Приклад теплотехнічного розрахунку зовнішньої стіни. Теплотехнічний розрахунок огороджувальних конструкцій будівель Як зробити теплотехнічний розрахунок стіни

Давним-давно будівлі та споруди будувалися, не замислюючись про те, якими теплопровідними властивостями мають огороджувальні конструкції. Іншими словами, стіни робилися просто товстими. І якщо вам колись траплялося бути в старих купецьких будинках, то ви могли помітити, що зовнішні стіни цих будинків виконані з керамічної цегли, товщина яких становить близько 1,5 метрів. Така товщина цегляної стінизабезпечувала і забезпечує досі цілком комфортне перебування людей у ​​цих будинках навіть у люті морози.

Нині все змінилося. І зараз економічно не вигідно робити стіни такими товстими. Тому були вигадані матеріали, які можуть її зменшити. Одні з них: утеплювачі та газосилікатні блоки. Завдяки цим матеріалам, наприклад, товщина цегляної кладкиможе бути знижена до 250 мм.

Тепер стіни та перекриття найчастіше роблять 2-х або 3-х шаровими, одним шаром з яких є матеріал із гарними теплоізоляційними властивостями. А для того, щоб визначити оптимальну товщину цього матеріалу, проводиться теплотехнічний розрахунок та визначається точка роси.

Як проводиться розрахунок визначення точки роси ви можете ознайомитися на наступній сторінці. Тут буде розглянуто теплотехнічний розрахунок на прикладі.

Необхідні нормативні документи

Для розрахунку знадобиться два СНіПи, один СП, один ГОСТ і одна допомога:

• БНіП 23-02-2003 (СП 50.13330.2012). "Тепловий захист будівель". Актуалізована редакція від 2012 року.
• СНіП 23-01-99 * (СП 131.13330.2012). "Будівельна кліматологія". Актуалізована редакція від 2012 року.
• СП 23-101-2004. "Проектування теплового захисту будівель".
• ГОСТ 30494-96 (замінено на ГОСТ 30494-2011 з 2011 року). "Будинки житлові та громадські. Параметри мікроклімату в приміщеннях".
• Допомога. Є.Г. Малявіна "Тепловтрати будівлі. Довідковий посібник".

Параметри, що розраховуються

У процесі виконання теплотехнічного розрахунку визначають:

• теплотехнічні характеристики будівельних матеріалівогороджувальних конструкцій;
• наведений опір теплопередачі;
• відповідність цього наведеного опору нормативному значенню.

приклад. Теплотехнічний розрахунок тришарової стіни без повітряного прошарку

Вихідні дані

1. Клімат місцевості та мікроклімат приміщення

Район будівництва: м. Нижній Новгород.

Призначення будівлі: житлове .

Розрахункова відносна вологістьвнутрішнього повітря з умови не випадання конденсату на внутрішніх поверхнях зовнішніх огорож дорівнює - 55% (СНиП 23-02-2003 п.4.3. табл.1 для нормального режиму вологості).

Оптимальна температура повітря в житловій кімнаті в холодну пору року t int = 20°С (ГОСТ 30494-96 табл.1).

Розрахункова температура зовнішнього повітря t ext, Яка визначається за температурою найбільш холодної п'ятиденки забезпеченістю 0,92 = -31°С (СНиП 23-01-99 табл. 1 стовпець 5);

Тривалість опалювального періоду із середньою добовою температурою зовнішнього повітря 8°С дорівнює z ht = 215 діб (СНіП 23-01-99 табл. 1 стовпець 11);

Середня температура зовнішнього повітря за опалювальний період t ht = -4,1 ° С (СНиП 23-01-99 табл. 1 стовпець 12).

2. Конструкція стіни

Стіна складається з наступних шарів:

• Цегла декоративна (безсер) товщиною 90 мм;
• утеплювач (мінераловатна плита), на малюнку його товщина позначена знаком "Х", оскільки вона буде знайдена у процесі розрахунку;
• силікатна цегла товщиною 250 мм;
• штукатурка (складний розчин), додатковий шар для отримання більш об'єктивної картини, оскільки його вплив мінімальний, але є.

3. Теплофізичні характеристики матеріалів

Значення параметрів матеріалів зведені в таблицю.

Примітка (*):Дані характеристики можна знайти у виробників теплоізоляційних матеріалів.

Розрахунок

4. Визначення товщини утеплювача

Для розрахунку товщини теплоізоляційного шару необхідно визначити опір теплопередачі огороджувальної конструкції, виходячи з вимог. санітарних нормта енергозбереження.

4.1. Визначення норми теплового захисту за умов енергозбереження

Визначення градусо-доби опалювального періоду за п.5.3 БНіП 23-02-2003:

D d = ( t int - t ht) z ht = (20 + 4,1) 215 = 5182 ° С × добу

Примітка:також градусо-добу мають позначення – ДСОП.

Нормативне значення наведеного опору теплопередачі слід набувати не менше нормованих значень, що визначаються за СНІП 23-02-2003 (табл.4) залежно від градусо-доби району будівництва:

R req = a × D d + b = 0,00035 × 5182 + 1,4 = 3,214 м 2 × °С/Вт,

де: Dd - градусо-доба опалювального періоду в Нижньому Новгороді,

a та b – коефіцієнти, що приймаються за таблицею 4 (якщо СНіП 23-02-2003) або за таблицею 3 (якщо СП 50.13330.2012) для стін житлової будівлі (стовпець 3).

4.1. Визначення норми теплового захисту за умовою санітарії

У нашому випадку розглядається як приклад, оскільки цей показник розраховується для виробничих будівель з надлишками явної теплоти більше 23 Вт/м 3 та будівель, призначених для сезонної експлуатації (восени або навесні), а також будівель з розрахунковою температурою внутрішнього повітря 12 °С і нижче наведений опір теплопередачі конструкцій, що захищають (за винятком світлопрозорих).

Визначення нормативного (максимально допустимого) опору теплопередачі за умовою санітарії (формула 3 БНіП 23-02-2003):

де: n = 1 - коефіцієнт, прийнятий за таблицею 6 для зовнішньої стіни;

t int = 20°С - значення вихідних даних;

t ext = -31 ° С - значення вихідних даних;

Δt n = 4°С - нормований температурний перепад між температурою внутрішнього повітря і температурою внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції, що приймається за таблицею 5 в даному випадку для зовнішніх стін житлових будівель;

α int = 8,7 Вт/(м 2 ×°С) - коефіцієнт теплопередачі внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції, що приймається за таблицею 7 для зовнішніх стін.

