Цель теплотехнического расчета - вычислить толщину утеплителя при заданной толщине несущей части наружной стены, отвечающей санитарно-гигиеническим требованиям и условиям энергосбережения. Иными словами – у нас есть наружные стены толщиной 640 мм из силикатного кирпича и мы собираемся их утеплить пенополистиролом, но не знаем какой толщины необходимо выбрать утеплитель, чтобы были соблюдены строительные нормы.
Теплотехнический расчет наружной стены здания выполняется в соответствии со СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» и СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».
Таблица 1
Теплотехнические показатели используемых строительных материалов (по СНиП II-3-79*)
|
№ по схеме |
Материал |
Характеристика материала в сухом состоянии |
Расчетные коэффициенты (при условии эксплуатации по приложению 2) СНиП II-3-79* |
||||
|
Плотность γ 0, кг/м 3 |
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/м*°С |
Теплопроводности λ, Вт/м*°С |
Теплоусвоения (при периоде 24 ч) S, м 2 *°С/Вт |
||||
|
Цементно-песчаный раствор (поз. 71) |
1800 |
0.57 |
0.76 |
0.93 |
11.09 |
||
|
Кирпичная кладка из сплошного кирпича силикатного (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе (поз. 87) |
1800 |
0.88 |
0.76 |
0.87 |
9.77 |
10.90 |
|
|
Пенополистирол (ГОСТ 15588-70) (поз. 144) |
0.038 |
0.038 |
0.041 |
0.41 |
0.49 |
||
|
Цементно-песчаный раствор – тонкослойная штукатурка (поз. 71) |
1800 |
0.57 |
0.76 |
0.93 |
11.09 |
||
1-штукатурка внутренняя (цементно-песчаный раствор) - 20 мм
2-кирпичная стена (силикатный кирпич) - 640 мм
3-утеплитель (пенополистирол)
4-тонкослойная штукатурка (декоративный слой) - 5 мм
При выполнении теплотехнического расчёта принят нормальный влажностный режим в помещениях - условия эксплуатации («Б») в соответствии с СНиП II-3-79 т.1 и прил. 2, т.е. теплопроводность применяемых материалов берём по графе «Б».
Вычислим требуемое сопротивление теплопередаче ограждения с учетом санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле:
R 0 тр = (t в – t n) * n / Δ t n *α в (1)
где t в – расчётная температура внутреннего воздуха °С, принимаемая в соответствии с ГОСТ 12.1.1.005-88 и нормами проектирования
соответствующих зданий и сооружений, принимаем равной +22 °С для жилых зданий в соответствии с приложением 4 к СНиП 2.08.01-89;
t n – расчётная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99 для г. Ярославль принимается равной -31°С;
n – коэффициент, принимаемый по СНиП II-3-79* (таблица 3*) в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкций по отношению к наружному воздуху и принимается равным n=1;
Δ t n – нормативный и температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции – устанавливается по СНиП II-3-79* (таблица 2*) и принимается равным Δ t n =4,0 °С;
R 0 тр = (22- (-31))*1 / 4,0* 8,7 = 1,52
Определим градусо-сутки отопительного периода по формуле:
ГСОП= (t в – t от.пер)*z от.пер. (2)
где t в - то же, что и в формуле (1);
t от.пер - средняя температура, °С, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С по СНиП 23-01-99;
z от.пер - продолжительность, сут., периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С по СНиП 23-01-99;
ГСОП=(22-(-4))*221=5746 °С*сут.
Определим приведенное сопротивление теплопередаче Rо тр по условиям энергосбережения в соответствии с требованиями СНиП II-3-79* (таблица 1б*) и санитарно-гигиенических и комфортных условий. Промежуточные значения определяем интерполяцией.
Таблица 2
Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (по данным СНиП II-3-79*)
|
Здания и помещения |
Градусо-сутки отпительного периода, ° С*сут |
Приведенное сопротивление теплопередаче стен, не менее R 0 тр (м 2 *°С)/Вт |
|
Общественные административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом |
5746 |
3,41 |
Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R(0) принимаем как наибольшее из значений вычисленных ранее:
R 0 тр = 1,52< R 0 тр = 3,41, следовательно R 0 тр = 3,41 (м 2 *°С)/Вт = R 0 .
