Calcolo termico di involucri edilizi

Il calcolo termico consente di determinare lo spessore minimo delle strutture di contenimento in modo che non ci siano casi di surriscaldamento o congelamento durante il funzionamento della struttura.

Racchiudere elementi strutturali di edifici pubblici e residenziali riscaldati, ad eccezione dei requisiti di stabilità e resistenza, durata e resistenza al fuoco, efficienza e progettazione architettonica, devono soddisfare prima di tutto gli standard di ingegneria termica. Scelgono gli elementi della scherma in base al design, alle caratteristiche climatologiche dell'area edificata, alle proprietà fisiche, alle condizioni di temperatura e umidità nell'edificio, nonché in conformità con i requisiti di resistenza al trasferimento di calore, penetrazione dell'aria e penetrazione del vapore.

Qual è il punto di calcolo?

1. Se durante il calcolo del costo della struttura futura vengono prese in considerazione solo le caratteristiche di resistenza, allora, naturalmente, il costo sarà inferiore. Tuttavia, questo è un risparmio visibile: più tardi il riscaldamento della stanza richiederà molto più denaro.
2. I materiali opportunamente selezionati creeranno un microclima ottimale all'interno.
3. Quando si pianifica l'impianto di riscaldamento è anche necessario il calcolo termico. Affinché il sistema sia proficuo ed efficiente, è necessario avere un'idea delle reali possibilità dell'edificio.

Requisiti termici

È importante che le strutture esterne soddisfino i seguenti requisiti termici:

• Aveva sufficienti proprietà di schermatura del calore. In altre parole, non è consentito surriscaldare le stanze durante l'estate e, in inverno, perdite di calore eccessive.
• La differenza di temperatura tra l'aria all'interno delle recinzioni e dei locali non dovrebbe essere superiore al valore standard. In caso contrario, si può verificare un eccessivo raffreddamento del corpo umano mediante la radiazione di calore su queste superfici e la condensazione dell'umidità del flusso d'aria interno sulle strutture circostanti.
• In caso di variazione del flusso di calore, le fluttuazioni di temperatura all'interno della stanza dovrebbero essere minime. Questa proprietà è chiamata resistenza al calore.
• È importante che l'ermeticità delle recinzioni non provochi un forte raffreddamento dei locali e non pregiudichi le proprietà di schermatura del calore delle strutture.
• Le recinzioni dovrebbero avere un normale regime di umidità. Poiché le recinzioni sovrastampanti aumentano la perdita di calore, provocano umidità nella stanza, riducono la durata delle strutture.

Affinché le strutture soddisfino i suddetti requisiti, vengono eseguiti calcoli di ingegneria termica, così come resistenza al calore, permeabilità al vapore, permeabilità all'aria e trasferimento dell'umidità sono calcolati in base ai requisiti della documentazione normativa.

Prestazione termica

I seguenti fattori dipendono dalle prestazioni termiche degli elementi strutturali esterni degli edifici:

• Regime di umidità degli elementi strutturali.
• La temperatura delle strutture interne, che garantisce l'assenza di condensa su di esse.
• Umidità e temperatura costante nelle stanze, sia al freddo che nella stagione calda.
• La quantità di calore che viene persa dall'edificio durante l'inverno.

Quindi, sulla base di quanto sopra, il calcolo della progettazione termica delle strutture è considerato un passo importante nella progettazione di edifici e strutture, sia civili che industriali. Il design inizia con la scelta delle strutture - il loro spessore e la sequenza di strati.

Compiti di calcolo dell'ingegneria termica

Quindi, il calcolo dell'ingegneria termica degli elementi strutturali che racchiudono è realizzato con l'obiettivo di:

1. Conformità delle strutture con i moderni requisiti per la protezione termica di edifici e strutture.
2. Fornire un microclima confortevole all'interno.
3. Fornire una protezione termica ottimale per le recinzioni.

Parametri chiave per il calcolo

Per determinare il flusso calore per il riscaldamento, oltre a effettuare un calcolo termico dell'edificio, è necessario tenere conto di molti parametri che dipendono dalle seguenti caratteristiche:

• Scopo e tipo di edificio.
• Posizione geografica dell'edificio.
• Orientamento delle mura ai punti cardinali.
• Dimensioni delle strutture (volume, area, numero di piani).
• Tipo e dimensione di finestre e porte.
• Caratteristiche del sistema di riscaldamento.
• Il numero di persone nell'edificio allo stesso tempo.
• Il materiale delle pareti, del pavimento e del soffitto dell'ultimo piano.
• La presenza di un sistema di acqua calda.
• Tipo di sistemi di ventilazione.
• Altre caratteristiche del design della struttura.

Calcolo termico: programma

Fino ad oggi, ha sviluppato molti programmi che ti permettono di fare questo calcolo. Di norma, il calcolo viene effettuato sulla base della metodologia descritta nella documentazione normativa e tecnica.

Questi programmi ti permettono di calcolare quanto segue:

• Resistenza termica
• Perdita di calore attraverso le strutture (soffitto, pavimento, porte e finestre, così come le pareti).
• La quantità di calore richiesta per riscaldare l'aria infiltrante.
• Selezione di radiatori sezionali (bimetallici, ghisa, alluminio).
• selezione radiatori in acciaio a pannelli.

Calcolo termico: un esempio di calcolo per pareti esterne

Per il calcolo è necessario determinare i seguenti parametri principali:

• t _in = 20 ° C - questa è la temperatura del flusso d'aria all'interno dell'edificio, che è accettata per il calcolo delle recinzioni sui valori minimi della temperatura ottimale dell'edificio e della struttura corrispondenti. È accettato in conformità con GOST 30494-96.

