建筑物的热力计算：带有示例和公式的分步指南

内容

在线热工计算（计算器概览）
5.1 执行热计算的一般顺序
影响总氮的因素
气隙的影响
用于执行计算的参数
热负荷概念
典型的墙壁设计
酒吧
膨胀粘土块
气块
确定墙体保温层的厚度
房屋通风造成的损失
计算所需的规范文件：
计算的初始数据：
根据房间容积计算热功率
热负荷的类型
季节性负荷
永久热
干热
潜热
室温标准
计算建筑物的规范化和特定隔热特性

在线热工计算（计算器概览）

热工计算可以在互联网上在线完成。让我们快速看一下如何使用它。

进入在线计算器的网站，第一步是选择要进行计算的标准。我选择了 2012 年的规则手册，因为它是一个较新的文件。

接下来，您需要指定构建对象的区域。如果您所在的城市不可用，请选择最近的大城市。之后，我们指出建筑物和场所的类型。您很可能会计算住宅建筑，但您可以选择公共建筑、行政建筑、工业建筑和其他建筑。您需要选择的最后一件事是封闭结构的类型（墙壁、天花板、涂层）。

如果您不知道如何更改它们，我们将计算出的平均温度、相对湿度和热均匀系数保持不变。

在计算选项中，设置除第一个之外的所有两个复选框。

在表格中，我们从外部指示墙饼 - 我们选择材料及其厚度。至此，其实整个计算就完成了。下表是计算结果。如果不满足任何条件，我们会更改材料的厚度或材料本身，直到数据符合规范文件。

如果您想查看计算算法，请单击站点页面底部的“报告”按钮。

5.1 执行热计算的一般顺序

在
根据本手册第 4 段
确定建筑物的类型和条件，根据
应该算什么 R_关于tr.
定义
R_关于tr:

上
公式（5），如果计算建筑物
卫生、卫生、舒适
条件;
上
公式（5a）和表格。 2 如果计算应该
根据节能条件进行。

撰写
总电阻方程
封闭结构与一个
由公式（4）未知并且等价于
他的 R_关于tr.
计算
绝缘层厚度未知
并确定结构的整体厚度。
在这样做时，有必要考虑到典型的
外壁厚度：

厚度
砖墙应该是倍数
砖块尺寸（380、510、640、770 毫米）；
厚度
外墙板被接受
250、300 或 350 毫米；
厚度
夹芯板被接受
等于 50、80 或 100 毫米。

影响总氮的因素

隔热 - 内部或外部 - 显着减少热量损失

热量损失受多种因素影响：

基础 - 绝缘版本在房子里保留热量，非绝缘版本允许高达 20%。
墙 - 多孔混凝土或木质混凝土的吞吐量比砖墙低得多。红粘土砖比硅酸盐砖更能保温。隔板的厚度也很重要：65 厘米厚的砖墙和 25 厘米厚的泡沫混凝土具有相同程度的热损失。
变暖 - 隔热显着改变了画面。用聚氨酯泡沫进行外部绝缘 - 25 毫米厚的板材 - 在效率上与第二层 65 厘米厚的砖墙相同。内部软木 - 70 毫米的板材 - 取代了 25 厘米的泡沫混凝土。专家们说，有效的加热始于适当的绝缘，这并不是徒劳的。
屋顶倾斜的结构和绝缘阁楼减少了损失。由钢筋混凝土板制成的平屋顶可传输高达 15% 的热量。
玻璃区——玻璃的导热系数非常高。无论框架有多紧，热量都会通过玻璃逸出。窗户越多，面积越大，建筑物的热负荷就越高。
通风 - 热量损失的程度取决于设备的性能和使用频率。恢复系统可以让您在一定程度上减少损失。
屋外和屋内的温差——越大，负荷越高。
建筑物内的热量分布 - 影响每个房间的性能。建筑物内的房间凉爽较少：在计算中，这里的舒适温度被认为是+20 C。末端房间冷却得更快——这里的正常温度是+22 C。在厨房里，将空气加热到+18 C就足够了，因为这里还有许多其他热源：炉子、烤箱、冰箱。

气隙的影响

在三层砌体中使用矿棉、玻璃棉或其他平板保温作为加热器的情况下，需要在外砌体和保温层之间安装通风层。该层的厚度应至少为 10 毫米，最好为 20-40 毫米。有必要排空被冷凝水弄湿的绝缘层。

该空气层不是封闭空间，因此，如果它存在于计算中，则有必要考虑 SP 23-101-2004 第 9.1.2 条的要求，即：

a) 位于气隙和外表面之间的结构层（在我们的例子中，这是装饰砖（besser））在热力工程计算中不考虑；

b) 在结构面向外部空气通风层的表面上，应取传热系数αext = 10.8 W/(m°C)。

用于执行计算的参数

要进行热量计算，需要初始参数。

它们取决于许多特征：

建筑物的用途及其类型。
垂直封闭结构相对于基点方向的方向。
未来住宅的地理参数。
建筑物的体积、层数、面积。
门窗洞口的类型和尺寸数据。
加热类型及其技术参数。
常住人口数。
垂直和水平保护结构的材料。
顶楼天花板。
热水设施。
通风类型。

计算中还考虑了结构的其他设计特征。建筑围护结构的透气性不应导致房屋内部过度冷却并降低元件的隔热特性。

墙壁的水渍也会导致热量损失，此外，这会导致潮湿，这会对建筑物的耐用性产生负面影响。

在计算过程中，首先确定建筑材料的热数据，从中制作结构的围护元件。此外，还有待确定降低的传热阻力和是否符合其标准值。

另请阅读：自己动手做化粪池，没有抽水和异味：别墅的简单解决方案

热负荷概念

根据面积或体积，对每个房间分别进行热损失计算

空间加热是对热量损失的补偿。通过墙壁、地基、门窗，热量逐渐被带走。外部温度越低，热量传递到外部的速度越快。为了保持建筑物内的舒适温度，安装了加热器。它们的性能必须足够高以弥补热量损失。

热负荷定义为建筑物热损失的总和，等于所需的加热功率。在计算了房子的热量损失量和方式后，他们将找出供暖系统的功率。总价值还不够。一个有 1 个窗户的房间比一个有 2 个窗户和一个阳台的房间损失的热量少，因此该指标是针对每个房间单独计算的。

计算时，一定要考虑到天花板的高度。如果不超过3m，则按面积大小计算。如果高度为 3 到 4 m，则流量按体积计算。

典型的墙壁设计

我们将分析“馅饼”的各种材料和各种变体的选项，但对于初学者来说，值得一提的是当今最昂贵和极为罕见的选项——实心砖墙。对于秋明，壁厚应为770毫米或三块砖。

酒吧

相比之下，一个相当流行的选择是 200 毫米木材。从图表和下表中可以明显看出，住宅建筑的一根梁是不够的。问题仍然存在，用一张 50 毫米厚的矿棉绝缘外墙是否足够？

材料名称	宽度，米	λ₁, W/(m × °C)	R₁, m2×°С/W
软木衬里	0,01	0,15	0,01 / 0,15 = 0,066
空气	0,02	—	—
Ecover 标准 50	0,05	0,04	0,05 / 0,04 = 1,25
松木梁	0,2	0,15	0,2 / 0,15 = 1,333

代入前面的公式，我们得到所需的绝缘厚度 δ_ut = 0.08 米 = 80 毫米。

因此，一层 50 毫米矿棉的绝缘是不够的，有必要在两层重叠的情况下进行绝缘。

适合切碎、圆柱、胶合和其他类型的木屋爱好者。您可以考虑可用的任何厚度的木墙，并确保在寒冷时期没有外部绝缘，您要么以相同的热能成本结冰，要么在取暖上花费更多。不幸的是，奇迹不会发生。