Запишем уравнение для вычисления фактического сопротивления теплопередаче R 0 ограждающей конструкции с использованием формулы в соответствии с заданной расчетной схемой и определим толщину δ x расчётного слоя ограждения из условия:
R 0 = 1/α н + Σδ i/ λ i + δ x/ λ x + 1/α в = R 0
где δ i – толщина отдельных слоёв ограждения кроме расчётного в м;
λ i – коэффициенты теплопроводности отдельных слоев ограждения (кроме расчётного слоя) в (Вт/м*°С) принимаются по СНиП II-3-79* (приложение 3*) – для этого расчёта таблица 1;
δ x – толщина расчётного слоя наружного ограждения в м;
λ x – коэффициент теплопроводности расчётного слоя наружного ограждения в (Вт/м*°С) принимаются по СНиП II-3-79* (приложение 3*) – для этого расчёта таблица 1;
α в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций принимается по по СНиП II-3-79* (таблица 4*) и принимается равным α в = 8,7 Вт/м 2 *°С.
α н - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции принимается по по СНиП II-3-79* (таблица 6*) и принимается равным α н = 23 Вт/м 2 *°С.
Термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев.
Для наружных стен и перекрытий толщина теплоизоляционного слоя ограждения δ x рассчитывается из условия, что величина фактического приведённого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R 0 должна быть не менее нормируемого значения R 0 тр , вычисленного по формуле (2):
R 0 ≥ R 0 тр
Раскрывая значение R 0 , получим:
R 0 = 1/ 23 + (0,02/ 0,93 + 0,64/ 0,87 + 0,005/ 0,93) + δ x / 0,041 + 1/ 8,7
Исходя из этого, определяем минимальное значение толщины теплоизоляционного слоя
δ x = 0,041*(3,41- 0,115 - 0,022 - 0,74 - 0,005 - 0,043)
δ x = 0,10 м
Принимаем в расчёт толщину утеплителя (пенополистирол) δ x = 0,10 м
Определяем фактическое сопротивление теплопередаче рассчитываемых ограждающих конструкций R 0 , с учётом принятой толщины теплоизоляционного слоя δ x = 0,10 м
R 0 = 1/ 23 + (0,02/ 0,93 + 0,64/ 0,87 + 0,005/ 0,93 + 0,1/ 0,041) + 1/ 8,7
R 0 = 3,43 (м 2 *°С)/Вт
Условие R 0 ≥ R 0 тр соблюдается, R 0 = 3,43 (м 2 *°С)/Вт ≥ R 0 тр =3,41 (м 2 *°С)/Вт
Пример теплотехнического расчета ограждающих конструкций
1. Исходные данные
Техническое задание. В связи с неудовлетворительным тепло-влажностным режимом здания необходимо произвести утепление его стен и мансардной крыши. С этой целью выполнить расчеты термического сопротивления, теплоустойчивости, воздухо- и паропроницаемости ограждающих конструкций здания с оценкой возможности конденсации влаги в толще ограждений. Установить необходимую толщину теплоизоляционного слоя, необходимость применения ветро- и пароизоляции, порядок расположения слоев в конструкции. Разработать проектное решение, отвечающее требованиям СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» к ограждающим конструкциям. Расчеты выполнить в соответствии со сводом правил по проектированию и строительству СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий".
Общая характеристика здания. Двухэтажное жилое здание с мансардой расположено в пос. Свирица Ленинградской области. Общая площадь наружных ограждающих конструкций - 585,4 м 2 ; общая площадь стен 342,5 м 2 ; общая площадь окон 51,2 м 2 ; площадь крыши – 386 м 2 ; высота подвала - 2,4 м.
Конструктивная схема здания включает несущие стены, железобетонные перекрытия из многопустотных панелей, толщиной 220 мм и бетонный фундамент. Наружные стены выполнены из кирпичной кладки и оштукатурены изнутри и снаружи строительным раствором слоем около 2 см.
Покрытие здания имеет стропильную конструкцию со стальной фальцевой кровлей, выполненной по обрешетке с шагом 250 мм. Утеплитель толщиной 100 мм выполнен из минераловатных плит, уложенных между стропилами
В здании предусмотрено стационарное электро-теплоаккумуляционное отопление. Подвал имеет техническое назначение.
Климатические параметры. Согласно СНиП 23-02-2003 и ГОСТ 30494-96 расчетную среднюю температуру внутреннего воздуха принимаем равной
t int = 20 °С.
