Теплотехнический расчет стен а терехов. Расчет теплопроводности стены

При и определении необходимости дополнительного утепления дома важно знать теплопотери его конструкций, в частности . Калькулятор теплопроводности стены онлайн поможет произвести расчеты быстро и точно.

Вконтакте

Для чего нужен расчет

Теплопроводность данного элемента здания – свойство строения проводить тепло через единицу своей площади при разности температур внутри и снаружи помещения в 1 град. С.

Выполняемый упомянутым выше сервисом теплотехнический расчет ограждающих конструкций необходим для следующих целей:

• для выбора отопительного оборудования и типа системы, позволяющей не только компенсировать теплопотери, но и создать комфортную температуру внутри жилых помещений;
• для определения необходимости дополнительного утепления здания;
• при проектировании и строительстве нового здания для выбора стенового материала, обеспечивающего наименьшие теплопотери в определенных климатических условиях;
• для создания внутри помещения комфортной температуры не только в отопительный период, но и летом в жаркую погоду.

Внимание! Выполняя самостоятельные теплотехнические расчеты стеновых конструкций, пользуются методиками и данными описанными в таких нормативных документах, как СНиП ІІ 03 79 «Строительная теплотехника» и СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

От чего зависит теплопроводность

Теплопередача зависит от таких факторов, как:

• Материал, из которого возведено строение, – различные материалы отличаются по способности проводить тепло. Так, бетон, различные виды кирпича способствуют большой потере тепла. Оцилинрованное бревно, брус, пено- и газоблоки, наоборот, при меньшей толщине имеют меньшую теплопроводность, что обеспечивает сохранение тепла внутри помещения и намного меньшие затраты на утепление и отопление здания.
• Толщина стены – чем данное значение больше, тем меньше теплоотдача происходит через ее толщу.
• Влажность материала – чем больше влажность сырья, из которого возведена конструкция, тем больше он проводит тепла и тем быстрее она разрушается.
• Наличие воздушных пор в материале – заполненные воздухом поры препятствуют ускоренным теплопотерям. Если эти поры заполняются влагой, теплопотери увеличиваются.
• Наличие дополнительного утепления – облицованная слоем утеплителя снаружи или внутри стены по потерям тепла имеют значения в разы меньше чем неутепленные.

В строительстве наряду с теплопроводностью стен большое распространение приобрел такая характеристика, как термическое сопротивление (R). Рассчитывается она с учетом следующих показателей:

• коэффициента теплопроводности стенового материала (λ) (Вт/м×0С);
• толщины конструкции (h), (м);
• наличия утеплителя;
• влажности материала (%).

Чем ниже величина термического сопротивления, тем в большей мере стена подвержена теплопотерям.

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций по данной характеристике выполняется по следующей формуле:

R= h/ λ; (м2×0С/Вт)

Пример расчета термического сопротивления:

Исходные данные:

• несущая стена выполнена из сухого соснового бруса толщиной 30 см (0,3 м);
• коэффициент теплопроводности составляет 0,09 Вт/м×0С;
• расчёт результата.

Таким образом, термическое сопротивление такой стены будет составлять:

R=0,3/0,09=3,3 м2×0С/Вт

Полученные в результате вычисления значения сравнивают с нормативными согласно СНиП ІІ 03 79. При этом учитывают такой показатель, как градусо-сутки периода, в течение которого продолжается отопительный сезон.

Если полученное значение равно или больше нормативного, то материал и толщина стеновых конструкций выбраны правильно. В противном случае следует произвести утепление здания для достижения нормативного значения.

При наличии утеплителя его термическое сопротивление рассчитывают отдельно и суммируют с аналогичным значением основного стенового материала. Также если материал стеновой конструкции имеет повышенную влажность, применяют соответствующий коэффициент теплопроводности.

Для более точного расчета термического сопротивления данной конструкции к полученному результату добавляют аналогичные значения окон и выходящих на улицу дверей.

Допустимые значения

Выполняя теплотехнический расчет наружной стены, учитывают также и регион, в котором будет располагаться дом:

• Для южных регионов с теплыми зимами и небольшими перепадами температур можно возводить стены небольшой толщины из материалов со средней степенью теплопроводности – керамический и глиняный обожженный одинарный и двойной, и большой плотности. Толщина стен для таких регионов может быть не более 20 см.
• В то же самое время для северных регионов целесообразнее и экономически выгоднее строить ограждающие стеновые конструкции средней и большой толщины из материалов с большим термическим сопротивлением – оцилиндрованное бревно, газо- и пенобетон средней плотности. Для таких условий возводят стеновые конструкции толщиной до 50–60 см.
• Для регионов с умеренным климатом и чередующимися по температурному режиму зимами подходят с высоким и средним значением термического сопротивления – газо- и пенобетон, брус, среднего диаметра. В таких условиях толщина стеновых ограждающих конструкций с учетом утеплителей составляет не более 40–45 см.

Важно! Наиболее точно рассчитывает термическое сопротивление стеновых конструкций калькулятор теплопотерь, в котором учитывается регион расположения дома.

Теплопередача различных материалов

Одним из основных факторов, влияющих на теплопроводность стены, является стройматериал, из которого она возведена. Такая зависимость объясняется его строением. Так, наименьшей теплопроводностью обладают материалы с небольшой плотностью, у которых частицы располагаются достаточно рыхло и имеется большое количество пор и пустот, заполненных воздухом. К ним относятся различные виды древесины, легких пористых бетонов – пено-, газо-, шлакобетоны, а также пустотные силикатные кирпичи.

К материалам с высокой теплопроводностью и низким термическим сопротивлениям относятся различные виды тяжелых бетонов, монолитный силикатный кирпич. Такая особенность объясняется тем, что частицы в них располагаются очень близко друг к другу, без пустот и пор. Это способствует более быстрой передаче тепла в толще стены и большой теплопотере.

Таблица. Коэффициенты теплопроводности строительных материалов (СНиП ІІ 03 79)

Расчет многослойной конструкции

Теплотехнический расчет наружной стены, состоящей из нескольких слоев, производится следующим образом:

• по формуле, описанной выше, высчитывается значение термического сопротивления каждого из слоев «стенового пирога»;
• значения данной характеристики всех слоев складывают вместе, получая суммарное термическое сопротивление стеновой многослойной конструкции.

Исходя из данной методики, можно производить и расчет толщины . Для этого необходимо недостающее до нормы термическое сопротивление умножить на коэффициент теплопроводности утеплителя – в итоге получится толщина слоя утеплителя.

С помощью программы ТеРеМОК теплотехнический подсчет выполняется автоматически. Для того чтобы калькулятор теплопроводности стены выполнил расчеты, в него необходимо внести следующие исходные данные:

• тип здания – жилое, производственное;
• материал стены;
• толщина конструкции;
• регион;
• требуемая температура и влажность внутри здания;
• наличие, тип и толщина утеплителя.

Полезное видео: как самостоятельно подсчитать теплопотери в доме

Таким образом, теплотехнический расчет ограждающих конструкций является очень важным как для строящегося дома, так и для уже давно построенного здания. В первом случае правильный теплорасчет позволит сэкономить на отоплении, во втором – подобрать оптимальный по толщине и составу утеплитель.

Создание комфортных условий для проживания или трудовой деятельности является первостепенной задачей строительства. Значительная часть территории нашей страны находится в северных широтах с холодным климатом. Поэтому поддержание комфортной температуры в зданиях всегда актуально. С ростом тарифов на энергоносители снижение расхода энергии на отопление выходит на первый план.

Климатические характеристики

Выбор конструкции стен и кровли зависит прежде всего от климатических условий района строительства. Для их определения необходимо обратиться к СП131.13330.2012 «Строительная климатология». В расчетах используются следующие величины:

• температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, обозначается Тн;
• средняя температура, обозначается Тот;
• продолжительность, обозначается ZOT.

На примере для Мурманска величины имеют следующие значения:

• Тн=-30 град;
• Тот=-3.4 град;
• ZOT=275 суток.

Кроме того, необходимо задать расчетную температуру внутри помещения Тв, она определяется в соответствии с ГОСТом 30494-2011. Для жилья можно принять Тв=20 град.

Чтобы выполнить теплотехнический расчет ограждающих конструкций, предварительно вычисляют величину ГСОП (градусо-сутки отопительного периода):
ГСОП = (Тв - Тот) х ZOT.
На нашем примере ГСОП=(20 - (-3,4)) х 275 = 6435.

Основные показатели

Для правильного выбора материалов ограждающих конструкций необходимо определить, какими теплотехническими характеристиками они должны обладать. Способность вещества проводить тепло характеризуется его теплопроводностью, обозначается греческой буквой l (лямбда) и измеряется в Вт/(м х град.). Способность конструкции удерживать тепло характеризуется её сопротивлением теплопередаче R и равняется отношению толщины к теплопроводности: R = d/l.

В случае если конструкция состоит из нескольких слоёв, сопротивление рассчитывается для каждого слоя и затем суммируется.

Сопротивление теплопередачи является основным показателем наружной конструкции. Его величина должна превышать нормативное значение. Выполняя теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания, мы должны определить экономически оправданный состав стен и кровли.

Значения теплопроводности

Качество теплоизоляции определяется в первую очередь теплопроводностью. Каждый сертифицированный материал проходит лабораторные исследования, в результате которых определяется это значение для условий эксплуатации «А» или «Б». Для нашей страны большинству регионов соответствуют условия эксплуатации «Б». Выполняя теплотехнический расчет ограждающих конструкций дома, следует использовать именно это значение. Значения теплопроводности указывают на этикетке либо в паспорте материала, но если их нет, можно воспользоваться справочными значениями из Свода правил. Значения для наиболее популярных материалов приведены ниже:

• Кладка из обыкновенного кирпича - 0,81 Вт(м х град.).
• Кладка из силикатного кирпича - 0,87 Вт(м х град.).
• Газо- и пенобетон (плотностью 800) - 0,37 Вт(м х град.).
• Древесина хвойных пород - 0,18 Вт(м х град.).
• Экструдированный пенополистирол - 0,032 Вт(м х град.).
• Плиты минераловатные (плотность 180) - 0,048 Вт(м х град.).

Нормативное значение сопротивления теплопередаче

Расчётное значение сопротивления теплопередаче не должно быть меньше базового значения. Базовое значение определяется по таблице 3 СП50.13330.2012 « зданий». В таблице определены коэффициенты для расчета базовых значений сопротивления теплопередаче всех ограждающих конструкций и типов зданий. Продолжая начатый теплотехнический расчет ограждающих конструкций, пример расчета можно представить следующим образом:

• Рстен = 0,00035х6435 + 1,4 = 3,65 (м х град/Вт).
• Рпокр = 0,0005х6435 + 2,2 = 5,41 (м х град/Вт).
• Рчерд = 0,00045х6435 + 1,9 = 4,79 (м х град/Вт).
• Рокна = 0,00005х6435 + 0,3 = х град/Вт).

Теплотехнический расчет наружной ограждающей конструкции выполняется для всех конструкций, замыкающих «теплый» контур - пол по грунту или перекрытие техподполья, наружные стены (включая окна и двери), совмещенное покрытие или перекрытие неотапливаемого чердака. Также расчет необходимо выполнять и для внутренних конструкций, если перепад температур в смежных комнатах составляет более 8 градусов.

Теплотехнический расчет стен

Большинство стен и перекрытий по своей конструкции многослойны и неоднородны. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций многослойной структуры выглядит следующим образом:
R= d1/l1 +d2/l2 +dn/ln,
где n - параметры n-го слоя.

Если рассматривать кирпичную оштукатуренную стену, то получим следующую конструкцию:

• наружный слой штукатурки толщиной 3 см, теплопроводность 0,93 Вт(м х град.);
• кладка из полнотелого глиняного кирпича 64 см, теплопроводность 0,81 Вт(м х град.);
• внутренний слой штукатурки толщиной 3 см, теплопроводность 0,93 Вт(м х град.).

Формула теплотехнического расчета ограждающих конструкций выглядит следующим образом:

R=0,03/0,93 + 0,64/0,81 + 0,03/0,93 = 0,85(м х град/Вт).

Полученное значение существенно меньше определенного ранее базового значения сопротивления теплопередаче стен жилого дома в Мурманске 3,65 (м х град/Вт). Стена не удовлетворяет нормативным требованиям и нуждается в утеплении. Для утепления стены используем толщиной 150 мм и теплопроводностью 0,048 Вт(м х град.).

Подобрав систему утепления, необходимо выполнить проверочный теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Пример расчета приведён ниже:

R=0,15/0,048 + 0,03/0,93 + 0,64/0,81 + 0,03/0,93 = 3,97(м х град/Вт).

Полученная расчётная величина больше базовой - 3,65 (м х град/Вт), утеплённая стена удовлетворяет требованиям норм.

Расчёт перекрытий и совмещённых покрытий выполняется аналогично.

Теплотехнический расчёт полов, соприкасающихся с грунтом

Нередко в частных домах или общественных зданиях полы первых этажей выполняются по грунту. Сопротивление теплопередаче таких полов не нормируется, но как минимум конструкция полов не должна допускать выпадения росы. Расчет конструкций, соприкасающихся с грунтом, выполняется следующим образом: полы разбиваются на полосы (зоны) шириной по 2 метра, начиная с внешней границы. Таких зон выделяется до трех, оставшаяся площадь относится к четвертой зоне. Если в конструкции пола не предусмотрен эффективный утеплитель, то сопротивление теплопередаче зон принимается следующим:

• 1 зона - 2,1 (м х град/Вт);
• 2 зона - 4,3 (м х град/Вт);
• 3 зона - 8,6 (м х град/Вт);
• 4 зона - 14,3 (м х град/Вт).

Нетрудно заметить, что чем дальше участок пола находится от внешней стены, тем выше его сопротивление теплопередаче. Поэтому зачастую ограничиваются утеплением периметра пола. При этом к сопротивлению теплопередаче зоны добавляется сопротивление теплопередаче утепленной конструкции.
Расчет сопротивления теплопередаче пола необходимо включать в общий теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Пример расчета полов по грунту рассмотрим ниже. Примем площадь пола 10 х 10, равную 100 м кв.

• Площадь 1 зоны составит 64 м кв.
• Площадь 2 зоны составит 32 м кв.
• Площадь 3 зоны составит 4 м кв.

Среднее значение сопротивления теплопередаче пола по грунту:
Рпола = 100 / (64/2,1 + 32/4,3 + 4/8,6) = 2,6 (м х град/Вт).

Выполнив утепление периметра пола пенополистирольной плитой толщиной 5 см, полосой шириной 1 метр, получим среднее значение сопротивления теплопередаче:

Рпола = 100 / (32/2,1 + 32/(2,1+0,05/0,032) + 32/4,3 + 4/8,6) = 4,09 (м х град/Вт).

Важно отметить, что подобным образом рассчитываются не только полы, но и конструкции стен, соприкасающихся с грунтом (стены заглубленного этажа, теплого подвала).

Теплотехнический расчет дверей

Несколько иначе рассчитывается базовое значение сопротивления теплопередаче входных дверей. Для его расчета понадобится сначала вычислить сопротивление теплопередаче стены по санитарно-гигиеническому критерию(невыпадению росы):
Рст = (Тв - Тн)/(ДТн х ав).

Здесь ДТн - разница температур между внутренней поверхностью стены и температурой воздуха в комнате, определяется по Своду правил и для жилья составляет 4,0.
ав - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены, по СП составляет 8,7.
Базовое значение дверей берется равным 0,6хРст.

Для выбранной конструкции двери требуется выполнить проверочный теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Пример расчета входной двери:

Рдв = 0,6 х (20-(-30))/(4 х 8,7) = 0,86 (м х град/Вт).

Этому расчетному значению будет соответствовать дверь, утепленная минераловатной плитой толщиной 5 см. Её сопротивление теплопередаче составит R=0,05 / 0,048=1,04 (м х град/Вт), что больше расчетного.

Комплексные требования

Расчеты стен, перекрытий или покрытия выполняются для проверки поэлементных требований нормативов. Сводом правил также установлено комплектное требование, характеризующее качество утепления всех ограждающих конструкций в целом. Эта величина называется «удельная теплозащитная характеристика». Без ее проверки не обходится ни один теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Пример расчета по СП приведен ниже.

Коб = 88,77 / 250 = 0,35, что меньше нормируемого значения 0,52. В данном случае площади и объем приняты для дома размерами 10 х 10 х 2,5 м. Сопротивления теплопередачи - равные базовым величинам.

Нормируемое значение определяется в соответствии с СП в зависимости от отапливаемого объёма дома.

Помимо комплексного требования, для составления энергетического паспорта также выполняют теплотехнический расчет ограждающих конструкций, пример оформления паспорта дан в приложении к СП50.13330.2012.

Коэффициент однородности

Все приведенные выше расчеты применимы для однородных конструкций. Что на практике встречается довольно редко. Чтобы учесть неоднородности, снижающие сопротивление теплопередаче, вводится поправочный коэффициент теплотехнической однородности - r. Он учитывает изменение сопротивления теплопередаче, вносимые оконными и дверными проемами, внешними углами, неоднородными включениями (например перемычками, балками, армирующими поясами), и пр.

Расчет этого коэффициента достаточно сложен, поэтому в упрощенном виде можно воспользоваться примерными значениями из справочной литературы. Например, для кирпичной кладки - 0,9, трехслойных панелей - 0,7.

Эффективное утепление

Выбирая систему утепления дома, легко убедиться, что выполнить современные требования тепловой защиты без использования эффективного утеплителя практически невозможно. Так, если использовать традиционный глиняный кирпич, потребуется кладка толщиной в несколько метров, что экономически нецелесообразно. Вместе с тем низкая теплопроводность современных утеплителей на основе пенополистирола либо каменной ваты позволяет ограничиться толщинами в 10-20 см.

Например, чтобы достичь базового значения сопротивления теплопередаче 3,65 (м х град/Вт), потребуется:

• кирпичная стена толщиной 3 м;
• кладка из пенобетонных блоков 1,4 м;
• минераловатный утеплитель 0,18 м.

Требуется определить толщину утеплителя в трехслойной кирпичной наружной стене в жилом здании, расположенном в г. Омске. Конструкция стены: внутренний слой – кирпичная кладка из обыкновенного глиняного кирпича толщиной 250 мм и плотностью 1800 кг/м 3 , наружный слой – кирпичная кладка из облицовочного кирпича толщиной 120 мм и плотностью 1800 кг/м 3 ; между наружным и внутренними слоями расположен эффективный утеплитель из пенополистирола плотностью 40 кг/м 3 ; наружный и внутренний слои соединяются между собой стеклопластиковыми гибкими связями диаметром 8 мм, расположенными с шагом 0,6 м.

1. Исходные данные

Назначение здания – жилой дом

Район строительства – г. Омск

Расчетная температура внутреннего воздуха t int = плюс 20 0 С

Расчетная температура наружного воздуха t ext = минус 37 0 С

Расчетная влажность внутреннего воздуха – 55%

2. Определение нормируемого сопротивления теплопередаче

Определяется по таблице 4 в зависимости от градусо-суток отопительного периода. Градусо-сутки отопительного периода, D d , °С×сут, определяют по формуле 1, исходя из средней температуры наружного воздуха и продолжительности отопительного периода.

По СНиП 23-01-99* определяем, что в г. Омске средняя температура наружного воздуха отопительного периода равна: t ht = -8,4 0 С , продолжительность отопительного периода z ht = 221 сут. Величина градусо-суток отопительного периода равна:

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

Согласно табл. 4. нормируемое сопротивление теплопередаче R reg наружных стен для жилых зданий соответствующее значению D d = 6276 0 С сут равно R reg = a D d + b = 0,00035×6276 + 1,4 = 3,60 м 2 0 С/Вт.

3. Выбор конструктивного решения наружной стены

Конструктивное решение наружной стены предложено в задании и представляет собой трехслойное ограждение с внутренним слоем из кирпичной кладки толщиной 250 мм, наружным слоем из кирпичной кладки толщиной 120 мм, между наружным и внутренним слоем расположен утеплитель из пенополистирола. Наружный и внутренний слой соединяются между собой гибкими связями из стеклопластика диаметром 8 мм, расположенными с шагом 0,6 м.

4. Определение толщины утеплителя

Толщина утеплителя определяется по формуле 7:

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

где R reg . – нормируемое сопротивление теплопередаче, м 2 0 С/Вт; r – коэффициент теплотехнической однородности; a int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности, Вт/(м 2 ×°С); a ext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, Вт/(м 2 ×°С); d кк – толщина кирпичной кладки, м ; l кк – расчетный коэффициент теплопроводности кирпичной кладки, Вт/(м×°С) ; l ут – расчетный коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м×°С) .

Нормируемое сопротивление теплопередаче определено: R reg = 3,60 м 2 0 С/Вт.

Коэффициент теплотехнической однородности для кирпичной трехслойной стены со стеклопластиковыми гибкими связями составляет около r=0,995 , и в расчетах может не учитываться (для информации – если применили стальные гибкие связи, то коэффициент теплотехнической однородности может достигать 0,6-0,7) .

