≡×МЕНЮ

• Інтер'єр
• Вікна
• Стіни
• Проекти
• Будівлі

Теплотехнічний розрахунок зовнішньої цегляної стінки. Методика теплотехнічного розрахунку зовнішньої стіни Теплотехнічний розрахунок зовнішньої стіни з дерева

У кліматичних умовах північних географічних широт для будівельників і архітекторів дуже важливий чітко зроблений тепловий розрахунок будівлі. Отримані показники дадуть для проектування необхідні відомості, у тому числі і про матеріали, що використовуються для будівництва, додаткові утеплювачі, перекриття і навіть про обробку.

Загалом теплорозрахунок впливає на кілька процедур:

• облік проектувальниками при плануванні розташування кімнат, несучих стін та огорож;
• створення проекту опалювальної системи та вентиляційних споруд;
• підбір будматеріалів;
• аналіз умов експлуатації споруди.

Усе це пов'язано єдиними значеннями, отриманими результаті розрахункових операцій. У цій статті ми розповімо, як зробити теплотехнічний розрахунок зовнішньої стінибудівлі, а також наведемо приклади використання цієї технології.

Завдання проведення процедури

Низка цілей актуальна тільки для житлових будинків або, навпаки, промислових приміщень, але більшість вирішуваних проблем підходить для всіх будівель:

• Збереження комфортних кліматичних умов усередині кімнат. У термін «комфорт» входить як опалювальна система, і природні умови нагрівання поверхні стін, даху, використання всіх джерел тепла. Це поняття включають і систему кондиціювання. Без належної вентиляції, особливо на виробництві, приміщення будуть непридатними для роботи.
• Економія електроенергії та інших ресурсів опалення. Тут мають місце такі значення:
  • питома теплоємність використовуваних матеріалів та обшивки;
  • клімат зовні будівлі;
  • потужність опалення.

Вкрай неекономічно проводити опалювальну систему, яка просто не буде використовуватися належним чином, але буде важка у встановленні і дорога в обслуговуванні. Те саме правило можна віднести до дорогих будматеріалів.

Теплотехнічний розрахунок – що це

Теплорахунок дозволяє встановити оптимальну (дві межі – мінімальна та максимальна) товщину стін огороджувальних та несучих конструкцій, які забезпечать тривалу експлуатаціюбез промерзань та перегрівів перекриттів та перегородок. Інакше кажучи, ця процедура дозволяє обчислити реальну або передбачувану, якщо вона проводиться на етапі проектування, теплове навантаження будинку, яке вважатиметься нормою.

В основу аналізу входять такі дані:

• конструкція приміщення – наявність перегородок, тепловідбивних елементів, висота стель та ін.;
• особливості кліматичного режиму в цій місцевості - максимальні та мінімальні межі температур, різниця та швидкість температурних перепадів;
• схильність будови по сторонах світла, тобто облік поглинання сонячного тепла, який час доби припадає максимальна сприйнятливість тепла від сонця;
• механічні впливи та Фізичні властивостібудівельного об'єкту;
• показники вологості повітря, наявність або відсутність захисту стін від проникнення вологи, присутність герметиків, у тому числі просочення, що герметизують;
• робота природною або штучної вентиляції, присутність «парникового ефекту», паропроникність та багато іншого.

При цьому оцінка цих показників має відповідати низці норм – рівню опору теплопередачі, повітропроникності та ін. Розглянемо їх докладніше.

Вимоги щодо теплотехнічного розрахунку приміщення та супутня документація

Державні перевіряючі органи, що керують організацією та регламентацією будівництва, а також перевіркою виконання техніки безпеки, склали БНіП № 23-02-2003, в якому детально викладаються норми проведення заходів щодо теплового захисту будівель.

Документ пропонує інженерні рішення, які забезпечать найбільш економічну витрату теплоенергії, що йде на опалення приміщень (житлових чи промислових, муніципальних) у опалювальний період. Ці рекомендації та вимоги були розроблені з урахуванням вентиляції, конверсії повітря, а також з увагою до розташування точок надходження тепла.

БНіП - це законопроект на федеральному рівні. Регіональна документація представлена ​​у вигляді ТСН – територіально-будівельних норм.

Не всі будівлі входять до юрисдикції цих склепінь. Зокрема, не перевіряються за цими вимогами будови, які опалюються нерегулярно або зовсім сконструйовані без опалення. Обов'язковим є теплорозрахунок для наступних будівель:

• житлові – приватні та багатоквартирні будинки;
• громадські, муніципальні - офіси, школи, лікарні, дитячі садки та ін;
• виробничі – заводи, концерни, елеватори;
• сільськогосподарські - будь-які опалювальні будівлі с/г призначення;
• складські - комори, склади.

У тексті документа прописані норми для всіх складових, які входять у теплотехнічний аналіз.

Вимоги до конструкцій:

• Теплоізоляція Це не тільки збереження тепла в холодну пору року та недопущення переохолоджень, промерзань, а й захист від перегріву влітку. Ізоляція, таким чином, має бути двосторонньою – попередження впливів ззовні та віддачі енергії зсередини.
• Допустиме значенняперепаду температур між атмосферою всередині будівлі та терморежимом внутрішньої частини конструкцій, що захищають. Це призведе до накопичення конденсату на стінах, а також негативний впливна здоров'я людей, які перебувають у приміщенні.
• Теплостійкість, тобто температурна стабільність, недопущення різких змін в повітрі, що нагрівається.
• Повітропроникність. Тут важливий баланс. З одного боку, не можна допустити охолодження будівлі через активну віддачу тепла, з іншого боку, важливо запобігти появі «парникового ефекту». Він буває, коли використаний синтетичний, «недихаючий» утеплювач.
• Відсутність вогкості. Підвищена вологість– це не лише причина появи плісняви, а й показник, через який відбуваються серйозні втрати теплоенергії.