还值得注意的是原木之间的接缝不完美，这不可避免地导致热量损失。在热像仪的照片中，房子的一角是从里面拍的。

膨胀粘土块

下一个选项最近也很受欢迎，这是一个 400 毫米的膨胀粘土块，带有砖衬里。找出此选项中需要多厚的绝缘层。

材料名称	宽度，米	λ₁, W/(m × °C)	R₁, m2×°С/W
砖	0,12	0,87	0,12 / 0,87 = 0,138
空气	0,02	—	—
Ecover 标准 50	0,05	0,04	0,05 / 0,04 = 1,25
膨胀粘土块	0,4	0,45	0,4 / 0,45 = 0,889

代入前面的公式，我们得到所需的绝缘厚度 δ_ut = 0.094 米 = 94 毫米。

对于带有砖面的粘土砖砌体，需要 100 毫米厚的矿物绝缘材料。

气块

气块 400 毫米，采用“湿立面”技术进行绝缘和抹灰。由于该层的极小，外部石膏的尺寸不包括在计算中。此外，由于砌块的几何形状正确，我们会将内部石膏层减少到 1 厘米。

材料名称	宽度，米	λ₁, W/(m × °C)	R₁, m2×°С/W
Ecover 标准 50	0,05	0,04	0,05 / 0,04 = 1,25
Porevit BP-400 (D500)	0,4	0,12	0,4 / 0,12 = 3,3
石膏	0,01	0,87	0,01 / 0,87 = 0,012

代入前面的公式，我们得到所需的绝缘厚度 δ_ut = 0.003 米 = 3 毫米。

这里得出的结论是：厚度为 400 毫米的 Porevit 块不需要与外部绝缘，外部和内部抹灰或饰面面板就足够了。

确定墙体保温层的厚度

确定建筑围护结构的厚度。初始数据：

建筑面积 - 斯雷德尼
建筑物的用途 - 住宅。
建筑类型 - 三层。
标准房间湿度 - 60%。
内部空气的温度为 18°С。

层数	图层名称	厚度
1	石膏	0,02
2	砌体（大锅）	X
3	绝缘（聚苯乙烯）	0,03
4	石膏	0,02

2 计算程序。

我按照 SNiP II-3-79 *“设计标准”进行计算。建筑热力工程”

A) I 确定所需的热阻 R_{o(tr) 根据公式：}

R_{o(tr)=n(tv-tn)/(Δtn*αv)，其中n是考虑到封闭结构的外表面相对于外部空气的位置而选择的系数。}

n=1

tn 是根据 SNiPa《建筑采暖工程》第 2.3 段计算得出的冬季室外空气 t。

我有条件接受 4

我确定给定条件下的 tн 被视为最冷第一天的计算温度：tн=t_{x(3) ;吨_{x(1)=-20°C；吨_{x(5)=-15°С。}}}

吨_{x(3)=(t_{x(1) + t_{x(5))/2=(-20+(-15))/2=-18°C； tn=-18°С。}}}

Δtn是锡空气和封装结构表面锡之间的标准差，根据表格，Δtn=6°C。 2

αv——围栏结构内表面的传热系数

αv=8.7 W/m2°C（根据表4）

R_{o(tr)=n(tv-tn)/(Δtn*αv)=1*(18-(-18)/(6*8.7)=0.689(m2°C/W)}

B) 确定 R_关于=1/αv+R₁+R₂+R₃+1/αn ，其中 αn 是传热系数，适用于外封闭表面的冬季条件。根据表格，αн=23 W/m2°С。 6#层

	材料名称	项目编号	ρ，公斤/立方米	σ, 米	λ	小号
1	石灰砂浆	73	1600	0,02	0,7	8,69
2	科特列茨	98	1600	0,39	1,16	12,77
3	聚苯乙烯泡沫塑料	144	40	X	0,06	0,86
4	复杂的解决方案	72	1700	0,02	0,70	8,95

为了填写表格，我确定了封闭结构的运行条件，具体取决于场所内的湿度区域和潮湿状态。

1 根据表格，该处所的湿度状况是正常的。一

2 湿度区 - 干燥

我确定操作条件→A

R₁₌σ₁/λ₁\u003d 0.02 / 0.7 \u003d 0.0286 (m2°C / W)

R₂=σ₂/λ₂=0,39/1,16= 0,3362

R₃=σ₃/λ₃=X/0.06 (m2°C/W)

R₄=σ₄/λ₄\u003d 0.02 / 0.7 \u003d 0.0286 (m2°C / W)

R_关于=1/αv+R₁+R₂+1/αn = 1/8.7+0.0286 + 0.3362+X/0.06 +0.0286+1/23 = 0.518+X/0.06

我接受 R_关于= R_{o(tr)=0.689m2°C/W}

0.689=0.518+X/0.06

X_tr\u003d (0.689-0.518) * 0.06 \u003d 0.010 (m)

我建设性地接受 σ_{1(f)=0.050 米}

R_{1(φ)= σ_{1(f)/λ₁=0.050/0.060=0.833 (m2°C/W)}}

3 我确定了建筑围护结构的惯性（质量）。

D=R₁*S₁+ R₂*S₂+ R₃*S₃=0,029*8,69+0,3362*12,77+0,833*0,86+0,0286*8,95 = 5,52

结论：墙体围护结构采用石灰石ρ=2000kg/m3，厚0.390m，用0.050m厚的泡沫塑料保温，保证了房舍的正常温湿度条件，满足房舍卫生卫生要求。 .

房屋通风造成的损失

在这种情况下，关键参数是空气交换率。如果房子的墙壁是透气的，这个值就等于 1。

另请阅读：冰箱不结冰的原因：常见故障及解决方法

冷空气进入鸡舍是通过送风进行的。排气通风有助于热空气逸出。通过通风换热器-换热器减少损失。它不允许热量与流出的空气一起逸出，它会加热流入的气流

有一个公式可以确定通过通风系统的热量损失：

Qv \u003d (V x Kv: 3600) x P x C x dT

这里的符号含义如下：

Qv——热损失。
V 是房间的体积，单位为 mᶾ。
P 是空气密度。它的值等于 1.2047 kg/mᶾ。
Kv——空气交换的频率。
C 是比热容。它等于 1005 J / kg x C。

根据该计算的结果，可以确定加热系统的热发生器的功率。在功率值过高的情况下，带有热交换器的通风装置可以成为一种解决方法。考虑几个由不同材料制成的房屋的例子。

计算所需的规范文件：

SNiP 23-02-2003 (SP 50.13330.2012)。 “建筑物的热保护”。 2012年更新版。
SNiP 23-01-99* (SP 131.13330.2012)。 “建筑气候学”。 2012年更新版。
SP 23-101-2004。《建筑物热防护设计》。
GOST 30494-2011 住宅和公共建筑。室内小气候参数。

计算的初始数据：

我们确定要建造房屋的气候带。我们打开 SNiP 23-01-99 *. “Construction climatology”，我们找到表 1。在这张表中，我们找到了我们的城市（或尽可能靠近施工现场的城市），例如，在村庄中进行施工位于穆罗姆市附近，我们将采取穆罗姆市的指标！来自第 5 列 - “最冷五天期间的气温，安全性为 0.92” - “-30°C”；
我们确定加热期的持续时间 - 在 SNiP 23-01-99 * 中打开表 1 * 和第 11 列（室外平均每日温度为 8°C），持续时间为 zht = 214 天；
我们确定加热期间的平均室外温度，为此，从同一个表 1 SNIP 23-01-99 *，选择第 12 列中的值 - tht \u003d -4.0°С。
最佳室内温度根据 GOST 30494-96 中的表 1-tint = 20°C；

然后，我们需要决定墙壁本身的设计。由于早期的房屋是用一种材料（砖、石头等）建造的，所以墙壁非常厚实。但是，随着科技的发展，人们有了导热性非常好的新材料，这使得通过增加隔热层从主体（承重材料）开始可以显着降低墙体的厚度，从而出现了多层墙体。

