Теплотехнический расчет ограждающих конструкций зданий

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций зданий

Представленный теплотехнический расчет ограждающих конструкций зданий является оценочным и предназначен для предварительного выбора материалов и проектирования конструкций.

При разработке проекта для проведения точного расчета необходимо обратиться в организацию, обладающую соответствующими полномочиями и разрешениями.

Расчет основан на российской нормативной базе:

  • СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий"
  • СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий"
  • ГОСТ Р 54851—2011 "Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче"
  • СТО 00044807-001-2006 "Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий"

Добавьте ссылку на расчет в закладки:
Ссылка на расчет

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра архитектуры и строительных материалов

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Издание 2-е, дополненное

Методические указания к выполнению теплотехнического расчета

в составе курсового и дипломного проектов для студентов, обучающихся по направлению подготовки 270100 «Строительство»

УДК 621.1.016 (07) Т34

Кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой теплогазоснабжения и вентиляции СибГИУ И.В. Зоря

Т 34 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций зданий и сооружений: Метод. указ. Изд. 2-е, доп./ Сост. О.В. Матехина, Ю.К. Осипов: СибГИУ. – Новокузнецк,

Приводится теория теплотехнического расчета на основе строительной теплофизики. Даны примеры расчетов реальных ограждающих конструкций различных видов зданий. Приводятся нормативные данные по климатическим характеристикам, теплотехническим требованиям и теплотехническим характеристикам различных строительных материалов.

Предназначены для студентов всех строительных специаль-

Основные термины и определения .

Теоретическая основа расчета.

Методика проектирования тепловой защиты зданий .

Таблица А.1 – Нормируемые значения сопротивления теплопередаче

Таблица А.2 – Уровни теплозащиты рекомендуемых ограждающих

конструкций наружных стен.

Таблица А.3 – Градусо-сутки и продолжительность отопительного периода

населенных пунктов Кемеровской области.

Таблица А.4 – Климатические параметры холодного периода года .

Таблица А.5 – Расчетные температуры наружного воздуха населенных

пунктов Кемеровской области в холодный период года.

Таблица А.6 – Расчетная температура, относительная влажность и

температура точки росы внутреннего воздуха помещений, принимаемые

при теплотехнических расчетах ограждающих конструкций для

Таблица А.7 – Влажностный режим помещений .

Таблица А.8 – Условия эксплуатации ограждающих конструкций .

Таблица А.9 – Расчетные теплотехнические показатели строительных

материалов и изделий.

Таблица А.10 – Термическое сопротивление замкнутых воздушных

Таблица А.11 – Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности

Таблица А.12 – Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности для

условий холодного периода .

Таблица А.13 – Минимально допустимые значения коэффициента

теплотехнической однородности r для конструкций индустриального

Таблица А.14 – Нормируемый температурный перепад между

температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней

поверхности ограждающей конструкции .

Таблица А.15 – Коэффициент n, учитывающий зависимость положения

ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху .

Таблица А.16 – Значения температуры точки росы td в зависимости от

температуры и относительной влажности внутреннего воздуха.

Приложение Б. Карта зон влажности .

Ограждающие конструкции жилых, общественных, промышленных зданий и сооружений должны отвечать требованиям прочности, долговечности, устойчивости, огнестойкости, защищать внутренние помещения от холода и жары, дождя и ветра, шума улицы и звукопередачи из соседних помещений. Основными требованиями, предъявляемыми к ограждающим конструкциям являются: прочность, жесткость и устойчивость; теплотехнические качества, звукоизоляционные качества, влагостойкость; долговечность, огнестойкость, индустриальность, экономичность.

Силовые воздействия на здание в целом и на отдельные, в том числе ограждающие, конструкции учитываются при расчете на основе строительной механики. Разделы прикладной строительной физики позволяют запроектировать конструкции с учетом требований теплофизики, акустики, светотехники.