4.3. Норма теплового захисту

З наведених вище обчислень за необхідний опір теплопередачі вибираємо R req з умови енергозбереження та позначаємо його тепер R тр0 =3,214м2 × °С/Вт .

5. Визначення товщини утеплювача

Для кожного шару заданої стіни необхідно розрахувати термічний опір за формулою:

де: δi-товщина шару, мм;

i - розрахунковий коефіцієнт теплопровідності матеріалу шару Вт/(м × °С).

1 шар (декоративна цегла): R 1 = 0,09/0,96 = 0,094 м 2 × °С/Вт .

3 шар (силікатна цегла): R 3 = 0,25/0,87 = 0,287 м 2 × °С/Вт .

4 шар (штукатурка): R 4 = 0,02/0,87 = 0,023 м2 × °С/Вт .

Визначення мінімально допустимого (необхідного) термічного опору теплоізоляційного матеріалу (формула 5.6 Є.Г. Малявіна "Тепловтрати будівлі. Довідкова допомога"):

де: R int = 1/α int = 1/8,7 – опір теплообміну на внутрішній поверхні;

R ext = 1/α ext = 1/23 - опір теплообміну на зовнішній поверхні, ext приймається по таблиці 14 для зовнішніх стін;

ΣR i = 0,094 + 0,287 + 0,023 - сума термічних опорів всіх шарів стіни без шару утеплювача, визначених з урахуванням коефіцієнтів теплопровідності матеріалів, прийнятих за графою А або Б (стовпці 8 та 9 таблиці Д1 СП 23-101-2004) відповідно до вологих умов експлуатації стіни, м 2 ·°С /Вт

Товщина утеплювача дорівнює (формула 5,7):

де: λ ут - коефіцієнт теплопровідності матеріалу утеплювача, Вт/(м·°С).

Визначення термічного опору стіни за умови, що загальна товщина утеплювача буде 250 мм (формула 5.8):

де: ΣR т,i - сума термічних опорів всіх шарів огорожі, у тому числі і шару утеплювача, прийнятої конструктивної товщини, м 2 · ° С/Вт.

З отриманого результату можна зробити висновок, що

R 0 = 3503м 2 × °С/Вт> R тр0 = 3214м 2 × °С/Вт→ отже, товщина утеплювача підібрана правильно.

Вплив повітряного прошарку

У випадку, коли в тришаровій кладці як утеплювач застосовуються мінеральна вата, скловата або інший плитний утеплювач, необхідний пристрій повітряного вентильованого прошарку між зовнішньою кладкоюта утеплювачем. Товщина цього прошарку має становити не менше 10 мм, а бажано 20-40 мм. Вона потрібна для того, щоб осушувати утеплювач, який намокає від конденсату.

Даний повітряний прошарок є не замкненим простором, тому у разі його наявності в розрахунку необхідно враховувати вимоги п.9.1.2 СП 23-101-2004, а саме:

а) шари конструкції, розташовані між повітряним прошарком і зовнішньою поверхнею (у нашому випадку - це декоративна цегла (безсер)), у теплотехнічному розрахунку не враховуються;

б) на поверхні конструкції, зверненої в бік прошарку, що вентилюється зовнішнім повітрям, слід приймати коефіцієнт тепловіддачі α ext = 10,8 Вт/(м°С).

Примітка:Вплив повітряного прошарку враховується, наприклад, при теплотехнічному розрахунку пластикових склопакетів.

При експлуатації будівлі небажаний як перегрів, і промерзання. Визначити золоту середину дозволить теплотехнічний розрахунок, не менш важливий, ніж обчислення економічності, міцності, стійкості до вогню, довговічності.

Виходячи з теплотехнічних норм, кліматичних характеристик, паро- і вологопроникності здійснюється вибір матеріалів для спорудження конструкцій, що захищають. Як здійснити цей розрахунок, розглянемо у статті.

Від теплотехнічних особливостей капітальних огорож будівлі залежить багато чого. Це і вологість конструктивних елементів, і температурні показники, що впливають на наявність чи відсутність конденсату на міжкімнатних перегородках та перекриттях.

Розрахунок покаже, чи підтримуватимуться стабільні температурні та вологі характеристики при плюсовій та мінусовій температурі. У перелік цих параметрів входить і такий показник, як кількість тепла, що втрачається конструкціями, що захищають будову в холодний період.

Не можна розпочинати проектування, не маючи всіх цих даних. Спираючись на них, вибирають товщину стін та перекриттів, послідовність шарів.

За регламентом ГОСТ 30494-96 температурні значення всередині приміщень. У середньому вона дорівнює 21⁰. При цьому відносна вологість повинна перебувати в зручних рамках, а це в середньому 37%. Найбільша швидкість переміщення маси повітря – 0,15 м/с

Теплотехнічний розрахунок має на меті визначити:

1. Чи ідентичні конструкції заявленим запитам з погляду теплового захисту?
2. Настільки повно забезпечується комфортний мікроклімат усередині будівлі?
3. Чи забезпечується оптимальний тепловий захист конструкцій?

Основний принцип - дотримання балансу різниці температурних показників атмосфери внутрішніх конструкцій огорож та приміщень. Якщо його не дотримуватись, тепло поглинатимуть ці поверхні, а всередині температура залишиться дуже низькою.

На внутрішню температуру не повинні суттєво впливати зміни теплового потоку. Цю характеристику називають теплостійкістю.

Шляхом виконання теплового розрахунку визначають оптимальні межі (мінімальний та максимальний) габаритів стін, перекриттів по товщині. Це є гарантією експлуатації будівлі протягом тривалого періоду без екстремальних промерзань конструкцій, так і перегрівів.

Параметри для виконання розрахунків

Щоб зробити теплорозрахунок, потрібні вихідні параметри.