Як робити теплотехнічний розрахунок стін будинку – основні параметри

Перед тим як розпочати безпосередній теплорозрахунок, потрібно зібрати докладні відомості про будівництво. До звіту входитимуть відповіді на такі пункти:

• Призначення будівлі – це житлове, промислове чи громадське приміщення, конкретне призначення.
• Географічна широтаділянки, де знаходиться або розташовуватиметься об'єкт.
• Кліматичні особливості території.
• Напрямок стін по сторонах світла.
• Розміри вхідних конструкційі віконних рам– їх висота, ширина, проникність, тип вікон – дерев'яні, пластикові та ін.
• Потужність опалювального обладнання, схема розташування труб, батарей.
• Середня кількість мешканців або відвідувачів, працівників, якщо це промислові приміщення, що знаходяться усередині стін одночасно.
• Будматеріали, з яких виконані підлоги, перекриття та будь-які інші елементи.
• Наявність чи відсутність подачі гарячої водитип системи, яка за це відповідає.
• Особливості вентиляції як природної (вікна), так і штучної – вентиляційні шахти, кондиціювання.
• Конфігурація всієї будівлі – кількість поверхів, загальна та окрема площа приміщень, розташування кімнат.

Коли ці дані будуть зібрані, інженер може братися до розрахунку.

Ми пропонуємо вам три методи, якими найчастіше користуються спеціалісти. Також можна використовувати комбінований спосіб, коли факти беруться із усіх трьох можливостей.

Варіанти теплового розрахунку огороджувальних конструкцій

Ось три показники, які братимуться за головний:

• площа будівлі зсередини;
• об'єм зовні;
• спеціалізовані коефіцієнти теплопровідності матеріалів.

Теплорахунок за площею приміщень

Не найбільш економічний, але найчастіший, особливо в Росії, спосіб. Він передбачає примітивні обчислення з площадного показника. При цьому не враховується клімат, смуга, мінімальні та максимальні температурні значення, вологість та ін.

Також в облік не беруть основні джерела тепловтрат, такі як:

• Вентиляційна система – 30–40%.
• Скати даху – 10-25%.
• Вікна та двері – 15-25%.
• Стіни – 20-30%.
• Підлога на ґрунті – 5-10%.

Ці неточності через неврахування більшості важливих елементівпризводять до того, що сам теплорозрахунок може мати сильну похибку в обидві сторони. Зазвичай інженери залишають "запас", тому доводиться встановлювати таке опалювальне обладнання, яке повністю не задіяне або загрожує сильному перегріву. Непоодинокі випадки, коли одночасно монтують опалення та систему кондиціювання, так як не можуть правильно розрахувати тепловтрати та теплонадходження.

Використовують «укрупнені» показники. Мінуси такого підходу:

• дороге опалювальне обладнання та матеріали;
• некомфортний мікроклімат усередині приміщення;
• додаткова установкаавтоматизованого контролю за температурним режимом;
• можливі промерзання стінок взимку.

Q=S*100 Вт (150 Вт)

• Q – кількість тепла, необхідна для комфортного клімату у всій будівлі;
• Вт S – опалювальна площа приміщення, м.

Значення 100-150 Ватт є питомим показником кількості теплової енергії, що припадає на обігрів 1 м.

Якщо ви вибираєте цей метод, то прислухайтеся до наступних порад:

• Якщо висота стін (до стелі) не більше трьох метрів, а кількість вікон та дверей на одну поверхню 1 або 2, то множте отриманий результат на 100 Вт. Зазвичай усі житлові будинки, як приватні, так і багатоквартирні, використовують це значення.
• Якщо в конструкції присутні два віконні отвори або балкон, лоджія, то показник зростає до 120-130 Вт.
• Для промислових та складських приміщеньчастіше береться коефіцієнт 150 Вт.
• При виборі опалювальних приладів(радіаторів), якщо вони будуть розташовані біля вікна, варто додати їх потужність, що проектується, на 20-30%.

Теплорахунок огороджувальних конструкцій за обсягом будівлі

Зазвичай такий спосіб використовується для тих будівель, де високі стелі – понад 3 метри. Тобто промислові об'єкти. Мінусом такого способу є те, що не враховується конверсія повітря, тобто те, що вгорі завжди тепліше, ніж унизу.

Q = V * 41 Вт (34 Вт)

• V - зовнішній обсяг будови в м куб;
• 41 Вт – питома кількість тепла, необхідне обігріву одного кубометра будівлі. Якщо будівництво ведеться із застосуванням сучасних будівельних матеріалів, То показник дорівнює 34 Вт.

• Скло у вікнах:
  • подвійний пакет – 1;
  • палітурка – 1,25.
• Матеріали утеплювача:
  • нові сучасні розробки – 0,85;
  • стандартна цегляна кладка у два шари – 1;
  • мала товщина стінок – 1,30.
• Температура повітря взимку:
  • -10 – 0,7;
  • -15 – 0,9;
  • -20 – 1,1;
  • -25 – 1,3.
• Відсоток вікон у порівнянні із загальною поверхнею:
  • 10% – 0,8;
  • 20% – 0,9;
  • 30% – 1;
  • 40% – 1,1;
  • 50% – 1,2.

Всі ці похибки можуть і повинні бути враховані, проте рідко використовуються у реальному будівництві.

Приклад теплотехнічного розрахунку зовнішніх конструкцій будівлі, що захищають, методом аналізу використовуваного утеплювача.

Якщо ви самостійно зводите житловий будинок або котедж, то ми настійно рекомендуємо продумати все до дрібниць, щоб зекономити і зробити оптимальний клімат всередині, забезпечити тривалу експлуатацію об'єкта.

Для цього потрібно вирішити два завдання:

• зробити правильний теплорозрахунок;
• встановити систему опалення.

