Теплопотери зданий

Расчёт теплопотерь здания через ограждающие конструкции и инфильтрацию воздуха.

heatlossbuildingsКалькулятор

Обзор

Потери тепла через ограждающие конструкции зданий обусловлены разностью температур между внутренней и наружной средой и тепловым сопротивлением каждого слоя конструкции. Суммируя сопротивления всех слоев материала, а также внутренних и наружных поверхностных пленок, проектировщики оценивают установившийся тепловой поток (в ваттах) через стены, крыши, полы и элементы, контактирующие с грунтом. Приведенные ниже справочные значения применимы для приблизительных расчетов для распространенных типов конструкций.

Основные формулы

Потери тепла в установившемся режиме через элемент здания

$Q = \frac{A \cdot \Delta T}{R_{total}}$

Полное тепловое сопротивление (последовательные слои)

$R_{total} = R_i + R_1 + R_2 + \dots + R_n + R_o$

Для конструкций, контактирующих с грунтом, замените сопротивление наружной воздушной пленки $R_o$ на эквивалентное сопротивление грунта $R_e$ из таблицы ниже.

Коэффициент теплоотдачи

$U = \frac{1}{R_{total}}$

Таким образом, потери тепла также можно записать как:

$Q = U \cdot A \cdot \Delta T$

Переменные

Символ	Описание	Единица
$Q$	Heat loss rate	W
$A$	Area of building component	m²
$\Delta T$	Indoor-outdoor temperature difference	K or °C
$R_{total}$	Total thermal resistance	m²K/W
$R_i$	Interior surface film resistance	m²K/W
$R_o$	Exterior surface film resistance	m²K/W
$R_e$	Equivalent resistance for earth-contact elements	m²K/W
$U$	Overall heat transfer coefficient	W/m²K
$h$	Basement floor level below earth bound	m

Данные о тепловом сопротивлении

Внутренние и наружные поверхностные пленки

2 строк

Значения теплового сопротивления для внутренних и наружных воздушных пленок.
Элементы здания	Ri (Внутренний) (m^2K/W)	Ro (Наружный) (m^2K/W)	Ri + Ro (m^2K/W)
Элементы, граничащие с окружающей средой	0.13	0.04	0.17
Другие элементы здания (внутренние перегородки)	0.13	0.13	0.26

Источник: engineeringtoolbox.com

Элементы здания, граничащие с грунтом

6 строк

Эквивалентное термическое сопротивление (Re) для элементов, контактирующих с грунтом. h = глубина подвала ниже уровня земли в метрах.
Описание	Re (m^2K/W)
Полы от 0,5 м выше до 0,5 м ниже уровня земли, 0-1 м от наружной стены, без защиты от мостиков холода	0.2
Полы от 0,5 м выше до 0,5 м ниже уровня земли, с защитой от мостиков холода	1.0
Пол в центральной части, выше 1 м от наружной стены	1.5
Пол подвала, 0,5 м ниже уровня земли	2.0
Подвальные стены ниже уровня грунта, вся стена примыкает к грунту	0.2 + 0.3h
Подвальные стены ниже уровня грунта, пол частично примыкает к воздуху	2.0

Источник: engineeringtoolbox.com

Калькулятор

Стационарные теплопотери здания

Площадь компонента(m^2)

Перепад температур(K)

Суммарное тепловое сопротивление(m^2K/W)

Конвертер единиц

Конвертер единиц теплопотерь здания

Теплопотери(W)

Площадь(m^2)

Тепловое сопротивление(m^2K/W)

U-value(W/(m^2K))

Перепад температур(C)

Интерактивная диаграмма теплопотерь в грунт

Оригинальная диаграмма building_heat_loss_ground.png представлена ниже с использованием восстановленных данных о сопротивлении грунта. На графике показано, как эквивалентное сопротивление грунта меняется для типичных условий полов и стен подвалов.

Теплопотери здания через грунт - эквивалентное сопротивление

Восстановленные оригинальные таблицы источника

Следующие таблицы восстановлены с оригинальной страницы источника для сохранения полных справочных данных.

Термическое сопротивление - внутренние и наружные стены

2 строк

Thermal Resistance - Inside and Outside Walls
Ri = 1/fi 1)	Ro = 1/fo 1)	Ri+ Ro	Сопротивление (m2K/W)
Строительные элементы, контактирующие с окружающей средой	0.13	0.04	0.17
Другие строительные элементы	0.13	0.13	0.26

Источник: engineeringtoolbox.com

Строительные элементы - термическое сопротивление относительно грунта

6 строк

Building Elements - Thermal Resistance against Earth
Re	Сопротивление (m2K/W)
Полы от 0,5 м выше до 0,5 м ниже уровня земли, 0-1 м от внутренней наружной стены - без защиты от мостиков холода	0.2
Полы от 0,5 м выше до 0,5 м ниже уровня земли - с защитой от мостиков холода	1
Центральная часть пола более 1 м от внутренней наружной стены	1.5
Подвальные полы 0,5 м ниже уровня земли	2
Стены подвала ниже уровня земли, вся стена соприкасается с грунтом, где h - уровень пола подвала ниже уровня земли (м)	0.2 + 0.3 h
Стены подвала ниже уровня земли, пол подвала соприкасается с грунтом и частично с воздухом	2

Источник: engineeringtoolbox.com

Исходные изображения источников

Следующие исходные изображения сохраняются, чтобы избежать потери визуального справочного материала. Когда изображение содержит диаграмму или табличные данные, извлечённые значения представлены в таблицах страницы, калькуляторах или интерактивных графиках; оставшиеся изображения сохраняются в качестве визуальных справочных ссылок.

теплопотери здания через грунт

Инженерные заметки

Предположение о стационарном состоянии. Формула $Q = A\Delta T / R_{total}$ предполагает постоянные внутренние и наружные температуры. Реальные условия включают суточные и сезонные циклы, солнечные поступления и внутренние источники тепла, что делает динамический анализ более точным для моделирования энергопотребления.
Термические мостики. Структурные соединения (стальные стойки, края плит, перемычки) создают локальные пути с низким сопротивлением, которые не учитываются простыми суммами R-значений слоёв. Значения защиты от мостиков холода в таблице контакта с грунтом учитывают часть этого, но для детальных проектов требуются расчёты термических мостиков (ψ-значения).
Сопротивление контакта с грунтом зависит от геометрии. Значения $R_e$ для элементов, контактирующих с грунтом, являются упрощёнными эквивалентами. Фактические теплопотери зависят от теплопроводности почвы, влажности, глубины и соотношения высоты стены к ширине пола. Выражение $0.2 + 0.3h$ увеличивает сопротивление с глубиной, поскольку температуры глубинного грунта более стабильны.
Внутренняя поверхностная плёнка ( $R_i = 0.13$ m²K/W) соответствует примерно плёнке неподвижного воздуха с коэффициентом теплопередачи около $h_i \approx 7.7$ W/m²K. Внешняя плёнка ( $R_o = 0.04$ m²K/W) отражает условия, подверженные ветру ( $h_o \approx 25$ W/m²K). Значения зависят от ориентации поверхности и эмиссии.
Полное сопротивление включает все слои. При использовании приведённых выше таблиц добавьте значения поверхностного сопротивления $R_i + R_o$ (или $R_e$ ) к сопротивлениям стен, изоляции и облицовки, чтобы получить $R_{total}$ .
Единицы измерения. Сопротивление измеряется в m²K/W. Более высокое R-значение означает лучшую изоляцию. U-значение ( $1/R_{total}$ ) имеет единицы W/m²K, где ниже лучше.

Ссылки

Исходный источник — Engineering ToolBox: Теплопотери зданий

Источник: engineeringtoolbox.com