Цель теплотехнического расчета - вычислить толщину
утеплителя при заданной толщине несущей части наружной
стены, отвечающей санитарно-гигиеническим требованиям и
условиям энергосбережения. Иными словами – у нас есть
наружные стены толщиной 640 мм из силикатного кирпича и мы
собираемся их утеплить пенополистиролом, но не знаем какой
толщины необходимо выбрать утеплитель, чтобы были соблюдены
строительные нормы.
Теплотехнический расчет наружной стены здания выполняется в
соответствии со СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» и
СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».
Таблица 1
Теплотехнические показатели используемых строительных
материалов (по СНиП II-3-79*)
№ по схеме |
Материал |
Характеристика
материала в сухом состоянии |
Расчетные
коэффициенты (при условии эксплуатации по приложению
2) СНиП II-3-79* |
Плотность γ0,
кг/м3 |
Коэффициент
теплопроводности λ, Вт/м*°С |
Теплопроводности
λ, Вт/м*°С |
Теплоусвоения (при
периоде 24 ч)
S, м2*°С/Вт |
А |
Б |
А |
Б |
1 |
Цементно-песчаный
раствор (поз. 71) |
1800 |
0.57 |
0.76 |
0.93 |
9.6 |
11.09 |
2 |
Кирпичная кладка из
сплошного кирпича силикатного (ГОСТ 379-79) на
цементно-песчаном растворе (поз. 87) |
1800 |
0.88 |
0.76 |
0.87 |
9.77 |
10.90 |
3 |
Пенополистирол (ГОСТ
15588-70) (поз. 144) |
40 |
0.038 |
0.038 |
0.041 |
0.41 |
0.49 |
4 |
Цементно-песчаный
раствор – тонкослойная штукатурка (поз. 71) |
1800 |
0.57 |
0.76 |
0.93 |
9.6 |
11.09 |
1-
штукатурка внутренняя (цементно-песчаный раствор) -
20 мм
2-
кирпичная стена (силикатный кирпич) - 640 мм
3-
утеплитель (пенополистирол)
4-
тонкослойная штукатурка (декоративный слой) - 5 мм
При выполнении теплотехнического расчёта принят нормальный
влажностный режим в помещениях - условия эксплуатации («Б»)
в соответствии с СНиП II-3-79 т.1 и прил. 2, т.е.
теплопроводность применяемых материалов берём по графе «Б».
Вычислим требуемое сопротивление теплопередаче ограждения с
учетом санитарно-гигиенических и комфортных условий по
формуле:
R0 тр
= (tв – tn) * n / Δ tn*αв
(1)
где tв – расчётная температура внутреннего
воздуха °С, принимаемая в соответствии с ГОСТ 12.1.1.005-88
и нормами проектирования
соответствующих зданий и сооружений, принимаем равной +22 °С
для жилых зданий в соответствии с приложением 4 к СНиП
2.08.01-89;
tn – расчётная зимняя температура наружного
воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной
пятидневки, обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99 для г.
Ярославль принимается равной -31°С;
n – коэффициент, принимаемый по СНиП II-3-79* (таблица 3*) в
зависимости от положения наружной поверхности ограждающей
конструкций по отношению к наружному воздуху и принимается
равным n=1;
Δ tn – нормативный и температурный перепад между
температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней
поверхности ограждающей конструкции – устанавливается по
СНиП II-3-79* (таблица 2*) и принимается равным Δ tn
=4,0 °С;
αв - коэффициент теплоотдачи внутренней
поверхности ограждающих конструкций принимается по по СНиП
II-3-79* (таблица 4*) и принимается равным αв =
8,7 Вт/м2*°С.
R0 тр
= (22- (-31))*1 / 4,0* 8,7 = 1,52
Определим градусо-сутки отопительного периода по формуле:
ГСОП= (tв – tот.пер)*zот.пер. (2)
где tв - то же, что и в формуле (1);
tот.пер - средняя температура, °С, периода со
средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С
по СНиП 23-01-99;
zот.пер - продолжительность, сут., периода со
средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С
по СНиП 23-01-99;
ГСОП=(22-(-4))*221=5746 °С*сут.
Определим приведенное сопротивление теплопередаче Rо тр по
условиям энергосбережения в соответствии с требованиями СНиП
II-3-79* (таблица 1б*) и санитарно-гигиенических и
комфортных условий. Промежуточные значения определяем
интерполяцией.
Таблица 2
Сопротивление теплопередаче
ограждающих конструкций (по данным СНиП II-3-79*)
Здания и помещения |
Градусо-сутки
отпительного периода, ° С*сут |
Приведенное
сопротивление теплопередаче стен,
не менее R0 тр (м2*°С)/Вт |
Общественные
административные и бытовые, за исключением помещений
с влажным или мокрым режимом |
5746 |
3,41 |
Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R(0)
принимаем как наибольшее из значений вычисленных ранее:
R0 тр = 1,52< R0 тр
= 3,41, следовательно R0 тр
= 3,41 (м2*°С)/Вт = R0.
Запишем уравнение для вычисления фактического сопротивления
теплопередаче R0 ограждающей конструкции с
использованием формулы в соответствии с заданной расчетной
схемой и определим толщину δx расчётного слоя
ограждения из условия:
R0 = 1/αн
+ Σδi/λi + δx/λx
+ 1/αв = R0
где δi – толщина отдельных слоёв ограждения кроме
расчётного в м;
λi – коэффициенты теплопроводности отдельных
слоев ограждения (кроме расчётного слоя) в (Вт/м*°С)
принимаются по СНиП II-3-79* (приложение 3*) – для этого
расчёта таблица 1;
δx – толщина расчётного слоя наружного ограждения
в м;
λx – коэффициент теплопроводности расчётного слоя
наружного ограждения в (Вт/м*°С) принимаются по СНиП
II-3-79* (приложение 3*) – для этого расчёта таблица 1;
αв - коэффициент теплоотдачи внутренней
поверхности ограждающих конструкций принимается по по СНиП
II-3-79* (таблица 4*) и принимается равным αв =
8,7 Вт/м2*°С.
αн - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий)
наружной поверхности ограждающей конструкции принимается по
по СНиП II-3-79* (таблица 6*) и принимается равным αн
= 23 Вт/м2*°С.
Термическое сопротивление ограждающей конструкции с
последовательно расположенными однородными слоями следует
определять как сумму термических сопротивлений отдельных
слоев.
Для наружных стен и перекрытий толщина теплоизоляционного
слоя ограждения δx
рассчитывается из условия, что величина фактического
приведённого сопротивления теплопередаче ограждающей
конструкции R0
должна быть не менее нормируемого значения R0тр,
вычисленного по формуле (2):
R0 ≥
R0 тр
Раскрывая значение R0
, получим:
R0 = 1/23
+ (0,02/0,93 + 0,64/0,87 + 0,005/0,93)
+ δx/0,041 + 1/8,7
Исходя из этого, определяем минимальное значение толщины
теплоизоляционного слоя
δx = 0,041*(3,41-
0,115 - 0,022 - 0,74 - 0,005 - 0,043)
δx = 0,10 м
Принимаем в расчёт толщину утеплителя (пенополистирол) δx
= 0,10 м
Определяем фактическое сопротивление теплопередаче
рассчитываемых ограждающих конструкций R0
, с учётом принятой толщины теплоизоляционного слоя δx
= 0,10 м
R0 = 1/23
+ (0,02/0,93 + 0,64/0,87 + 0,005/0,93 +
0,1/0,041) + 1/8,7
R0 = 3,43
(м2*°С)/Вт
Условие R0 ≥
R0 тр соблюдается,
R0 = 3,43 (м2*°С)/Вт
≥
R0 тр=3,41
(м2*°С)/Вт
Теплоизоляция (утеплитель пенополистирол с коэффициентом
теплопроводности 0,041) толщиной 100 мм при толщине несущей
части наружной стены из силикатного кирпича толщиной 640 мм
на цементно–песчаном растворе соответствует
санитарно-гигиеническим требованиям и условиям
энергосбережения.
А вот что будет происходить в стене при внутреннем утеплении
...