Простой расчет теплопотерь зданий.
Ниже приведен довольно простой расчет теплопотерь зданий, который, тем не менее, поможет достаточно точно определить мощность, требуемую для отопления Вашего склада, торгового центра или другого аналогичного здания. Это даст возможность еще на стадии проектирования предварительно оценить стоимость отопительного оборудования и последующие затраты на отопление, и при необходимости скорректировать проект.
Куда уходит тепло? Тепло уходит через стены, пол, кровлю и окна. Кроме того тепло теряется при вентиляции помещений. Для вычисление теплопотерь через ограждающие конструкции используют формулу:
Q = S * T / R,
где
Q — теплопотери, Вт
S — площадь конструкции, м2
T — разница температур между внутренним и наружным воздухом, °C
R — значение теплового сопротивления конструкции, м2•°C/Вт
Схема расчета такая — рассчитываем теплопотери отдельных элементов, суммируем и добавляем потери тепла при вентиляции. Все.
Предположим мы хотим рассчитать потери тепла для объекта, изображенного на рисунке. Высота здания 5…6 м, ширина – 20 м, длинна – 40м, и тридцать окон размеров 1,5 х 1,4 метра. Температура в помещении 20 °С, внешняя температура -20 °С.
Считаем площади ограждающих конструкций:
пол: 20 м * 40 м = 800 м2
кровля: 20,2 м * 40 м = 808 м2
окна: 1,5 м * 1,4 м * 30 шт = 63 м2
стены: (20 м + 40 м + 20 м + 40м) * 5 м = 600 м2 + 20 м2 (учет скатной кровли) = 620 м2 – 63 м2 (окна) = 557 м2
Теперь посмотрим тепловое сопротивление используемых материалов.
Значение теплового сопротивления можно взять из таблицы тепловых сопротивлений или вычислить исходя из значения коэффициента теплопроводности по формуле:
R = d / ?
где
R – тепловое сопротивление, (м2*К)/Вт
? – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м2*К)
d – толщина материала, м
Значение коэффициентов теплопроводности для разных материалов можно посмотреть здесь.
пол: бетонная стяжка 10 см и минеральная вата плотностью 150 кг/м3. толщиной 10 см.
R (бетон) = 0.1 / 1,75 = 0,057 (м2*К)/Вт
R (минвата) = 0.1 / 0,037 = 2,7 (м2*К)/Вт
R (пола) = R (бетон) + R (минвата) = 0,057 + 2,7 = 2,76 (м2*К)/Вт
кровля: кровельные сэндвич панели из минеральной ваты толщиной 15 см
R (кровля) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт
окна: значение теплового сопротивления окон зависит от вида используемого стеклопакета
R (окна) = 0,40 (м2*К)/Вт для однокамерного стекловакета 4–16–4 при ?T = 40 °С
стены: стеновые сэндвич панели из минеральной ваты толщиной 15 см
R (стены) = 0.15 / 0,037 = 4,05 (м2*К)/Вт
Посчитаем тепловые потери:
Q (пол) = 800 м2 * 20 °С / 2,76 (м2*К)/Вт = 5797 Вт = 5,8 кВт
Q (кровля) = 808 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 7980 Вт = 8,0 кВт
Q (окна) = 63 м2 * 40 °С / 0,40 (м2*К)/Вт = 6300 Вт = 6,3 кВт
Q (стены) = 557 м2 * 40 °С / 4,05 (м2*К)/Вт = 5500 Вт = 5,5 кВт
Получаем, что суммарные теплопотери через ограждающие конструкции составят:
Q (общая) = 5,8 + 8,0 + 6,3 + 5,5 = 25,6 кВт / ч
Теперь о потерях на вентиляцию.
Для нагрева 1 м3 воздуха с температуры — 20 °С до + 20 °С потребуется 15,5 Вт.
Q(1 м3 воздуха) = 1,4 * 1,0 * 40 / 3,6 = 15,5 Вт, здесь 1,4 – плотность воздуха (кг/м3), 1,0 – удельная теплоёмкость воздуха (кДж/(кг К)), 3,6 – коэффициент перевода в ватты.