Читайте также:  Виниловые обои на бумажной основе фото

Расходы на отопление в России составляют около одной пятой всех потребляемых энергорессурсов, связано это не только с суровостью российского климата, но и с огромными теплопотерями из-за недостаточной теплозащиты ограждающих конструкций. В связи с этим Министерство строительства России, начиная с 1996 г., постепенно осуществляет ужесточение нормативных требований к термическим сопротивлениям наружных ограждений зданий и сооружений и к теплозащите зданий в целом. Требования к повышению тепловой защиты зданий и сооружений, основных потребителей энергии, являются важным объектом государственного регулирования в большинстве стран мира. Эти требования рассматриваются также с точки зрения охраны окружающей среды, рационального использования невозобновляемых природных ре-

сурсов и уменьшения влияния «парникового» эффекта и сокращения выделений двуокиси углерода и других вредных веществ в атмосферу.

Новый СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» принят и введен в действие с 01 октября 2003 г. постановлением Госстроя России от 26.06.2003 г. № 113. Данные строительные нормы и правила устанавливают требования к тепловой защите зданий в целях экономии энергии при обеспечении санитарно-гигиенических и оптимальных параметров микроклимата помещений и долговечности ограждающих конструкций зданий и сооружений. Одновременно с созданием эффективной тепловой защиты, в соответствии с другими нормативными документами принимаются меры по повышению эффективности инженерного оборудования зданий, снижению потерь энергии при ее выработке и транспортировке, а также по сокращению расхода тепловой и электрической энергии путем автоматического управления и регулирования оборудования и инженерных систем в целом.

Нормы по тепловой защите зданий гармонизированы с аналогичными зарубежными нормами развитых стран. Эти нормы содержат минимальные требования, и строительство многих зданий может быть выполнено на экономической основе с существенно более высокими показателями тепловой защиты.

В настоящем издании рассматриваются основные термины и определения, используемые при выполнении теплотехнических расчетов, теоретическая основа и методика, а также большой объем справочной информации, необходимой для проведения расчета ограждающих конструкций.

Теплотехнический расчет наружных стен выполняется в составе курсовых проектов по архитектурным дисциплинам и является неотъемлемой частью дипломного проекта всех строительных специальностей.

Теплотехнический расчет позволяет определить минимальную толщину ограждающих конструкций для того, чтобы не было случаев перегрева или промерзания в процессе эксплуатации строения.

Ограждающие конструктивные элементы отапливаемых общественных и жилых зданий, за исключением требований устойчивости и прочности, долговечности и огнестойкости, экономичности и архитектурного оформления, должны отвечать в первую очередь теплотехническим нормам. Выбирают ограждающие элементы в зависимости от конструктивного решения, климатологических характеристик района застройки, физических свойств, влажно-температурного режима в здании, а также в соответствии с требованиями сопротивления теплопередаче, воздухонипроницанию и паропроницанию.

В чем смысл расчета?

  1. Если во время расчета стоимости будущего строения учитывать лишь прочностные характеристики, то, естественно, стоимость будет меньше. Однако это видимая экономия: впоследствии на обогрев помещения уйдет значительно больше средств.
  2. Грамотно подобранные материалы создадут в помещении оптимальный микроклимат.
  3. При планировке системы отопления также необходим теплотехнический расчет. Чтобы система была рентабельной и эффективной, необходимо иметь понятие о реальных возможностях здания.

Теплотехнические требования

Важно, чтобы наружные конструкции соответствовали следующим теплотехническим требованиям:

  • Имели достаточные теплозащитные свойства. Другими словами, нельзя допускать в летнее время перегрева помещений, а зимой – излишних потерь тепла.
  • Разность температур воздуха внутренних элементов ограждений и помещений не должна быть выше нормативного значения. В противном случае может произойти чрезмерное охлаждение тела человека излучением тепла на данные поверхности и конденсация влаги внутреннего воздушного потока на ограждающих конструкциях.
  • В случае изменения теплового потока температурные колебания внутри помещения должны быть минимальные. Данное свойство называется теплоустойчивостью.
  • Важно, чтобы воздухонепроницаемость ограждений не вызывала сильного охлаждения помещений и не ухудшала теплозащитные свойства конструкций.
  • Ограждения должны иметь нормальный влажностный режим. Так как переувлажнение ограждений увеличивает потери тепла, вызывает в помещении сырость, уменьшает долговечность конструкций.
Читайте также:  Мягкая мебель пинскдрев фото

Чтобы конструкции соответствовали вышеперечисленным требованиям, выполняют теплотехнический расчет, а также рассчитывают теплоустойчивость, паропроницаемость, воздухопроницаемость и влагопередачу по требованиям нормативной документации.

