расчет толщины стены теплотехнический расчет

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:

Рассчитываемые параметры

В процессе выполнения теплотехнического расчета определяют:

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.

Оптимальная температура воздуха в жилой комнате в холодный период года t_int= 20°С (ГОСТ 30494-96 табл.1).

Продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой наружного воздуха 8°С равна z_ht = 215 сут (СНиП 23-01-99 табл. 1 столбец 11);

2. Конструкция стены

Стена состоит из следующих слоев:

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:

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:

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):

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;

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»):

Толщина утеплителя равна (формула 5,7 [5]):

Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм (формула 5.8 [5]):

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:

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

Теплотехнический расчет онлайн

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

1. Указания Мосгосэксперизы.Скачать

— 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 стен из различных материалов

Среди многообразия материалов для строительства несущих стен порой стоит тяжелый выбор. Сравнивая между собой различные варианты, одним из немаловажных критериев на который нужно обратить внимание является “теплота” материала. Способность материала не выпускать тепло наружу повлияет на комфорт в помещениях дома и на затраты на отопление. Второе становится особенно актуальным при отсутствии подведенного к дому газа.

Теплозащитные свойства строительных конструкций характеризует такой параметр, как сопротивление теплопередаче (Ro, м²·°C/Вт).

В зависимости от используемого материала, для достижения нормативных значений, необходимо выбирать определенную толщину однослойной или конструкцию многослойной стены. Ниже представлены расчеты сопротивления теплопередаче наиболее популярных вариантов конструкций наружных стен.

Расчет необходимой толщины однослойной стены

В таблице ниже определена толщина однослойной наружной стены дома, удовлетворяющая требованиям норм по теплозащите.Требуемая толщина стены определена при значении сопротивления теплопередачи равном базовому (3,19 м²·°C/Вт). Допустимая – минимально допустимая толщина стены, при значении сопротивления теплопередачи равном допустимому (2,01 м²·°C/Вт).

Вывод: из наиболее популярных строительных материалов, однородная конструкция стены возможна только из газобетонных и керамических блоков. Стена толщиной более метра, из керамзитобетона или кирпча, не представляется реальной.

Расчет сопротивления теплопередачи стены

Ниже представлены значения сопротивления теплопередаче наиболее популярных вариантов конструкций наружных стен из газобетона, керамзитобетона, керамических блоков, кирпича, с отделкой штукатуркой и облицовочным кирпичом, утеплением и без. По цветной полосе можно сравнить между собой эти варианты. Полоса зеленого цвета означает, что стена соответствует нормативным требованиям по теплозащите, желтого – стена соответствует допустимым требованиям, красного – стена не соответствует требованиям

Источник

Теплотехнический расчёт наружных стен: методика

Нормами установлены три показателя тепловой защиты здания:

а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания;

б) санитарно-гигиенический, включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы;

в) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величинами теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.

Требования тепловой защиты здания будут выполнены, если в жилых и общественных зданиях будут соблюдены требования показателей «а» и «б» либо «б» и «в». В зданиях производственного назначения необходимо соблюдать требования показателей «а» и «б».

расчетная средняя температура внутреннего воздуха в жилых помещениях здания t _int =20 °С (по табл. 1 ГОСТ 30494);

средняя за отопительный период температура наружного воздуха для г. Краснодар t _ht = 2°С (по табл. 1* СНиП 23-0l);

продолжительность отопит. периода z _ht =149 сут (по табл. 1* СНиП23-01).

Определение нормируемого сопротивления теплопередаче стен: Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП):

Нормируемое сопротивление теплопередаче стен жилого здания: R req = a*D + b = 0,00035• 2682 +1,4 = 2,346 (м2 • o C/Вт).

Нормируемое минимально допустимое значение сопротивления теплопередаче стен жилого здания Rmq _n : R _min =0,63*R req =0,63*2,34=1,48(м2 • o C/Вт)

Методика расчета приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен зданий из газобетонных блоков

В наружных стенах, где применяются газобетонные блок и, приведенное сопротивление теплопередаче R0[м2°С/Вт] определяется по формуле:

Термическое сопротивление однородного слоя определяется по формуле^

Расчетный коэффициент теплопроводности λ зависит от марки блоков по плотности (D), равновесной влажности стены и вида кладочного раствора. Численные значения коэффициентов теплопроводности λ для изделий из автоклавного газобетона ГСУЛ приведены в таблице 1.1.

Расчетные теплотехнические показатели ячеистых бетонов автоклавного твердения (по ГОСТ 31359):

1) расчетные значения коэффициента теплоусвоения s (при периоде 24 ч) материала в конструкции вычислены по формуле:

2)Характеристики материалов в сухом состоянии приведены при массовом отношении влагив материале ω, %, равном 0.

Растворные швы кладки влияют на теплотехническую однородность стен из газобетонных блоков, а следовательно и на расчетные значения сопротивлений теплопередаче. Чем толще швы кладки и чем выше их коэффициент теплопроводности, тем более значительно это влияние. Рассмотрим влияние растворных швов кладки на параметры теплотехнической однородности стен из газобетонных блоков.

Рассмотрим следующие варианты кладки стен:

на клею со средней толщиной горизонтальных и вертикальных швов кладки 2 мм (рис. 3.5а);

на растворе со средней толщиной горизонтальных и вертикальных швов кладки 10 мм (рис. 3.5 б).

Расчет термического сопротивления регулярного фрагмента стеновой конструкции произведем методом сложения проводимостей.

Кладка на клею (рис. 3.5а)

Выделим регулярный фрагмент кладки А и разделим его на участки с различной проводимостью плоскостями, параллельными тепловому потоку. Получаем два однородных и одинаковых по толщине участка со следующими параметрами:

Термическое сопротивление всего регулярного фрагмента определяем по формуле (10) СП 23-101: R_г=ΣА_i/Σ(А_i/ R_i)=(0,625+0,007)/(0,625/2,84+0,007/0,4)=2,66(м2*оС/Вт),

Соответственно, коэффициент теплотехнической однородности определяем по формуле: r=R r /R_г.б.=2,66/2,98=0,89

Кладка на растворе (рис. 3.5б)

Произведем аналогичный расчет для регулярного фрагмента Б:

Термическое сопротивление всего регулярного фрагмента: R г =ΣА_i/Σ(А_i/ R_i)=(0,625+0,036)/(0,625/2,84+0,036/0,4)=2,13(м2* о С/Вт),

Соответственно коэффициент теплотехнической однородности определяем по формуле: r=R r /R_г.б.=2,13/2,98=0,71

В таблице приведены расчетные значения коэффициентов теплотехнической однородности r для некоторых типов кладки стен из полнотелых стеновых неармированных изделий из ячеистого бетона автоклавного твердения с размером изделия в кладке 625*250 мм:

Источник