Расчет трехслойных стен наружных стен

Теплотехнический расчет онлайн

Значения коэффициента теплотехнической однородности некоторых типов ограждающих конструкций, используемого для теплотехнического расчета.

1. Указания Мосгосэксперизы.Скачать

— для стен с оконными проемами r = 0, 75 — 0,85 в зависимости от соотношения площади окон к площади фасада (для соотношения 0,18 величина r = 0,8);

— для глухих участков стен r = 0,92;

— для перекрытий верхнего этажа, совмещенных с покрытием кровли r = 0,95;

— для утепленного чердачного или цокольного перекрытия r = 0,97.

2. ГОСТ Р 54851-2011 КОНСТРУКЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫЕ ОГРАЖДАЮЩИЕ НЕОДНОРОДНЫЕ. Скачать

Вид стен и использованные материалы

Из однослойных легкобетонных панелей

Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и гибкими связями

Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками или ребрами из керамзитобетона

Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами

Из трехслойных панелей на основе древесины, асбестоцемента и других листовых материалов с эффективным утеплителем при полистовой сборке при ширине панелей 6 и 12 м без каркаса

Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из пенопласта без обрамлений в зоне стыка

Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из пенопласта с обрамлением в зоне стыка

Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из минеральной ваты с различным каркасом

Из трехслойных асбестоцементных панелей с минераловатным утеплителем с различным каркасом

Фасадные системы с эффективным утеплителем и тонким наружным штукатурным слоем

Навесные фасадные системы с эффективным утеплителем и облицовочным слоем на относе, образующим вентилируемую воздушную прослойку

3. СТО 00044807-001-2006 «ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ» Скачать

Конструкции наружных ограждений

1. Сплошная кладка из крупноформатных пустотелых пористых керамических камней

2. Сплошная кладка из пустотелого керамического, силикатного камня

3. Сплошная кладка из полнотелого и пустотелого керамического, силикатного обыкновенного и утолщенного кирпича

4. Сплошная кладка из полнотелого и пустотелого керамического, силикатного обыкновенного и утолщенного кирпича и камня, утепленная пенополиуретаном, напыляемым толщиной 30-35 мм

5. Облегченная кладка из полнотелого, пустотелого керамического силикатного кирпича или камня с внутренним слоем из плитного эффективного утеплителя с гибкими стальными связями или сетками

6. Облегченная кладка из полнотелого, пустотелого керамического кирпича или камня с внутренним слоем из плитного эффективного утеплителя с поперечными связями

7. Кладка из полистиролбетонных блоков с арматурой в растворных швах, отштукатуренная по металлической сетке с обеих сторон

8. Кладка полистиролбетонных блоков, облицованная с наружной стороны в полкирпича с поперечными металлическими сетками в растворных швах

9. Однослойные легкобетонные панели с монтажной арматурой

10. Легкобетонные панели с термовкладышами и монтажной арматурой

11. Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и гибкими стальными связями

12. Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками или поперечными ребрами из керамзитобетона

13. Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и поперечными железобетонными ребрами

14. Трехслойные металлические панели с эффективным утеплителем

15. Трехслойные асбоцементные панели с эффективным утеплителем

16. Железобетонные, кирпичные конструкции с плитным утеплителем, закрепленным дюбелями, оштукатуренные по капроновой или металлической сетке (термофасад)

17. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 20 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене двумя (на 1 м стены) стальными кронштейнами (вентилируемый фасад здания)

18. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 20 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене двумя (на 1 м стены) алюминиевыми кронштейнами с термической прокладкой (вентилируемый фасад здания)

19. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 30 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене тремя (на 1 м стены) стальными кронштейнами (вентилируемый фасад здания)

20. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 30 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене тремя (на 1 м стены) алюминиевыми кронштейнами (вентилируемый фасад здания)

21. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 30 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене металлическими кронштейнами (4 шт/м стены) (вентилируемый фасад здания)

22. Конструкции чердачных перекрытий и над подвалами:

а) из железобетонных панелей с плитным эффективным утеплителем

б) из железобетонных плит по металлическим балкам с плитным эффективным утеплителем

в) из деревянных элементов (балок, брусьев) с плитным эффективным утеплителем

Конструкции наружных стен

Сплошная кладка из полнотелого или пустотелого керамического, силикатного кирпича или камня

Сплошная кладка из обыкновенных и крупноформатных пустотных пористых керамических камней с облицовкой из лицевого керамического кирпича, камня

Облегченная кладка из полнотелого, пустотелого керамического, силикатного кирпича или камня, слоем плитного или монолитного утеплителя

Однослойные легкобетонные панели

Легкобетонные панели с термовкладышами

Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и гибкими связями

Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками

Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами

Трехслойные металлические панели с эффективным утеплителем

Трехслойные асбестоцементные панели с эффективным утеплителем

Кладка из полистиролбетонных, ячеистобетонных блоков на клею с проволочной арматурой в горизонтальных швах, связывающей наружную облицовку из пустотелого кирпича со слоем внутренней штукатурки

Кладка из полистиролбетонных блоков на клею с проволочной арматурой в горизонтальных швах, связывающей наружный и внутренний слои штукатурки

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