Залежать вони від низки параметрів:

1. Призначення споруди та її типу.
2. Орієнтування вертикальних конструкцій, що захищають, щодо спрямованості до сторін світла.
3. Географічні характеристики майбутнього будинку.
4. Об'єму будівлі, її поверховості, площі.
5. Типів та розмірних даних дверних, віконних отворів.
6. Види опалення та його технічні параметри.
7. Кількість постійних мешканців.
8. Матеріали вертикальних та горизонтальних огороджувальних конструкцій.
9. Перекриття верхнього поверху.
10. Оснащення гарячим водопостачанням.
11. Види вентиляції.

Враховуються при розрахунку та інші конструктивні особливостібудови. Повітропроникність конструкцій, що захищають, не повинна сприяти надмірному охолодженню всередині будинку і знижувати теплозахисні характеристики елементів.

Втрати тепла викликає і перезволоження стін, а крім того, це спричиняє вогкість, що негативно впливає на довговічність будівлі.

У процесі розрахунку, насамперед, визначають теплотехнічні дані будматеріалів, у тому числі виготовляються огороджуючі елементи будови. Крім цього, визначенню підлягає наведений опір теплопередачі та відповідність його нормативному значенню.

Формули для розрахунку

Витікання тепла, що втрачається будинком, можна розділити на дві основні частини: втрати через огороджувальні конструкції та втрати, спричинені функціонуванням. Крім того, тепло втрачається при скиданні теплої води в каналізаційну систему.

Для матеріалів, з яких влаштовані огороджувальні конструкції, необхідно визначити величину показника теплопровідності Кт (Вт/м х градус). Вони є у відповідних довідниках.

Тепер, знаючи товщину шарів, за формулою: R = S/Кт, обчислюють термічний опір кожної одиниці Якщо конструкція багатошарова, усі отримані значення складають.

Розміри теплових втрат найпростіше визначити шляхом складання теплових течій через огороджувальні конструкції, які власне і утворюють цю будівлю.

Керуючись такою методикою, до обліку приймають той момент, що матеріали, що становлять конструкції, мають неоднакову структуру. Також враховується, що потік тепла, що проходить крізь них має різну специфіку.

Для кожної окремої конструкції тепловтрати визначають за такою формулою:

Q = (A/R) х dT

• А - площа м2.
• R – опір конструкції теплопередачі.
• dT - різниця температур зовні та зсередини. Визначати її потрібно для найхолоднішого 5-денного періоду.

Виконуючи розрахунок таким чином, можна отримати результат лише для найхолоднішого п'ятиденного періоду. Загальні втрати втрати за весь холодний сезон визначають шляхом обліку параметра dT, враховуючи температуру не найнижчу, а середню.

Якою мірою засвоюється тепло, а також тепловіддача залежить від вологості клімату в регіоні. Тому при обчисленнях застосовують карти вологості

Для цього є формула:

W = ((Q + Qв) х 24 х N)/1000

У ній N – тривалість опалювального періоду у днях.

Недоліки розрахунку за площею

Розрахунок, заснований на майданному показнику, не відрізняється великою точністю. Тут не прийнято до уваги такий параметр, як клімат, температурні показники як мінімальні, так і максимальні вологість. Через ігнорування багатьох важливих моментів, розрахунок має значні похибки.

Часто намагаючись перекрити їх, у проекті передбачають «запас».

Якщо все ж таки для розрахунку обраний цей спосіб, потрібно враховувати наступні нюанси:

1. При висоті вертикальних огорож до трьох метрів і наявності не більше двох прорізів на одній поверхні, результат краще помножити на 100 Вт.
2. Якщо проект закладено балкон, два вікна чи лоджія, множать загалом на 125 Вт.
3. Коли приміщення промислові або складські застосовують множник 150 Вт.
4. У разі розташування радіаторів поблизу вікон, їхню проектну потужність збільшують на 25%.

Формула за площею має вигляд:

Q=S х 100 (150) Вт.

Тут Q – комфортний рівень тепла в будівлі, S – площа з опаленням у м². Числа 100 або 150 - питома величина теплової енергії, що витрачається на нагрівання 1 м².

Втрати через вентиляцію будинку

Ключовим параметром у цьому випадку є кратність повітрообміну. За умови, що стіни будинку є паропроникними, ця величина дорівнює одиниці.

Проникнення холодного повітря в будинок припливної вентиляції. Витяжна вентиляціясприяє догляду теплого повітря. Знижує втрати через вентиляцію рекуператор-теплообмінник. Він не допускає догляду тепла разом з повітрям, а вхідні потоки він нагріває

Передбачається повне оновлення повітря всередині будівлі за годину. Будинки, збудовані за стандартом DIN, мають стіни з пароізоляцією, тому тут кратність повітрообміну приймають рівною двом.

Є формула, за якою визначають тепловтрати через систему вентиляції:

Qв = (V х Кв: 3600) х Р х З х dT

Тут символи позначають таке:

1. Qв – тепловтрати.
2. V - обсяг кімнати в міл.
3. Р – щільність повітря. елічина її приймається рівною 1,2047 кг/м².
4. Кв – кратність повітрообміну.
5. С – питома теплоємність. Вона дорівнює 1005 Дж/кг х З.

За підсумками цього розрахунку можна визначити потужність теплогенератора опалювальної системи. У разі надто високого значення потужності виходом із ситуації може стати. Розглянемо кілька прикладів для будинків із різних матеріалів.

Приклад теплотехнічного розрахунку №1

Розрахуємо житловий будинок, що знаходиться в 1 кліматичному районі (Росія), підрайон 1В. Усі дані взяті з таблиці 1 СНіП 23-01-99. Найбільш холодна температура, що спостерігається протягом п'яти днів, забезпеченістю 0,92 - tн = -22⁰С.

Відповідно до БНіП опалювальний період (zоп) триває 148 діб. Середня температура протягом опалювального періоду при середньодобових температурних показниках повітря на вулиці 8⁰ - tвід = -2,3⁰. Температура зовні в опалювальний сезон – tht = -4,4⁰.

Тепловтрати будинку - найважливіший моментна етапі його проектування. Від результатів розрахунку залежить вибір будматеріалів, і утеплювача. Нульових втрат не буває, але треба прагнути до того, щоб вони були максимально доцільними

Умови, що в кімнатах будинку повинна бути забезпечена температура 22⁰. Будинок має два поверхи та стіни завтовшки 0,5 м. Висота його – 7 м, габарити в плані – 10 х 10 м. Матеріал вертикальних конструкцій, що захищають – тепла кераміка. Для неї коефіцієнт теплопровідності – 0,16 Вт/м х С.

Як зовнішній утеплювач, товщиною 5 см, використана мінеральна вата. Значення Кт для неї – 0,04 Вт/м х С. Кількість віконних отворів у будинку – 15 шт. по 2,5 м 2 кожне.

Тепловтрати через стіни

Насамперед, потрібно визначити термічний опір як керамічної стіни, і утеплювача. У першому випадку R1 = 0,5: 0,16 = 3,125 кв. м х С/Вт. У другому – R2 = 0,05: 0,04 = 1,25 кв. м х С/Вт. Загалом для вертикальної огороджувальної конструкції: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. м х С/Вт.

Оскільки тепловтрати мають прямо пропорційний взаємозв'язок з площею конструкцій, що захищають, розраховуємо площу стін:

А = 10 х 4 х 7 - 15 х 2,5 = 242,5 м ²

Тепер можна визначити втрати тепла через стіни:

Qс = (242,5: 4.375) х (22 - (-22)) = 2438,9 Вт.

Тепловтрати через горизонтальні огороджувальні конструкції розраховують аналогічно. У результаті всі результати підсумовують.

Якщо підвал під підлогою першого поверху опалюється, підлогу можна не утеплювати. Стіни підвалу все ж таки краще обшити утеплювачем, щоб тепло не йшло в грунт.

Визначення втрат через вентиляцію

Щоб спростити розрахунок, не враховують товщину стін, а просто визначають об'єм повітря усередині:

V = 10х10х7 = 700 мм.

При кратності повітрообміну Кв = 2, втрати тепла становитимуть:

Qв = (700 х 2): 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 - (-22)) = 20 776 Вт.

Якщо Кв = 1:

Qв = (700 х 1): 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 - (-22)) = 10 358 Вт.

Ефективну вентиляцію житлових будинків забезпечують роторні та пластинчасті рекуператори. ККД у перших вище, він сягає 90%.

Приклад теплотехнічного розрахунку №2

Потрібно зробити розрахунок втрат крізь стіну з цегли товщиною 51 см. Вона утеплена 10-сантиметровим шаром мінеральної вати. Зовні – 18⁰, усередині – 22⁰. Габарити стіни – 2,7 м за висотою та 4 м за довжиною. Єдина зовнішня стіна приміщення орієнтована на південь, зовнішніх дверей немає.

Для цегли коефіцієнт теплопровідності Кт = 0,58 Вт/м?С, для мінеральної вати - 0,04 Вт/м?С. Термічний опір:

R1 = 0,51: 0,58 = 0,879 кв. м х С/Вт. R2 = 0,1: 0,04 = 2,5 кв. м х С/Вт. Загалом для вертикальної огороджувальної конструкції: R = R1 + R2 = 0.879 + 2,5 = 3.379 кв. м х С/Вт.

Площа зовнішньої стіниА = 2,7 х 4 = 10,8 м ²

Втрати тепла через стіну:

Qс = (10,8: 3.379) х (22 - (-18)) = 127,9 Вт.

Для розрахунку втрат через вікна застосовують ту саму формулу, але термічний опір їх, як правило, зазначено у паспорті та розраховувати його не потрібно.

У теплоізоляції будинку вікна – «слабка ланка». Через них йде досить велика частка тепла. Зменшать втрати багатошарові склопакети, плівки, що відбивають, подвійні рами, але навіть це не допоможе уникнути тепловтрат повністю

Якщо у будинку вікна з розмірами 1,5 х 1,5 м² енергозберігаючі, орієнтовані на Північ, а термічний опір дорівнює 0,87 м2°С/Вт, то втрати становитимуть:

Qо = (2,25: 0,87) х (22 - (-18)) = 103,4 т.

Приклад теплотехнічного розрахунку №3

Виконаємо тепловий розрахунок дерев'яної зробленої з колод будівлі з фасадом, зведеним з соснових колод шаром товщиною 0,22 м. Коефіцієнт для цього матеріалу - К=0,15. У цій ситуації тепловтрати становитимуть:

R = 0,22: 0,15 = 1,47 м² х ⁰С/Вт.

Найнижча температура п'ятиденки - -18⁰, для комфорту в будинку задана температура 21⁰. Різниця складе 39⁰. Якщо виходити із площі 120 м², вийде результат:

Qс = 120 х 39: 1,47 = 3184 Вт.

Для порівняння визначимо втрати цегляного будинку. Коефіцієнт для силікатної цегли – 0,72.

R = 0,22: 0,72 = 0,306 м² х ⁰С/Вт.
Qс = 120 х 39: 0,306 = 15294 Вт.

В однакових умовах дерев'яний будинок економічніший. Силікатна цегла для будівництва стін тут не підходить зовсім.

Дерев'яна будова має високу теплоємність. Його огороджувальні конструкції довго зберігають комфортну температуру. Все ж таки, навіть зроблений з колод будинокпотрібно утеплювати та краще зробити це і зсередини, і зовні

Приклад теплорозрахунку №4

Будинок буде збудовано в Московській області. Для розрахунку взято стіну, створену з піноблоків. Як утеплювач застосований. Оздоблення конструкції – штукатурка з двох сторін. Структура її – вапняно-піщана.

Пінополістирол має щільність 24 кг/м2.

Відносні показники вологості повітря в кімнаті – 55% при усередненій температурі 20⁰. Товщина шарів:

• штукатурка – 0,01 м;
• пінобетон – 0,2 м;
• пінополістирол – 0,065 м.

Завдання - знайти необхідний опір теплопередачі та фактичне. Необхідне Rтр визначають, підставивши значення вираз:

Rтр=a х ДСОП+b

де ДСП - це градусо-доба сезону опалення, а та b - коефіцієнти, взяті з таблиці №3 Зводу Правил 50.13330.2012. Оскільки будівля житлова, a дорівнює 0,00035, b = 1,4.

ДСОП вираховують за формулою, взятою з того ж СП:

ГОСП = (tв - tот) х zот.

У цій формулі tв = 20⁰, tвід = -2,2⁰, zот - 205 - опалювальний період на добу. Отже:

ДСОП = (20 – (-2,2)) х 205 = 4551⁰ З х сут.;

Rтр = 0,00035 х 4551 + 1,4 = 2,99 м2 х З/Вт.