多层墙中至少有三个主要层：

1层——承重墙——其目的是将荷载从上覆结构转移到基础上；
2层 - 隔热 - 其目的是尽可能地保留房屋内部的热量；
第三层——装饰性和保护性——其目的是使房屋的立面美观，同时保护绝缘层免受外部环境（雨、雪、风等）的影响；

考虑我们的例子，下面的墙组成：

第一层 - 我们接受 400 毫米厚的加气混凝土砌块的承重墙（我们建设性地接受 - 考虑到地板梁将搁在上面的事实）；
第 2 层 - 我们从矿棉板开始，我们将通过热工程计算确定其厚度！
3 层 - 我们接受饰面硅酸盐砖，层厚 120 毫米；
第 4 层 - 因为从内部我们的墙将覆盖一层水泥砂浆灰泥，我们也将其包括在计算中并将其厚度设置为 20 毫米；

根据房间容积计算热功率

这种确定供暖系统热负荷的方法不如第一种方法通用，因为它旨在计算天花板高的房间，但它没有考虑到天花板下的空气总是比下部的空气温暖因此，热损失量会因地区而异。

天花板超过标准的建筑物或房间的供暖系统的热量输出是根据以下条件计算的：

Q=V*41W（34W），

其中 V 是房间的外部体积，单位为 m？，

41 W 是加热一立方米标准建筑（在面板房中）所需的特定热量。如果使用现代建筑材料进行施工，则比热损失指标通常包含在计算中，其值为 34 瓦。

在使用放大法计算建筑物热损失的第一种或第二种方法时，可以根据各种因素使用在一定程度上反映建筑物热损失的真实性和依赖性的修正系数。

玻璃类型：

三重包装0.85，
双1.0，
双重绑定 1.27.

窗户和入口门的存在分别使家里的热量损失增加了 100 瓦和 200 瓦。
外墙保温特性及其透气性：

现代保温材料 0.85
标准（两块砖和绝缘）1.0，
保温性能低或壁厚微不足道 1.27-1.35。

窗户面积占房间面积的百分比：10%-0.8、20%-0.9、30%-1.0、40%-1.1、50%-1.2。
根据所使用的楼板和屋顶结构的类型和特性，单个住宅建筑的计算应使用大约 1.5 的修正系数。
估计冬季室外温度（每个地区都有，由标准确定）：-10度0.7，-15度0.9，-20度1.10，-25度1.30，-35度1，5度。
热损失也会随着外墙数量的增加而增加，其关系如下：一堵墙 - 加上 10% 的热量输出。

但是，尽管如此，只有在对建筑物进行了准确和完整的热力计算之后，才能确定哪种方法能够给出准确和真实的供暖设备热功率结果。

热负荷的类型

计算考虑了平均季节性温度

热负荷具有不同的性质。与墙的厚度、屋顶结构相关的热损失有一定的恒定水平。有暂时的 - 温度急剧下降，通风良好。整个热负荷的计算也考虑到了这一点。

季节性负荷

所谓的与天气有关的热量损失。这些包括：

室外空气温度与室内温度之间的差异；
风速和风向；
太阳辐射量 - 建筑物的高日照和大量晴天，即使在冬天，房子也不会冷却；
空气湿度。

另请阅读：将 RCD 连接到不接地的单相网络的规则：最佳方案 + 工单

季节性负荷由可变的年度计划和固定的每日计划来区分。季节性热负荷是供暖、通风和空调。前两个物种被称为冬季。

永久热

工业制冷设备产生大量热量

包括全年热水供应和技术设备。后者对于工业企业来说很重要：蒸煮器、工业冰箱、蒸汽室会散发出大量的热量。

在住宅建筑中，热水供应负荷与供暖负荷相当。该值在一年中变化不大，但根据一天中的时间和一周中的一天而变化很大。夏季，生活热水的消耗量减少了 30%，因为冷水供应中的水温比冬季高 12 度。在寒冷的季节，热水的消耗量会增加，尤其是在周末。

干热

舒适模式由空气温度和湿度决定。这些参数是使用干热和潜热的概念计算的。干是用特殊的干温度计测量的值。它受以下因素影响：

玻璃和门口；
冬季供暖的阳光和热负荷；
不同温度的房间之间的隔断，空地上方的地板，阁楼下方的天花板；
墙壁和门上的裂缝、缝隙、缝隙；
加热区域外的空气管道和通风；
设备;
人们。

计算中不考虑混凝土基础上的地板、地下墙壁。

潜热

室内湿度升高室内温度

这个参数决定了空气的湿度。来源是：

设备 - 加热空气，降低湿度；
人是水分的来源；
空气流过墙壁上的裂缝和缝隙。

室温标准

在对系统参数进行任何计算之前，至少有必要了解预期结果的顺序，并且还必须具有一些必须代入公式或由它们指导的表格值的标准化特征。

通过使用这样的常数进行参数计算，人们可以对系统所需的动态或常数参数的可靠性充满信心。

对于不同用途的处所，有住宅和非住宅处所的温度制度参考标准。这些规范体现在所谓的 GOST 中。

对于供暖系统，这些全局参数之一是室温，无论一年中的时期和环境条件如何，它都必须保持恒定。

根据卫生标准和规则的规定，相对于一年中的夏季和冬季，温度存在差异。空调系统负责夏季房间的温度状态，本文详细介绍了其计算原理。

但是冬天的室温是由供暖系统提供的。因此，我们对冬季的温度范围及其偏差容差感兴趣。

大多数监管文件规定了以下温度范围，使人在房间里感到舒适。

对于不超过 100 平方米的办公类型的非住宅楼宇：

22-24°C - 最佳空气温度；
1°C - 允许波动。

对于面积超过100平方米的办公型场所，温度为21-23°C。对于工业类型的非住宅场所，温度范围因场所的用途和既定的劳动保护标准而有很大差异。

每个人舒适的室温是“自己的”。有人喜欢在房间里很温暖，有人喜欢在房间凉爽的时候感到舒适——这一切都很个性化

至于住宅楼宇：公寓、私人住宅、屋苑等，有一定的温度范围，可根据住户的意愿进行调整。

然而，对于公寓和房屋的特定场所，我们有：

20-22°С - 住宅，包括儿童，房间，公差 ± 2°С -
19-21°C——厨房、卫生间，公差±2°C；
24-26°С - 浴室、淋浴间、游泳池，公差±1°С；
16-18°С - 走廊、走廊、楼梯间、储藏室，公差 +3°С

需要注意的是，还有几个影响房间温度的基本参数，在计算供暖系统时需要重点关注：湿度（40-60%）、空气中氧气和二氧化碳的浓度(250:1)、气团运动速度(0.13-0.25 m/s)等。

计算建筑物的规范化和特定隔热特性

在进行计算之前，我们重点介绍监管文献中的一些摘录。

SP 50.13330.2012 第 5.1 条规定，建筑物的隔热外壳必须满足以下要求：

降低单个外壳的热传递阻力
结构不应小于归一化值（逐元素
要求）。
建筑物的特定隔热特性不应超过
标准化值（复杂要求）。
围护结构内表面的温度应
不低于最低允许值（卫生和卫生
要求）。
在满足建筑热保护要求的同时
满足条件 1,2 和 3。

SP 50.13330.2012 的第 5.5 条。建筑物的特定隔热特性的归一化值，k(tr ⁄ vol)，W ⁄ (m³ × °С)，应根据建筑物的受热量和采暖期的度数天数取值建筑面积按表 7 计算，考虑到
笔记。

表 7 建筑物特定隔热特性的归一化值：

加热体积建筑物, Vot, m³	值k(tr ⁄ vol)，W ⁄ (m² × °C)，在 GSOP 值时，°C × 天 ⁄ 年
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