Теплотехнический расчет 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:

• 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 30494-2011 «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:

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:

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:

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:

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:

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

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

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.

Источник

Теплотехнический расчет наружной стены

Описание: Сопротивление теплопередаче R0 должно быть не менее требуемого сопротивления теплопередаче по санитарно-гигиеническим условиям R0тр. Требуемые минимальные значения сопротивления теплопередаче из условий энергосбережения определяются

Дата добавления: 2015-09-08

Размер файла: 216.87 KB

Работу скачали: 31 чел.

Поделитесь работой в социальных сетях

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Сыктывкарский лесной институт – филиал государственного

образовательного учреждения высшего профессионального

образования «Санкт-Петербургская государственная

лесотехническая академия имени С. М. Кирова»

Кафедра «Дорожного, промышленного и гражданского строительства»

по дисциплине: Теплогазоснабжение с ОТТ

СОдержание

Теплотехнический расчет наружной стены.

Место строительства – г. Брянск.

Зона влажности — нормальная.

Влажностный режим помещения – нормальный.

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 t н5 = -26  C .

Расчетная температура внутреннего воздуха t в = 20  C .

Относительная влажность  в = 55% .

Условия эксплуатации наружного ограждения – Б.

Температура отопительного периода (со среднесуточной температурой t≤ 8˚C) t о.п = -2,3  С. Продолжительность отопительного периода  о.п = 205.

Конструкция наружной стены :

Наружные стены 5-ислойные. 1 – бетонная плита, теплопроводность  1, = 1,51 Вт/°С, толщина внутреннего и наружного слоя 200 мм. 2 – утепляющий слой, теплопроводность  2 = 0,041 Вт/°С. 3 – бетонная плита, теплопроводность  3 = 1,69 Вт/°С, толщина слоя 600 мм.

Значение коэффициента n для наружных стен n = 1 (таб. 6 СНиП 23-02-2003).

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены  в = 8,7 Вт/(м 2.  С) (таб. 7 СНиП 23-02-2003).

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности стены  н = 23 Вт/(м 2.  С).

Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха t в и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, для жилых помещений  t н = 4 (таб.5 СНиП 23-02-2003).

1. Сопротивление теплопередаче R 0 должно быть не менее требуемого сопротивления теплопередаче по санитарно-гигиеническим условиям R 0 тр .

Требуемые минимальные значения сопротивления теплопередаче из условий энергосбережения определяются из таблицы 4 СНиП 23-02-2003 по величине градусо-суток отопительного периода (ГСОП).

ГСОП = (t в -t о.п )Z о.п = (20-(-2,3)) . 205 = 4571,5  С . сут

Требуемое сопротивление теплопередаче определяем интерполяцией по таблице 4 СНиП 23-02-2003.

Значения R тр для величин D d , отличающихся от табличных, следует определять по формуле: R тр = aD d + b ,

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

a , b — коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий (для стен a = 0,00035, b = 1,4)

2. Определяем необходимую толщину утепляющего слоя из условия R 0 > R 0 тр

Определим необходимую толщину утепляющего слоя:

По конструктивным требованиям принимаем минимальную толщину утепляющего слоя  ут = 0,1 м (100мм). Общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции:

Условие R 0 = 3,012 м 2 ·  С/Вт  R 0 тр = 3,0м 2 ·  С/Вт выполнено, следовательно конструкция соответствует требованиям а) п.5.1 СНиП 23-02-2003.

3. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания.

Определяем температуру внутренней поверхности стены по формуле:

Разница температур внутреннего воздуха и внутренней поверхности стены:

Перепад температур меньше нормируемого.

Теплотехнический расчет перекрытия над подвалом.

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 t н5 = -26  C .

Расчетная температура внутреннего воздуха t в = 20  C .

Температура отопительного периода (со среднесуточной температурой t≤ 8˚C) t о.п = -2,3  С

Продолжительность отопительного периода (сут.)  о.п = 205.

Значение коэффициента n для подвальных перекрытий n = 0,6 (таб. 6 СНиП 23-02-2003).

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности перекрытия  в = 8,7 Вт/(м 2.  С) (таб. 7 СНиП 23-02-2003).

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности перекрытия  н = 17 Вт/(м 2.  С).

Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха t в и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, для жилых помещений  t н = 2 (таб.5 СНиП 23-02-2003).

Состав конструкции подвального перекрытия :

1 – линолеум, теплопроводность  1 = 0,35 Вт/°С, толщина слоя 3 мм. 2 – стяжка, теплопроводность  2 = 0,58 Вт/°С, толщина слоя 20 мм. 3 – пароизоляционный слой, теплопроводность  3 = 0,185 Вт/°С, толщина слоя 3 мм. 4 – теплоизоляционный слой, теплопроводность  4 = 0,041 Вт/°С. 5 – плита перекрытия, теплопроводность  5 = 1,69 Вт/°С, толщина слоя 220 мм.

1. Находим термическое сопротивление многопустотной ж/б панели .

Для упрощения круглые отверстия — пустоты панели диаметром 150 мм заменяем равновеликими по площади квадратными со стороной 130 мм.

Термическое сопротивление в направлении, параллельном движению теплового потока, вычисляем в двух характерных сечениях I — I и II — II .

два слоя бетона δ = 30 мм,  = 1,69 Вт/м°с и воздушная прослойка δ = 130 мм.

Термическое сопротивление воздушной прослойки R в.п. = 0,21 (табл. 1.6 [5])

глухая часть панели — слой бетона δ = 150 мм  = 1,69 Вт/м°с.

Термическое сопротивление неоднородной ограждающей конструкции в параллельной плоскости:

Термическое сопротивление в направлении, перпендикулярном движению теплового потока, вычисляем в трех характерных слоях 1,2,3.

Для слоев 1 и 3 бетон δ = 30мм  = 1,69 Вт/м°с

Для слоя 2 найдем средний коэффициент теплопроводности, т.к. констркция этого слоя состоит из воздушной прослойки δ = 90мм и ж/б толщиной δ = 30мм.

Суммарное термическое сопротивление всех трех слоев панели:

Можно принять полученные сопротивления, и полное термическое сопротивление ж/б панели:

2.Найдем требуемое сопротивление теплопередаче по санитарно-гигиеническим условиям R 0 тр .

3. Определяем необходимую толщину утепляющего слоя.

Теплотехнический расчет ведется из условия равенства общего термического сопротивления R о требуемому, т.е R о = 1,69 .

Термическое сопротивление ограждающей конструкции может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.

Принимаем толщину утепляющего слоя пенополиуретана равной 50 мм .

Общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции:

Условие R 0 = 2,3 м 2 ·  С/Вт  R 0 тр = 1,69 м 2 ·  С/Вт выполнено, следовательно конструкция соответствует требованиям а) п.5.1 СНиП 23-02-2003.

4. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания.

Определяем температуру внутренней поверхности стены по формуле:

Разница температур внутреннего воздуха и внутренней поверхности стены:

Перепад температур меньше нормируемого (таб.5 СНиП 23-02-2003) Конструкция соответствует требованиям б) п.5.1 СНиП 23-02-2003

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ БЕСЧЕРДАЧНОГО ПЕРЕКРЫТИЯ.

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 t н5 = -26  C .

Расчетная температура внутреннего воздуха t в = 20  C .

Температура отопительного периода (со среднесуточной температурой t≤ 8˚C) t о.п = -2,3  С

Продолжительность отопительного периода (сут.)  о.п = 205.

Значение коэффициента n для подвальных перекрытий n = 1 (таб. 6 СНиП 23-02-2003).

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности потолка  в = 8,7 Вт/(м 2.  С) (таб. 7 СНиП 23-02-2003).

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности чердачного перекрытия  н = 12 Вт/(м 2.  С).

Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха t в и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, для жилых помещений  t н = 3 (таб.5 СНиП 23-02-2003).

Состав конструкции бесчердачного перекрытия :

1 – водоизоляционный ковер, теплопроводность  1 = 0,27 Вт/°С, толщина слоя 4,5 мм, 2 – асфальтовая стяжка, теплопроводность  2 = 1,05 Вт/°С,м, толщина слоя 10 мм, 3 – утеплитель , теплопроводность  3 = 0,041 Вт/°С, 4– плита перекрытия, теплопроводность  6 = 1,69 Вт/°С, толщина слоя 90 мм

1.Найдем требуемое сопротивление теплопередаче по санитарно-гигиеническим условиям R 0 тр .

3. Определяем необходимую толщину утепляющего слоя.

Теплотехнический расчет ведется из условия равенства общего термического сопротивления R о требуемому, т.е R о = 1,76 .

Термическое сопротивление ограждающей конструкции может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.

Принимаем толщину утепляющего слоя минераловатных плит равной 50мм .

Общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции:

Условие R 0 = 1,98 м 2 ·  С/Вт  R 0 тр = 1,76 м 2 ·  С/Вт выполнено, следовательно конструкция соответствует требованиям а) п.5.1 СНиП 23-02-2003.

4. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания.

Определяем температуру внутренней поверхности стены по формуле:

Разница температур внутреннего воздуха и внутренней поверхности стены:

Перепад температур меньше нормируемого (таб.5 СНиП 23-02-2003) Конструкция соответствует требованиям б) п.5.1 СНиП 23-02-2003

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий.
2. СНиП 23-01-99. Строительная климатология.
3. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий.
4. Худяков А.Д. Теплозащита зданий в северных условиях: Учебное пособие для вузов. – М: Издательство АСВ, 2001- 107с., с илл.
5. Справочник по теплоснабжению и вентиляции (издание 4-е). Книга 1-я. Р.В. Щекин, С.М. Кореневский – Киев, 1976 – 416с.

Источник