Точный онлайн калькулятор теплопроводности стены. Методика теплотехнического расчета наружной стены Теплотехнический расчет формула

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.

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.

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.

Стены зданий, защищают нас от ветра, осадков и часто служат несущими конструкциями для крыши. И все-таки главной функцией стен, как ограждающих конструкций, является защита человека от не комфортных температур (в основном низких) воздуха окружающего пространства.

Теплотехнический расчет стены определяет необходимые толщины слоев примененных материалов, обеспечивающие тепловую изоляцию помещений с точки зрения обеспечения комфортных санитарно-гигиенических условий для нахождения человека в здании и требований законодательства по энергосбережению.

Чем сильнее утеплены стены, тем меньше будущие эксплуатационные затраты на отопление здания, но при этом больше затраты на приобретение материалов при строительстве. До какой степени разумно утеплять ограждающие конструкции зависит от предполагаемого срока эксплуатации здания, целей, преследуемых инвестором строительства, и считается на практике в каждом случае индивидуально.

Санитарно-гигиенические требования определяют минимально допустимые сопротивления теплопередаче сечения стен, способные обеспечить комфорт в помещении. Эти требования следует обязательно выполнить при проектировании и строительстве! Обеспечение требований по энергосбережению позволит вашему проекту не только пройти экспертизу и потребует дополнительных разовых затрат при строительстве, но и обеспечит сокращение дальнейших затрат на отопление при эксплуатации.

Теплотехнический расчет в Excel многослойной стены.

Включаем MS Excel и начинаем рассмотрение примера теплотехнического расчета стены здания, строящегося в регионе — г. Москва.

Перед началом работы скачайте: СП 23-101-2004, СП 131. 13330.2012 и СП 50.13330.2012. Все перечисленные Своды Правил находятся в свободном доступе в Интернете.

В расчетном файле Excel в примечаниях к ячейкам со значениями параметров представлена информация, откуда следует брать эти значения, причем не только указаны номера документов, но и, зачастую, номера таблиц и даже столбцов.

Задавшись размерами и материалами слоев стены, мы проверим её на соответствие санитарно-гигиеническим нормам и нормам энергосбережения, а также вычислим расчетные температуры на границах слоев.

Исходные данные:

1…7. Ориентируясь на ссылки в примечаниях к ячейкам D4-D10, заполняем первую часть таблицы исходными данными для вашего региона строительства.

8…15. Во вторую часть исходных данных в ячейки D12-D19 вносим параметры слоев наружной стены – толщины и коэффициенты теплопроводности.

Значения коэффициентов теплопроводности материалов вы можете запросить у продавцов, найти по ссылкам в примечаниях к ячейкам D13, D15, D17, D19 или просто поиском в Сети.

В рассматриваемом примере:

первый слой — листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) с плотностью 1050 кг/м 3 ;

второй слой — кирпичная кладка из сплошного глиняного обыкновенного кирпича (1800 кг/м 3) на цементно-шлаковом растворе;

третий слой — плиты минераловатные из каменного волокна (25-50 кг/м3);

четвертый слой — полимерцементная штукатурка с сеткой из стекловолокна.

Результаты:

Теплотехнический расчет стены будем выполнять, основываясь на предположении, что примененные в конструкции материалы сохраняют теплотехническую однородность в направлении распространения теплового потока.

Расчет ведется по ниже представленным формулам:

16. ГСОП =( t вр - t н ср )* Z

17. R 0 э тр =0,00035* ГСОП+1,4

Формула применима для теплотехнического расчета стен жилых зданий, детских и лечебно-профилактических учреждений. Для зданий иного назначения коэффициенты «0,00035» и «1,4» в формуле следует выбрать иными согласно Таблице 3 СП 50.13330.2012.

18. R 0с тр =( t вр - t нр )/( Δ t в * α в )

19. R 0 =1/ α в + δ 1 / λ 1 + δ 2 / λ 2 + δ 3 / λ 3 + δ 4 / λ 4 +1/ α н

Должны выполняться условия: R 0 > R 0с тр и R 0 > R 0э тр .

Если не выполняется первое условие, то ячейка D24 автоматически будет залита красным цветом, сигнализируя пользователю о недопустимости применения выбранной конструкции стены. Если не выполняется только второе условие, то ячейка D24 окрасится розовым цветом. Когда расчетное сопротивление теплопередачи больше нормативных значений, ячейка D24 окрашена в светло-желтый цвет.

20. t 1 = t вр — (t вр — t нр )/ R 0 *1/α в

21. t 2 = t вр — (t вр — t нр )/ R 0 *(1/α в + δ 1 /λ 1 )

22. t 3 = t вр — (t вр — t нр )/ R 0 *(1/α в + δ 1 /λ 1 + δ 2 /λ 2 )

23. t 4 = t вр — (t вр — t нр )/ R 0 *(1/α в + δ 1 /λ 1 + δ 2 /λ 2 +δ 3 /λ 3 )

24. t 5 = t вр — (t вр — t нр )/ R 0 *(1/α в + δ 1 /λ 1 + δ 2 /λ 2 +δ 3 /λ 3 + δ 4 /λ 4 )

Теплотехнический расчет стены в Excel завершен.

Важное замечание.

Окружающий нас воздух содержит внутри себя воду. Чем выше температура воздуха, тем большее количество влаги он способен удерживать.

При 0˚С и 100% относительной влажности промозглый воздух ноября в наших широтах содержит в одном кубическом метре менее 5 граммов воды. В то же время раскаленный воздух в пустыне Сахара при +40˚С и всего 30% относительной влажности, удивительно, но удерживает внутри себя в 3 раза больше воды — более 15 г/м3.

Остывая и становясь холоднее, воздух не может удерживать внутри себя то количество влаги, что мог в более нагретом состоянии. В результате воздух выбрасывает из себя на прохладные внутренние поверхности стен капли влаги. Чтобы этого не происходило внутри помещений, следует при проектировании сечения стены обеспечить невозможность выпадения росы на внутренних поверхностях стен.

Так как средняя относительная влажность воздуха жилых помещений составляет 50…60%, то точка росы при температуре воздуха +22˚С составляет +11…14˚С. В нашем примере температура внутренней поверхности стены +20,4˚С обеспечивает невозможность образования росы.

Но роса может при достаточной гигроскопичности материалов образовываться внутри слоев стены и, особенно, на границах слоев! Замерзая, вода расширяется и разрушает материалы стен.

В рассмотренном выше примере точка с температурой 0˚С находится внутри слоя утеплителя и достаточно близко к наружной поверхности стены. В этой точке на схеме в начале статьи, отмеченной желтым цветом, температура меняет свое значение с положительного на отрицательное. Получается, что кирпичная кладка никогда в своей жизни не будет находиться под воздействием отрицательных температур. Это будет способствовать обеспечению долговечности стен здания.

Если мы поменяем в примере местами второй и третий слои – утеплим стену изнутри, то получим не одну, а две границы слоев в области отрицательных температур и наполовину промороженную кирпичную кладку. Убедитесь в этом самостоятельно, выполнив теплотехнический расчет стены. Напрашивающиеся выводы очевидны.

Уважающих труд автора прошу скачать файл с расчетом после подписки на анонсы статей в окне, размещенном наверху страницы или в окне в конце статьи!

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

	Исходные данные	Численные значения в зависимости от последней цифры шифра
	Номер варианта плана секции типового этажа (приложение Г)
	Высота этажа (от пола до пола)	2,7	3,0	3,1	3,2	2,9	3,0	3,1	2,7	3,2	2,9
	Вариант конструкции наружной стены (таблица 2)
	Город Параметры	Москва	Санкт-Петербург	Калининград	Чебоксары	Нижний Новгород	Воронеж	Саратов	Волгоград	Оренбург	Пенза
	, ºС	-28	-26	-19	-32	-31	-26	-27	-25	-31	-29
	, ºС	-3,1	-1,8	1,1	-4,9	-4,1	-3,1	-4,3	-2,4	-6,3	-4,5
	, сут
	, м/с	4,9	4,2	4,1	5,0	5,1	5,1	5,6	8,1	5,5	5,6
	Ориентация по сторонам света	С	Ю	З	В	СВ	СЗ	ЮВ	ЮЗ	В	З
	Толщина междуэтажного перекрытия	0,3	0,25	0,22	0,3	0,25	0,22	0,3	0,25	0,22	0,3
	Кухни с плитой двухкомфорочной трехкомфорочной четырехкомфорочной	+ - -	- + -	- - +	+ - -	- + -	- - +	+ - -	- + -	+ - -	- + -

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

№ п/п	Вид конструкции наружной стены	r
	Однослойные несущие наружные стены	0,98 0,92
	Однослойные самонесущие наружные стены в монолитно-каркасных зданиях	0,78 0,8
	Двухслойные наружные стены с внутренним утеплителем	0.82 0,85
	Двухслойные наружные стены с невентилируемыми фасадными системами типа ЛАЭС	0,92 0,93
	Двухслойные наружные стены с вентилируемым фасадом	0,76 0,8
	Трёхслойные наружные стены с использованием эффективных утеплителей	0,84 0,86

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

Здания и помещения	Градусосутки отопительного периода, °С·сут.	Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, (м 2 ·°С)/Вт:
стен	покрытий и перекрытий над проездами	перекрытий чердачных, над холодными подпольями и подвалами	окон и балконных дверей
Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школьные интернаты.		2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6	3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2	2,8 3,7 4,6 5,5 6,4 7,3	0,30 0,45 0,60 0,70 0,75 0,80
Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом		1,6 2,4 3,0 3,6 4,2 4,8	2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4	2,0 2,7 3,4 4,1 4,8 5,5	0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80
Производственные с сухим и нормальным режимами			2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5	1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4	0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
Примечания: 1. Промежуточные значения R 0 тр следует определять интерполяцией. 2. Нормы сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций для помещений производственных зданий с влажным и мокрым режимами, с избытками явного тепла от 23 Вт/м 3 , а также для помещений общественных, административных и бытовых зданий с влажным или мокрым режимами следует принимать как для помещений с сухим и нормальным режимами производственных зданий. 3. Приведенное сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее чем в 1,5 раза выше сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих изделий. 4. В отдельных обоснованных случаях, связанных с конкретными конструктивными решениями заполнения оконных и других проемов, допускается применять конструкции окон и балконных дверей с приведенным сопротивлением теплопередаче на 5 % ниже установленного в таблице.

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

№ п/п	Наименование	Толщина , м	Плотность , кг/м 3	Коэффициент теплопровод-ности , Вт/(м о С)
	Железобетонная плита перекрытия пустотная	0,22		1,294
	Затирка цементно-песчаным раствором	0,01		0,76
	Гидроизоляция – один слой техноэласта ЭПП	0,003		0,17
	Керамзитобетон	0,05		0,2
	Стяжка из цементно-песчаного раствора	0,03		0,76

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

Рис. 1.8.1

для перекрытия теплого чердака жилого здания по табл. 4 =4,76 (м 2 ·°С)/Вт.

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.

а

б

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

№ помещения

Наименование помещения и его внутренняя температура

Характеристика ограждения

Коэффициент теплопередачи k, Вт/(м 2о С)

Расчетная разность температур (t в - t н5)·n

Добавочные потери теплоты

Сумма добавочных тепло-потерь

Потери тепла через ограждения Q o , Вт

Расход тепла на нагрев инфильтрационного воздуха Q инф , Вт

Бытовые тепловыделе- ния Q быт , Вт

Теплопотери помещения Q пом , Вт

наименование

ориентация

размеры a x b, м

площадь поверхности F, м 2

на ориентацию

прочие