Пример теплотехнического расчета кровли

Пример 2. Теплотехнический расчет покрытия.

Теплотехнический расчет покрытия.

1. Ограждающая конструкция, совмещенное многослойное покрытие (рис.3), -железобетонная плита шириной 1 м с пятью пустотами объемным весом γ₁=2500 кг/м 3 и толщиной δ₁,= 0,25м; пароизоляция — битумная мастика с γ₂= 1400 кг/м 3 и δ₂= 0,003 м; утеплитель — маты минераловатные с γ_ут = 125 кг/м 3 и выравнивающий слой цементно-песчаного раствора с γ₃= 1800 кг/м 3 ; δ₃=0,05 м; гидроизоляция — три слоя рубероида с γ₄=600 кг/м 3 ; δ ₄= 0,009 м

2. Район строительства — г.Пенза.

3. Влажностный режим помещения — нормальный

4. Расчетная температура внутреннего воздуха t_в=18 °С.

5. Зона влажности района – сухая

6. Условие эксплуатации — А.

7. Значение теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах: t_xп(0,92)= -30°С; t_oп= -4,9°С [3,табл.1]; z_оп=210 сут [3,табл.1]; λ₁= 1,92 Вт/(м °С) [4, прил. 3*](прил.2);

λ₂= 0,27 Вт/(м °С) [4,прил. 3 * ](прил.2);

λ₄ = 0,17 Вт/(м °С) [4, прил. З*]; ά_в=8,7 Вт/(м 2 °С) (табл. 6);

ά_н = 23 Вт/(м 2 °С)(табл. 8); ∆t н =3°С (табл.4); n = 1(табл. 7); δ₁ = 0,250 м; δ₂ = 0,003 м; δ₃ = 0,05 м; δ₄ = 0,009 м.

Решение примера, порядок расчета

1. Рассчитываем требуемое общее термическое сопротивление теплопередаче R₀ тр покрытия при t_H =-30°С по формуле (3.1):

2. Градусо-сутки определяем по формуле (3.2):

ГСОП = (18 + 5,1) • 210 = 4809 °С сут.

3. Определяем приведенное сопротивление теплопередаче с учетом энергосбережения по СНиП Н-3-79 ** R₀ тр , зная значение ГСОП по табл.1а * : R_0.эн тр = 2,74 м 2 °С/Вт.

Сравниваем R₀ тр и R_0.эн тр и для дальнейших расчетов выбираем большие, т.е R_0.эн тр .

Находим термическое сопротивление теплопередаче железобетонной конструкции многопустотной плиты R_к пр по формуле (3.1). Для упрощения круглые отверстия — пустоты плиты диаметром 150 мм — заменяем равновеликими по площади квадратными со стороной

6. Термическое сопротивление теплопередаче плиты вычисляем отдельно для слоев, параллельных А-А и Б-Б и перпендикулярных В-В; Г-Г; Д-Д движению теплового потока.

А. Термическое сопротивление плиты R_А, м 2 °С/Вт, в направлении, параллельном движению теплового потока, вычисляем для двух характерных сечений (А-А; Б-Б) (рис. 3).

Рис.3. Ограждающая конструкция

а — покрытие, б — элемент плиты покрытия.

В сечении А-А (два слоя железобетона толщиной δ_жб А-А = 0,058 + 0,058 = 0,116м с коэффициентом теплопроводности λ_жб = 1,92 Вт/(м °С) и воздушная прослойка δ_вп= 0,134 м с термическим сопротивлением R_вп=0,15 (м 2 -°С)/Вт (табл. 11) термическое сопротивление составит

В сечении Б-Б слой железобетона δ_жб Б-Б = 0,25 м с коэффициентом теплопроводности λ_жб=1,92 Вт/(м °С) термическое сопротивление составит

Затем по уравнению (3.9) получим

Где А_А-А — площадь слоев в сечении А-А, равная

А_Б-Б — площадь слоев в сечении Б-Б, равная

Б. Термическое сопротивление плиты R_Б, (м 2 °С)/Вт, в направлении, перпендикулярном движению теплового потока, вычисляют для трех характерных сечений (В-В; Г-Г; Д-Д) (см. рис. 3).

Для сечения В-В и Д-Д (два слоя железобетона)

Для сечения Г-Г термическое сопротивление составит

где А_(г-г)вп — площадь воздушных прослоек в сечении Г-Г, равная

А_(г-г)ж6 — площадь слоев из железобетона в сечении Г-Г, равная

R_(г-г)вп — термическое сопротивление воздушной прослойки в сечении

Г-Гс δ_вп= 0,134 (см. табл. 10), равная

R(г-г) вп = R_вп = 0,15 (м 2 -°С)/Вт;

R_(г-г)жб -термическое сопротивление слоя железобетона в сечении

Г-Г δ_жб Г-Г = 0,134 м с λ_ж6= 1,92(м 2 °С)/Вт, равное

Разница между величинами R_А и R_Б составляет

Отсюда полное термическое сопротивление железобетонной конструкции плиты определится из уравнения (3.1):

7. Определяем предварительную толщину утеплителя δ_ут по уравнению

принимаем = 0,20 м

8. Уточняем фактическое общее сопротивление теплопередаче R₀ ф

покрытия по выражению (3.6):

Из расчетов следует, что условие (3.7) теплотехнического расчета выполнено, так как R₀ ф >R_0.эн тр , т.е. 3,68 > 2,82.

9. Коэффициент теплопередачи для принятой конструкции покрытия определяем по уравнению (3.8):

Дата добавления: 2015-02-10 ; просмотров: 24 ; Нарушение авторских прав

Источник

Разбор теплотехнического расчета плоской кровли с учетом неоднородностей в онлайн калькуляторе.

Рассмотрим данный вопрос на конкретном примере.

Категория здания: общественные

Внутренняя температура: 18 °С

Система: «ТН-КРОВЛЯ Титан»

Для того, чтобы выполнить данный расчет, на сайте nav.tn.ru переходим в раздел «Сервисы» выбираем сервис «Онлайн калькуляторы».

Далее выбираем опцию «Рассчитать» в разделе «Теплотехнический калькулятор с учетом неоднородностей»

Нажимаем «Начать расчет»

На первой странице заполняем исходные данные.

После того, как исходные данные введены, нажимаем кнопку «Далее».

На следующей странице выбираем строительную систему, по которой будет производиться расчет.

После выбора строительной системы указываем тип утеплителя. Толщина утеплителя не указывается, т.к. является искомым значением. Если основной уклон выполнен из клиновидной теплоизоляции, можно указать его толщину в поле «Уклонообразующий слой». В нашем примере основной уклон кровли задан конструктивно, поэтому клиновидную теплоизоляцию не учитываем.

Значение теплопроводности задано по умолчанию, но если есть необходимость скорректировать значение теплопроводности или название слоя, слева от поля ввода основного слоя есть бегунок, переведя который в правое положение, данные можно вбивать вручную.

В карточке калькулятора указываем площадь покрытия. Для определения площади удобнее всего воспользоваться программой AutoCAD, для этого необходимо обвести по периметру внутренний контур кровли инструментом «полилиния» и в свойствах посмотреть искомую площадь.

Значение площади указывается в квадратных миллиметрах, нам необходимо перевести данное значение в м 2. Для перевода откинем шесть цифр после запятой и получим площадь 4 056,7 м 2 . Для удобства округлим значение до целых чисел, получим 4057м 2 .

Следующий шаг — это внесение информации по всем примыканиям.

Рассмотрим все шаги по порядку:

1. Сопряжение кровельного покрытия со стеной:

В «Варианте теплозащиты» выбираем один из четырех вариантов:

В нашем случае – это стена из сэндвич-панелей.

Далее выбираем наиболее близкое термическое сопротивление утеплителя панели:

Указываем протяженность сопряжения в метрах, эту величину можно получить путем измерения данного примыкания на плане кровли:

Если на кровле присутствует несколько типов сопряжения со стеной, можно добавить дополнительные стены нажатием на кнопку «+ добавить стену»

2. Примыкание к фонарю:

Указываем толщину и теплопроводность облицовочного листа. В нашем случае это лист ЦСП толщиной 12 мм.

Протяженность примыкания определяем с помощью программы AutoCAD, и заполняем данное поле.

3. Узел установки аэратора.

В данном пункте указываем только количество аэраторов на кровле.

Общее количество берем с плана кровли:

4. Прохождение колонны.

Зачастую на плане кровли не отображают фахверки для крепления сэндвич-панелей на парапетах, но данный элемент значительно влияет на термическое сопротивление кровли. Рекомендуем добавлять данный элемент в расчет. Шаг расстановки колонн составляет 6 метров, если разделить общий периметр на 6 м., получаем 45 фахверков.

Выбираем утепленный вариант теплозащиты:

Далее указываем площадь сечения колонны и общее количество таких проходок через кровлю.

На следующем шаге получаем готовый расчет.

Здесь можно посмотреть:

1. информацию по исходным данным, на основе которых выполнялся расчет;

2. данные по всем примыканиям;

3. необходимую толщину теплоизоляции;

На финальном этапе заполняем данные по объекту, автора расчета, организацию и электронный адрес. Это необходимо для выгрузки отчета.

После этого можно скачать расчет в формате Word или PDF.

Источник

Теплотехнический расчет с примером

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 [1].
• СНиП 23-01-99* (СП 131.13330.2012). «Строительная климатология». Актуализированная редакция от 2012 года [2].
• СП 23-101-2004. «Проектирование тепловой защиты зданий» [3].
• ГОСТ 30494-96 (заменен на ГОСТ 30494-2011 с 2011 года). «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» [4].
• Пособие. Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие» [5].

Скачать СНиПы и СП вы можете здесь, ГОСТ — здесь, а Пособие — здесь.

Рассчитываемые параметры

В процессе выполнения теплотехнического расчета определяют:

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

Дальше будут приведен пример теплотехнического расчета без воздушной прослойки.

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:

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 [1] 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 [1] 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 [1] 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): 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: 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 [5] 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 [5]):

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 [5]):

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

R₀ = 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.

Источник