Теплотехнический расчёт наружных ограждающих конструкций зданий

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ  
НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ 
КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ 

 Комплекс мероприятий, обеспечивающих надлежащую тепловую защиту зданий и сооружений, относятся: 

 

• оптимальное объемно-планировочное решение зданий и сооружений  при  минимальной  площади  наружных ограждающих конструкций;
• применение  рациональных  наружных  ограждающих конструкций с использованием в них эффективных теплоизоляционных материалов;
• применение современных методов расчета тепловой защиты зданий и сооружений, базирующихся на условиях энергосбережения.

 

• Проектирование тепловой защиты зданий  и сооружений  осуществляется на основе требований СНиП 23-01–99 «Строительная климатология»,
• СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»,
• СП 23-101–2004 «Свод правил по проектированию и строительству»

Теплотехнический расчет  наружной кирпичной стены  
слоистой  конструкции

 

А. Исходные данные

     Место строительства  – г. Пермь.

• Зона влажности – нормальная [Приложение 2].
• Продолжительность отопительного периода z^ht = 229 суток [Приложение 1].
• Средняя расчетная температура отопительного периода t^ht = –5,9 ºС [Приложение 1].
• Температура холодной пятидневки t^ext = –35 ºС [1].
• Расчет произведен для пятиэтажного жилого дома:
• температура внутреннего воздуха t^int = + 21ºС [табл.2,стр 8];

 

• влажность воздуха:  = 55 %[табл2,стр 8];
• влажностный режим помещения – нормальный[табл14,стр 30].
• Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б [табл. 13,стр 30].
• Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения а^int = 8,7 Вт/м² С [табл.8стр 16,2].
• Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения a^ext = 23 Вт/м²·°С [табл 9 стр 17,2].

 

  
Рис.3 Расчётная схема  

 

Необходимые данные о  конструктивных слоях стены для  теплотехнического расчёта  сведены  в таблицу.

 

Б. Порядок расчета

 

• Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02–2003 [2]:

 

     D^d = (t^int – t^ht)·z^ht = (21–(–5,9))·229 = 6160,1.

 

• Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен по формуле (1) СНиП 23-02–2003 [2]: 

R^req = aD^d + b =0,00035·6160,1 + 1,4 =3,56 м²·°С/Вт.

 

• Приведенное сопротивление теплопередаче R^₀r наружных кирпичных стен с эффективным утеплителем жилых зданий рассчитывается по формуле

                                          R^₀r = R^₀усл r,

 

• где  R^₀усл – сопротивление теплопередаче кирпичных стен, условно определяемое по формулам (9) и (11) без учета теплопроводных включений, м²·°С/Вт;
• R^₀r - приведенное сопротивление теплопередаче с учетом коэффициента теплотехнической однородности r, который для стен толщиной 510 мм равен 0,74.

 

• Для кирпичных стен жилых зданий с утеплителем принимают следующие коэффициенты теплотехнической однородности (r):

– при толщине стены 380 мм  – 0,82;

– при толщине стены 510 мм  – 0,74;

– при толщине стены 640 мм  – 0,69;

– при толщине стены 780 мм  – 0,64.

• В кирпичных стенах, как правило, утеплитель следует размещать с наружной стороны или внутри ограждающей конструкции. Не рекомендуется размещать теплоизоляцию с внутренней стороны из-за возможного накопления влаги в теплоизоляционном слое, однако в случае применения внутренней теплоизоляции поверхность ее со стороны помещения должна иметь сплошной пароизоляционный слой.

• Расчёт ведётся из условия равенства                                                   

R^0r = R^req

 следовательно,

• R^0усл = 3,56/0,74 = 4,81 м²·°С /Вт
• R^0усл = R^si + R^k + R^se ,

отсюда 

                              = 4,81- (1/8,7 + 1/23) = 4,652 м²·°С /Вт

• Термическое сопротивление наружной кирпичной стены слоистой конструкции может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.

 

•    Определяем термическое сопротивление утеплителя:

 

= 4,652 – ( 0,019 + 0,731 +  0,207 ) = 3,695  м²·С/Вт.

Находим толщину утеплителя: 

 

 

  δут=λ·R^ут=0,052·3,695 = 0,192 м.  

• Принимаем толщину утеплителя 200 мм.
• Окончательная толщина стены будет равна

δст =(380+200+120) = 700 мм.

 

Производим проверку с  учетом принятой толщины утеплителя:

 

R^0r = 0,74 ( 1/8,7 + 0,019 + 0,731 + 0,2/0,052 + 0,207 + 1/23 ) = 3,67 м²·°С/Вт.

 

Условие  R^0r = 3,67 > = 3,56 м²·°С/Вт  выполняется.

 

КОНСТРУКЦИИ СТЕН: 

 

наружное утепление: система тонкослойная  штукатурка a^ext = 23 Вт/м²·°С

 

 

1 – несущая стена

2 – теплоизоляция минвата  или пенопласт

3 – первичный клеевой слой

4 – фасадный дюбель

5 – армирующая сетка

6 – слой штукатурки

7 – декоративная штукатурка

КОНСТРУКЦИИ СТЕН:

 

Наружное утепление: система вентилируемый  фасад a_^ext = 10,8 Вт/м²·°С

Конструкции стен: 
утепление внутри кладки

Теплотехнический расчет  чердачного перекрытия

 

А. Исходные данные

 

• Место строительства – г. Пермь.
• Климатический район – I B [1].
• Зона влажности – нормальная [1].
• Продолжительность отопительного периода z_^ht = 229 сут [1].
• Средняя расчетная температура отопительного периода t_^ht = –5,9 ºС [1].
• Температура холодной пятидневки t_^ext = –35 ºС [1].
• Расчет произведен для пятиэтажного жилого дома:
• температура внутреннего воздуха t_^int = + 21ºС [2];
• влажность воздуха  = 55 %;

 

• влажностный режим помещения – нормальный.
• Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.
• Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения а_^int = 8,7 Вт/м²·С [2].
• Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения а_^ext = 12  Вт/м²·°С  [2].

 

Расчётная схема

Чердачное перекрытие  состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.

Б. Порядок расчета 

 

Определение градусо-суток отопительного  периода по формуле (2) СНиП 23-02–2003 [2]:

 

D^d = (t^int – t^ht)·z^ht = (21 + 5,9)·229 = 6160,1 ºС·сут.

 

    Нормируемое значение сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия по формуле (1) СНиП 23-02–2003 [2]:

 

R^req = aD^d + b = 0,00045·6160,1 + 1,9 = 4,67 м²·С/Вт.

 

     Теплотехнический расчет ведется из условия равенства общего термического сопротивления R⁰ нормируемому R^req, т.е.

 R⁰ = R^req.  

   По формуле (7) СП 23-100–2004 определяем термическое сопротивление ограждающей конструкции R^к

                                       = 4,67 – (1/8,7 + 1/12) = 4,67 – 0,197 = 4,473 м²·°С/Вт.

 

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

 

 

• где R_^ж.б – термическое сопротивление железобетонной плиты перекрытия, величина которого согласно [9] составляет 0,142 м²·°С/Вт для условий эксплуатации «Б» и 0,147 м²·°С/Вт  - условий эксплуатации «А».
• R_^п.и – термическое сопротивление слоя пароизоляции;
• R_^ут – термическое сопротивление утепляющего слоя.

 

                                                                                                                      

 

= 4,473 – (0,142 + 0,005/0,17) =  4,302 м²·°С/Вт.

 

    Используя формулу (6) СП 23-101–2004, определяем толщину утепляющего слоя

                                                                 = 4,302·0,065 = 0,280 м.

 

    Принимаем толщину утепляющего слоя равной 300 мм, тогда фактическое сопротивление теплопередаче составит

  = 1/8,7 + (0,142 + 0,005/0,17 + 0,300/0,065) + 1/12 = 4,98 м²·°С/Вт.

 

 

Условие            = 4,98 м²·°С/Вт > R_^req = 4,67 м²·°С/Вт  выполняется.

 

СОСТАВЫ МАНСАРД 
с теплоизоляцией между стропильными ногами

 

• Кровельное покрытие
• Вентилируемый воздушный зазор шириной 2-5 см
• Подкровельная гидроизоляционная паропроницаемая мембрана
• Теплоизоляция URSA GEO Скатная крыша, уложенная между стропил
• Пароизоляционная пленка
• Внутренняя отделка (листы гипсокартона или фанеры, вагонка и т.п.)

Скатные крыши с теплоизоляцией, уложенной над стропилами 

 

• Кровельное покрытие
• Вентилируемый воздушный зазор шириной 2-5 см
• Подкровельная гидроизоляционная паропроницаемая мембрана
• Теплоизоляция URSA XPS, уложенная над стропилами
• Стропильная система
• Внутренняя отделка (листы гипсокартона или фанеры, вагонка и т.п.)

• Кровельное покрытие
• Обрешетка
• Гидро- и ветрозащитная мембрана ISOVER HB
• Теплоизоляция ISOVER Скатная Кровля 
• Стропила
• Пароизоляция ISOVER VARIO KM Duplex UV или ISOVER VS 80
• Внутренняя отделка (гипсокартон (например, GYPROC), вагонка, фанера)

Кровля с гибкой черепицей

• Гибкая черепица SHINGLAS
• Самоклеющийся подкладочный ковер Барьер ОС
• Мембрана супердиффузионная ТехноНИКОЛЬ
• Тепло-, звукоизоляция ТЕХНОЛАЙТ
• Пароизоляционная пленка ТехноНИКОЛЬ
• Деревянный настил (ОСП-3; ФСФ)
• Разреженная обрешетка
• Контрбрус  для создания вентканалов
• Стропильная нога
• Шаговая обрешетка под утеплитель
• Подшивка мансарды