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности определяется по табл. 7 a int = 8,7 Вт/(м 2 ×°С).

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности принимается по таблице 8 a е xt = 23 Вт/(м 2 ×°С).

Суммарная толщина кирпичной кладки составляет 370 мм или 0,37 м.

Расчетные коэффициенты теплопроводности используемых материалов определяются в зависимости от условий эксплуатации (А или Б). Условия эксплуатации определяются в следующей последовательности:

По табл. 1 определяем влажностный режим помещений: так как расчетная температура внутреннего воздуха +20 0 С, расчетная влажность 55%, влажностный режим помещений – нормальный;

По приложению В (карта РФ) определяем, что г. Омск расположен в сухой зоне;

По табл. 2 , в зависимости от зоны влажности и влажностного режима помещений, определяем, что условия эксплуатации ограждающих конструкций – А .

По прил. Д определяем коэффициенты теплопроводности для условий эксплуатации А: для пенополистирола ГОСТ 15588-86 плотностью 40 кг/м 3 l ут = 0,041 Вт/(м×°С) ; для кирпичной кладки из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе плотностью 1800 кг/м 3 l кк = 0,7 Вт/(м×°С) .

Подставим все определенные значения в формулу 7 и рассчитываем минимальную толщину утеплителя из пенополистирола:

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

Округляем полученное значение в большую сторону с точностью до 0,01 м: d ут = 0,12 м. Выполняем проверочный расчет по формуле 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. Ограничение температуры и конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающей конструкции

Δt o , °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин Δt n , °С, установленных в таблице 5 , и определен следующим образом

Δt o = n(t int – t ext )/( R 0 a int) = 1(20+37)/(3,61 х 8,7) = 1,8 0 С т.е. меньше, чем Δt n , = 4,0 0 С, определенное по таблице 5 .

Вывод: т олщина утеплителя из пенополистирола в трехслойной кирпичной стене составляет 120 мм. При этом сопротивление теплопередаче наружной стены R 0 = 3,61 м 2 0 С/Вт , что больше нормируемого сопротивления теплопередаче R reg . = 3,60 м 2 0 С/Вт на 0,01м 2 0 С/Вт. Расчетный температурный перепад Δt o , °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не превышает нормативное значение Δt n , .

Пример теплотехнический расчета светопрозрачных ограждающих конструкций

Светопрозрачные ограждающие конструкции (окна) подбирают по следующей методике.

Нормируемое сопротивление теплопередаче R reg определяется по таблице 4 СНиП 23-02-2003 (колонка 6) в зависимости от градусо-суток отопительного периода D d . При этом тип здания и D d принимают как в предыдущем примере теплотехнического расчета светонепрозрачных ограждающих конструкций. В нашем случае D d = 6276 0 С сут, тогда для окна жилого дома R reg = a D d + b = 0,00005×6276 + 0,3 = 0,61 м 2 0 С/Вт.

Выбор светопрозрачных конструкций осуществляется по значению приведенного сопротивления теплопередаче R o r , полученному в результате сертификационных испытаний или по приложению Л Свода правил . Если приведенное сопротивление теплопередаче выбранной светопрозрачной конструкции R o r , больше или равно R reg , то эта конструкция удовлетворяет требованиям норм.

Вывод: для жилого дома в г. Омске принимаем окна в ПВХ-переплетах с двухкамерными стеклопакетами из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном межстекольного пространства у которых R о r = 0,65 м 2 0 С/Вт больше R reg = 0,61 м 2 0 С/Вт.

ЛИТЕРАТУРА

1. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.
2. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты.
3. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология.
4. СНиП 31-01-2003. Здания жилые многоквартирные.
5. СНиП 2.08.02-89 * . Общественные здания и сооружения.

Давным-давно здания и сооружения строились, не задумываясь о том, какими теплопроводными качествами обладают ограждающие конструкции. Другими словами, стены делались просто толстыми. И если вам когда-нибудь случалось быть в старых купеческих домах, то вы могли заметить, что наружные стены этих домов выполнены из керамического кирпича, толщина которых составляет порядка 1,5 метров. Такая толщина кирпичной стены обеспечивала и обеспечивает до сих пор вполне комфортное пребывание людей в этих домах даже в самые лютые морозы.

В настоящее же время все изменилось. И сейчас экономически не выгодно делать стены такими толстыми. Поэтому были придуманы материалы, которые могут ее уменьшить. Одни из них: утеплители и газосиликатные блоки. Благодаря этим материалам, например, толщина кирпичной кладки может быть снижена до 250 мм.

Теперь стены и перекрытия чаще всего делают 2-х или 3-х слойными, одним слоем из которых является материал с хорошими теплоизоляционными свойствами. А для того, чтобы определить оптимальную толщину этого материала, проводится теплотехнический расчет и определяется точка росы.

Как производится расчет по определению точки росы вы можете ознакомиться на следующей странице. Здесь же будет рассмотрен теплотехнический расчет на примере.

Необходимые нормативные документы

Для расчета потребуются два СНиПа, один СП, один ГОСТ и одно пособие:

• СНиП 23-02-2003 (СП 50.13330.2012). "Тепловая защита зданий". Актуализированная редакция от 2012 года .
• СНиП 23-01-99* (СП 131.13330.2012). "Строительная климатология". Актуализированная редакция от 2012 года .
• СП 23-101-2004. "Проектирование тепловой защиты зданий" .
• ГОСТ 30494-96 (заменен на ГОСТ 30494-2011 с 2011 года). "Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях" .
• Пособие. Е.Г. Малявина "Теплопотери здания. Справочное пособие" .

Рассчитываемые параметры

В процессе выполнения теплотехнического расчета определяют:

• теплотехнические характеристики строительных материалов ограждающих конструкций;
• приведённое сопротивление теплопередачи;
• соответствие этого приведённого сопротивления нормативному значению.

Пример. Теплотехнический расчет трехслойной стены без воздушной прослойки

Исходные данные

1. Климат местности и микроклимат помещения

Район строительства: г. Нижний Новгород.

Назначение здания: жилое .

Расчетная относительная влажность внутреннего воздуха из условия не выпадения конденсата на внутренних поверхностях наружных ограждений равна - 55% (СНиП 23-02-2003 п.4.3. табл.1 для нормального влажностного режима).

Оптимальная температура воздуха в жилой комнате в холодный период года t int = 20°С (ГОСТ 30494-96 табл.1).

Расчетная температура наружного воздуха t ext , определяемая по температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 = -31°С (СНиП 23-01-99 табл. 1 столбец 5);

Продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой наружного воздуха 8°С равна z ht = 215 сут (СНиП 23-01-99 табл. 1 столбец 11);

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t ht = -4,1°С (СНиП 23-01-99 табл. 1 столбец 12).

2. Конструкция стены

Стена состоит из следующих слоев:

• Кирпич декоративный (бессер) толщиной 90 мм;
• утеплитель (минераловатная плита), на рисунке его толщина обозначена знаком "Х", так как она будет найдена в процессе расчета;
• силикатный кирпич толщиной 250 мм;
• штукатурка (сложный раствор), дополнительный слой для получения более объективной картины, так как его влияние минимально, но есть.

3. Теплофизические характеристики материалов

Значения характеристик материалов сведены в таблицу.

Примечание (*): Данные характеристики можно также найти у производителей теплоизоляционных материалов.

Расчет

4. Определение толщины утеплителя

Для расчета толщины теплоизоляционного слоя необходимо определить сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции исходя из требований санитарных норм и энергосбережения.

4.1. Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения

Определение градусо-суток отопительного периода по п.5.3 СНиП 23-02-2003:

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

Примечание: также градусо-сутки имеют обозначение - ГСОП.

Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче следует принимать не менее нормируемых значений, определяемых по СНИП 23-02-2003 (табл.4) в зависимости от градусо-суток района строительства:

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

где: Dd - градусо-сутки отопительного периода в Нижнем Новгороде,

a и b - коэффициенты, принимаемые по таблице 4 (если СНиП 23-02-2003) или по таблице 3 (если СП 50.13330.2012) для стен жилого здания (столбец 3).

4.1. Определение нормы тепловой защиты по условию санитарии

В нашем случае рассматривается в качестве примера, так как данный показатель рассчитывается для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м 3 и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 °С и ниже приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных).

Определение нормативного (максимально допустимого) сопротивления теплопередаче по условию санитарии (формула 3 СНиП 23-02-2003):

где: n = 1 - коэффициент, принятый по таблице 6 для наружной стены;

t int = 20°С - значение из исходных данных;

t ext = -31°С - значение из исходных данных;

Δt n = 4°С - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 5 в данном случае для наружных стен жилых зданий;

α int = 8,7 Вт/(м 2 ×°С) - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 7 для наружных стен.

4.3. Норма тепловой защиты

Из приведенных выше вычислений за требуемое сопротивление теплопередачи выбираем R req из условия энергосбережения и обозначаем его теперь R тр0 =3,214м 2 × °С/Вт .

5. Определение толщины утеплителя

Для каждого слоя заданной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле:

где: δi- толщина слоя, мм;

λ i - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт/(м × °С).

1 слой (декоративный кирпич): R 1 = 0,09/0,96 = 0,094 м 2 × °С/Вт .

3 слой (силикатный кирпич): R 3 = 0,25/0,87 = 0,287 м 2 × °С/Вт .

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

Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала (формула 5.6 Е.Г. Малявина "Теплопотери здания. Справочное пособие"):

где: R int = 1/α int = 1/8,7 - сопротивление теплообмену на внутренней поверхности;

R ext = 1/α ext = 1/23 - сопротивление теплообмену на наружной поверхности, α ext принимается по таблице 14 для наружных стен;

ΣR i = 0,094 + 0,287 + 0,023 - сумма термических сопротивлений всех слоев стены без слоя утеплителя, определенных с учетом коэффициентов теплопроводности материалов, принятых по графе А или Б (столбцы 8 и 9 таблицы Д1 СП 23-101-2004) в соответствии с влажностными условиями эксплуатации стены, м 2 ·°С/Вт

Толщина утеплителя равна (формула 5,7 ):

где: λ ут - коэффициент теплопроводности материала утеплителя, Вт/(м·°С).

Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм (формула 5.8 ):

где: ΣR т,i - сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения, в том числе и слоя утеплителя, принятой конструктивной толщины, м 2 ·°С/Вт.

Из полученного результата можно сделать вывод, что

R 0 = 3,503м 2 × °С/Вт > R тр0 = 3,214м 2 × °С/Вт → следовательно, толщина утеплителя подобрана правильно .

Влияние воздушной прослойки

В случае, когда в трехслойной кладке в качестве утеплителя применяются минеральная вата, стекловата или другой плитный утеплитель, необходимо устройство воздушной вентилируемой прослойки между наружной кладкой и утеплителем. Толщина этой прослойки должна составлять не менее 10 мм, а желательно 20-40 мм. Она необходима для того, чтобы осушать утеплитель, который намокает от конденсата.

Данная воздушная прослойка является не замкнутым пространством, поэтому в случае ее наличия в расчете необходимо учитывать требования п.9.1.2 СП 23-101-2004, а именно:

а) слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью (в нашем случае - это декоративный кирпич (бессер)), в теплотехническом расчете не учитываются;

б) на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи α ext = 10,8 Вт/(м°С).

Примечание: влияние воздушной прослойки учитывается, например, при теплотехническом расчете пластиковых стеклопакетов.

Отопление и вентиляция жилых зданий

Учебно - методическое пособие к практическим занятиям

По дисциплине

«Инженерные сети. Теплогазоснабжение и вентиляция»

(примеры расчетов)

Самара 2011

Составители: Дежурова Наталья Юрьевна

Нохрина Елена Николаевна

УДК 628.81/83 07

Отопление и вентиляция жилых зданий: учебно-методическое пособие к контрольной работе и практическим занятиям по дисциплине «Инженерные сети. Теплогазоснабжение и вентиляция/ Сост.:
Н.Ю. Дежурова, Е.Н. Нохрина; Самарский гос. арх. - строит. ун-т. – Самара, 2011. – 80 с.

Изложена методика проведения практических занятий и выполнения контрольных работ по курсу «Инженерные сети и оборудование зданий» Теплогазоснабжение и вентиляция. Данное учебное пособие дает широкий выбор вариантов конструктивных решений наружных стен, вариантов планов типовых этажей, приведены справочные данные для проведения расчетов.

Предназначены для студентов дневной и заочной форм обучения
специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство», а также могут быть использованы студентами специальности 270105.65 «Городское строительство и хозяйство».

1 Требования к оформлению и содержание контрольной
работы (практических занятий) и исходные данные …………………..5

энергоэффективных зданий ……………………………………………11

3 Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций….16

3.1 Теплотехнический расчет наружной стены (пример расчета)…..20

(пример расчета)……………………………………………………25

3.3 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия
(пример расчета) …………………………………………………...26

4 Расчет теплопотерь помещениями здания …………………………....28

4.1 Расчет потерь теплоты помещениями здания (пример расчета)…34

5 Разработка системы центрального отопления ………………………..44

6 Расчет нагревательных приборов ……………………………………..46

6.1 Пример расчета нагревательных приборов ………………………50

7 Конструктивные решения вентиляции жилого дома ………………..55

7.1 Аэродинамический расчет естественной вытяжной

вентиляции ………………………………………………………...59

7.2 Расчет каналов естественной вентиляции ……………………….62

Библиографический список …………………………………………….66

Приложение А Карта зон влажности …………………….…………….67

Приложение Б Условия эксплуатации ограждающих конструкций
в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажности …………………………………………68

Приложение В Теплофизические характеристики материалов …….. ..69

Приложение Г Варианты секций типового этажа …………………...70

Приложение Д Значения коэффициента затекания воды в приборных узлах с радиаторами секционными и панельными …..75

Приложение Е Тепловой поток 1 м открыто проложенных вертикальных гладких металлических труб, окрашенных масляной краской, q , Вт/м ……………………………………….76

Приложение Ж Таблица для расчета круглых стальных воздуховодов при t в = 20 ºС …………………………………………..77

Приложение З Поправочные коэффициенты на потери давления на трение, учитывающие шероховатость материала
воздуховодов ………………………………………….78

Приложение И Коэффициенты местных сопротивлений для различных

элементов воздуховодов …………………………….79

1 Требования к оформлению и содержание контрольной
работы (практических занятий) и исходные данные

Контрольная работа состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

Все необходимые исходные данные принимаются по таблице 1 в соответствии с последней цифрой шифра студента.