Дані для прикладу:

• кутова житлова кімната;
• одне вікно – 8,12 м кв;
• регіон – Московська область;
• товщина стінок – 200 мм;
• площа за зовнішніми параметрами – 3000*3000.

Необхідно з'ясувати, яка потужність потрібна для обігріву 1 м кв. Результатом буде Qуд = 70 Вт. Якщо утеплювач (товщина стін) буде меншим, то значення також будуть нижчими. Порівняємо:

• 100 мм - Qуд = 103 Вт.
• 150 мм - Qуд = 81 Вт.

Цей показник буде враховуватися під час прокладання опалення.

Програмне забезпечення під час проектування опалювальної системи

За допомогою комп'ютерних програмвід компанії «ЗВСОФТ» можна розрахувати всі матеріали, витрачені на опалення, а також зробити докладний поверховий план комунікацій з відображенням радіаторів, питомої теплоємності, Енерговитрат, вузлів.

Фірма пропонує базовий САПР для проектних робітбудь-якої складності - . У ньому можна не лише сконструювати опалювальну систему, а й створити докладну схемудля будівництва всього будинку. Це можна реалізувати завдяки великому функціоналу, числу інструментів, а також роботі у дво- та тривимірному просторі.

До базового софту можна встановити надбудову. Ця програма розроблена для проектування всіх інженерних систем, зокрема для опалення. З допомогою легкоїтрасування ліній та функції нашарування планів можна спроектувати на одному кресленні кілька комунікацій – водопостачання, електрику та ін.

Перед побудовою будинку зробіть теплотехнічний розрахунок. Це допоможе вам не помилитися з вибором обладнання та покупкою будматеріалів та утеплювачів.

Давним-давно будівлі та споруди будувалися, не замислюючись про те, які теплопровідні якості мають огороджувальні конструкції. Іншими словами, стіни робилися просто товстими. І якщо вам колись траплялося бути в старих купецьких будинках, то ви могли помітити, що зовнішні стіни цих будинків виконані з керамічної цегли, Товщина яких становить близько 1,5 метрів. Така товщина цегляної стінизабезпечувала і забезпечує досі цілком комфортне перебування людей у ​​цих будинках навіть у найлютіші морози.

Нині все змінилося. І зараз економічно невигідно робити стіни такими товстими. Тому були вигадані матеріали, які можуть її зменшити. Одні з них: утеплювачі та газосилікатні блоки. Завдяки цим матеріалам, наприклад, товщина цегляної кладкиможе бути знижена до 250 мм.

Тепер стіни та перекриття найчастіше роблять 2-х або 3-х шаровими, одним шаром з яких є матеріал з гарними теплоізоляційними властивостями. А для того, щоб визначити оптимальну товщинуцього матеріалу, проводиться теплотехнічний розрахунок та визначається точка роси.

Як проводиться розрахунок визначення точки роси ви можете ознайомитися на наступній сторінці. Тут буде розглянуто теплотехнічний розрахунок на прикладі.

Необхідні нормативні документи

Для розрахунку знадобляться два СНіПи, один СП, один ГОСТ та одна допомога:

• СНіП 23-02-2003 (СП 50.13330.2012). " Тепловий захистбудівель". Актуалізована редакція від 2012 року.
• СНіП 23-01-99 * (СП 131.13330.2012). "Будівельна кліматологія". Актуалізована редакція від 2012 року.
• СП 23-101-2004. "Проектування теплового захисту будівель".
• ГОСТ 30494-96 (замінено на ГОСТ 30494-2011 з 2011 року). "Будівлі житлові та громадські. Параметри мікроклімату в приміщеннях".
• Допомога. Є.Г. Малявіна "Тепловтрати будівлі. Довідковий посібник".

Параметри, що розраховуються

У процесі виконання теплотехнічного розрахунку визначають:

• теплотехнічні характеристики будівельних матеріалів огороджувальних конструкцій;
• наведений опір теплопередачі;
• відповідність цього наведеного опору нормативному значенню.

приклад. Теплотехнічний розрахунок тришарової стіни без повітряного прошарку

Вихідні дані

1. Клімат місцевості та мікроклімат приміщення

Район будівництва: м. Нижній Новгород.

Призначення будівлі: житлове.

Розрахункова відносна вологістьвнутрішнього повітря з умови невипадання конденсату на внутрішніх поверхнях зовнішніх огорож дорівнює - 55% (СНиП 23-02-2003 п.4.3. табл.1 для нормального режиму вологості).

Оптимальна температура повітря в житловій кімнаті в холодну пору року t int = 20°С (ГОСТ 30494-96 табл.1).

Розрахункова температура зовнішнього повітря t ext, Яка визначається за температурою найбільш холодної п'ятиденки забезпеченістю 0,92 = -31°С (СНиП 23-01-99 табл. 1 стовпець 5);

Тривалість опалювального періоду із середньою добовою температурою зовнішнього повітря 8°С дорівнює z ht = 215 діб (СНіП 23-01-99 табл. 1 стовпець 11);

Середня температура зовнішнього повітря за опалювальний період t ht = -4,1 ° С (СНиП 23-01-99 табл. 1 стовпець 12).

2. Конструкція стіни

Стіна складається з наступних шарів:

• Цегла декоративна (безсер) товщиною 90 мм;
• утеплювач (мінераловатна плита), на малюнку його товщина позначена знаком "Х", оскільки вона буде знайдена у процесі розрахунку;
• силікатна цеглатовщиною 250 мм;
• штукатурка (складний розчин), додатковий шар для отримання більш об'єктивної картини, оскільки його вплив є мінімальним, але є.

3. Теплофізичні характеристики матеріалів

Значення параметрів матеріалів зведені в таблицю.

Примітка (*):Дані характеристики можна знайти у виробників теплоізоляційних матеріалів.

Розрахунок

4. Визначення товщини утеплювача

Для розрахунку товщини теплоізоляційного шару необхідно визначити опір теплопередачі огороджувальної конструкції, виходячи з вимог. санітарних нормта енергозбереження.

4.1. Визначення норми теплового захисту за умовами енергозбереження

Визначення градусо-доби опалювального періоду за п.5.3 СНиП 23-02-2003:

D d = ( t int - t ht) z ht = (20 + 4,1) 215 = 5182 ° С × добу

Примітка:також градусодобу мають позначення - ДСОП.

Нормативне значення наведеного опору теплопередачі слід набувати не менше нормованих значень, що визначаються за СНІП 23-02-2003 (табл.4) залежно від градусо-доби району будівництва:

R req = a × D d + b = 0,00035 × 5182 + 1,4 = 3,214 м 2 × °С/Вт,

де: Dd - градусо-доба опалювального періоду в Нижньому Новгороді,

a та b - коефіцієнти, що приймаються за таблицею 4 (якщо СНіП 23-02-2003) або за таблицею 3 (якщо СП 50.13330.2012) для стін житлової будівлі (стовпець 3).

4.1. Визначення норми теплового захисту за умовою санітарії

У нашому випадку розглядається як приклад, так як даний показник розраховується для виробничих будівель з надлишками явної теплоти більше 23 Вт/м 3 та будівель, призначених для сезонної експлуатації(восени або навесні), а також будівель з розрахунковою температурою внутрішнього повітря 12 °С і нижче наведений опір теплопередачі конструкцій, що огороджують (за винятком світлопрозорих).

Визначення нормативного (максимально допустимого) опору теплопередачі за умовою санітарії (формула 3 СНіП 23-02-2003):

де: n = 1 – коефіцієнт, прийнятий за таблицею 6 для зовнішньої стіни;

t int = 20°С - значення вихідних даних;

t ext = -31 ° С - значення вихідних даних;

Δt n = 4°С - нормований температурний перепад між температурою внутрішнього повітря та температурою внутрішньої поверхніогороджувальної конструкції, що приймається по таблиці 5 в даному випадку для зовнішніх стін житлових будівель;

α int = 8,7 Вт/(м 2 ×°С) - коефіцієнт теплопередачі внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції, що приймається по таблиці 7 для зовнішніх стін.

4.3. Норма теплового захисту

З наведених вище обчислень за необхідний опір теплопередачі вибираємо R req з умови енергозбереження та позначаємо його тепер R тр0 =3,214м 2 × °С/Вт .

5. Визначення товщини утеплювача

Для кожного шару заданої стіни необхідно розрахувати термічний опір за формулою:

де: δi-товщина шару, мм;

i - розрахунковий коефіцієнт теплопровідності матеріалу шару Вт/(м × °С).

1 шар ( декоративна цегла): R 1 = 0,09/0,96 = 0,094 м 2 × °С/Вт .

3 шар (силікатна цегла): R 3 = 0,25/0,87 = 0,287 м 2 × °С/Вт .

4 шар (штукатурка): R 4 = 0,02/0,87 = 0,023 м 2 × °С/Вт .

Визначення мінімально допустимого (необхідного) термічного опору теплоізоляційного матеріалу(формула 5.6 Є.Г. Малявіна "Тепловтрати будівлі. Довідковий посібник"):

де: R int = 1/α int = 1/8,7 – опір теплообміну на внутрішній поверхні;

R ext = 1/α ext = 1/23 - опір теплообміну на зовнішньої поверхні, ext приймається по таблиці 14 для зовнішніх стін;

ΣR i = 0,094 + 0,287 + 0,023 - сума термічних опорів всіх шарів стіни без шару утеплювача, визначених з урахуванням коефіцієнтів теплопровідності матеріалів, прийнятих за графою А або Б (стовпці 8 та 9 таблиці Д1 СП 23-101-2004) відповідно до вологих умов експлуатації стіни, м 2 ·°С /Вт

Товщина утеплювача дорівнює (формула 5,7):

де: λ ут - коефіцієнт теплопровідності матеріалу утеплювача, Вт/(м·°С).

Визначення термічного опору стіни за умови, що загальна товщина утеплювача буде 250 мм (формула 5.8):

де: ΣR т,i - сума термічних опорів всіх шарів огородження, у тому числі і шару утеплювача, прийнятої конструктивної товщини, м 2 · ° С/Вт.

З отриманого результату можна зробити висновок, що

R 0 = 3,503 м 2 × °С/Вт> R тр0 = 3,214 м 2 × °С/Вт→ отже, товщина утеплювача підібрана правильно.

Вплив повітряного прошарку

У разі, коли в тришаровій кладці як утеплювач застосовуються мінеральна вата, скловата або інший плитний утеплювач, необхідний пристрій повітряного вентильованого прошарку між зовнішньою кладкою та утеплювачем. Товщина цього прошарку має становити не менше 10 мм, а бажано 20-40 мм. Вона потрібна для того, щоб осушувати утеплювач, який намокає від конденсату.

Даний повітряний прошарок є не замкнутим простором, тому у разі його наявності в розрахунку необхідно враховувати вимоги п.9.1.2 СП 23-101-2004, а саме:

а) шари конструкції, розташовані між повітряним прошарком та зовнішньою поверхнею (у нашому випадку - це декоративна цегла (безсер)), у теплотехнічному розрахунку не враховуються;

б) на поверхні конструкції, зверненої у бік прошарку, що вентилюється зовнішнім повітрям, слід приймати коефіцієнт тепловіддачі α ext = 10,8 Вт/(м°С).

Примітка:Вплив повітряного прошарку враховується, наприклад, при теплотехнічному розрахунку пластикових склопакетів.

Щоб у житло було тепло у найсильніші морози, необхідно правильно підібрати систему теплоізоляції – для цього виконують теплотехнічний розрахунок зовнішньої стіни. Результат обчислень показує, наскільки ефективним є реальний або проектований спосіб утеплення.

Як зробити теплотехнічний розрахунок зовнішньої стіни

Спочатку слід підготувати вихідні дані. На розрахунковий параметр впливають такі фактори:

• кліматичний регіон, де знаходиться будинок;
• призначення приміщення – житловий будинок, виробнича будівля, лікарня;
• режим експлуатації будівлі – сезонний або цілорічний;
• наявність у конструкції дверних та віконних отворів;
• вологість усередині приміщення, різниця внутрішньої та зовнішньої температури;
• кількість поверхів, особливості перекриття.

Після збору та запису вихідної інформації визначають коефіцієнти теплопровідності будівельних матеріалів, з яких виготовлена ​​стіна. Ступінь засвоєння тепла та тепловіддачі залежить від того, наскільки сирим є клімат. У зв'язку з цим для обчислення коефіцієнтів використовують карти вологості, складені для Російської Федерації. Після цього всі числові величини, необхідні розрахунку, вводяться у відповідні формули.

Теплотехнічний розрахунок зовнішньої стіни, приклад для пінобетонної стіни

Як приклад розраховуються теплозахисні властивості стіни, викладеної з піноблоків, утепленої пінополістиролом із щільністю 24 кг/м3 і оштукатуреної з двох сторін вапняно-піщаним розчином. Обчислення та підбір табличних даних ведуться на підставі будівельних правил.Вихідні дані: район будівництва – Москва; відносна вологість - 55%, середня температура в будинку tв = 20О С. Задається товщина кожного шару: δ1, δ4=0,01м (штукатурка), δ2=0,2м (пінобетон), δ3=0,065м (пінополістирол «СП Радослав») ).
Метою теплотехнічного розрахунку зовнішньої стіни є визначення необхідного (Rтр) та фактичного (Rф) опору теплопередачі.
Розрахунок

1. Відповідно до таблиці 1 СП 53.13330.2012 за заданих умов режим вологості приймається нормальним. Необхідне значення Rтр знаходять за такою формулою:
   Rтр = a ДСОП + b,
   де a,b приймаються за таблицею 3 СП 50.13330.2012. Для житлової будівлі та зовнішньої стіни a = 0,00035; b = 1,4.
   ДСОП – градусо-доба опалювального періоду, їх знаходять за формулою (5.2) СП 50.13330.2012:
   ГСОП=(tв-tот)zот,
   де tв = 20О; tот - середня температура зовнішнього повітря під час опалювального періоду, за таблицею 1 СП131.13330.2012tот = -2,2ОС; zот = 205 діб. (тривалість опалювального сезонувідповідно до тієї ж таблиці).
   Підставивши табличні значення, знаходять: ДСОП = 4551О С * добу.; Rтр = 2,99 м2 * С / Вт
2. За таблицею 2 СП50.13330.2012 для нормальної вологості вибирають коефіцієнти теплопровідності кожного шару «пирога»: λБ1=0,81Вт/(м°С), λБ2=0,26Вт/(м°С), λБ3=0,041Вт/(м° З), λБ4=0,81Вт/(м°С).
   За формулою E.6 СП 50.13330.2012 визначають умовний опір теплопередачі:
   R0усл=1/αint+δn/λn+1/αext.
   деαext = 23 Вт/(м2°С) із п.1 таблиці 6 СП 50.13330.2012 для зовнішніх стін.
   Підставляючи числа, одержуютьR0усл=2,54м2°С/Вт. Уточнюють його за допомогою коефіцієнта r=0.9, що залежить від однорідності конструкцій, наявності ребер, арматури, містків холоду:
   Rф = 2,54 0,9 = 2,29 м2 ° С / Вт.

Отриманий результат показує, що фактичний теплоопір менший за необхідний, тому потрібно переглянути конструкцію стіни.

Теплотехнічний розрахунок зовнішньої стіни, програма полегшує обчислення

Прості комп'ютерні послуги прискорюють обчислювальні процеси та пошук корисних коефіцієнтів. Варто ознайомитись із найбільш популярними програмами.

1. «ТеРеМок». Вводяться вихідні дані: тип будинку (житловий), внутрішня температура 20О, режим вологості – нормальний район проживання – Москва. У наступному вікні відкривається розраховане значення нормативного опору теплопередачі – 3,13 м2*оС/Вт.
   На підставі обчисленого коефіцієнта відбувається теплотехнічний розрахунок зовнішньої стіни з піноблоків (600 кг/м3), утепленої екструдованим пінополістиролом «Флурмат 200» (25 кг/м3) та оштукатуреним цементно-вапняним розчином. З меню вибирають потрібні матеріали, проставляючи їх товщину (піноблок – 200 мм, штукатурка – 20 мм), залишивши незаповнений осередок із товщиною утеплювача.
   Натиснувши кнопку «Розрахунок», отримують товщину шару утеплювача – 63 мм. Зручність програми не позбавляє її недоліку: в ній не береться до уваги різна теплопровідність матеріалу кладки і розчину. Дякую автору можна сказати за цією адресою http://dmitriy.chiginskiy.ru/teremok/
2. Друга програма пропонується сайтом http://rascheta.net/. Її відмінність від попереднього сервісу в тому, що всі товщини задаються самостійно. До розрахунку вводиться коефіцієнт теплотехнічної однорідності r. Його вибирають із таблиці: для пінобетонних блоків із дротяною арматурою в горизонтальних швах r = 0,9.
   Після заповнення полів програма видає звіт про те, яким є фактичний тепловий опір обраної конструкції, чи відповідає вона кліматичним умовам. Крім того, надається послідовність обчислень з формулами, нормативними джерелами та проміжними значеннями.