Теплотехнические качества

От теплотехнических характеристик наружных конструктивных элементов строений зависит:

  • Влажностный режим элементов конструкции.
  • Температура внутренних конструкций, которая обеспечивает отсутствие на них конденсата.
  • Постоянная влажность и температура в помещениях, как в холодное, так и в теплое время года.
  • Количество тепла, которое теряется зданием в зимний период времени.

Итак, исходя из всего перечисленного выше, теплотехнический расчет конструкций считается немаловажным этапом в процессе проектирования зданий и сооружений, как гражданских, так и промышленных. Проектирование начинается с выбора конструкций – их толщины и последовательности слоев.

Задачи теплотехнического расчета

Итак, теплотехнический расчет ограждающих конструктивных элементов осуществляется с целью:

  1. Соответствия конструкций современным требованиям по тепловой защите зданий и сооружений.
  2. Обеспечения во внутренних помещениях комфортного микроклимата.
  3. Обеспечения оптимальной тепловой защиты ограждений.

Основные параметры для расчета

Чтобы определить расход тепла на отопление, а также произвести теплотехнический расчет здания, необходимо учесть множество параметров, зависящих от следующих характеристик:

  • Назначение и тип здания.
  • Географическое расположение строения.
  • Ориентация стен по сторонам света.
  • Размеры конструкций (объем, площадь, этажность).
  • Тип и размеры окон и дверей.
  • Характеристики отопительной системы.
  • Количество людей, находящихся в здании одновременно.
  • Материал стен, пола и перекрытия последнего этажа.
  • Наличие системы горячего водоснабжения.
  • Тип вентиляционных систем.
  • Другие конструктивные особенности строения.

Теплотехнический расчет: программа

На сегодняшний день разработано множество программ, позволяющих произвести данный расчет. Как правило, расчет осуществляется на основании методики, изложенной в нормативно-технической документации.

Данные программы позволяют вычислить следующее:

  • Термическое сопротивление.
  • Потери тепла через конструкции (потолок, пол, дверные и оконные проемы, а также стены).
  • Количество тепла, требуемого для нагрева инфильтрирующего воздуха.
  • Подбор секционных (биметаллических, чугунных, алюминиевых) радиаторов.
  • Подбор панельных стальных радиаторов.

Теплотехнический расчет: пример расчета для наружных стен

Для расчета необходимо определить следующие основные параметры:

  • tв = 20°C – это температура воздушного потока внутри здания, которая принимается для расчета ограждений по минимальным значениям наиболее оптимальной температуры соответствующего здания и сооружения. Принимается она в соответствии с ГОСТом 30494-96.

  • По требованиям ГОСТа 30494-96 влажность в помещении должна составлять 60%, в результате в помещении будет обеспечен нормальный влажностный режим.
  • В соответствии с приложением B СНиПа 23-02-2003, зона влажности сухая, значит, условия эксплуатации ограждений – A.
  • tн = -34 °C – это температура наружного воздушного потока в зимний период времени, которая принимается по СНиП исходя из максимально холодной пятидневки, имеющей обеспеченность 0,92.
  • Zот.пер = 220 суток – это длительность отопительного периода, которая принимается по СНиПу, при этом среднесуточная температура окружающей среды ≤ 8 °C.
  • Tот.пер. = -5,9 °C – это температура окружающей среды (средняя) в отопительный период, которая принимается по СНиП, при суточной температуре окружающей среды ≤ 8 °C.
Читайте также:  Техника безопасности при резке

Исходные данные

В таком случае теплотехнический расчет стены будет производиться с целью определения оптимальной толщины панелей и теплоизоляционного материала для них. В качестве наружных стен будут использоваться сэндвич-панели (ТУ 5284-001-48263176-2003).

Комфортные условия

Рассмотрим, как выполняется теплотехнический расчет наружной стены. Для начала следует вычислить требуемое сопротивление теплопередачи, ориентируясь на комфортные и санитарно-гигиенические условия:

n = 1 – это коэффициент, который зависит от положения наружных конструктивных элементов по отношению к наружному воздуху. Его следует принимать по данным СНиПа 23-02-2003 из таблицы 6.

Δt н = 4,5 °C – это нормируемый перепад температуры внутренней поверхности конструкции и внутреннего воздуха. Принимается по данным СНиПа из таблицы 5.

αв = 8,7 Вт/м 2 °C – это теплопередача внутренних ограждающих конструкций. Данные берутся из таблицы 5, по СНиПу.

Подставляем данные в формулу и получаем:

R тр = (1 × (20 – (-34)) : (4,5 × 8,7) = 1,379 м 2 °C/Вт.

Условия энергосбережения

Выполняя теплотехнический расчет стены, исходя из условий энергосбережения, необходимо вычислить требуемое сопротивление теплопередачи конструкций. Оно определяется по ГСОП (градусо-сутки отопительного периода, °C) по следующей формуле:

tв – это температура воздушного потока внутри здания, °C.

Zот.пер. и tот.пер. – это продолжительность (сут.) и температура (°C) периода, имеющего среднесуточную температуру воздуха ≤ 8 °C.

ГСОП = (20 – (-5,9)) ×220 = 5698.

Исходя из условий энергосбережения, определяем R тр методом интерполяции по СНиПу из таблицы 4:

R тр = 2,4 + (3,0 – 2,4)×(5698 – 4000)) / (6000 – 4000)) = 2,909 (м 2 °C/Вт)

Далее, выполняя теплотехнический расчет наружной стены, следует вычислить сопротивление теплопередаче R:

d – это толщина теплоизоляции, м.

l = 0,042 Вт/м°C – это теплопроводность минераловатной плиты.

αн = 23 Вт/м 2 °C – это теплоотдача наружных конструктивных элементов, принимаемый по СНиПу.

R = 1/8,7 + d/0,042+1/23 = 0,158 + d/0,042.

Толщина утеплителя

Толщина теплоизоляционного материала определяется исходя из того, что R = R тр , при этом R тр берется при условиях энергосбережения, таким образом:

2,909 = 0,158 + d/0,042, откуда d = 0,116 м.

Подбираем марку сэндвич-панелей по каталогу с оптимальной толщиной теплоизоляционного материала: ДП 120, при этом общая толщина панели должна составлять 120 мм. Аналогичным образом производится теплотехнический расчет здания в целом.

Необходимость выполнения расчета

Запроектированные на основании теплотехнического расчета, выполненного грамотно, ограждающие конструкции позволяют сократить затраты на отопление, стоимость которого регулярно увеличиваются. К тому же сбережение тепла считается немаловажной экологической задачей, ведь это напрямую связано с уменьшением потребления топлива, что приводит к снижению воздействия негативных факторов на окружающую среду.

Кроме того, стоит помнить о том, что неправильно выполненная теплоизоляция способна привести к переувлажнению конструкций, что в результате приведет к образованию плесени на поверхности стен. Образование плесени, в свою очередь, приведет к порче внутренней отделки (отслаивание обоев и краски, разрушение штукатурного слоя). В особо запущенных случаях может понадобиться радикальное вмешательство.

Очень часто строительные компании в своей деятельности стремятся использовать современные технологии и материалы. Только специалисту под силу разобраться в необходимости применения того или иного материала, как отдельно, так и в совокупности с другими. Именно теплотехнический расчет поможет определиться с наиболее оптимальными решениями, которые обеспечат долговечность конструктивных элементов и минимальные финансовые затраты.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector