Как делать теплотехнический расчет стен

Теплотехнический расчет стены.

Схема для теплотехнического расчета стены

Мы уже ознакомились в статье «Материал стен. Как выбрать.» с различными материалами для возведения стен, в данной статье мы поговорим о теплотехническом расчете для определения параметров стены.

После того, как мы определились с материалом стены, возникает вопрос — Какой же толщины сделать стену, чтобы в доме зимой было тепло, а летом прохладно? Для этого нам понадобится выполнить теплотехнический расчет стены. Расчет выполняется по нормативной документации.

Необходимые для расчета нормативные документы:

    (СП 50.13330.2012). «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция от 2012 года. (СП 131.13330.2012). «Строительная климатология». Актуализированная редакция от 2012 года. «Проектирование тепловой защиты зданий». «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

Исходные данные для расчета:

  1. Определяем климатическую зону, в которой мы собираемся построить дом. Открываем СНиП 23-01-99*.»Строительная климатология», находим таблицу 1. В данной таблице находим свой город (или максимально близко расположенный от места строительства город), например, для строительства в деревне, расположенной возле г. Муром, мы возьмем показатели г. Мурома! из столбца 5 — «Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, с обеспеченностью 0,92» — «-30°С»;
  2. Определяем продолжительность отопительного периода — открываем таблицу 1 в СНиП 23-01-99* и в столбце 11 (со средней суточной температурой наружного воздуха 8°С) продолжительность равна zht = 214 сут;
  3. Определяем среднюю температуру наружного воздуха за отопительный период, для этого из той же таблицы 1 СНИП 23-01-99* выбираем в столбце 12 значение — tht = -4,0°С .
  4. Оптимальную температуру внутри помещения принимаем по таблице 1 в ГОСТ 30494-96 — tint= 20°С;

Затем, нам необходимо определиться с конструктивом самой стены. Поскольку раньше строили дома из одного материала (кирпич, камень и т.п.) — стены были очень толстые и массивные. Но, с развитием технологий, у людей появились новые материалы, обладающие очень хорошими показателями теплопроводности, что позволило значительно сократить толщину стен из основного (несущего материала) добавлением теплоизолирующего слоя, таким образом появились многослойные стены.

Основных слоев в многослойной стене минимум три:

  • 1 слой — несущая стена — её назначение передавать нагрузку от вышележащих конструкций на фундамент;
  • 2 слой — теплоизоляция — её назначение максимально задерживать тепло внутри дома;
  • 3 слой — декоративный и защитный — её назначение делать красивым фасад дома и одновременно защищать слой утеплителя от воздействия внешней среды (дождь, снег, ветер и т.п.);

Рассмотрим для нашего примера следующий состав стены:

  • 1 слой — несущую стену мы принимаем газобетонных блоков толщиной 400мм (принимаем конструктивно — с учетом того, что на неё будут опираться балки перекрытия);
  • 2 слой — выполняем из минераловатной плиты, её толщину мы и определим теплотехническим расчетом!
  • 3 слой — принимаем облицовочный силикатный кирпич, толщина слоя 120 мм;
  • 4 слой — поскольку изнутри наша стена будет покрыта слоем штукатурки из цементно-песчаного раствора, тоже включим её в расчет и назначим её толщину 20мм;

Теплотехнический расчет.

Приступаем непосредственно к теплотехническому расчету, а именно — нам необходимо подобрать толщину 2-го слоя (утеплителя) исходя из условий места строительства.
В первую очередь — определяем норму тепловой защиты из условий соблюдения санитарных норм.
Согласно формулы 3 из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» рассчитывается нормативное (или другими словами максимально допустимое) сопротивление теплопередачи, формула выгладит так:

Формула расчета нормативного сопротивления теплопередаче

где:
n = 1 — коэффициент, принятый по таблице 6, из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для наружной стены (впрочем, в последнем актуализированном СП данный коэффициент упразднили!);

tint = 20°С — оптимальная температура в помещении, из исходных данных;

text = -30°С — температура наиболее холодной пятидневки, значение из исходных данных;

Δtn = 4°С — данный показатель принимается по таблице 5, из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» он нормирует температурный перепад между температурой воздуха внутри помещения и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (стены);

αint = 8,7 Вт/(м2×°С) — коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 7 из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для наружных стен.