При будівництві або проведенні теплоізоляційних робітважлива оцінка результативності утеплення зовнішньої стіни: теплотехнічний розрахунок, виконаний самостійно або за допомогою фахівця, дозволяє зробити це швидко і точно.

Приклад теплотехнічного розрахунку огороджувальних конструкцій

1. Вихідні дані

Технічне завдання.У зв'язку з незадовільним тепло-вологісним режимом будівлі необхідно провести утеплення його стін і мансардного даху. З цією метою виконати розрахунки термічного опору, теплостійкості, повітро- та паропроникності огороджувальних конструкцій будівлі з оцінкою можливості конденсації вологи в товщі огорож. Встановити необхідну товщину теплоізоляційного шару, необхідність застосування вітро- та пароізоляції, порядок розташування шарів у конструкції. Розробити проектне рішення, що відповідає вимогам СНиП 23-02-2003 «Тепловий захист будівель» до конструкцій, що захищають. Розрахунки виконати відповідно до склепіння правил з проектування та будівництва СП 23-101-2004 "Проектування теплового захисту будівель".

Загальна характеристика будівлі. Двоповерхова житлова будівля з мансардою розташована в сел. Свіриця Ленінградської області. Загальна площа зовнішніх конструкцій, що захищають - 585,4 м 2 ; загальна площа стін 342,5 м2; загальна площа вікон 51,2 м2; площа даху - 386 м 2; висота підвалу – 2,4 м.

Конструктивна схема будівлі включає несучі стіни, залізобетонні перекриття з багатопустотних панелей, товщиною 220 мм та бетонний фундамент. Зовнішні стіни виконані з цегляної кладки та оштукатурені зсередини та зовні будівельним розчином шаром близько 2 см.

Покриття будівлі має кроквяну конструкцію зі сталевим фальцевим покрівлею, виконаною по решетуванні з кроком 250 мм. Утеплювач товщиною 100 мм виконаний з мінераловатних плит, укладених між кроквами

У будівлі передбачено стаціонарне електро-теплоакумуляційне опалення. Підвал має технічне призначення.

Кліматичні характеристики. Відповідно до СНиП 23-02-2003 та ГОСТ 30494-96 розрахункову середню температуру внутрішнього повітря приймаємо рівною

t int= 20 °С.

Відповідно до СНиП 23-01-99 приймаємо:

1) розрахункову температуру зовнішнього повітря в холодний період року для умов сел. Свіриця Ленінградської області

t ext= -29 ° С;

2) тривалість опалювального періоду

z ht= 228 діб.;

3) середню температуру зовнішнього повітря за опалювальний період

t ht= -2,9 °С.

Коефіцієнти тепловіддачі.Значення коефіцієнта тепловіддачі внутрішньої поверхні огорож приймаємо: для стін, підлог та гладких стель α int= 8,7 Вт/(м 2 ·ºС).

Значення коефіцієнта тепловіддачі зовнішньої поверхні огорож приймаємо: для стін та покриттів α ext=23; перекриттів горищних α ext=12 Вт/(м 2 ·ºС);

Нормований опір теплопередачі.Градусо-доба опалювального періоду G dвизначаються за формулою (1)

G d= 5221 ° С · добу.

Оскільки значення G dвідрізняється від табличних значень, нормативне значення R reqвизначаємо за формулою (2).

Відповідно до СНиП 23-02-2003 для набутого значення градусо-доби нормований опір теплопередачі R req, м 2 · ° С / Вт, становить:

Для зовнішніх стінок 3,23;

Покриттів та перекриттів над проїздами 4,81;

Огорож над неопалювальними підпіллями та підвалами 4,25;

Вікон та балконних дверей 0,54.

2. Теплотехнічний розрахунок зовнішніх стін

2.1. Опір зовнішніх стін теплопередачі

Зовнішні стіни виконані з пустотілої керамічної цегли і мають товщину 510 мм. Стіни оштукатурені зсередини вапняно-цементним розчином товщиною 20 мм, зовні цементним розчином тієї ж товщини.

Характеристики даних матеріалів – щільність γ 0 , коефіцієнт теплопровідності в сухому стані  0 та коефіцієнт паропроникності μ – приймаємо за табл. П.9 додатка. При цьому в розрахунках використовуємо коефіцієнти теплопровідності матеріалів  Wдля умов експлуатації Б (для вологих умов експлуатації), які отримуємо за формулою (2.5). Маємо:

Для вапняно-цементного розчину

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 цегляної кладки з пустотілої керамічної цегли на цементно-піщаному розчині

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 розчину

γ 0 = 1800 кг/м 3

 W=0,58(1+0,151·4)=0,93 Вт/(м·°С),

μ=0,09 мг/(м·год·Па).

Опір теплопередачі стіни без утеплення дорівнює

Rпро = 1/8,7 + 0,02/0,87 + 0,51/0,58 + 0,02/0,93 + 1/23 = 1,08 м 2 · ° С / Вт.

За наявності віконних прорізів, що утворюють укоси стіни, коефіцієнт теплотехнічної однорідності цегляних стін, товщиною 510 мм. r = 0,74.

Тоді наведений опір теплопередачі стін будівлі, що визначається за формулою (2.7), дорівнює

R rпро = 0,74 · 1,08 = 0,80 м 2 · ° С / Вт.

Отримане значення набагато нижче нормативного значення опору теплопередачі, тому необхідний пристрій зовнішньої теплоізоляціїі наступне оштукатурювання захисним і декоративним складамиштукатурного розчину з армуванням склосіткою.

Для можливості просихання теплоізоляції штукатурний шар, що її закриває, повинен бути паропроникним, тобто. пористим із малою щільністю. Вибираємо поризований цементно-перлітовий розчин, що має такі 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·год·Па).

Сумарний опір теплопередачі шарів теплоізоляції, що додаються. Rт і штукатурної обробки Rш має бути не менше

Rт + Rш = 3,23 / 0,74-1,08 = 3,28 м 2 · ° С / Вт.

Попередньо (з наступним уточненням) приймаємо товщину штукатурного оброблення 10 мм, тоді опір її теплопередачі дорівнює

Rш = 0,01 / 0,15 = 0,067 м 2 · ° С / Вт.

При використанні для теплоізоляції мінераловатних плит виробництва ЗАТ «Мінеральна вата» марки Фасад Баттс 0 =145 кг/м 3 0 =0,033  W =0,045 Вт/(м·°С) товщина теплоізоляційного шару становитиме

δ=0,045·(3,28-0,067)=0,145 м.

Плити Rockwool випускаються завтовшки від 40 до 160 мм з кроком 10 мм. Приймаємо стандартну товщину теплоізоляції 150 мм. Таким чином, укладання плит буде проводитись в один шар.

Перевірка виконання вимог щодо енергозбереження.Розрахункова схема стіни представлена ​​на рис. 1. Характеристика шарів стіни та загальний опір стіни теплопередачі без урахування пароізоляції наведено у табл. 2.1.

Таблиця 2.1

Характеристика шарів стіни тазагальний опір стіни теплопередачі

	Матеріал шару	Щільність γ 0 кг/м 3	Товщина δ, м	Розрахунковий коефіцієнт теплопровідності λ W, Вт/(м К)	Розрахунковий опір теплопередачі R, м 2 · ° С) / Вт
	Внутрішня штукатурка (вапняно-цементний розчин)
	Кладка з пустотної керамічної цегли
	Зовнішня штукатурка ( цементний розчин)
	Мінераловатний утеплювач ФАСАД БАТТС
	Штукатурка захисно-декоративна (цементно-перлітовий розчин)

Опір теплопередачі стін будівлі після утеплення складе:

R o = 1/8,7 +4,32 +1/23 = 4,48 м 2 · ° С / Вт.

З урахуванням коефіцієнта теплотехнічної однорідності зовнішніх стін ( r= 0,74) отримуємо наведений опір теплопередачі

R o r= 4,48 · 0,74 = 3,32 м 2 · ° С / Вт.

Отримане значення R o r= 3,32 перевищує нормативне R req=3,23, оскільки фактична товщина теплоізоляційних плит більша за розрахункову. Таке положення відповідає першій вимогі СНиП 23-02-2003 до термічного опору стіни. Rпро ≥ R req .

Перевірка виконання вимог щодосанітарно-гігієнічним та комфортним умовам у приміщенні.Розрахунковий перепад між температурою внутрішнього повітря та температурою внутрішньої поверхні стіни Δ t 0 складає

Δ t 0 =n(t int – t ext)/(R o r ·α int)=1,0(20+29)/(3,32·8,7)=1,7 ºС.

Відповідно до СНиП 23-02-2003 для зовнішніх стін житлових будинків допустимо перепад температури не більше 4,0 ºС. Таким чином, друга умова (Δ t 0 ≤Δ t n) виконано.

П
ровіримо третю умову ( τ int >tріс), тобто. можлива конденсація вологи на внутрішній поверхні стіни при розрахунковій температурі зовнішнього повітря t ext= -29 °С. Температуру внутрішньої поверхні τ intогороджувальної конструкції (без теплопровідного включення) визначаємо за формулою

τ int = t int –Δ t 0 = 20-1,7 = 18,3 °С.

Пружність водяної пари у приміщенні е intдорівнює

Потрібно визначити товщину утеплювача в тришаровій зовнішній цегляній стіні в житловому будинку, розташованому в м. Омську. Конструкція стіни: внутрішній шар – цегляна кладка із звичайного глиняної цеглитовщиною 250 мм і щільністю 1800 кг/м 3 , зовнішній шар - цегляна кладка облицювальної цеглитовщиною 120 мм та щільністю 1800 кг/м 3 ; між зовнішнім та внутрішніми шарами розташований ефективний утеплювачз пінополістиролу щільністю 40 кг/м 3 ; зовнішній і внутрішній шари з'єднуються між собою гнучкими склопластиковими зв'язками діаметром 8 мм, розташованими з кроком 0,6 м.

1. Вихідні дані

Призначення будівлі – житловий будинок

Район будівництва – м. Омськ

Розрахункова температура внутрішнього повітря t int= плюс 200С

Розрахункова температура зовнішнього повітря t ext= мінус 370С

Розрахункова вологість внутрішнього повітря – 55%

2. Визначення нормованого опору теплопередачі

Визначається за таблицею 4, залежно від градусо-доби опалювального періоду. Градусо-доба опалювального періоду, D d , °С×добу,визначають за формулою 1, виходячи із середньої температури зовнішнього повітря та тривалості опалювального періоду.

По СНиП 23-01-99* визначаємо, що у м. Омську середня температура зовнішнього повітря опалювального періоду дорівнює: t ht = -8,4 0 С, тривалість опалювального періоду z ht = 221 добу.Величина градусо-доби опалювального періоду дорівнює:

D d = (t int - t ht) z ht = (20 + 8,4) × 221 = 6276 0 добу.

Відповідно до табл. 4. нормований опір теплопередачі R regзовнішніх стін для житлових будівель відповідне значенню D d = 6276 0 З добуодно R reg = a D d + b = 0,00035 6276 + 1,4 = 3,60 м 2 0 С/Вт.

3. Вибір конструктивного рішення зовнішньої стіни

Конструктивне рішеннязовнішньої стіни запропоновано в завданні і є тришаровою огорожею з внутрішнім шаром з цегляної кладки товщиною 250 мм, зовнішнім шаром з цегляної кладки товщиною 120 мм, між зовнішнім і внутрішнім шаром розташований утеплювач з пінополістиролу. Зовнішній та внутрішній шар з'єднуються між собою гнучкими зв'язками із склопластику діаметром 8 мм, розташованими з кроком 0,6 м.