Використовуючи таблицю №2 СП50.13330.2012, визначають коефіцієнти теплопровідності для кожного шару стіни:

• λб1 = 0,81 Вт/м ⁰С;
• λб2 = 0,26 Вт/м ⁰С;
• λб3 = 0,041 Вт/м ⁰С;
• λб4 = 0,81 Вт/м ⁰С.

Повний умовний опір теплопередачі Rо дорівнює сумі опорів всіх шарів. Розраховують його за формулою:

Підставивши значення набувають: Rо ум. = 2,54 м2 ° С/Вт. Rф визначають шляхом множення Rо коефіцієнт r, рівний 0.9:

Rф = 2,54 х 0,9 = 2,3 м2 х ° С/Вт.

Результат зобов'язує змінити конструкцію огороджувального елемента, оскільки фактичний тепловий опір є меншим за розрахунковий.

Існує безліч комп'ютерних сервісів, що прискорюють та спрощують розрахунки.

Теплотехнічні розрахунки безпосередньо пов'язані з визначенням. Що це таке і як знайти її значення дізнаєтеся з рекомендованої статті.

Висновки та корисне відео на тему

Виконання теплотехнічного розрахунку за допомогою онлайн-калькулятора:

Правильний теплотехнічний розрахунок:

Грамотний теплотехнічний розрахунок дозволить оцінити результативність утеплення зовнішніх елементів будинку, визначити потужність необхідного опалювального обладнання.

Як результат, можна заощадити при покупці матеріалів та нагрівальних приладів. Краще заздалегідь знати, чи впоратися техніка з нагріванням та кондиціюванням будівлі, ніж купувати все навмання.

Залишайте, будь ласка, коментарі, ставте питання, розміщуйте фото за темою статті в блоці, що знаходиться нижче. Розкажіть про те, як теплотехнічний розрахунок допоміг вам вибрати обладнання для обігріву потрібної потужності або систему утеплення. Не виключено, що ваша інформація стане в нагоді відвідувачам сайту.

Якщо ви зібралися збудувати
невеликий цегляний котедж, то у Вас, звичайно ж, виникнуть питання: «Який
товщини має бути стіна?», «Чи потрібний утеплювач?», «З якого боку класти
утеплювач?» і т.д. і т.п.

У цій статті ми спробуємо у
цьому розібратися та відповісти на всі Ваші запитання.

Теплотехнічний розрахунок
огороджувальної конструкції потрібен, насамперед, для того, щоб дізнатися, який
товщини має бути ваша зовнішня стіна.

По-перше, потрібно вирішити, скільки
поверхів буде у вашій будівлі і в залежності від цього проводиться розрахунок
огороджувальних конструкцій по несучої здібності(Не в цій статті).

За цим розрахунком ми визначаємо
кількість цегли в кладці вашої будівлі.

Наприклад, вийшло 2 глиняного
цегли без порожнеч, довжина цегли 250 мм,
товщина розчину 10 мм, разом виходить 510 мм (щільність цегли 0.67
надалі нам знадобиться). Зовнішню поверхню Ви вирішили покрити
облицювальною плиткою, товщина 1 см (при покупці обов'язково впізнати її
щільність), а внутрішню поверхню звичайною штукатуркою, товщина шару 1.5
див, також не забудьте дізнатися про її щільність. У сумі 535мм.

Для того, щоб будівля не
зруйнувалося цього звичайно ж вистачить, але на жаль у більшості міст
Росії зими холодні і отже такі стіни промерзатимуть. А щоб не
стіни промерзали, потрібний ще шар утеплювача.

Розраховується товщина шару утеплювача
наступним чином:

1. В інтернеті потрібно завантажити БНіП
II 3-79*
«Будівельна теплотехніка» та СНиП 23-01-99 – «Будівельна кліматологія».

2. Відкриваємо СНіП будівельна
кліматологія і знаходимо своє місто в таблиці 1*, і бачимо значення на перетині
стовпця «Температура повітря найбільш холодної п'ятиденки, °С, забезпеченістю
0.98» та рядки з вашим містом. Для міста Пензи, наприклад, t н = -32 про С.

3. Розрахункова температура внутрішнього повітря
беремо

t = 20 про С.

Коефіцієнт тепловіддачі для внутрішніх стінaв = 8,7Вт/м 2 ·С

Коефіцієнт тепловіддачі для зовнішніх стін у зимових умовахaн = 23Вт/м 2 ·С

Нормативний температурний перепад між температурою внутрішнього
повітря та температурою внутрішньої поверхні огороджувальних конструкційΔ t н = 4 про С.

4. Далі
визначаємо необхідний опір теплопередачі за формулою #G0 (1а) з будівельної теплотехніки
ДСОП = (t в - t від.пер.) z від.пер , ДСОП = (20 +4,5) · 207 = 507,15 (для міста
пензи).

За формулою (1) розраховуємо:

(де сигма це безпосередньо товщина
матеріалу, а лямбда щільність. Явзяв як утеплювач
пінополіуретановіпанелі із щільністю 0.025)

Приймаємо товщину утеплювача дорівнює 0,054 м.

Звідси товщина стіни буде:

d = d 1 + d 2 + d 3 + d 4 =

0,01+0,51+0,054+0,015=0,589
м.

Сезон ремонту підійшов. Голову зламала: як зробити добрий ремонт за менші гроші. Про кредит думок немає. Опора тільки на наявні...

Замість того, щоб відкладати генеральний ремонт рік у рік, можна приготуватися до нього так, щоб пережити його в міру...

Для початку потрібно прибрати все, що залишилося від старої компанії, яка там працювала. Ломаємо штучну перегородку. Після цього здираємо всі...

Мета теплотехнічного розрахунку - обчислити товщину утеплювача при заданій товщині несучої частини зовнішньої стіни, що відповідає санітарно-гігієнічним вимогам та умовам енергозбереження. Іншими словами - у нас є зовнішні стіни товщиною 640 мм з силікатної цегли і ми збираємося їх утеплити пінополістиролом, але не знаємо якої товщини необхідно вибрати утеплювач, щоб було дотримано будівельних норм.

Теплотехнічний розрахунок зовнішньої стіни будівлі виконується відповідно до СНиП II-3-79 «Будівельна теплотехніка» та СНиП 23-01-99 «Будівельна кліматологія».