Согласно СНиП 23-01-99 принимаем:
1) расчетную температуру наружного воздуха в холодный период года для условий пос. Свирица Ленинградской области
t ext = -29 °С;
2) продолжительность отопительного периода
z ht = 228 сут.;
3) среднюю температуру наружного воздуха за отопительный период
t ht = -2,9 °С.
Коэффициенты теплоотдачи. Значения коэффициента теплоотдачивнутренней поверхности ограждений принимаем:для стен, полов и гладких потолков α int = 8,7 Вт/(м 2 ·ºС).
Значения коэффициента теплоотдачи наружнойповерхности ограждений принимаем:для стен и покрытий α ext =23; перекрытий чердачных α ext =12 Вт/(м 2 ·ºС);
Нормируемое сопротивление теплопередаче. Градусо-сутки отопительного периода G d определяются по формуле (1)
G d = 5221 °С·сут.
Поскольку значение G d отличается от табличных значений, нормативное значение R req определяем по формуле (2).
Согласно СНиП 23-02-2003 для полученного значения градусо-суток нормируемое сопротивление теплопередаче R req , м 2 ·°С/Вт, составляет:
Для наружных стен 3,23;
Покрытий и перекрытий над проездами 4,81;
Ограждений над неотапливаемыми подпольями и подвалами 4,25;
Окон и балконных дверей 0,54.
2. Теплотехнический расчет наружных стен
2.1. Сопротивление наружных стен теплопередаче
Наружные стены выполнены из пустотелого керамического кирпича и имеют толщину 510 мм. Стены оштукатурены изнутри известково-цементным раствором толщиной 20 мм, снаружи – цементным раствором той же толщины.
Характеристики данных материалов – плотность γ 0 , коэффициент теплопроводности в сухом состоянии 0 и коэффициент паропроницаемости μ – принимаем по табл. П.9 приложения. При этом в расчетах используем коэффициенты теплопроводности материалов W для условий эксплуатации Б, (для влажных условий эксплуатации), которые получаем по формуле (2.5). Имеем:
Для известково-цементного раствора
γ 0 = 1700 кг/м 3 ,
W =0,52(1+0,168·4)=0,87 Вт/(м·°С),
μ=0,098 мг/(м·ч·Па);
Для кирпичной кладки из пустотелого керамического кирпича на цементно-песчаном растворе
γ 0 = 1400 кг/м 3 ,
W =0,41(1+0,207·2)=0,58 Вт/(м·°С),
μ=0,16 мг/(м·ч·Па);
Для цементного раствора
γ 0 = 1800 кг/м 3 ,
W =0,58(1+0,151·4)=0,93 Вт/(м·°С),
μ=0,09 мг/(м·ч·Па).
Сопротивление теплопередаче стены без утепления равно
R о = 1/8,7 + 0,02/0,87 + 0,51/0,58 + 0,02/0,93 + 1/23 = 1,08 м 2 ·°С/Вт.
При наличии оконных проемов, образующих откосы стены, коэффициент теплотехнической однородности кирпичных стен, толщиной 510 мм принимаем r = 0,74.
Тогда приведенное сопротивление теплопередаче стен здания, определяемое по формуле (2.7), равно
R r о =0,74·1,08=0,80 м 2 ·°С/Вт.
Полученное значение намного ниже нормативного значения сопротивления теплопередаче, поэтому необходимо устройство наружной теплоизоляции и последующее оштукатуривание защитным и декоративным составами штукатурного раствора с армированием стеклосеткой.
Для возможности просыхания теплоизоляции закрывающий ее штукатурный слой должен быть паропроницаемым, т.е. пористым с малой плотностью. Выбираем поризованный цементно-перлитовый раствор, имеющий следующие характеристики:
γ 0 = 400 кг/м 3 ,
0 = 0,09 Вт/(м·°С),
W =0,09(1+0,067·10)=0,15 Вт/(м·°С),
= 0,53 мг/(м·ч·Па).
Суммарное сопротивление теплопередаче добавляемых слоев теплоизоляции R т и штукатурной обделки R ш должно быть не менее
R т +R ш =3,23/0,74-1,08=3,28 м 2 ·°С/Вт.
Предварительно (с последующим уточнением) принимаем толщину штукатурной обделки 10 мм, тогда сопротивление ее теплопередаче равно
R ш =0,01/0,15=0,067 м 2 ·°С/Вт.
При использовании для теплоизоляции минераловатных плит производства ЗАО «Минеральная вата» марки Фасад Баттс 0 =145 кг/м 3 , 0 =0,033, W =0,045 Вт/(м·°С) толщина теплоизоляционного слоя составит
δ=0,045·(3,28-0,067)=0,145 м.
Плиты Rockwool выпускаются толщиной от 40 до 160 мм с шагом 10 мм. Принимаем стандартную толщину теплоизоляции 150 мм. Таким образом, укладка плит будет производиться в один слой.
Проверка выполнения требований по энергосбережению. Расчетная схема стены представлена на рис. 1. Характеристика слоев стены и общее сопротивление стены теплопередаче без учета пароизоляции приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Характеристика слоев стены и общее сопротивление стены теплопередаче
|
Материал слоя |
Плотность γ 0 , кг/м 3 |
Толщина δ, м |
Расчетный коэффициент теплопроводности λ W , Вт/(м К) |
Расчетное сопротивление теплопередаче R , м 2 ·°С)/Вт |
|
|
Внутренняя штукатурка (известково-цементный раствор) |
|||||
|
Кладка из пустотного керамического кирпича |
|||||
|
Внешняя штукатурка (цементный раствор) |
|||||
|
Минераловатный утеплитель ФАСАД БАТТС |
|||||
|
Штукатурка защитно-декоративная (цементно-перлитовый раствор) |
|||||
Сопротивление теплопередаче стен здания после утепления составит:
R o = 1/8,7+4,32+1/23=4,48 м 2 ·°С/Вт.
С учетом коэффициента теплотехнической однородности наружных стен (r = 0,74) получаем приведенное сопротивление теплопередаче
R o r = 4,48·0,74=3,32 м 2 ·°С/Вт.
Полученное значение R o r = 3,32 превышает нормативное R req =3,23, так как фактическая толщина теплоизоляционных плит больше расчетной. Такое положение отвечает первому требованию СНиП 23-02-2003 к термическому сопротивлению стены – R о ≥R req .
Проверка выполнения требований по санитарно-гигиеническим и комфортным условиям в помещении. Расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности стены Δt 0 составляет
Δt 0 =n (t int – t ext )/(R o r ·α int )=1,0(20+29)/(3,32·8,7)=1,7 ºС.
Согласно СНиП 23-02-2003 для наружных стен жилых зданий допустим перепад температуры не более 4,0 ºС. Таким образом, второе условие (Δt 0 ≤Δt n ) выполнено.
П
роверим
третье условие (τ
int
>t
рос),
т.е. возможна ли конденсация влаги на
внутренней поверхности стены при
расчетной температуре наружного воздуха
t
ext
= -29 °С. Температуру
внутренней поверхности τ
int
ограждающей конструкции (без теплопроводного
включения) определяем по формуле
τ int = t int –Δt 0 =20–1,7=18,3 °С.
Упругость водяного пара в помещении е int равна
Чтобы в жилище было тепло в самые сильные морозы, необходимо правильно подобрать систему теплоизоляции – для этого выполняют теплотехнический расчет наружной стены.Результат вычислений показывает, насколько эффективен реальный или проектируемый способ утепления.
Как сделать теплотехнический расчет наружной стены
Вначале следует подготовить исходные данные. На расчетный параметр влияют следующие факторы:
- климатический регион, в котором находится дом;
- назначение помещения – жилой дом, производственное здание, больница;
- режим эксплуатации здания – сезонный или круглогодичный;
- наличие в конструкции дверных и оконных проемов;
- влажность внутри помещения, разница внутренней и наружной температуры;
- число этажей, особенности перекрытия.
После сбора и записи исходной информации определяют коэффициенты теплопроводности строительных материалов, из которых изготовлена стена. Степень усвоения тепла и теплоотдачи зависит от того, насколько сырым является климат. В связи с этим для вычисления коэффициентов используют карты влажности, составленные для Российской Федерации. После этого все числовые величины, необходимые для расчета, вводятся в соответствующие формулы.
Теплотехнический расчет наружной стены, пример для пенобетонной стены
В качестве примера рассчитываются теплозащитные свойства стены, выложенной из пеноблоков, утепленной пенополистиролом с плотностью 24 кг/м3 и оштукатуренной с двух сторон известково-песчаным раствором. Вычисления и подбор табличных данных ведутся на основании строительных правил.
Исходные данные: район строительства – Москва; относительная влажность – 55%, средняя температура в доме tв = 20О С. Задается толщина каждого слоя: δ1, δ4=0,01м (штукатурка), δ2=0,2м (пенобетон), δ3=0,065м (пенополистирол «СП Радослав»).
Целью теплотехнического расчета наружной стены является определение необходимого (Rтр) и фактического (Rф) сопротивления теплопередаче.
Расчет
- Согласно таблице 1 СП 53.13330.2012 при заданных условиях режим влажности принимается нормальным. Требуемое значениеRтр находят по формуле:
Rтр=a ГСОП+b,
где a,b принимаются по таблице 3 СП 50.13330.2012. Для жилого здания и наружной стены a = 0,00035; b = 1,4.
ГСОП – градусо-сутки отопительного периода, их находят по формуле(5.2) СП 50.13330.2012:
ГСОП=(tв-tот)zот,
где tв=20О С; tот – средняя температура наружного воздуха во время отопительного периода, по таблице 1 СП131.13330.2012tот = -2,2ОС; zот = 205 сут. (продолжительность отопительного сезона согласно той же таблице).
Подставив табличные значения, находят: ГСОП = 4551О С*сут.; Rтр = 2,99 м2*С/Вт - По таблице 2 СП50.13330.2012 для нормальной влажности выбирают коэффициенты теплопроводности каждого слоя «пирога»:λБ1=0,81Вт/(м°С), λБ2=0,26Вт/(м°С), λБ3=0,041Вт/(м°С), λБ4=0,81Вт/(м°С).
По формуле E.6 СП 50.13330.2012 определяют условное сопротивление теплопередаче:
R0усл=1/αint+δn/λn+1/αext.
гдеαext = 23 Вт/(м2°С) из п.1 таблицы 6 СП 50.13330.2012 для наружных стен.
Подставляя числа, получаютR0усл=2,54м2°С/Вт. Уточняют его с помощью коэффициента r=0.9, зависящего от однородности конструкций, наличия ребер, арматуры, мостиков холода:
Rф=2,54 0,9=2,29м2 °С/Вт.
Полученный результат показывает, что фактическое теплосопротивление меньше требуемого, поэтому нужно пересмотреть конструкцию стены.
Теплотехнический расчет наружной стены, программа упрощает вычисления
Несложные компьютерные сервисы ускоряют вычислительные процессы и поиск нужных коэффициентов. Стоит ознакомиться с наиболее популярными программами.
- «ТеРеМок». Вводятся исходные данные: тип здания (жилой), внутренняя температура 20О, режим влажности – нормальный, район проживания – Москва. В следующем окне открывается рассчитанное значение нормативного сопротивления теплопередаче – 3,13 м2*оС/Вт.
На основании вычисленного коэффициента происходит теплотехнический расчет наружной стены из пеноблоков (600 кг/м3), утепленной экструдированным пенополистиролом «Флурмат 200» (25 кг/м3) и оштукатуренной цементно-известковым раствором. Из меню выбирают нужные материалы, проставляя их толщину (пеноблок – 200 мм, штукатурка – 20 мм), оставив незаполненной ячейку с толщиной утеплителя.
Нажав кнопку «Расчет», получают искомую толщину слоя теплоизолятора – 63 мм. Удобство программы не избавляет ее от недостатка: в ней не принимается во внимание разная теплопроводность кладочного материала и раствора. Спасибо автору можно сказать по этому адресу http://dmitriy.chiginskiy.ru/teremok/ - Вторая программа предлагается сайтом http://rascheta.net/. Ее отличие от предыдущего сервиса в том, что все толщины задаются самостоятельно. В расчет вводится коэффициент теплотехнической однородности r. Его выбирают из таблицы: для пенобетонных блоков с проволочной арматурой в горизонтальных швах r = 0,9.
После заполнения полей программа выдает отчет о том, каково фактическое тепловое сопротивление выбранной конструкции, отвечает ли она климатическим условиям. Кроме того, предоставляется последовательность вычислений с формулами, нормативными источниками и промежуточными значениями.
При возведении дома или проведении теплоизоляционных работ важна оценка результативности утепления наружной стены: теплотехнический расчет, выполненный самостоятельно или с помощью специалиста позволяет сделать это быстро и точно.
Теплотехнический расчет позволяет определить минимальную толщину ограждающих конструкций для того, чтобы не было случаев перегрева или промерзания в процессе эксплуатации строения.
Ограждающие конструктивные элементы отапливаемых общественных и жилых зданий, за исключением требований устойчивости и прочности, долговечности и огнестойкости, экономичности и архитектурного оформления, должны отвечать в первую очередь теплотехническим нормам. Выбирают ограждающие элементы в зависимости от конструктивного решения, климатологических характеристик района застройки, физических свойств, влажно-температурного режима в здании, а также в соответствии с требованиями сопротивления теплопередаче, воздухонипроницанию и паропроницанию.
В чем смысл расчета?
- Если во время расчета стоимости будущего строения учитывать лишь прочностные характеристики, то, естественно, стоимость будет меньше. Однако это видимая экономия: впоследствии на обогрев помещения уйдет значительно больше средств.
- Грамотно подобранные материалы создадут в помещении оптимальный микроклимат.
- При планировке системы отопления также необходим теплотехнический расчет. Чтобы система была рентабельной и эффективной, необходимо иметь понятие о реальных возможностях здания.
Теплотехнические требования
Важно, чтобы наружные конструкции соответствовали следующим теплотехническим требованиям:
- Имели достаточные теплозащитные свойства. Другими словами, нельзя допускать в летнее время перегрева помещений, а зимой - излишних потерь тепла.
- Разность температур воздуха внутренних элементов ограждений и помещений не должна быть выше нормативного значения. В противном случае может произойти чрезмерное охлаждение тела человека излучением тепла на данные поверхности и конденсация влаги внутреннего воздушного потока на ограждающих конструкциях.
- В случае изменения теплового потока температурные колебания внутри помещения должны быть минимальные. Данное свойство называется теплоустойчивостью.
- Важно, чтобы воздухонепроницаемость ограждений не вызывала сильного охлаждения помещений и не ухудшала теплозащитные свойства конструкций.
- Ограждения должны иметь нормальный влажностный режим. Так как переувлажнение ограждений увеличивает потери тепла, вызывает в помещении сырость, уменьшает долговечность конструкций.
Чтобы конструкции соответствовали вышеперечисленным требованиям, выполняют теплотехнический расчет, а также рассчитывают теплоустойчивость, паропроницаемость, воздухопроницаемость и влагопередачу по требованиям нормативной документации.
Теплотехнические качества
От теплотехнических характеристик наружных конструктивных элементов строений зависит:
- Влажностный режим элементов конструкции.
- Температура внутренних конструкций, которая обеспечивает отсутствие на них конденсата.
- Постоянная влажность и температура в помещениях, как в холодное, так и в теплое время года.
- Количество тепла, которое теряется зданием в зимний период времени.
Итак, исходя из всего перечисленного выше, теплотехнический расчет конструкций считается немаловажным этапом в процессе проектирования зданий и сооружений, как гражданских, так и промышленных. Проектирование начинается с выбора конструкций - их толщины и последовательности слоев.
Задачи теплотехнического расчета
Итак, теплотехнический расчет ограждающих конструктивных элементов осуществляется с целью:
- Соответствия конструкций современным требованиям по тепловой защите зданий и сооружений.
- Обеспечения во внутренних помещениях комфортного микроклимата.
- Обеспечения оптимальной тепловой защиты ограждений.
Основные параметры для расчета
Чтобы определить расход тепла на отопление, а также произвести теплотехнический расчет здания, необходимо учесть множество параметров, зависящих от следующих характеристик:
- Назначение и тип здания.
- Географическое расположение строения.
- Ориентация стен по сторонам света.
- Размеры конструкций (объем, площадь, этажность).
- Тип и размеры окон и дверей.
- Характеристики отопительной системы.
- Количество людей, находящихся в здании одновременно.
- Материал стен, пола и перекрытия последнего этажа.
- Наличие системы горячего водоснабжения.
- Тип вентиляционных систем.
- Другие конструктивные особенности строения.
Теплотехнический расчет: программа
На сегодняшний день разработано множество программ, позволяющих произвести данный расчет. Как правило, расчет осуществляется на основании методики, изложенной в нормативно-технической документации.
Данные программы позволяют вычислить следующее:
- Термическое сопротивление.
- Потери тепла через конструкции (потолок, пол, дверные и оконные проемы, а также стены).
- Количество тепла, требуемого для нагрева инфильтрирующего воздуха.
- Подбор секционных (биметаллических, чугунных, алюминиевых) радиаторов.
- Подбор панельных стальных радиаторов.
Теплотехнический расчет: пример расчета для наружных стен
Для расчета необходимо определить следующие основные параметры:
- t в = 20°C - это температура воздушного потока внутри здания, которая принимается для расчета ограждений по минимальным значениям наиболее оптимальной температуры соответствующего здания и сооружения. Принимается она в соответствии с ГОСТом 30494-96.
- По требованиям ГОСТа 30494-96 влажность в помещении должна составлять 60%, в результате в помещении будет обеспечен нормальный влажностный режим.
- В соответствии с приложением B СНиПа 23-02-2003, зона влажности сухая, значит, условия эксплуатации ограждений - A.
- t н = -34 °C - это температура наружного воздушного потока в зимний период времени, которая принимается по СНиП исходя из максимально холодной пятидневки, имеющей обеспеченность 0,92.
- Z от.пер = 220 суток - это длительность отопительного периода, которая принимается по СНиПу, при этом среднесуточная температура окружающей среды ≤ 8 °C.
- T от.пер. = -5,9 °C - это температура окружающей среды (средняя) в отопительный период, которая принимается по СНиП, при суточной температуре окружающей среды ≤ 8 °C.
Исходные данные
В таком случае теплотехнический расчет стены будет производиться с целью определения оптимальной толщины панелей и теплоизоляционного материала для них. В качестве наружных стен будут использоваться сэндвич-панели (ТУ 5284-001-48263176-2003).
Комфортные условия
Рассмотрим, как выполняется теплотехнический расчет наружной стены. Для начала следует вычислить требуемое сопротивление теплопередачи, ориентируясь на комфортные и санитарно-гигиенические условия:
R 0 тр = (n × (t в - t н)) : (Δt н × α в), где
n = 1 - это коэффициент, который зависит от положения наружных конструктивных элементов по отношению к наружному воздуху. Его следует принимать по данным СНиПа 23-02-2003 из таблицы 6.
Δt н = 4,5 °C - это нормируемый перепад температуры внутренней поверхности конструкции и внутреннего воздуха. Принимается по данным СНиПа из таблицы 5.
α в = 8,7 Вт/м 2 °C - это теплопередача внутренних ограждающих конструкций. Данные берутся из таблицы 5, по СНиПу.
Подставляем данные в формулу и получаем:
R 0 тр = (1 × (20 - (-34)) : (4,5 × 8,7) = 1,379 м 2 °C/Вт.
Условия энергосбережения
Выполняя теплотехнический расчет стены, исходя из условий энергосбережения, необходимо вычислить требуемое сопротивление теплопередачи конструкций. Оно определяется по ГСОП (градусо-сутки отопительного периода, °C) по следующей формуле:
ГСОП = (t в - t от.пер.) × Z от.пер, где
t в - это температура воздушного потока внутри здания, °C.
Z от.пер. и t от.пер. - это продолжительность (сут.) и температура (°C) периода, имеющего среднесуточную температуру воздуха ≤ 8 °C.
Таким образом:
ГСОП = (20 - (-5,9)) ×220 = 5698.
Исходя из условий энергосбережения, определяем R 0 тр методом интерполяции по СНиПу из таблицы 4:
R 0 тр = 2,4 + (3,0 - 2,4)×(5698 - 4000)) / (6000 - 4000)) = 2,909 (м 2 °C/Вт)
R 0 = 1/ α в + R 1 + 1/ α н, где
d - это толщина теплоизоляции, м.
l = 0,042 Вт/м°C - это теплопроводность минераловатной плиты.
α н = 23 Вт/м 2 °C - это теплоотдача наружных конструктивных элементов, принимаемый по СНиПу.
R 0 = 1/8,7 + d/0,042+1/23 = 0,158 + d/0,042.
Толщина утеплителя
Толщина теплоизоляционного материала определяется исходя из того, что R 0 = R 0 тр, при этом R 0 тр берется при условиях энергосбережения, таким образом:
2,909 = 0,158 + d/0,042, откуда d = 0,116 м.
Подбираем марку сэндвич-панелей по каталогу с оптимальной толщиной теплоизоляционного материала: ДП 120, при этом общая толщина панели должна составлять 120 мм. Аналогичным образом производится теплотехнический расчет здания в целом.