Осталось определиться с количеством необходимого воздуха. Считается, что при нормальном дыхании человеку нужно 7 м3 воздуха в час. Если Вы используете здание как склад и на нем работают 40 человек, то вам нужно нагревать 7 м3 * 40 чел = 280 м3 воздуха в час, на это потребуется 280 м3 * 15,5 Вт = 4340 Вт = 4,3 кВт. А если у Вас будет супермаркет и в среднем на территории находится 400 человек, то нагрев воздуха потребует 43 кВт.
Итоговый результат:
Для отопления предложенного здания необходима система отопления порядка 30 кВт/ч, и система вентиляции производительностью 3000 м3 /ч с нагревателем мощность 45 кВт/ч.
Расчет теплоэнергетических параметров здания Геометрические показатели
Общая площадь наружных ограждающих
конструкций
определяется по внутренним размерам
здания.
Общая площадь наружных стен(с учетом
оконных и дверных проемов)
,
м2, определяется как произведение
периметра наружных стен по внутренней
поверхности на внутреннюю высоту здания,
измеряемую от поверхности пола первого
этажа до поверхности потолка последнего
этажа.
,
где
– периметр внутренней поверхности
наружных стен этажа, м;
–высота отапливаемого объема здания,
м.
= 160,624 = 3855 м2.
Площадь наружных стен (без проемов)
,
м2, определяется как разность
общей площади наружных стен и площади
окон и наружных дверей:
,
где
–суммарная площадь окон, определяется
как сумма площадей окон (площадь окна
считать по размерам проема).
Для рассматриваемого здания
= 694 м2.
Тогда
= 3855 – 694 = 3161 м2.
В том числе для продольных стен 2581 м2;
для торцевых стен – 580 м2.
Площадь перекрытий теплого чердака
м2, и площадь перекрытий теплого
подвала
,
м2, равны площади этажа
и рассчитываются по формуле
=
=
= 770 м2.
Общая площадь наружных ограждающих
конструкций
складывается из общей площади стен
,
площадей перекрытий теплого чердака
и теплого подвала
,
и определяется по формуле
=
+
+
.
Так как
,
формула приобретает следующий вид
=
+
2
= 3855 + 770 + 770 = 5395 м2
Площадь отапливаемых помещений
,
м2, и площадь жилых помещений и
кухонь
,
м2, определяются в соответствии
с проектом:
= 5256 м2;
= 3416 м2.
Отапливаемый объем здания
,
м3,определяется как произведение
площади этажа
,
м2, на внутреннюю высоту
,
м, измеряемую от поверхности пола первого
этажа до поверхности потолка последнего
этажа.
=
770·24 = 18480 м3.
Коэффициент остекленности фасадов
здания р
определяют по формуле
.
Нормируемый коэффициент остекленности
составляет
= 0,18.
Показатель компактности здания
определяют из условий:
.
Нормируемый показатель компактности
жилых зданий составляет
=0,32.
Таком образом,
<
,
так как 0,29 < 0,32.
Теплотехнические показатели
Согласно СНиП II-3 приведенное сопротивление
теплопередаче наружных ограждений
,
м2·С/Вт,должно приниматьсяне ниже
требуемых значений
,
которые устанавливаются по таблице 1б*
СНиП II-3 в зависимости от градусо-суток
отопительного периода.
При
= 5014 °С·сут
требуемое сопротивление теплопередаче
равно для:
стен
= 3,2 м2·С/Вт;
окон и балконных дверей
= 0,54 м2·С/Вт;
перекрытий теплого чердака
= 4,71 м2·С/Вт;
перекрытий теплого подвала
= 4,16 м2·С/Вт.
Приведенный трансмиссионный коэффициент
теплопередачиздания
,
Вт/(м2·С),
определяется по формуле
,
|
где – коэффициент, учитывающий дополнительные |
|
|
|
|
|
n– коэффициент, принимаемый в зависимости |
,
,
,
,
– площади соответственно стен,
,
,
,
,
– приведенные сопротивления
Вт/(м2·С).
Воздухопроницаемость наружных
ограждений
,
кг/(м2·ч),
принимают для стен, покрытий, перекрытий
чердаков и подвалов ,
окон в деревянных переплетах и балконных
дверей
= 6 кг/(м2·ч)5, таблица 12.
Требуемую кратность воздухообмена
жилогоздания
,
ч-1, устанавливают из расчета 3
м3/ч удаляемого воздуха на 1 м2жилых помещений и кухонь7по формуле
,
где
–площадь жилых помещений и кухонь,
м2;
– коэффициент, учитывающий долю
внутренних ограждающих конструкций в
отапливаемом объеме здания, принимаемый
равным 0,85;
–отапливаемый объем здания, м3.
.
Приведенный(условный)инфильтрационный
коэффициент теплопередачи здания
,
Вт/(м2·С),
определяют по формуле
,
Вт/(м2·С).
Общий коэффициент теплопередачи
здания
,
Вт/(м2·С),
определяют по формуле
,
= 0,544 + 0,556 = 1,1 Вт/(м2·С).
Соседние файлы в предмете Строительная физика
- #
- #
- #
- #
- #
Для различных инженерных расчётов важно оперативно рассчитать в AutoCad площади ограждающих конструкций здания.
Если в качестве исходных данных мы используем информационную модель здания, то с расчётом площадей нет никаких проблем. В любой информационной модели здания площадь ограждающих конструкций легко получить по спецификациям. Как рассчитать площадь ограждающих конструкций в Revit я рассказывала здесь.
Иначе дело обстоит, если в качестве исходных данных приходится использовать dwg-файл. А чаще всего это бывает именно так, поскольку большинство заказчиков продолжают работать в AutoCad. Тогда площади приходится считать встроенными утилитами площади, что является очень трудоёмким способом.
Для расчёта площадей ограждающих конструкций в AutoCad удобно использовать ассоциативную штриховку, но это сработает если контуры замкнуты. Например, нужно измерить площадь наружных стен.
В этом случае необходимо оставить только тот объект чертежа, площадь которого будем измерять.
Выделяем объект и на панели «Слои» выделяем опцию «Изолировать объекты». Таким образом, изолируем слой с наружными стенами.
Подход заключается в обмере площади стен с помощью ассоциативных штриховок, которые нужно располагать в непечатаемом (невидимом) слое. Если нет специально заготовленного слоя, то можно воспользоваться нулевым слоем. Устанавливаем выбранный слой в качестве текущего.
Далее переходим на контекстную вкладку «Создание штриховки». При этом кнопка типа штриховки «ассоциативный» должна быть активна.
Выбираем любую штриховку, увеличиваем масштаб штриховки, чтобы она не была слишком частая. Можно поставить 100.
И затем поочередно штрихуем все замкнутые контуры стен, где нужно измерить площадь и нажимаем клавишу ENTER.
Теперь для определения площади участка достаточно выделить его и посмотреть в свойства объекта. В свойствах объекта будет указана площадь в квадратных миллиметрах. Ее можно с помощью кнопки калькулятора перевести в квадратные метры. Для этого в свойствах объекта выделяем значение площади объекта. Справа появляется кнопка с изображением калькулятора.
Нажимаем ее и появляется калькулятор, где нужно выбрать: преобразование единиц, далее — площадь, далее — преобразовать из квадратных миллиметров в квадратные метры.
[tip]Важно: В случае изменения размера стен ассоциативная штриховка из-за привязки будет меняться вместе с ними. Но здесь есть одна проблема: менять длину стены нужно обязательно с помощью инструмента «Растянуть», чтобы не слетела привязка ассоциативной штриховки.[/tip]
Штриховки нужно размещать в отдельном слое и в свойствах устанавливать свойство «невидимый».
Вышеуказанный способ, конечно, очень быстрым не назовёшь, но в ряде случаев может существенно помочь.