• In base ai requisiti di GOST 30494-96, l'umidità nella stanza dovrebbe essere del 60%, di conseguenza, la stanza sarà dotata di normali condizioni di umidità.
• In conformità all'Allegato B di SNiP 23-02-2003, la zona di umidità è asciutta, il che significa che le condizioni operative delle recinzioni sono A.
• t _n = -34 ° C è temperatura esterna flusso d'aria nel periodo invernale, che è accettato da SNiP sulla base dei cinque giorni più freddi, con una sicurezza di 0,92.
• Z _o.per = 220 giorni è la durata del periodo di riscaldamento, che è accettato secondo SNiP, mentre la temperatura ambiente media giornaliera è ≤ 8 ° C.
• T _da.per. = -5,9 ° C è la temperatura ambiente (media) durante il periodo di riscaldamento, che è accettata secondo SNiP, con una temperatura ambiente giornaliera ≤ 8 ° C.

Dati grezzi

In questo caso, verrà eseguito il calcolo termico della parete per determinare lo spessore ottimale dei pannelli e materiale di isolamento termico per loro. Un pannello sandwich (TU 5284-001-48263176-2003) verrà utilizzato come pareti esterne.

Condizioni confortevoli

Considerare come il calcolo dell'ingegneria termica del muro esterno. Innanzitutto, è necessario calcolare la resistenza richiesta al trasferimento di calore, concentrandosi su condizioni confortevoli e sanitarie:

R ₀ ^tr = (n × (t _in - t _n )): (Δt ⁿ × α _in ), dove

n = 1 è un coefficiente che dipende dalla posizione degli elementi strutturali esterni rispetto all'aria esterna. Dovrebbe essere preso secondo SNiP 23-02-2003 dalla tabella 6.

Δt ⁿ = 4,5 ° C è la differenza di temperatura normalizzata della superficie interna della struttura e dell'aria interna. Accettato in base ai dati SNiP dalla tabella 5.

α _in = 8.7 W / m ² ° C è il trasferimento di calore delle strutture interne di contenimento. I dati sono presi dalla Tabella 5, da SNiP.

Sostituisci i dati nella formula e otteniamo:

R ₀ ^tr = (1 × (20 - (-34)): (4.5 × 8.7) = 1.379 m ² ° C / W.

Termini di risparmio energetico

Effettuando il calcolo termico del muro, in base alle condizioni di risparmio energetico, è necessario calcolare la resistenza richiesta al trasferimento di calore delle strutture. È determinato dal GSOP (grado giorno del periodo di riscaldamento, ° C) secondo la seguente formula:

GOSP = (t _in - t _{da. Per.} ) × Z da. _Per , dove

t _in è la temperatura del flusso d'aria all'interno dell'edificio, ° C.

Z _da.per. e t _da.per. - è la durata (giorni) e la temperatura (° C) del periodo, con una temperatura media giornaliera dell'aria ≤ 8 ° C.

Così:

GOSP = (20 - (-5.9)) × 220 = 5698.

In base alle condizioni di risparmio energetico, determiniamo R ₀ ^tr mediante il metodo di interpolazione secondo SNiP dalla tabella 4:

R ₀ ^mp = 2,4 + (3,0 - 2,4) × (5698 - 4000)) / (6000 - 4000)) = 2,909 (m ² ° C / W)

Inoltre, quando si esegue il calcolo termico della parete esterna, è necessario calcolare la resistenza di scambio termico R ₀ :

R ₀ = 1 / α _in + R ₁ + 1 / α _n , dove

R ₁ = d / l.

d è lo spessore dell'isolante, m

l = 0,042 W / m ° C è la conduttività termica del piatto di lana minerale.

α _n = 23 W / m ² ° C è il trasferimento di calore degli elementi strutturali esterni, preso secondo lo SNiP.

R ₀ = 1 / 8,7 + d / 0,042 + 1/23 = 0,158 + d / 0,042.

Spessore di isolamento

Lo spessore del materiale isolante è determinato in base al fatto che R ₀ = R ₀ ^tr , mentre R ₀ ^tr è preso in condizioni di risparmio energetico, quindi:

2.909 = 0.158 + d / 0.042, donde d = 0.116 m.

Selezioniamo la marca di pannelli sandwich secondo il catalogo con lo spessore ottimale del materiale termoisolante: ДП 120, mentre lo spessore totale del pannello deve essere di 120 mm. Allo stesso modo, viene eseguito il calcolo di ingegneria termica dell'edificio nel suo complesso.

La necessità di eseguire il calcolo

Progettato sulla base del calcolo dell'ingegneria termica, eseguito correttamente, l'involucro dell'edificio consente di ridurre il costo del riscaldamento, il cui costo aumenta regolarmente. Inoltre, la conservazione del calore è considerata un importante compito ambientale, poiché è direttamente correlata alla riduzione del consumo di carburante, che porta a una riduzione dell'impatto dei fattori negativi sull'ambiente.

Inoltre, vale la pena ricordare che l'isolamento improprio può portare a un'eccessiva bagnatura delle strutture, che provocherà la formazione di muffa sulla superficie delle pareti. La formazione di muffa, a sua volta, porterà al deterioramento della decorazione interna (sbucciatura di carta da parati e vernice, distruzione dello strato di intonaco). In casi particolarmente avanzati, può essere necessario un intervento radicale.

Molto spesso, le società di costruzioni nelle loro attività cercano di utilizzare tecnologie e materiali moderni. Solo uno specialista può comprendere la necessità di applicare questo o quel materiale, sia separatamente che in combinazione con altri. Il calcolo termico aiuterà a determinare le soluzioni ottimali che garantiranno la durata degli elementi strutturali e costi finanziari minimi.