Необходимость выполнения расчета
Запроектированные на основании теплотехнического расчета, выполненного грамотно, ограждающие конструкции позволяют сократить затраты на отопление, стоимость которого регулярно увеличиваются. К тому же сбережение тепла считается немаловажной экологической задачей, ведь это напрямую связано с уменьшением потребления топлива, что приводит к снижению воздействия негативных факторов на окружающую среду.
Кроме того, стоит помнить о том, что неправильно выполненная теплоизоляция способна привести к переувлажнению конструкций, что в результате приведет к образованию плесени на поверхности стен. Образование плесени, в свою очередь, приведет к порче внутренней отделки (отслаивание обоев и краски, разрушение штукатурного слоя). В особо запущенных случаях может понадобиться радикальное вмешательство.
Очень часто строительные компании в своей деятельности стремятся использовать современные технологии и материалы. Только специалисту под силу разобраться в необходимости применения того или иного материала, как отдельно, так и в совокупности с другими. Именно теплотехнический расчет поможет определиться с наиболее оптимальными решениями, которые обеспечат долговечность конструктивных элементов и минимальные финансовые затраты.
Если вы собрались построить
небольшой кирпичный коттедж, то у Вас конечно же возникнут вопросы: «Какой
толщины должна быть стена?», «Нужен ли утеплитель?», «С какой стороны класть
утеплитель?» и т.д. и т.п.
В данной статье мы попробуем в
этом разобраться и ответить на все Ваши вопросы.
Теплотехнический расчет
ограждающей конструкции нужен, в первую очередь, для того чтобы узнать, какой
толщины должна быть ваша наружная стена.
Во-первых, нужно решить, сколько
этажей будет в вашем здании и в зависимости от этого производится расчет
ограждающих конструкций по несущей способности (не в этой статье).
По данному расчету мы определяем
количество кирпичей в кладке вашего здания.
Например, получилось 2 глиняного
кирпича без пустот, длина кирпича 250 мм,
толщина раствора 10 мм, итого получается 510 мм (плотность кирпича 0.67
в дальнейшем нам пригодится). Наружную поверхность Вы решили покрыть
облицовочной плиткой, толщина 1 см (при покупке обязательно узнать ее
плотность), а внутреннюю поверхность обыкновенной штукатуркой, толщина слоя 1.5
см, также не забудьте узнать ее плотность. В сумме 535мм.
Для того чтобы здание не
разрушилось этого конечно же хватить, но к сожалению в большинстве городов
России зимы холодные и следовательно такие стены будут промерзать. А чтобы не
стены промерзали, нужен еще слой утеплителя.
Рассчитывается толщина слоя утеплителя
следующим образом:
1. В интернете нужно скачать СНиП
II
3-79* —
«Строительная теплотехника» и СНиП 23-01-99 - «Строительная климатология».
2. Открываем СНиП строительная
климатология и находим свой город в таблице 1*, и смотрим значение на пересечении
столбца «Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, °С, обеспечен-ностью
0.98» и строки с вашим городом. Для города Пензы например t
н
= -32 о С.
3. Расчетная температура внутреннего воздуха
берем
t в = 20 о С.
Коэффициент теплоотдачи для внутренних стен a в = 8,7Вт/м 2 ·˚С
Коэффициент теплоотдачи для наружных стен в зимних условиях a н = 23Вт/м 2 ·˚С
Нормативный температурный перепад между температурой внутреннего
воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающих конструкцийΔ
t
н
= 4 о С.
4. Далее
определяем требуемое сопротивление теплопередаче по формуле #G0
(1а) из строительной теплотехники
ГСОП = (t в — t от.пер.) z от.пер , ГСОП=(20+4,5)·207=507,15 (для города
Пензы).
По формуле (1) рассчитываем:
(где сигма это непосредственно толщина
материала, а лямбда плотность. Я
взял в качестве утеплителя
пенополиуретановые
панели с плотностью 0.025)
Принимаем толщину утеплителяравной 0,054 м.
Отсюда толщина стены будет:
d = d 1 + d 2 + d 3 + d 4 =
0,01+0,51+0,054+0,015=0,589
м.
Сезон ремонта подошел. Голову сломала: как сделать хороший ремонт за меньшие деньги. Про кредит мыслей нет. Опора только на имеющиеся...
Вместо того чтобы откладывать генеральный ремонт из года в год, можно приготовиться к нему так, чтобы пережить его в меру...
Для начало нужно убрать всё что осталось от старой компании которая там работала. Ломаем искусственную перегородку. После этого сдираем все...