Выполняем расчет:
Расчет нормативного сопротивления теплопередаче

получили сопротивление теплопередачи из санитарных норм Rreq = 1.437 м2*℃/Вт;

Во вторую очередь, определяем сопротивление теплопередачи из условий энергосбережения.

Определяем градусо-сутки отопительного периода, для этого воспользуемся формулой, согласно пункта 5.3 в СНиП 23-02-2003″Тепловая защита зданий»:

Dd = (tint — tht)zht = (20 + 4,0)*214 = 5136°С×сут

Примечание: градусо-сутки ещё имеют сокращенное обозначение — ГСОП.

Далее, согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» в зависимости от градусо-суток района строительства, рассчитываем нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче по формуле:

Rreq= a*Dd + b = 0,00035 × 5136 + 1,4 = 3,1976м2×°С/Вт,

где: Dd — градусо-сутки отопительного периода в г. Муром,

a и b — коэффициенты, принимаемые по таблице 4, столбец 3, СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для стен жилого здания.
таким образом, мы получили второе значение сопротивления теплопередачи исходя из энергоэффективности Rreq = 3,198 м2*℃/Вт;

Для дальнейшего расчета стены, мы принимаем наибольшее значение из двух рассчитанных нами показателей Rreq (1,437 и 3,198), и обозначим его как Rтреб = 3,198 м2*℃/Вт;

Определение толщины утеплителя

Для каждого слоя нашей многослойной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле:

Формула расчета термического сопротивления слоя

где:
δi- толщина слоя, мм;
λi — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт/(м × °С).

Рассчитываем термическое сопротивление для каждого слоя
1 слой (газобетонные блоки): R1 = 0,4/0,29 = 0,116 м2×°С/Вт.
3 слой (облицовочный силикатный кирпич): R3 = 0,12/0,87 = 0,104 м2×°С/Вт.
4 слой (штукатурка): R4 = 0,02/0,87 = 0,023 м2×°С/Вт.

Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала:

Определение минимально допустимого термического сопротивления материала

Rint = 1/αint = 1/8,7 — сопротивление теплообмену на внутренней поверхности;

Rext = 1/αext = 1/23 — сопротивление теплообмену на наружной поверхности,

αext принимается по таблице 14 [5] для наружных стен;

ΣRi = 0,116 + 0,104 + 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, м2·°С/Вт

Толщина утеплителя равна:

Расчет минимальной толщины утеплителя

где: λут — коэффициент теплопроводности материала утеплителя, Вт/(м·°С).

Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм:

Формула расчета термического сопротивления материала

где: ΣRт,i — сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения, в том числе и слоя утеплителя, принятой конструктивной толщины, м2·°С/Вт.

Из полученного результата можно сделать вывод, что

R0 = 3,343м2×°С/Вт > Rтр0 = 3,198м2×°С/Вт → следовательно, толщина утеплителя подобрана правильно.

Вот мы и выполнили теплотехнический расчет стены и нам известны толщины всех слоёв, входящих в её состав. Для того, чтобы долго не разбираться с нормативной документацией и самому считать на калькуляторе все эти сложные формулы, можно воспользоваться калькулятором «Теплотехнический расчет стены», где Вам достаточно просто выбрать исходные данные, а сам расчет произведется автоматически.

Теплотехнический расчет стены.

теплотехнический расчет стены

Как правильно выполнить теплотехнический расчет стены? Какую выбрать толщину утеплителя и стен? Как сделать дом теплым? Ответить на эти вопросы нам поможет теплотехнический расчет стены.

Каждый строительный материал обладает свойством проводить тепло. Измеряется это свойство с помощью коэффициента теплопроводности. В описании характеристик строительных материалов, Вы вероятно сталкивались с этим понятием. Также коэффициент теплопроводности можно посмотреть в СП 23-101-2004.

