Berechnung des Wärmeverlustes eines Privathauses anhand von Beispielen

Damit sich Ihr Haus nicht als bodenlose Grube f√ľr Heizkosten herausstellt, empfehlen wir Ihnen, die grundlegenden Richtungen der w√§rmetechnischen Forschung und die Berechnungsmethode zu studieren. Ohne vorl√§ufige Berechnung der W√§rmepermeabilit√§t und der Feuchtigkeitsansammlung geht die gesamte Essenz des Wohnungsbaus verloren.

Berechnung des Wärmeverlustes eines Privathauses anhand von Beispielen

Physik wärmetechnischer Prozesse

Verschiedene Bereiche der Physik haben viel gemeinsam, um die Ph√§nomene zu beschreiben, die sie untersuchen. So ist es auch in der W√§rmetechnik: Die Prinzipien, die thermodynamische Systeme beschreiben, stimmen eindeutig mit den Grundlagen des Elektromagnetismus, der Hydrodynamik und der klassischen Mechanik √ľberein. Schlie√ülich geht es um die Beschreibung derselben Welt, daher ist es nicht verwunderlich, dass die Modelle physikalischer Prozesse in vielen Forschungsbereichen durch einige Gemeinsamkeiten gekennzeichnet sind..

Die Essenz thermischer Ph√§nomene ist leicht zu verstehen. Die Temperatur eines K√∂rpers oder der Grad seiner Erw√§rmung ist nichts anderes als ein Ma√ü f√ľr die Intensit√§t der Schwingungen der Elementarteilchen, aus denen dieser K√∂rper besteht. Wenn zwei Teilchen kollidieren, √ľbertr√§gt dasjenige mit dem h√∂heren Energieniveau offensichtlich Energie auf das Teilchen mit niedrigerer Energie, aber niemals umgekehrt. Dies ist jedoch nicht der einzige Weg des Energieaustauschs, die √úbertragung ist auch mittels W√§rmestrahlungsquanten m√∂glich. In diesem Fall bleibt das Grundprinzip zwangsl√§ufig erhalten: Ein von einem weniger erhitzten Atom emittiertes Quant kann keine Energie auf ein hei√üeres Elementarteilchen √ľbertragen. Es reflektiert einfach von ihm und verschwindet entweder spurlos oder √ľbertr√§gt seine Energie mit weniger Energie auf ein anderes Atom.

W√§rme√ľbertragung in festem Zustand

Die Thermodynamik ist gut, weil die darin ablaufenden Prozesse absolut visuell sind und unter dem Deckmantel verschiedener Modelle interpretiert werden k√∂nnen. Die Hauptsache ist, grundlegende Postulate wie das Gesetz der Energie√ľbertragung und das thermodynamische Gleichgewicht zu beachten. Wenn Ihre Idee diesen Regeln entspricht, k√∂nnen Sie die Technik der w√§rmetechnischen Berechnungen von und nach leicht verstehen.

W√§rme√ľbertragungswiderstand

Die F√§higkeit eines Materials, W√§rme zu √ľbertragen, wird als W√§rmeleitf√§higkeit bezeichnet. Im allgemeinen Fall ist es immer h√∂her, je gr√∂√üer die Dichte der Substanz ist und desto besser ist ihre Struktur f√ľr die √úbertragung kinetischer Schwingungen geeignet.

Vergleich der Energieeffizienz verschiedener BaustoffeVergleich der Energieeffizienz verschiedener Baustoffe

Der W√§rmewiderstand ist eine Gr√∂√üe, die umgekehrt proportional zur W√§rmeleitf√§higkeit ist. F√ľr jedes Material nimmt diese Eigenschaft je nach Struktur, Form und einer Reihe anderer Faktoren eindeutige Werte an. Beispielsweise kann sich die Effizienz der W√§rme√ľbertragung in der Materialdicke und in der Zone ihres Kontakts mit anderen Medien unterscheiden, insbesondere wenn sich zwischen den Materialien in einem anderen Aggregatzustand mindestens eine minimale Materieschicht befindet. Der W√§rmewiderstand wird quantitativ ausgedr√ľckt als Temperaturdifferenz geteilt durch den W√§rmestrom:

R.t = (T.2 – T.1) / P.

Wo:

  • R.t – W√§rmewiderstand des Standortes, K / W;
  • T.2 – Temperatur am Anfang des Abschnitts, K;
  • T.1 – Temperatur des Abschnittsendes, K;
  • P – W√§rmefluss, W..

Bei der Berechnung des W√§rmeverlusts spielt der W√§rmewiderstand eine entscheidende Rolle. Jede umschlie√üende Struktur kann als planparalleles Hindernis f√ľr den W√§rmestrompfad dargestellt werden. Sein Gesamtw√§rmewiderstand ist die Summe der Widerst√§nde jeder Schicht, w√§hrend alle Trennw√§nde zu einer r√§umlichen Struktur hinzugef√ľgt werden, die tats√§chlich ein Geb√§ude ist.

R.t = l / (& Dgr; S)

Wo:

  • R.t – W√§rmewiderstand des Schaltungsabschnitts, K / W;
  • l ist die L√§nge des W√§rmekreislaufabschnitts m;
  • ? – W√§rmeleitf√§higkeitskoeffizient des Materials, W / (m ¬∑ K);
  • S – Querschnittsfl√§che des Standortes, m2.

Faktoren, die den Wärmeverlust beeinflussen

Thermische Prozesse korrelieren gut mit elektrischen: Die Temperaturdifferenz wirkt in der Rolle der Spannung, der W√§rmefluss kann als St√§rke des Stroms betrachtet werden, aber f√ľr den Widerstand m√ľssen Sie nicht einmal Ihren eigenen Begriff erfinden. Auch das Konzept des geringsten Widerstands, das in der Heiztechnik als Kaltbr√ľcken erscheint, ist voll g√ľltig..

Wenn wir ein beliebiges Material im Abschnitt betrachten, ist es ziemlich einfach, den W√§rmestrompfad sowohl auf Mikro- als auch auf Makroebene festzulegen. Als erstes Modell nehmen wir eine Betonwand, bei der aus technologischen Gr√ľnden durch Befestigungen Stahlstangen eines beliebigen Abschnitts hergestellt werden. Stahl leitet W√§rme etwas besser als Beton, daher k√∂nnen wir drei Hauptw√§rmestr√∂me unterscheiden:

  • durch die Dicke des Betons
  • durch Stahlstangen
  • von Stahlstangen bis Beton

W√§rmeverlust durch kalte Br√ľcken in BetonW√§rmeverlust durch kalte Br√ľcken in Beton

Das letzte W√§rmestrommodell ist am interessantesten. Da sich die Stahlstange schneller erw√§rmt, gibt es einen Temperaturunterschied zwischen den beiden Materialien n√§her an der Au√üenseite der Wand. Stahl „pumpt“ also nicht nur von selbst W√§rme nach au√üen, sondern erh√∂ht auch die W√§rmeleitf√§higkeit benachbarter Betonmassen.

In por√∂sen Medien laufen thermische Prozesse auf √§hnliche Weise ab. Fast alle Baustoffe bestehen aus einem verzweigten Feststoffnetz, dessen Raum mit Luft gef√ľllt ist. Somit ist der Hauptw√§rmeleiter ein festes, dichtes Material, aber aufgrund der komplexen Struktur ist der Weg, auf dem sich die W√§rme ausbreitet, gr√∂√üer als der Querschnitt. Der zweite Faktor, der den W√§rmewiderstand bestimmt, ist somit die Heterogenit√§t jeder Schicht und der Geb√§udeh√ľlle als Ganzes..