4. Визначення товщини утеплювача

Товщина утеплювача визначається за формулою 7:

d ут = (R reg ./r – 1/a int – d кк /l кк – 1/a ext)× l ут

де R reg. - Опір теплопередачі, що нормується, м 2 0 С/Вт; r- Коефіцієнт теплотехнічної однорідності; a int- Коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні, Вт/(м 2 ×°С); a ext- Коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні, Вт/(м 2 ×°С); d кк- Товщина цегляної кладки, м; l кк- Розрахунковий коефіцієнт теплопровідності цегляної кладки, Вт/(м×°С); l ут- Розрахунковий коефіцієнт теплопровідності утеплювача, Вт/(м×°С).

Нормований опір теплопередачі визначено: R reg = 3,60 м 2 0 С/Вт.

Коефіцієнт теплотехнічної однорідності для цегляної тришарової стіни зі склопластиковими гнучкими зв'язками становить близько r=0,995, й у розрахунках може враховуватися (для інформації – якщо застосували залізні гнучкі зв'язку, то коефіцієнт теплотехнічної однорідності може становити 0,6-0,7) .

Коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні визначається табл. 7 a int = 8,7 Вт/(м 2 ×°С).

Коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні приймається за таблицею 8 a xt = 23 Вт/(м 2 ×°С).

Сумарна товщина кладки цегли становить 370 мм або 0,37 м.

Розрахункові коефіцієнти теплопровідності використовуваних матеріалів визначаються залежно та умовами експлуатації (А чи Б). Умови експлуатації визначаються в наступній послідовності:

За табл. 1 визначаємо вологий режим приміщень: оскільки розрахункова температура внутрішнього повітря +20 0 С, розрахункова вологість 55%, вологий режим приміщень нормальний;

За додатком (карта РФ) визначаємо, що м. Омськ розташований у сухій зоні;

За табл. 2 , залежно від зони вологості та вологого режиму приміщень, визначаємо, що умови експлуатації огороджувальних конструкцій – А.

За дод. Д визначаємо коефіцієнти теплопровідності для умов експлуатації А: для пінополістиролу ГОСТ 15588-86 щільністю 40 кг/м 3 l ут = 0,041 Вт/(м×°С); для цегляної кладки із глиняної звичайної цегли на цементно-піщаному розчині щільністю 1800 кг/м 3 l кк = 0,7 Вт/(м×°С).

Підставимо всі певні значення у формулу 7 і розраховуємо мінімальну товщинуутеплювача з пінополістиролу:

d ут = (3,60 – 1/8,7 – 0,37/0,7 – 1/23)× 0,041 = 0,1194 м

Округлюємо отримане значення більший бікз точністю до 0,01 м: dут = 0,12 м.Виконуємо перевірочний розрахунок за формулою 5:

R 0 = (1/a i + d кк /l кк + d ут /l ут + 1/a e)

R 0 = (1/8,7 + 0,37/0,7 + 0,12/0,041 + 1/23) = 3,61 м 2 0 С/Вт

5. Обмеження температури та конденсації вологи на внутрішній поверхні огороджувальної конструкції

Δt o, °С, між температурою внутрішнього повітря і температурою внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції не повинен перевищувати нормованих величин Δt n, °С, встановлених у таблиці 5 , та визначений наступним чином

Δt o = n(t int – t ext)/(R 0 a int) = 1(20+37)/(3,61 х ​​8,7) = 1,8 0 З тобто. менше, ніж Δt n = 4,0 0 С, визначене за таблицею 5 .

Висновок: толщина утеплювача з пінополістиролу в тришаровій цегляній стіні становить 120 мм. При цьому опір теплопередачі зовнішньої стіни R 0 = 3,61 м 2 0 С/Втщо більше нормованого опору теплопередачі R reg. = 3,60 м 2 0 С/Втна 0,01м 2 0 С/Вт.Розрахунковий температурний перепад Δt o, °С, між температурою внутрішнього повітря та температурою внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції не перевищує нормативне значення Δt n ,.

Приклад теплотехнічного розрахунку світлопрозорих огороджувальних конструкцій

Світлопрозорі огороджувальні конструкції (вікна) підбирають за такою методикою.

Нормований опір теплопередачі R regвизначається за таблицею 4 СНиП 23-02-2003 (колонка 6) залежно від градусо-доби опалювального періоду D d. При цьому тип будівлі та D dприймають як у попередньому прикладі теплотехнічного розрахунку світлонепрозорих огороджувальних конструкцій. У нашому випадку D d = 6276 0 З добу,тоді для вікна житлового будинку R reg = a D d + b = 0,00005 6276 + 0,3 = 0,61 м 2 0 С/Вт.

Вибір світлопрозорих конструкцій здійснюється за значенням наведеного опору теплопередачі R o rотриманому в результаті сертифікаційних випробувань або за додатком Л Зводу правил. Якщо наведений опір теплопередачі вибраної світлопрозорої конструкції R o r, більше або дорівнює R reg, то ця конструкція відповідає вимогам норм.

Висновок:для житлового будинку в м. Омську приймаємо вікна в ПВХ-переплетах з двокамерними склопакетами зі скла з твердим селективним покриттямта заповненням аргоном міжскляного простору у яких R про r = 0,65 м 2 0 С/Втбільше R reg = 0,61 м 2 0 С/Вт.

ЛІТЕРАТУРА

1. СНіП 23-02-2003. Тепловий захист будівель.
2. СП 23-101-2004. Проектування теплового захисту.
3. СНіП 23-01-99 *. Будівельна кліматологія
4. СНіП 31-01-2003. Будинки житлові багатоквартирні.
5. СНиП 2.08.02-89 *. Громадські будівліта споруди.