Теплотехнический расчет на самом деле выполнить не сложно, и чтобы не утомлять Вас кучей формул из СНиПов, давайте сначала разберем основу, а потом детально проведем теплотехнический расчет по всем требованиям. В основе теплотехнического расчета лежит три показателя.

  1. λ-Коэффициент теплопроводности материала. Указан в характеристиках материалов и СП 23-101-2004 в приложение Д.
  2. Rо тр-Требуемое сопротивление теплопередачи. Определяется с помощью СНиПов.
  3. δ-Толщина слоя материала. Выбираем с помощью расчета.

Основа теплотехнического расчета заключается в том, чтобы сумма сопротивлений теплопередачи каждого материала, из которого состоит стена, была больше требуемого сопротивления теплопередачи. В каждом регионе, из-за разных погодных условий, а также из-за соответствующих групп зданий, требуемое сопротивление теплоотдачи разное и поэтому его надо определить по ряду формул с помощью СНиП. В Белгородской области оно равно — Rо тр -=2,864м 2 С∙сут. В Вашем регионе его можно рассчитать с помощью примера рассмотренного ниже.

Читайте также  Как клеить рваный камень на стены

Возьмем для примера стену рассмотренную в статье «Из чего построить дом»

теплотехнический расчет стены

Конструкции этой стены состоит из газосиликатного блока, утеплителя на базальтовой основе и облицовочного кирпича. Для расчета нам необходимо знать коэффициент теплопроводности этих материалов их мы можем посмотреть в СП 23-101-2004 в приложение Д.

Газосиликатный блок ρ=600 кг/м³ λ=0,14 Вт/(м °С)

Утеплитель ρ=50 кг/м³ λ=0,035 Вт/(м °С)

Кирпичная кладка из пустотелого кирпича ρ=1300 кг/м³ λ=0,41 Вт/(м °С)

Уравнение общего сопротивления теплопередаче конструкции стены имеет вид:

сопротивление теплопередаче

где αв=8,7 Вт/(м²∙°С) – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций по таблице 7 (СНиП 23-02-2003) ;

αн=23 Вт/(м²∙°С) – коэффициент теплоотдачи для зимних условий наружной поверхности ограждающих конструкций (СНиП 23-02-2003);

δ – толщина слоя, м;

λ – расчётный коэффициент теплопроводности материала слоя конструкции.

Ro

Из расчета мы видим, что сопротивление теплопередачи данной стены на порядок выше требуемого сопротивления. Это означает, что дом будет достаточно теплым и потери тепла будут крайне низкими, что несомненно отобразиться на расходе газа используемого на отопление.

Пример расчета требуемого сопротивления теплопередачи жилого дома расположенного в Белгородской области.

Определение условий эксплуатации конструкции.

В соответствии с действующими нормами принимаем температуру внутреннего воздуха tв=20°С и относительную влажность воздуха в пределах φ=50…60%. Определяем условия эксплуатации конструкции. Город Белгород относится к третей зоне влажности-сухая. Режим помещения нормальный. По таблице 2 (СНиП 23-02-2003) условия эксплуатации при нормальном влажностном режиме помещений и сухой климатической зоне влажности — А.

Расчёт нормы тепловой защиты по санитарно-гигиеническим и комфортным условиям.

ф санитария

где n=1 — корректирующий множитель по таблице 6 (СНиП 23-02-2003)

tн= –23°С – расчётная температура наружного воздуха, равная температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 ( СНиП 23-01-99 );

tв= 20°С – расчётная средняя температура внутреннего воздуха;

Δt н =4,0°С – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции для наружных стен жилых зданий принимаемый по таблице 5 (СНиП 23-02-2003).

αв=8,7 Вт/(м²∙°С) – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций по таблице 7 (СНиП 23-02-2003);

ф санитария 1

Расчет нормы тепловой защиты по условию энергосбережения.

где tот.пер.= –1,9°С – средняя температура периода со средней суточной температурой воздуха <8°С (СНиП 23-01-99);

zот.пер.=191 сут – продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха <8°С (СНиП 23-01-99).

По таблице 4 (СНиП 23-02-2003) определяем нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.

где Dd— градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта;

а,b-коэффициенты, значения которых принимаем по данным таблицы для соответствующих групп зданий.

Rоэ=0,00035∙4182,9+1,4=2,864 м 2 С∙сут,

Полученное по таблице значение Rоэ =2,864 больше рассчитанного по формуле Rос=1,235 и принимается для дальнейших расчётов.

В ходе расчета мы получили Rо тр -Требуемое сопротивление теплопередачи=2,864 м 2 С∙сут

Скачать необходимые нормативные документы для расчета.

Теплотехнический расчет конструкций: что это такое и как проводится

В климатических условиях северных географических широт для строителей и архитекторов крайне важен верно сделанный тепловой расчет здания. Полученные показатели дадут для проектирования необходимые сведения, в том числе и об используемых материалах для строительства, дополнительных утеплителях, перекрытиях и даже об отделке.

В целом теплорасчет влияет на несколько процедур:

  • учет проектировщиками при планировании расположения комнат, несущих стен и ограждений;
  • создание проекта отопительной системы и вентиляционных сооружений;
  • подбор стройматериалов;
  • анализ условий эксплуатации постройки.

Все это связано едиными значениями, полученными в результате расчетных операций. В этой статье мы расскажем, как сделать теплотехнический расчет наружной стены здания, а также приведем примеры использования этой технологии.

Задачи проведения процедуры

Ряд целей актуален только для жилых домов или, напротив, промышленных помещений, но большинство решаемых проблем подходит для всех построек:

  • Сохранение комфортных климатических условий внутри комнат. В термин «комфорт» входит как отопительная система, так и естественные условия нагревания поверхности стен, крыши, использование всех источников тепла. Это же понятие включают и систему кондиционирования. Без должной вентиляции, особенно на производстве, помещения будут непригодны для работы.
  • Экономия электроэнергии и других ресурсов на отопление. Здесь имеют место следующие значения:
    • удельная теплоемкость используемых материалов и обшивки;
    • климат снаружи здания;
    • мощность отопления.

    Крайне неэкономично проводить отопительную систему, которая просто не будет использоваться в должной степени, но зато будет трудна в установлении и дорога в обслуживании. То же правило можно отнести к дорогостоящим стройматериалам.

    Теплотехнический расчет – что это

    Теплорасчет позволяет установить оптимальную (две границы – минимальная и максимальная) толщину стен ограждающих и несущих конструкций, которые обеспечат длительную эксплуатацию без промерзаний и перегревов перекрытий и перегородок. Иначе говоря, эта процедура позволяет вычислить реальную или предполагаемую, если она проводится на этапе проектирования, тепловую нагрузку здания, которая будет считаться нормой.

    теплорасчет зданий

    В основу анализа входят следующие данные:

    • конструкция помещения – наличие перегородок, теплоотражающих элементов, высота потолков и пр.;
    • особенности климатического режима в данной местности – максимальные и минимальные границы температур, разница и стремительность температурных перепадов;
    • расположенность строения по сторонам света, то есть учет поглощения солнечного тепла, на какое время суток приходится максимальная восприимчивость тепла от солнца;
    • механические воздействия и физические свойства строительного объекта;
    • показатели влажности воздуха, наличие или отсутствие защиты стен от проникновения влаги, присутствие герметиков, в том числе герметизирующих пропиток;
    • работа естественной или искусственной вентиляции, присутствие «парникового эффекта», паропроницаемость и многое другое.

    теплотехнический расчет ограждающих

    При этом оценка этих показателей должна соответствовать ряду норм – уровню сопротивления теплопередаче, воздухопроницаемости и пр. Рассмотрим их подробнее.