Reduzierung des Wärmeverlusts und Verlagerung des Taupunkts in die Dämmung mit AußenwanddämmungReduzierung des Wärmeverlusts und Verlagerung des Taupunkts in die Dämmung mit Außenwanddämmung

Der dritte Faktor, der die W√§rmeleitf√§higkeit beeinflusst, ist die Ansammlung von Feuchtigkeit in den Poren. Wasser hat einen 20- bis 25-mal niedrigeren W√§rmewiderstand als Luft. Wenn es also die Poren f√ľllt, wird die Gesamtw√§rmeleitf√§higkeit des Materials noch h√∂her als wenn √ľberhaupt keine Poren vorhanden w√§ren. Wenn Wasser gefriert, wird die Situation noch schlimmer: Die W√§rmeleitf√§higkeit kann bis zu 80-mal ansteigen. Die Feuchtigkeitsquelle ist normalerweise Raumluft und atmosph√§rischer Niederschlag. Dementsprechend sind die drei Hauptmethoden zur Bew√§ltigung dieses Ph√§nomens die Abdichtung von W√§nden von au√üen, die Verwendung von Dampfschutz und die Berechnung der Feuchtigkeitsansammlung, die notwendigerweise parallel zur Vorhersage des W√§rmeverlusts durchgef√ľhrt wird..

Differenzierte Berechnungsschemata

Der einfachste Weg, den W√§rmeverlust in einem Geb√§ude zu bestimmen, besteht darin, die Werte des W√§rmeflusses durch die Strukturen, aus denen das Geb√§ude besteht, zu summieren. Diese Technik ber√ľcksichtigt vollst√§ndig den Unterschied in der Struktur verschiedener Materialien sowie die Besonderheiten des W√§rmeflusses durch sie und in den Knoten des Widerlagers einer Ebene zur anderen. Ein derart dichotomer Ansatz vereinfacht die Aufgabe erheblich, da sich unterschiedliche umschlie√üende Strukturen bei der Konstruktion von W√§rmeschutzsystemen erheblich unterscheiden k√∂nnen. Dementsprechend ist es mit einer separaten Studie einfacher, die H√∂he des W√§rmeverlusts zu bestimmen, da hierf√ľr verschiedene Berechnungsmethoden bereitgestellt werden:

  • Bei W√§nden sind W√§rmelecks quantitativ gleich der Gesamtfl√§che multipliziert mit dem Verh√§ltnis der Temperaturdifferenz zum W√§rmewiderstand. In diesem Fall muss die Ausrichtung der W√§nde zu den Kardinalpunkten ber√ľcksichtigt werden, um ihre Erw√§rmung am Tag sowie die Blaskapazit√§t von Geb√§udestrukturen zu ber√ľcksichtigen.
  • F√ľr Fu√üb√∂den ist die Technik dieselbe, ber√ľcksichtigt jedoch das Vorhandensein eines Dachraums und seine Funktionsweise. Auch die Raumtemperatur wird als Wert 3-5 ¬į C h√∂her angenommen, die berechnete Luftfeuchtigkeit wird ebenfalls um 5-10% erh√∂ht.
  • Der W√§rmeverlust durch den Boden wird zonal berechnet und beschreibt die Riemen entlang des Geb√§udeumfangs. Dies liegt daran, dass die Temperatur des Bodens unter dem Boden in der Mitte des Geb√§udes im Vergleich zum Fundament h√∂her ist.
  • Der W√§rmefluss durch die Verglasung wird durch die Passdaten der Fenster bestimmt. Sie m√ľssen auch die Art des Widerlagers der Fenster an den W√§nden und die Tiefe der H√§nge ber√ľcksichtigen.

Q = S (?T / R.t)

Wo:

  • Q – W√§rmeverlust, W;
  • S – Wandfl√§che, m2;;
  • ?T. – Temperaturunterschied innerhalb und au√üerhalb des Raumes, ¬į –°;
  • R.t – Best√§ndigkeit gegen W√§rme√ľbertragung, m2¬į –° / W..