Таблиця 1

Теплотехнічні показники використовуваних будівельних матеріалів (СНіП II-3-79*)

№ за схемою	Матеріал	Характеристика матеріалу у сухому стані		Розрахункові коефіцієнти (за умови експлуатації за додатком 2) СНиП II-3-79 *
		Щільність 0, кг/м 3	Коефіцієнт теплопровідності λ, Вт/м*°С	Теплопровідність λ, Вт/м*°С		Теплозасвоєння (при періоді 24 год) S, м 2 *°С/Вт
	Цементно-піщаний розчин (поз. 71)	1800	0.57	0.76	0.93		11.09
	Цегляна кладка із суцільної цегли силікатної (ГОСТ 379-79) на цементно-піщаному розчині (поз. 87)	1800	0.88	0.76	0.87	9.77	10.90
	Пінополістирол (ГОСТ 15588-70) (поз. 144)		0.038	0.038	0.041	0.41	0.49
	Цементно-піщаний розчин – тонкошарова штукатурка (поз. 71)	1800	0.57	0.76	0.93		11.09

1-штукатурка внутрішня ( цементно-піщаний розчин) - 20 мм

2-цегляна стіна (силікатна цегла) - 640 мм

3-утеплювач (пінополістирол)

4-тонкошарова штукатурка (декоративний шар) - 5 мм

При виконанні теплотехнічного розрахунку прийнято нормальний вологий режим у приміщеннях - умови експлуатації («Б») відповідно до СНиП II-3-79 т.1 та дод. 2, тобто. теплопровідність матеріалів, що застосовуються, беремо за графою «Б».

Обчислимо необхідний опір теплопередачі огорожі з урахуванням санітарно-гігієнічних та комфортних умов за формулою:

R 0 тр = (t - t n) * n / Δ t n *α в (1)

де t в – розрахункова температура внутрішнього повітря °С, що приймається відповідно до ГОСТ 12.1.1.005-88 та норм проектування

відповідних будівель та споруд, приймаємо рівною +22 °С для житлових будівель відповідно до додатка 4 до СНиП 2.08.01-89;

t n – розрахункова зимова температура зовнішнього повітря, °С, що дорівнює середній температурі найбільш холодної п'ятиденки, забезпеченістю 0,92 за СНиП 23-01-99 для м. Ярославль приймається рівною -31°С;

n - коефіцієнт, що приймається за СНиП II-3-79 * (таблиця 3 *) в залежності від положення зовнішньої поверхні конструкцій по відношенню до зовнішнього повітря і приймається рівним n = 1;

?

R 0 тр = (22-(-31)) * 1 / 4,0 * 8,7 = 1,52

Визначимо градусо-добу опалювального періоду за формулою:

ГСОП = (t - t от.пер) * z от.пер. (2)

де t в - те саме, що і у формулі (1);

t от.пер - середня температура, ° С, періоду із середньою добовою температурою повітря нижче або дорівнює 8 ° С по СНиП 23-01-99;

z от.пер - тривалість, добу, періоду із середньою добовою температурою повітря нижче або дорівнює 8 ° С за СНиП 23-01-99;

ГСОП=(22-(-4))*221=5746 °С*сут.

Визначимо наведений опір теплопередачі Rотр за умовами енергозбереження відповідно до вимог СНиП II-3-79* (таблиця 1б*) та санітарно-гігієнічних та комфортних умов. Проміжні значення визначаємо інтерполяцією.

Таблиця 2

Опір теплопередачі конструкцій, що захищають (за даними СНиП II-3-79*)

Будинки та приміщення	Градусо-доба відпітального періоду, ° С * добу	Наведений опір теплопередачі стін, щонайменше R 0 тр (м 2 *°С)/Вт
Громадські адміністративні та побутові, за винятком приміщень з вологим або мокрим режимом	5746	3,41

Опір теплопередачі огороджувальних конструкцій R(0) приймаємо як найбільше із значень, обчислених раніше:

R 0 тр = 1,52< R 0 тр = 3,41, следовательно R 0 тр = 3,41 (м 2 *°С)/Вт = R 0 .

Запишемо рівняння для обчислення фактичного опору теплопередачі R 0 огороджувальної конструкції з використанням формули відповідно до заданої розрахункової схеми та визначимо товщину δ x розрахункового шару огорожі з умови:

R 0 = 1/α н + Σδ i/λ i + δ x/λ x + 1/α в = R 0

де δ i - Товщина окремих шарів огорожі крім розрахункового в м;

λ i – коефіцієнти теплопровідності окремих шарів огорожі (крім розрахункового шару) (Вт/м*°С) приймаються за СНиП II-3-79* (додаток 3*) – для цього розрахунку таблиця 1;

δ x – товщина розрахункового шару зовнішнього огородження м;

λ x – коефіцієнт теплопровідності розрахункового шару зовнішнього огородження (Вт/м*°С) приймаються за СНиП II-3-79* (додаток 3*) – для цього розрахунку таблиця 1;

α - коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні огороджувальних конструкцій приймається по СНиП II-3-79* (таблиця 4*) і приймається рівним α в = 8,7 Вт/м 2 *°С.

α н - коефіцієнт тепловіддачі (для зимових умов) зовнішньої поверхні огороджувальної конструкції приймається за СНиП II-3-79 * (таблиця 6 *) і приймається рівним α н = 23 Вт/м 2 * °С.

Термічний опір огороджувальної конструкції із послідовно розташованими однорідними шарами слід визначати як суму термічних опорів окремих шарів.

Для зовнішніх стін та перекриттів товщина теплоізоляційного шару огорожі δ x розраховується з умови, що величина фактичного приведеного опору теплопередачі огороджувальної конструкції R 0 повинна бути не меншою за нормоване значення R 0 тр , обчисленого за формулою (2):

R 0 ≥ R 0 тр

Розкриваючи значення R 0 отримаємо:

R 0 = 1 / 23 + (0,02/ 0,93 + 0,64/ 0,87 + 0,005/ 0,93) + δ x / 0,041 + 1/ 8,7

Виходячи з цього, визначаємо мінімальне значення товщини теплоізоляційного шару

δ x = 0,041 * (3,41 - 0,115 - 0,022 - 0,74 - 0,005 - 0,043)

δ x = 0,10 м

Приймаємо до уваги товщину утеплювача (пінополістирол) δ x = 0,10 м

Визначаємо фактичний опір теплопередачіобчислювальних конструкцій, що розраховуються R 0 , з урахуванням прийнятої товщини теплоізоляційного шару δ x = 0,10 м

R 0 = 1 / 23 + (0,02/ 0,93 + 0,64/ 0,87 + 0,005/ 0,93 + 0,1/ 0,041) + 1/ 8,7

R 0 = 3,43 (м 2 * ° С) / Вт

Умова R 0 ≥ R 0 трдотримується, R 0 = 3,43 (м 2 * ° С) / Вт ≥ R 0 тр = 3,41 (м 2 * ° С) / Вт

Створення комфортних умов для проживання або трудової діяльностіє першорядним завданням будівництва. Значна частина території нашої країни знаходиться у північних широтах із холодним кліматом. Тому підтримання комфортної температури в будинках завжди актуальне. Зі зростанням тарифів на енергоносії зниження витрати енергії на опалення виходить на перший план.

Кліматичні характеристики

Вибір конструкції стін та покрівлі залежить насамперед від кліматичних умов району будівництва. Для їх визначення необхідно звернутись до СП131.13330.2012 «Будівельна кліматологія». У розрахунках використовуються такі величини:

• температура найбільш холодної п'ятиденки забезпеченістю 0,92 позначається Тн;
• середня температура, що позначається Той;
• тривалість, що позначається ZOT.

На прикладі для Мурманська величини мають такі значення:

• Тн = -30 град;
• Той = -3.4 град;
• ZOT = 275 діб.

Крім того, необхідно задати розрахункову температуру всередині приміщення Тв, вона визначається відповідно до ГОСТу 30494-2011. Для житла можна прийняти Тв = 20 град.

Щоб виконати теплотехнічний розрахунок конструкцій, що захищають, попередньо обчислюють величину ДСОП (градусо-добу опалювального періоду):
ГСОП = (Тв – Той) х ZOT.
На прикладі ГСОП=(20 - (-3,4)) х 275 = 6435.

Основні показники

Для правильного виборуматеріалів огороджувальних конструкцій необхідно визначити, які теплотехнічні характеристики вони повинні володіти. Здатність речовини проводити тепло характеризується його теплопровідністю, позначається грецькою літерою l (лямбда) та вимірюється у Вт/(м х град.). Здатність конструкції утримувати тепло характеризується її опором теплопередачі R і дорівнює відношенню товщини теплопровідності: R = d/l.

Якщо конструкція складається з декількох шарів, опір розраховується для кожного шару і потім підсумовується.

Опір теплопередачі є основним показником зовнішньої конструкції. Його величина має перевищувати нормативне значення. Виконуючи теплотехнічний розрахунок конструкцій будівлі, що захищають, ми повинні визначити економічно виправданий склад стін і покрівлі.

Значення теплопровідності

Якість теплоізоляції визначається насамперед теплопровідністю. Кожен сертифікований матеріал проходить лабораторні дослідження, у яких визначається це значення умов експлуатації «А» чи «Б». Для нашої країни більшість регіонів відповідають умовам експлуатації «Б». Виконуючи теплотехнічний розрахунок конструкцій будинку, що захищають, слід використовувати саме це значення. Значення теплопровідності вказують на етикетці або паспорті матеріалу, але якщо їх немає, можна скористатися довідковими значеннями зі Зводу правил. Значення для найпопулярніших матеріалів наведені нижче:

• Кладка зі звичайної цегли - 0,81 Вт (м х град.).
• Кладка із силікатної цегли - 0,87 Вт(м х град.).
• Газо- та пінобетон (щільністю 800) - 0,37 Вт(м х град.).
• Деревина хвойних порід – 0,18 Вт (м х град.).
• Екструдований пінополістирол – 0,032 Вт(м х град.).
• Плити мінераловатні (щільність 180) – 0,048 Вт(м х град.).

Нормативне значення опору теплопередачі

Розрахункове значення опору теплопередачі не повинно бути меншим за базове значення. Базове значення визначається за таблицею 3 СП50.13330.2012 «будівель». У таблиці визначено коефіцієнти для розрахунку базових значень опору теплопередачі всіх конструкцій, що захищають, і типів будівель. Продовжуючи розпочатий теплотехнічний розрахунок конструкцій, що захищають, приклад розрахунку можна представити наступним чином:

• Рстен = 0,00035х6435 + 1,4 = 3,65 (м х град/Вт).
• Рпокр = 0,0005х6435 + 2,2 = 5,41 (м х град/Вт).
• Рчерд = 0,00045х6435 + 1,9 = 4,79 (м х град/Вт).
• Рокна = 0,00005х6435 + 0,3 = х град/Вт).

Теплотехнічний розрахунок зовнішньої огороджувальної конструкції виконується для всіх конструкцій, що замикають «теплий» контур - підлога по ґрунту або перекриття техпідпілля, зовнішні стіни (включаючи вікна та двері), суміщене покриття або перекриття горища, що не опалюється. Також розрахунок необхідно виконувати і для внутрішніх конструкцій, якщо перепад температур у суміжних кімнатах становить понад 8 градусів.

Теплотехнічний розрахунок стін

Більшість стін та перекриттів за своєю конструкцією багатошарові та неоднорідні. Теплотехнічний розрахунок конструкцій багатошарової структури, що захищають, виглядає наступним чином:
R= d1/l1 +d2/l2 +dn/ln,
де n – параметри n-го шару.

Якщо розглядати цегляну штукатурену стіну, то отримаємо наступну конструкцію:

• зовнішній шар штукатурки завтовшки 3 см, теплопровідність 0,93 Вт (м х град.);
• кладка з повнотілої глиняної цегли 64 см, теплопровідність 0,81 Вт (м х град.);
• внутрішній шар штукатурки завтовшки 3 см, теплопровідність 0,93 Вт (м х град.).

Формула теплотехнічного розрахунку конструкцій, що захищають, виглядає наступним чином:

R = 0,03 / 0,93 + 0,64 / 0,81 + 0,03 / 0,93 = 0,85 (м х град / Вт).

Отримане значення значно менше певного раніше базового значення опору теплопередачі стін будинку в Мурманську 3,65 (м х град/Вт). Стіна не задовольняє нормативним вимогамі потребує утеплення. Для утеплення стіни використовуємо товщиною 150 мм та теплопровідністю 0,048 Вт(м х град.).

Підібравши систему утеплення, необхідно виконати перевірочний теплотехнічний розрахунок конструкцій, що захищають. Приклад розрахунку наведено нижче:

R = 0,15 / 0,048 + 0,03 / 0,93 + 0,64 / 0,81 + 0,03 / 0,93 = 3,97 (м х град / Вт).

Отримана розрахункова величина більша за базову - 3,65 (м х град/Вт), утеплена стіна задовольняє вимогам норм.

Розрахунок перекриттів та суміщених покриттів виконується аналогічно.

Теплотехнічний розрахунок підлог, що стикаються з ґрунтом

Нерідко у приватних будинках або громадських будинках виконуються по ґрунту. Опір теплопередачі такої підлоги не нормується, але як мінімум конструкція підлог не повинна допускати випадання роси. Розрахунок конструкцій, що стикаються з ґрунтом, виконується наступним чином: підлога розбивається на смуги (зони) шириною по 2 метри, починаючи із зовнішнього кордону. Таких зон виділяється до трьох, площа, що залишилася, відноситься до четвертої зони. Якщо конструкції підлоги не передбачений ефективний утеплювач, то опір теплопередачі зон приймається наступним:

• 1 зона - 2,1 (м х град/Вт);
• 2 зона - 4,3 (м х град/Вт);
• 3 зона – 8,6 (м х град/Вт);
• 4 зона – 14,3 (м х град/Вт).

Неважко помітити, що чим далі ділянка підлоги знаходиться від зовнішньої стіни, тим вищий її опір теплопередачі. Тому найчастіше обмежуються утепленням периметра підлоги. При цьому до опору теплопередачі зони додається опір теплопередачі утепленої конструкції.
Розрахунок опору теплопередачі підлоги необхідно включати до загального теплотехнічного розрахунку огороджувальних конструкцій. Приклад розрахунку підлог по ґрунту розглянемо нижче. Приймемо площу підлоги 10 х 10, рівну 100 м кв.

• Площа 1 зони становитиме 64 м кв.
• Площа 2 зони становитиме 32 м кв.
• Площа 3 зони становитиме 4 м кв.

Середнє значення опору теплопередачі підлоги по ґрунту:
Рпола = 100/(64/2,1 + 32/4,3 + 4/8,6) = 2,6 (м х град/Вт).

Виконавши утеплення периметра підлоги пінополістирольною плитою товщиною 5 см, смугою шириною 1 метр, отримаємо середнє значення опору теплопередачі:

Рпола = 100/(32/2,1 + 32/(2,1+0,05/0,032) + 32/4,3 + 4/8,6) = 4,09 (м х град/Вт).

Важливо, що подібним чином розраховуються не тільки підлоги, але й конструкції стін, що стикаються з ґрунтом (стіни заглибленого поверху, теплого підвалу).

Теплотехнічний розрахунок дверей

Дещо інакше розраховується базове значення опору теплопередачі вхідних дверей. Для його розрахунку потрібно спочатку вирахувати опір теплопередачі стіни за санітарно-гігієнічним критерієм (невипадання роси):
Рст = (Тв - Тн) / (ДТн х ав).

Тут ДТн - різниця температур між внутрішньою поверхнею стіни та температурою повітря в кімнаті, визначається за Зведенням правил і для житла становить 4,0.
ав - коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні стіни, СП становить 8,7.
Базове значення дверей береться рівним 0,6 хРст.

Для обраної конструкції дверей потрібно виконати перевірочний теплотехнічний розрахунок конструкцій, що захищають. Приклад розрахунку вхідних дверей:

Рдв = 0,6 х (20-(-30))/(4 х 8,7) = 0,86 (м х град/Вт).

Цьому розрахунковому значенню відповідатиме двері, утеплені мінераловатною плитою товщиною 5 см. Її опір теплопередачі складе R=0,05/0,048=1,04 (м х град/Вт), що більше за розрахунковий.

Комплексні вимоги

Розрахунки стін, перекриттів чи покриття виконуються для перевірки поелементних вимог нормативів. Зведенням правил також встановлено комплектну вимогу, що характеризує якість утеплення всіх конструкцій, що захищають в цілому. Ця величина називається "питома теплозахисна характеристика". Без її перевірки не обходиться жоден теплотехнічний розрахунок конструкцій, що захищають. Приклад розрахунку СП наведено нижче.

Коб = 88,77/250 = 0,35, що менше нормованого значення 0,52. В даному випадку площі та обсяг прийняті для будинку розмірами 10 х 10 х 2,5 м. Опір теплопередачі – дорівнює базовим величинам.

Нормоване значення визначається відповідно до СП залежно від опалювального об'єму будинку.

Крім комплексної вимоги, для складання енергетичного паспорта також виконують теплотехнічний розрахунок конструкцій, що захищають, приклад оформлення паспорта дано в додатку до СП50.13330.2012.

Коефіцієнт однорідності

Всі наведені вище розрахунки можна застосовувати для однорідних конструкцій. Що практично зустрічається досить рідко. Щоб врахувати неоднорідності, що знижують опір теплопередачі, вводиться коефіцієнт поправки теплотехнічної однорідності - r. Він враховує зміну опору теплопередачі, що вносять вікна та дверними отворами, зовнішніми кутами, неоднорідними включеннями (наприклад перемичками, балками, армуючими поясами), та ін.

Розрахунок цього коефіцієнта досить складний, у спрощеному вигляді можна скористатися зразковими значеннями з довідкової літератури. Наприклад, для цегляної кладки – 0,9, тришарових панелей – 0,7.

Ефективне утеплення

Вибираючи систему утеплення будинку, легко переконатися, що виконати сучасні вимогитеплового захисту без використання ефективного утеплювачапрактично неможливо. Так, якщо використовувати традиційну глиняну цеглу, потрібно кладка товщиною в кілька метрів, що економічно недоцільно. Водночас низька теплопровідність сучасних утеплювачів на основі пінополістиролу або кам'яної ватидозволяє обмежитися товщинами 10-20 см.

Наприклад, щоб досягти базового значення опору теплопередачі 3,65 (м х град/Вт), потрібно:

• цегляна стіна завтовшки 3 м;
• кладка із пінобетонних блоків 1,4 м;
• мінераловатний утеплювач 0,18м.