    ZWCAD Prof

    ZWCAD Standard

    Требования по теплотехническому расчету помещения и сопутствующая документация

    Государственные проверяющие органы, руководящие организацией и регламентацией строительства, а также проверкой выполнения техники безопасности, составили СНиП № 23-02-2003, в котором подробно излагаются нормы проведения мероприятий по тепловой защите зданий.

    Документ предлагает инженерные решения, которые обеспечат наиболее экономичный расход теплоэнергии, которая уходит на отопление помещений (жилых или промышленных, муниципальных) в отопительный период. Эти рекомендации и требования были разработаны с учетом вентиляции, конверсии воздуха, а также со вниманием к месторасположению точек поступления тепла.

    СНиП – это законопроект на федеральном уровне. Региональная документация представлена в виде ТСН – территориально-строительных норм.

    Не все постройки входят в юрисдикцию этих сводов. В частности, не проверяются по этим требованиям те строения, которые отапливаются нерегулярно или вовсе сконструированы без отопления. Обязательным теплорасчет является для следующих зданий:

    • жилые – частные и многоквартирные дома;
    • общественные, муниципальные – офисы, школы, больницы, детские сады и пр.;
    • производственные – заводы, концерны, элеваторы;
    • сельскохозяйственные – любые отапливаемые постройки с/х назначения;
    • складские – амбары, склады.

    В тексте документа прописаны нормы для всех тех составляющих, которые входят в теплотехнический анализ.

    тепловой расчет ограждающих конструкций

    Требования к конструкциям:

    • Теплоизоляция. Это не только сохранение тепла в холодное время года и недопущение переохлаждений, промерзаний, но и защита от перегрева летом. Изоляция, таким образом, должна быть обоюдосторонней – предупреждение влияний извне и отдачи энергии изнутри.
    • Допустимое значение перепада температур между атмосферой внутри здания и терморежимом внутренней части ограждающих конструкций. Это приведет к скоплению конденсата на стенах, а также к негативному влиянию на здоровье людей, находящихся в помещении.
    • Теплоустойчивость, то есть температурная стабильность, недопущение резких перемен в нагреваемом воздухе.
    • Воздухопроницаемость. Здесь важен баланс. С одной стороны, нельзя допустить остывания постройки из-за активной отдачи тепла, с другой стороны, важно предупредить появление «парникового эффекта». Он бывает, когда использован синтетический, «недышащий» утеплитель.
    • Отсутствие сырости. Повышенная влажность – это не только причина для появления плесени, но и показатель, из-за которого происходят серьезные потери теплоэнергии.

    Как делать теплотехнический расчет стен дома – основные параметры

    Перед тем как приступить к непосредственному теплорасчету, нужно собрать подробные сведения о постройке. В отчет будут входить ответы на следующие пункты:

    • Назначение здания – жилое это, промышленное или общественное помещение, конкретное предназначение.
    • Географическая широта участка, где находится или будет располагаться объект.
    • Климатические особенности местности.
    • Направление стен по сторонам света.
    • Размеры входных конструкций и оконных рам – их высота, ширина, проницаемость, тип окон – деревянные, пластиковые и пр.
    • Мощность отопительного оборудования, схема расположения труб, батарей.
    • Среднее количество жильцов или посетителей, работников, если это промышленные помещения, которые находятся внутри стен единовременно.
    • Стройматериалы, из которых выполнены полы, перекрытия и любые другие элементы.
    • Наличие или отсутствие подачи горячей воды, тип системы, которая за это отвечает.
    • Особенности вентиляции, как естественной (окна), так и искусственной – вентиляционные шахты, кондиционирование.
    • Конфигурация всего строения – количество этажей, общая и отдельная площадь помещений, расположение комнат.

    как делать теплотехнический расчет стен

    Когда эти данные будут собраны, инженер может приступать к расчету.

    Мы предлагаем вам три метода, которыми чаще всего пользуются специалисты. Также можно использовать комбинированный способ, когда факты берутся из всех трех возможностей.

    Варианты теплового расчета ограждающих конструкций

    Вот три показателя, которые будут приниматься за главный:

    • площадь постройки изнутри;
    • объем снаружи;
    • специализированные коэффициенты теплопроводности материалов.

    Теплорасчет по площади помещений

    Не самый экономичный, но наиболее частотный, особенно в России, способ. Он предполагает примитивные вычисления исходя из площадного показателя. При этом не учитывается климат, полоса, минимальные и максимальные температурные значения, влажность и пр.

    Также в учет не берут основные источники теплопотерь, такие как:

    • Вентиляционная система – 30-40%.
    • Скаты крыши – 10-25%.
    • Окна и двери – 15-25%.
    • Стены – 20-30%.
    • Пол на грунте – 5-10%.

    Эти неточности из-за неучета большинства важных элементов приводят к тому, что сам теплорасчет может иметь сильную погрешность в обе стороны. Обычно инженеры оставляют «запас», поэтому приходится устанавливать такое отопительное оборудование, которое полностью не задействуется или грозит сильному перегреву. Нередки случаи, когда одновременно монтируют отопление и систему кондиционирования, так как не могут правильно рассчитать теплопотери и теплопоступления.

    Используют «укрупненные» показатели. Минусы такого подхода:

    • дорогостоящее отопительное оборудование и материалы;
    • некомфортный микроклимат внутри помещения;
    • дополнительная установка автоматизированного контроля за температурным режимом;
    • возможные промерзания стен зимой.

    теплотехнический расчет конструкций

    Q=S*100 Вт (150 Вт)

    • Q – количество тепла, необходимое для комфортного климата во всем здании;
    • Вт S – отапливаемая площадь помещения, м.

    Значение 100-150 Ватт является удельным показателем количества тепловой энергии, приходящейся для обогрева 1 м.

    Если вы выбираете этот метод, то прислушайтесь к следующим советам:

    • Если высота стен (до потолка) не более трех метров, а количество окон и дверей на одну поверхность 1 или 2, то умножайте полученный результат на 100 Вт. Обычно все жилые дома, как частные, так и многоквартирные, используют это значение.
    • Если в конструкции присутствуют два оконных проема или балкон, лоджия, то показатель возрастает до 120-130 Вт.
    • Для промышленных и складских помещений чаще берется коэффициент в 150 Вт.
    • При выборе отопительных приборов (радиаторов), если они будут расположены возле окна, стоит прибавить их проектируемую мощность на 20-30%.

    Теплорасчет ограждающих конструкций по объему здания

    Обычно такой способ используется для тех строений, где высокие потолки – более 3 метров. То есть промышленные объекты. Минусом такого способа является то, что не учитывается конверсия воздуха, то есть то, что вверху всегда теплее, чем внизу.

    • V – наружный объем строения в м куб;
    • 41 Вт – удельное количество тепла, необходимое для обогрева одного кубометра здания. Если строительство ведется с применением современных строительных материалов, то показатель равен 34 Вт.

    Для общей формулы мы советуем дополнительно использовать коэффициенты – это число, на которое нужно умножить результат:

    • Стекла в окнах:
      • двойной пакет – 1;
      • переплет – 1,25.
      • новые современные разработки – 0,85;
      • стандартная кирпичная кладка в два слоя – 1;
      • малая толщина стен – 1,30.
      • -10 – 0,7;
      • -15 – 0,9;
      • -20 – 1,1;
      • -25 – 1,3.
      • 10% – 0,8;
      • 20% – 0,9;
      • 30% – 1;
      • 40% – 1,1;
      • 50% – 1,2.

      Все эти погрешности могут и должны быть учтены, однако, редко используются в реальном строительстве.

      Что такое теплотехнический расчет и как его выполнить

      В этой статье мы с вами поговорим о теплотехническом расчете наружных стен, а так же разберемся в самом понятии “теплотехнический расчет”, дабы понимать как это происходит. Перед тем, как говорить о теплотехническом расчете наружных стен, следует сначала разобрать само понятие “теплотехнический расчет”.

      Что такое теплотехнический расчет?
      Теплотехнический расчет ограждающих конструкций — это совокупность мер и действий, предназначенных для определения соответствия ограждающих конструкций современным нормам по тепловой защите здания и сооружения. В современных условиях это означает соответствие стандартам СНиП 23-02-203. Подобными расчетами в частности выясняют теплотехнические характеристики материалов, из которых изготовлена ограждающие конструкции и приведенное сопротивление теплопередачи.

      В чем же практический смысл этих трудоемких вычислений, и почему существует необходимость следовать каким-то стандартам, если данные расчеты никак не влияют на прочность ограждающей конструкции? Ответ Вы найдете в следующей главе.

      Можно ли пренебречь расчетом?

      Рассмотрим ситуацию с точки зрения собственника здания.

      У него есть два варианта:

      – произвести соответствующие теплотехнические расчеты, закупить и установить необходимые утепляющие материалы;

      – учитывать только устойчивость стен.

      В первом случае расходы на строительство могут значительно превышать расходы, запланированные во втором случае. Однако дальнейшие затраты на отопление будут минимальны опять же в первом варианте, а во втором они окажутся существенно выше. Казалось бы, здесь и думать нечего. Вряд ли за год набежит такая сумма за отопление, которая перекрыла бы все работы по утеплению и связанными с ними расчетами. А как насчет двух лет? Пяти? Десяти?

      Необходимость проведения теплотехнических расчетов аргументируется не только экономической выгодой. Эти расчеты также предусматривают обеспечение соответствующего микроклимата внутри помещения.

      Если не провести расчеты, вполне возможно, что в помещении будет сыро, появится грибок, может произойти выступление конденсата — все это также может привести к дополнительным расходам на косметический ремонт.

      Если опять-таки говорить об экономической составляющей вопроса, следует помнить, что цены на электроэнергию неуклонно повышаются. Помимо всего вышеупомянутого, эти расчеты нужны для последующего подбора оборудования для отопительных систем и расчета источников отопления. Таким образом, можно снизить затраты на отопление вдвое.

      Если же рассматривать экологическую сторону вопроса, то и тут без теплотехнических расчетов никуда. Благодаря снижению потребления электроэнергии, мы придем к рациональному использованию природных ресурсов и уменьшим вредоносное воздействие на экологию.

      Методика проведения теплотехнических расчетов

      Теперь, обосновав необходимость проведения теплотехнических расчетов ограждающих конструкций, рассмотрим общие принципы выполнения этих расчетов. Во-первых, проведение теплотехнических расчетов производится в строгом соответствии с нормативными документами:

      -«Тепловая защита зданий» СНиП 23-02-2003;

      -«Проектирование тепловой защиты зданий» СП 23-101-2004;

      -«Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» ГОСТ 30494-96;

      -«Строительная климатология» СНиП 23-01-99;

      -Теплотехнический расчет ограждающих конструкций проводится в несколько этапов.

      В первую очередь необходимо вычислить трансмиссионные потери через ограждающие конструкции по формуле:

      Q t = F/R* (tв — tн)* (1+b)* n

      Расшифруем значение каждой переменной:

      -Qt — тепловая энергия, передаваемая от внутреннего воздуха в помещении к воздуху наружному,

      -Вт; F — площадь наружной стены (ограждающей конструкции), квадратные метры;

      -R — сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м кв. *

      -С/Вт; tв — tн — температура внутреннего/наружного воздуха в градусах Цельсия, C;

      -b — добавочные потери теплоты (определяются по Приложению 9 СНиП 2 04 05-91);

      n — коэффициент положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху (СНиП — II -3-79);

      Далее необходимо рассчитать расход теплоты на нагрев поступающего наружного воздуха:

      Qв = 0,28G* C * (tв — tн)* k,

      -где 0,28 — постоянный коэффициент;

      -Qв — столько требуется теплоты на нагрев воздуха наружного, Вт; G — количество неподогретого воздуха, который входит в помещение кг/час;

      С — удельная теплоёмкость воздуха, равная 1 КДж/(кг*С);

      k — коэффициент влияния встречного теплового потока, равный (является константой и зависит от типа используемых окон);

      Cогласно СНиП 2. 04. 05-91 бытовые тепловыделения равняются 10 Вт на метр квадратной площади. Показатель обозначается символом Qб=10 Вт.