Расчетно-пояснительная записка содержит следующие разделы:

1. Климатические данные

2. Выбор ограждающих конструкций и их теплотехнический
расчет

3. Расчет теплопотерь помещениями здания

4. Разработка схемы центрального отопления (размещение нагревательных приборов, стояков, магистралей и узла управления)

5. Расчет нагревательных приборов

6. Конструктивное решение системы естественной вентиляции

7. Аэродинамический расчет системы вентиляции.

Пояснительная записка выполняется на листах формата А4 или тетради в клетку.

Графическая часть выполняется на миллиметровочной бумаге, вклеивается в тетрадь и содержит:

1. План секции типового этажа М 1:100 (см. приложение)

2. План подвала М 1:100

3. План чердака М 1:100

4. Аксонометрическая схема системы отопления М 1:100.

План подвала и чердака вычерчиваются на основании плана
типового этажа.

Контрольная работа предусматривает расчет двухэтажного жилого дома, расчеты производятся для одной секции. Система отопления – однотрубная с верхней разводкой, тупиковая.

Конструктивное решение перекрытий над неотапливаемым подвалом и теплым чердаком принять по аналогии с примером расчета.

Климатические характеристики района строительства приведенные в таблице 1, выписываются из СНиП 23-01-99* Строительная климатология :

1) средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, (табл. 1 графа 5);

2) средняя температура отопительного периода (табл. 1
графа 12);

3) продолжительность отопительного периода (табл. 1
графа 11);

4) максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь (талб. 1 графа 19).

Теплофизические характеристики материалов ограждения принимаются в зависимости от условий эксплуатации конструкции, которые определяются влажностным режимом помещения и зоной влажности места строительства.

Влажностный режим жилого помещения принимаем нормальным , исходя из заданной температуры +20 ºС и относительной влажности внутреннего воздуха 55 %.

По карте приложение А и приложение Б определяем условия
эксплуатации ограждающих конструкций. Далее по приложению В принимаем основные теплофизические характеристики материалов слоев ограждения, а именно коэффициенты:

теплопроводности , Вт/(м·ºС);

теплоусвоения , Вт/(м 2 ·ºС);

паропроницаемости , мг/(м·ч·Па).

Таблица 1

Исходные данные для выполнения контрольной работы

Размер окон 1,8 х 1,5 (для жилых комнат); 1,5 х 1,5 (для кухни)

Размер наружной двери 1,2 х 2,2

Таблица 2

Варианты конструктивных решений наружных стен

	Вариант 1 1 слой – известково-песчаный раствор; 2 слой – монолитный керамзитобетон
	Вариант 2 1 слой – известково-песчаный раствор; 2 слой – монолитный керамзитобетон ; 3 слой – цементно-песчаный раствор; 4 слой – фактурный слой фасадной системы
	Вариант 3 1 слой–известково-песчаный раствор; 2 слой – монолитный керамзитобетон 3 слой – цементно-песчаный раствор; 4 слой – фактурный слой фасадной системы
	Вариант 4 1 слой – известково-песчаный раствор; 2 слой – кладка из силикатного кирпича; 3 слой – монолитный керамзитобетон
	Вариант 5 1слой–известково-песчаный раствор; 2 слой – кладка из керамического кирпича; 3 слой – монолитный керамзитобетон, ; 4 слой – цементно-песчаный раствор; 5 слой – фактурный слой фасадной системы
	Вариант 6
	Вариант 7 1 слой – известково-песчаный раствор; 2 слой – монолитный керамзитобетон, ; 3 слой – кладка из керамического кирпича
	Вариант 8 1 слой – известково-песчаный раствор; 2 слой – монолитный керамзитобетон,
	Вариант 9 1 слой – известково-песчаный раствор; 2 слой – монолитный керамзитобетон, ; 3 слой – кладка из силикатного кирпича
	Вариант 10 1 слой – известково-песчаный раствор; 2 слой – кладка из силикатного кирпича; 3 слой – монолитный керамзитобетон, ; 4 слой – кирпичная кладка из керамического кирпича

Таблица 3

Значения коэффициента теплотехнической однородности

2 Конструктивные решения наружных стен
энергоэффективных зданий

Конструктивные решения наружных стен энергоэффективных зданий, применяемые при строительстве жилых и общественных
сооружений, можно разделить на 3 группы (рис.1):

1) однослойные;

2) двухслойные;

3) трехслойные.

Однослойные наружные стены выполняются из ячеистобетонных блоков, которые, как правило, проектируют самонесущими с поэтажным опиранием на элементы перекрытия, с обязательной защитой от внешних атмосферных воздействий путем нанесения штукатурки,
облицовки и т.д. Передача механических усилий в таких конструкциях осуществляется через железобетонные колонны.

Двухслойные наружные стены содержат несущий и теплоизоляционный слои. При этом утеплитель может быть расположен как
снаружи, так и изнутри.

В начале реализации программы энергосбережения в Самарской области в основном применялось внутреннее утепление. В качестве теплоизоляционного материала использовались пенополистирол и плиты из штапельного стекловолокна «URSA». Со стороны помещения утеплители защищались гипсокартоном или штукатуркой. Для
защиты утеплителей от увлажнения и накопления влаги устанавливалась пароизоляция в виде полиэтиленовой пленки.

При дальнейшей эксплуатации зданий выявилось много дефектов, связанных с нарушением воздухообмена в помещениях, появлением темных пятен, плесени и грибков на внутренних поверхностях наружных стен. Поэтому в настоящее время внутреннее утепление используется лишь при установке приточно-вытяжной механической вентиляции. В качестве утеплителей применяются материалы с низким водопоглощением, например, пеноплекс и напыляемый пенополиуретан.

Системы с наружным утеплением имеют ряд существенных
преимуществ. К ним относятся: высокая теплотехническая однородность, ремонтопригодность, возможность реализации архитектурных решений различной формы.

В практике строительства находят применение два варианта
фасадных систем: с наружным штукатурным слоем; с вентилируемым воздушным зазором.

При первом варианте исполнения фасадных систем в качестве
утеплителей в основном используются плиты пенополистирола.
Утеплитель от внешних атмосферных воздействий защищен базовым клеевым слоем, армированной стеклосеткой и декоративным слоем.

Рис. 1. Виды наружных стен энергоэффективных зданий:

а - однослойная, б - двухслойные, в - трехслойные;

1 – штукатурка; 2 – ячеистый бетон;

3 – защитный слой; 4 – наружная стена;

5 – утеплитель; 6 – фасадная система;

7 – ветрозащитная мембрана;

8 – вентилируемый воздушный зазор;

11 – облицовочный кирпич; 12 – гибкие связи;

13 – керамзитобетонная панель; 14 – фактурный слой.

В вентилируемых фасадах используется лишь негорючий утеплитель в виде плит из базальтового волокна. Утеплитель защищен от
воздействия атмосферной влаги фасадными плитами, которые крепятся к стене с помощью кронштейнов. Между плитами и утеплителем предусматривается воздушный зазор.

При проектировании вентилируемых фасадных систем создается наиболее благоприятный тепловлажностный режим наружных стен, так как водяные пары, проходящие через наружную стену, смешиваются с наружным воздухом, поступающим через воздушную прослойку, и выбрасываются на улицу через вытяжные каналы.

Трехслойные стены, возводимые ранее, применялись, в основном, в виде колодцевой кладки. Они выполнялись из мелкоштучных изделий, расположенных между наружным и внутренним слоями утеплителя. Коэффициент теплотехнической однородности конструкций относительно невелик (r < 0,5) из-за наличия кирпичных перемычек. При реализации в России второго этапа энергосбережения достичь требуемых значений приведенного сопротивления теплопередаче с помощью
колодцевой кладки не представляется возможным.

В практике строительства широкое применение нашли трехслойные стены с использованием гибких связей, для изготовления которых применяется стальная арматура, с соответствующими антикоррозионными свойствами стали или защитных покрытий. В качестве внутреннего слоя используется ячеистый бетон, а теплоизоляционных материалов – пенополистирол, минеральные плиты и пеноизол. Облицовочный слой выполняется из керамического кирпича.

Трехслойные бетонные стены при крупнопанельном домостроении применяются давно, но с более низким значением приведенного
сопротивления теплопередаче. Для повышения теплотехнической
однородности панельных конструкций необходимо использовать
гибкие стальные связи в виде отдельных стержней или их комбинаций. В качестве промежуточного слоя в таких конструкциях чаще применяется пенополистирол.

В настоящее время широкое применение находят трехслойные
сэндвич-панели для строительства торговых центров и промышленных объектов.

В качестве среднего слоя в таких конструкциях применяются
эффективные теплоизоляционные материалы – минвата, пенополистирол, пенополиуретан и пеноизол. Трехслойные ограждающие конструкции отличаются неоднородностью материалов в сечении, сложной геометрией и стыками. По конструктивным причинам для образования связей между оболочками необходимо, чтобы более прочные материалы проходили через теплоизоляцию или заходили в нее, нарушая тем самым однородность теплоизоляции. В этом случае образуются так называемые мостики холода. Типичными примерами таких мостиков холода могут служить обрамляющие ребра в трехслойных панелях с эффективным утеплением жилых зданий, угловое крепление деревянным брусом трехслойных панелей с облицовками из древесностружечной плиты и утеплителями и т.д.

3 Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R 0 следует принимать в соответствии с заданием на проектирование, но не менее требуемых значений R 0 тр, определяемых, исходя из санитарно-гигиенических условий, по формуле (1), и условий энергосбережения по таблице 4.

1. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждения, исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий:

(1)

где n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, таблица 6 ;

Расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 ;

Нормируемый температурный перепад, °С, таблица 5 ;

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 7 , Вт/(м 2 ·ºС).

2. Определяем требуемое приведенное сопротивление теплоотдаче ограждения, исходя из условия энергосбережения .

Градусосутки отопительного периода (ГСОП) следует определять по формуле:

ГСОП= , (2)

где средняя температура, ºС, и продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой воздуха 8 ºС . Величина требуемого приведенного сопротивления теплопередаче определяется по табл. 4

Таблица 4

Требуемоеприведенное сопротивление теплопередаче

ограждающих конструкций зданий

Величины приведенного сопротивления теплопередаче отдельных ограждающих конструкций следует принимать равными не ниже
значений, определенных по формуле (3) для стен жилых и общественных зданий, либо по формуле (4) – для остальных ограждающих
конструкций:

(3)

(4)

где – нормируемые сопротивления теплопередаче, соответствующие требованиям второго этапа энергосбережения, (м 2 ·°С)/Вт.

3. Находим приведенное сопротивление теплопередаче
ограждающей конструкции по формуле

, (5)

где R 0 усл.

r – коэффициент теплотехнической однородности, определяемый согласно таблице 2.

Определяем величину R 0 усл для многослойной наружной стены

(м 2 ·°С)/Вт, (6)

где R к – термическое сопротивление ограждающей конструкции, (м 2 ·°С)/Вт;

– коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, определяемый по таблице 7 , Вт/(м 2 ·°С); 23 Вт/(м 2 ·°С).

(м 2 ·°С)/Вт, (7)

где R 1 , R 2 , …R n – термические сопротивления отдельных слоев конструкции, (м 2 ·°С)/Вт.

Термическое сопротивление R , (м 2 ·°С)/Вт, слоя многослойной
ограждающей конструкции следует определять по формуле

где толщина слоя, м;

Расчётный коэффициент теплопроводности материала слоя,

Вт/(м·°С) (приложение В).

Величину r предварительно задаем в зависимости от конструкции проектируемой наружной стены.

4. Сравниваем сопротивление теплопередаче с требуемыми значениями, исходя из комфортных условий и условий энергосбережения, выбирая большее значение .

Должно соблюдаться неравенство

Если оно выполняется, то конструкция отвечает теплотехническим требованиям. В противном случае нужно увеличить толщину утеплителя и повторить расчет.

По фактическому сопротивлению теплопередаче R 0 усл находят
коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции K, Вт/(м 2 ·ºС), по формуле

Теплотехнический расчет наружной стены (пример расчета)

Исходные данные

1. Район строительства – г. Самара.

2. Средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 t н 5 = -30 °С.

3. Средняя температура отопительного периода = -5,2 °С.

4. Продолжительность отопительного периода 203 сут.

5. Температура воздуха внутри здания t в =20 °С.

6. Относительная влажность воздуха =55 %.

7. Зона влажности – сухая (приложение А).

8. Условия эксплуатации ограждающих конструкций – А
(приложение Б).

В таблице 5 показан состав ограждения, а на рисунке 2 показан порядок расположения слоев в конструкции.

Порядок расчета

1. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче наружной стены, исходя из санитарно-гигиенических и комфортных
условий:

где n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения
наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху; для наружных стен n = 1;

Расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

Расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки
обеспеченностью 0,92 ;

Нормативный температурный перепад, °С, таблица 5 , для наружных стен жилых зданий 4 °С;

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 7 , 8,7 Вт/(м 2 ·ºС).

Таблица 5

Состав ограждения

2. Определяем требуемое приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены, исходя из условия энергосбережения. Градусосутки отопительного периода (ГСОП) определяем по формуле

ГСОП= = (20+5,2)·203 = 5116 (ºС·сут);

где средняя температура, ºС, и продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой воздуха 8 ºС

(м 2 ·ºС)/Вт.

Требуемое приведенное сопротивление теплопередаче
определяем по табл. 4 методом интерполяции.

3. Из двух значений 1,43 (м 2 ·ºС)/Вт и 3,19 (м 2 ·ºС)/Вт

принимаем наибольшее значение 3,19 (м 2 ·ºС)/Вт.

4. Определяем требуемую толщину утеплителя из условия .

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции определяется по формуле

где R 0 усл. – сопротивление теплопередаче глади наружной стены без учёта влияния наружных углов, стыков и перекрытий, оконных откосов и теплопроводных включений, (м 2 ·°С)/Вт;

r – коэффициент теплотехнической однородности, зависящий от конструкции стены определяемый согласно таблице 2.

Принимаем для двухслойной наружной стены с
наружным утеплителем, см. табл. 3.

(м 2 ·°С)/Вт

6. Определяем толщину утеплителя

М - стандарстная величина утеплителя.

Принимаем стандартную величину.

7. Определяем приведенные сопротивления теплопередачи
ограждающих конструкций, исходя из стандартной толщины утеплителя

(м 2 ·°С)/Вт

(м 2 ·°С)/Вт

Должно соблюдаться условие

3,38 > 3,19 (м 2 ·°С)/Вт - условие выполнено

8. По фактическому сопротивлению теплопередачи ограждающей конструкции , находим коэффициент теплопередачи наружной стены

Вт/(м 2 ·°С)

9. Толщина стены

Окна и балконные двери

По таблице 4 и по ГСОП = 5116 ºС·сут находим для окон и балконных дверей (м 2 ·°С)/Вт

Вт/(м 2 ·°С).

Наружные двери

В здании принимаем наружные двери двойные с тамбуром
между ними (м 2 ·°С)/Вт.

Коэффициент теплопередачи наружной двери

Вт/(м 2 ·°С).

3.2 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия
(пример расчета)

В таблице 6 приведен состав конструкции чердачного перекрытия, а на рисунке 3 порядок расположения слоев в конструкции.

Таблица 6

Состав конструкции

Теплотехнический расчет перекрытия теплого чердака

Для рассматриваемого жилого здания:

14 ºС; 20 ºС; -5,2 ºС; 203 сут; - 30 ºС;
ГСОП = 5116 ºС·сут.

Определяем

Определяем величину требуемого сопротивления теплопередаче перекрытия теплого чердака , согласно .

Где

4,76 · 0,12 = 0,571 (м 2 ·°С)/Вт.

где 12 Вт/(м 2 ·ºС) для чердачных перекрытий, r = 1

1/8,7+0,22/1,294+0,01/0,76+

0,003/0,17+0,05/0,2+ 0,03/0,76+

1/12 = 0,69 (м 2 о С)/Вт.

Коэффициент теплопередачи перекрытия теплого чердака

Вт/(м 2 ·°С)

Толщина чердачного перекрытия

3.3 Теплотехнический расчет перекрытия над
неотапливаемым подвалом

В таблице 7 приведен состав ограждения. На рисунке 4 показан порядок расположения слоев в конструкции.

Для перекрытий над неотапливаемым подвалом температура воздуха в подвале принимается 2 ºС; 20 ºС; -5,2 ºС 203 сут; ГСОП = 5116 ºС·сут;

Требуемое сопротивление теплопередачи определяем по табл. 4 по величине ГСОП

4,2 (м 2 ·°С)/Вт.

Согласно , где

4,2 · 0,36 = 1,512 (м 2 ·°С)/Вт.

Таблица 7

Состав конструкции

Определяем приведенное сопротивление конструкции:

где 6 Вт/(м 2 ·ºС) табл. 7, - для перекрытий над неотапливаемым подвалом, r = 1

1/8,7+0,003/0,38+0,03/0,76+0,05/0,044+0,22/1,294+1/6=1,635(м 2 о С)/Вт.

Коэффициент теплопередачи перекрытия над неотапливаемым подвалом

Вт/(м 2 ·°С)

Толщина перекрытия над неотапливаемым подвалом

4 Расчет теплопотерь помещениями здания

Расчет теплопотерь наружными ограждениями проводится для каждого помещения первого и второго этажа для половины здания.

Теплопотери отапливаемых помещений состоят из основных и добавочных. Потери тепла помещениями здания определяются как сумма теплопотерь через отдельные ограждающие конструкции
(стены, окна, потолок, пол над неотапливаемым подвлом) с округлением до 10 Вт. ; H – 16 ºС.

Длины ограждающих конструкций принимаются по плану этажа. При этом толщина наружных стен должна быть вычерчена в соответствии с данными теплотехнического расчета. Высота ограждающих конструкций (стен, окон, дверей) принимается по исходным данным задания. При определении высоты наружной стены следует учитывать толщину конструкции пола или чердачного перекрытия (см. рис. 5).

;

где высота наружной стены соответственно первого и
второго этажей;

Толщины перекрытий над неотапливаемым подвалом и

чердаком (принимаются из теплотехнического расчета);

Толщина междуэтажного перекрытия.

Рис. 5. Определение размеров ограждающих конструкций при расчете теплопотерь помещения (НС – наружных стен,
Пл – пола, Пт – потолка, О – окон):
а – разрез здания; б – план здания.

Помимо основных потерь тепла , необходимо учитывать
потери теплоты на нагрев инфильтрационного воздуха. Инфильтрационный воздух поступает в помещение с температурой, близкой к
температуре наружного воздуха. Поэтому в холодный период года его необходимо нагревать до температуры помещения.

Расход теплоты для нагрев инфильтрационного воздуха принимается по формуле

где удельный расход удаляемого воздуха, м 3 /ч; для жилых
зданий принимается 3 м 3 /ч на 1 м 2 площади пола жилого помещения и кухни;

Для удобства расчета теплопотерь необходимо пронумеровать все помещения здания. Нумерацию следует произыводить поэтажно, начиная, например, с угловых комнат. Помещениям первого этажа присваиваются номера 101, 102, 103 …, второго – 201, 202, 203 … . Первая цифра указывает, на каком этаже находится рассматриваемое помещение. В задании студентам дается план типового этажа, поэтому над комнатой 101 располагается комната 201 и т.п. Лестничные клетки обозначаются ЛК-1, ЛК-2.

Наименование ограждающих конструкций целесообразно
обозначать сокращенно: наружная стена – НС, двойное окно – ДО, балконная дверь – БД, внутренняя стена – ВС, потолок – Пт, пол – Пл, наружная дверь НД.

Записывается сокращенно ориентация ограждающих конструкций обращенных на север – С, восток – В, юго-запад – ЮЗ, северо-запад – СЗ и т.д.

При вычислении площади стен удобнее не вычитать из них плоащдь окон; таким образом, теплопотери через стены получается несколько завышеннными. При вычислении же теплопотерь через окна величину коэффициента теплопередачи принимают равной . Аналогично поступают и в том случае, если в наружной стене имеются балконные двери.

Расчет теплопотерь производят для помещений первого этажа, затем - второго. Если помещение имеет планировку и ориентацию по сторонам света, аналогичную с ранее рассчитанным помещением, то повторно расчет теплопотерь не производится, а в бланке теплопотерь напротив номера помещения записывается: «То же, что и для №»
(указывается номер ранее рассчитанного аналогичного помещения) и итоговое значение теплопотерь для этого помещения.

Теплопотери лестничной клетки определяют в целом по всей ее высоте, как для одного помещения.

Теплопотери через строительные ограждения между смежными отапливаемыми помещениями, например, через внутренние стены, следует учитывать только при разности расчетных температур внутреннего воздуха этих помещений более 3 ºС.

Таблица 8

Теплопотери помещений