Berechnungsbeispiel

Bevor wir zum Demo-Beispiel √ľbergehen, beantworten wir die letzte Frage: Wie kann der integrale W√§rmewiderstand komplexer Mehrschichtstrukturen korrekt berechnet werden? Dies kann nat√ľrlich von Hand erfolgen, da im modernen Bauwesen nicht viele Arten von tragenden Basen und Isolationssystemen verwendet werden. Es ist jedoch ziemlich schwierig, das Vorhandensein von dekorativen Oberfl√§chen, Innen- und Fassadenputz sowie den Einfluss aller Transienten und anderer Faktoren zu ber√ľcksichtigen. Es ist besser, automatisierte Berechnungen zu verwenden. Eine der besten Netzwerkressourcen f√ľr solche Aufgaben ist smartcalc.ru, die zus√§tzlich ein Taupunktverschiebungsdiagramm in Abh√§ngigkeit von den klimatischen Bedingungen zeichnet.

Online-Rechner f√ľr W√§rmetechnik f√ľr Geb√§udeh√ľllen

Nehmen wir zum Beispiel ein beliebiges Geb√§ude, nachdem wir die Beschreibung studiert haben, deren Beschreibung der f√ľr die Berechnung erforderliche Anfangsdatensatz beurteilen kann. In der Region Leningrad befindet sich ein einst√∂ckiges Haus von regelm√§√üiger rechteckiger Form mit den Abmessungen 8,5 x 10 m und einer Deckenh√∂he von 3,1 m. Das Haus hat einen nicht isolierten Boden auf dem Boden mit Brettern auf Baumst√§mmen mit einem Luftspalt, die Bodenh√∂he ist 0,15 m h√∂her als die Bodenplanungsmarke auf dem Gel√§nde. Wandmaterial – 42 cm dicker Schlackenmonolith mit bis zu 30 mm dickem Zement-Kalk-Innenputz und bis zu 50 mm dickem Au√üenschlackenzement-Putz vom Typ „Pelzmantel“. Gesamtverglasungsfl√§che – 9,5 m2, Als Fenster wurde eine doppelt verglaste Einheit in einem w√§rmesparenden Profil mit einem durchschnittlichen W√§rmewiderstand von 0,32 m verwendet2¬į –° / W. Die √úberlappung erfolgte auf Holzbalken: Der Boden wurde entlang der Schindeln verputzt, mit Hochofenschlacke gef√ľllt und oben mit einem Estrich bedeckt, √ľber der Decke befand sich ein kalter Dachboden. Die Aufgabe der Berechnung des W√§rmeverlusts ist die Bildung eines W√§rmeschutzsystems f√ľr W√§nde.

Fußboden

Der erste Schritt besteht darin, den W√§rmeverlust durch den Boden zu bestimmen. Da ihr Anteil am gesamten W√§rmeabfluss am geringsten ist und auch auf eine Vielzahl von Variablen zur√ľckzuf√ľhren ist (Dichte und Art des Bodens, Gefriertiefe, Massivit√§t des Fundaments usw.), erfolgt die Berechnung des W√§rmeverlusts nach einem vereinfachten Verfahren unter Verwendung des verringerten Widerstands gegen W√§rme√ľbertragung. Entlang der Kontaktlinie mit der Erdoberfl√§che werden entlang des Geb√§udeumfangs vier Zonen beschrieben – umkreisende Streifen mit einer Breite von 2 Metern. F√ľr jede der Zonen wird ihr eigener Wert des verringerten Widerstands gegen W√§rme√ľbertragung genommen. In unserem Fall gibt es drei Zonen mit einer Fl√§che von 74, 26 und 1 m2. Lassen Sie sich nicht durch die Gesamtsumme der Zonenfl√§chen verwirren, die um 16 m gr√∂√üer ist als die Fl√§che des Geb√§udes2, Der Grund daf√ľr ist eine doppelte Neuberechnung der sich kreuzenden Streifen der ersten Zone in den Ecken, wo der W√§rmeverlust im Vergleich zu den Abschnitten entlang der W√§nde viel h√∂her ist. Anwenden von W√§rme√ľbertragungswiderstandswerten von 2,1, 4,3 und 8,6 m2¬į –° / W f√ľr die Zonen eins bis drei bestimmen wir den W√§rmefluss durch jede Zone: 1,23, 0,21 bzw. 0,05 kW.

Wände

Unter Verwendung der Gel√§ndedaten sowie der Materialien und der Dicke der Schichten, die die W√§nde bilden, m√ľssen Sie beim oben genannten Dienst smartcalc.ru die entsprechenden Felder ausf√ľllen. Nach den Ergebnissen der Berechnung betr√§gt der Widerstand gegen W√§rme√ľbertragung 1,13 m2¬į C / W und der W√§rmefluss durch die Wand betr√§gt 18,48 W pro Quadratmeter. Mit einer Gesamtwandfl√§che (ohne Verglasung) von 105,2 m2 Der Gesamtw√§rmeverlust durch die W√§nde betr√§gt 1,95 kW / h. In diesem Fall betr√§gt der W√§rmeverlust durch die Fenster 1,05 kW.

√úberlappung und Dach

Die Berechnung des W√§rmeverlusts durch den Dachboden kann auch im Online-Rechner durchgef√ľhrt werden, indem der gew√ľnschte Typ der umschlie√üenden Strukturen ausgew√§hlt wird. Infolgedessen betr√§gt der Bodenwiderstand gegen W√§rme√ľbertragung 0,66 m2¬į –° / W und der W√§rmeverlust betr√§gt 31,6 W pro Quadratmeter, dh 2,7 kW aus der gesamten Fl√§che der umschlie√üenden Struktur.

Der gesamte Gesamtw√§rmeverlust betr√§gt nach Berechnungen 7,2 kWh. Bei einer ausreichend geringen Qualit√§t der Geb√§udestrukturen ist dieser Indikator offensichtlich viel niedriger als der tats√§chliche. Tats√§chlich ist eine solche Berechnung idealisiert, sie ber√ľcksichtigt keine speziellen Koeffizienten, Luftstrom, Konvektionskomponente der W√§rme√ľbertragung, Verluste durch Bel√ľftung und Eingangst√ľren. In der Tat k√∂nnen die tats√§chlichen W√§rmeverluste aufgrund der minderwertigen Installation der Fenster, des mangelnden Schutzes am Dachpfeiler der Mauerlat und der schlechten Abdichtung der W√§nde vom Fundament aus zwei- oder sogar dreimal h√∂her sein als die berechneten. Trotzdem helfen bereits grundlegende w√§rmetechnische Studien zu bestimmen, ob die Strukturen eines im Bau befindlichen Hauses zumindest in erster N√§herung den Hygienestandards entsprechen..

Wärmeverlust zu HauseWärmeverlust zu Hause

Abschlie√üend geben wir eine wichtige Empfehlung: Wenn Sie die W√§rmephysik eines bestimmten Geb√§udes wirklich vollst√§ndig verstehen m√∂chten, m√ľssen Sie die in dieser √úbersicht und in der Fachliteratur beschriebenen Prinzipien verstehen. Zum Beispiel kann Elena Malyavinas Nachschlagewerk „W√§rmeverlust eines Geb√§udes“ eine sehr gute Hilfe in dieser Angelegenheit sein, in der die Spezifit√§t von w√§rmetechnischen Prozessen ausf√ľhrlich erkl√§rt wird, Links zu den erforderlichen beh√∂rdlichen Dokumenten sowie Beispiele f√ľr Berechnungen und alle erforderlichen Referenzinformationen angegeben werden.

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