      Теперь мы можем с легкостью определить тепловую нагрузку помещения, которая равняется сумме трансмиссионных потерь через ограждающие конструкции и расхода теплоты на нагрев поступающего наружного воздуха минус бытовые тепловыделения.

      Есть еще один показатель, который используется при проведении теплотехнических расчетов наружных стен — теплопотери через ограждающие конструкции. Это показатель равен одной десятой киловатта, умноженной на площадь ограждающей конструкции: Qп= F*0,1 кВ.

      Как можно заметить, очень большую роль играет именно площадь наружной стены. Во всех встречающихся нам формулах, где имеется показатель площади наружных стен, мы видим, что расчетные показатели находятся в прямо пропорциональной зависимости от площади стен, поэтому точное определение площади является одной из первоочередных задач при проведении теплотехнических расчетов.

      Следующим по важности параметром является сопротивление теплопередаче. Сопротивление обуславливается материалом, из которого сделано ограждение, и изменениями в зависимости от территориального расположения здания.

      Примеры теплотехнического (теплового) расчета

      Ниже предполагается выкладка примеров проведенных теплотехнических (тепловых) расчетов.

      Пример теплотехнического расчета №1

      Теплотехнический расчет (тепловой расчет) представляет собой документ, позволяющий определить потребность в тепловой энергии отдельного помещения или здания в целом. Он выполняется согласно действующей нормативной документации и помогает разрешить вопросы о теплоснабжении объекта. Теплотехнический расчет включает в себя расчет тепловых потерь, который выполняется с целью снижения расходов на отопление и подбора оптимальных материалов ограждающих конструкций здания.

      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"

      В результате проведения теплотехнического расчета определяются:

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

      Теплотехнический расчет трехслойной стены без воздушной прослойки.

      1. Климат местности и микроклимат помещения

      Данные для расчета:

      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).

      Наиболее оптимальная температура воздуха в жилой комнате в холодный период года tint= 20°С (ГОСТ 30494-96 табл.1).

      Расчетная температура наружного воздуха text, 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 zht = 215 сут (СНиП 23-01-99 табл. 1 столбец 11);

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

      2. Конструкция стены

      Расчет толщины утеплителя

      Стена состоит из следующих материалов:

      • 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.

      теплопроводности слоев стены

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

      Теплотехнический 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:

      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:

      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 для наружной стены;

      tint = 20°С — значение из исходных данных;

      text = -31°С — значение из исходных данных;

      Δtn = 4°С — нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, в данном случае для наружных стен жилых зданий;

      αint = 8,7 Вт/(м 2 ×°С) — коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается для наружных стен.

      4.3. Норма тепловой защиты

      Из приведенных выше вычислений за требуемое сопротивление теплопередачи выбираемRreq из условия энергосбережения и обозначаем его теперь Rтр0=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;

      λi — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт/(м × °С).

      1 слой (декоративный кирпич): R1 = 0,09/0,96 = 0,094 м 2 ×°С/Вт.

      3 слой (силикатный кирпич): R3 = 0,25/0,87 = 0,287 м 2 ×°С/Вт.

      4 слой (штукатурка): R4 = 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: Rint = 1/αint = 1/8,7 — сопротивление теплообмену на внутренней поверхности;

      Rext = 1/αext = 1/23 — сопротивление теплообмену на наружной поверхности, αext принимается по таблице 14 [5] для наружных стен;

      ΣRi = 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:

      где: λут — коэффициент теплопроводности материала утеплителя, Вт/(м·°С).

      Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм (формула 5.8 [5]):

      где: ΣRт, 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 = 3,503м 2 ×°С/Вт > Rтр0 = 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 αext = 10,8 Вт/(м°С).

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

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: