. Расчет проводится для угловой жилой комнаты с одним окном, площадью 8,12 м?.

Регион строительства Столичная область.

Расчет тепла индивидуального дома для жилья

Исходники:

  • Помещение с обмером по наружным размерам 3000х3000;
  • Окно размерами 1200х1000.

Целью расчета считается обозначение удельной мощности системы обогрева, нужной для нагревания 1м?.

  • Qуд при т/изоляции 100 мм составляет 103 Вт/м?
  • Qуд при т/изоляции 150 мм составляет 81 Вт/м?
  • Qуд при т/изоляции 200 мм составляет 70 Вт/м?

Как видно в расчете, самые большие теплопотери составляют для дома для жилья с наименьшей толщиной изоляции, стало быть, мощность оборудования для котельной и отопительных приборов будет выше на 47% чем при домостроительстве с тепловой изоляцией в 200 мм.