Теплотехнический расчет наружной стены

ПРИМЕР РАСЧЕТА

Теплотехнический расчет наружной стены

ЗАДАНИЕ: Определить требуемую толщину утеплителя из условия энергосбережения и санитарно-гигиенических условий.

Исходные данные.

Назначение здания: административное.

Район строительства: г. С-Петербург

Зона влажности: 1 (влажная)

Температура внутреннего воздуха: 20^оС

Влажность внутреннего воздуха: 54%

 

4.1. Определяем условия эксплуатации ограждающих конструкций по Таблице 2 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» соответственно зоне влажности 1 и влажность внутреннего воздуха 54% получим тип Б.

Следовательно, выбираем для слоев ОК соответствующий коэффициент теплопроводности материала λ, Вт/м^оС по типу Б из таблицы СП 23-101-04.

Конструкция ограждения – многослойная кирпичная кладка.

№ слоя	Материал слоя	Толщина слоя, δ, м	Плотность слоя, кг/м^3	Коэффициент теплопроводности λ, Вт/м^оС
	Раствор сложный	0,020		0,87 (тип Б)
	Кирпич глиняный обыкновенный	0,250		0,7 (тип Б)
	Плиты минераловатные на битумном связующем	δутеп		0,09 (тип Б)
	Кирпич глиняный на цементно-песчаном растворе	0,120	0,76	0,12 (тип Б)

Таблица расчетных условий

N п.п.	Наименование расчетных параметров	Обозначение параметра	Единица измерения	Расчетное значение
	Расчетная температура внутреннего воздуха	tint	°С
	Расчетная температура наружного воздуха	text	°С	- 26
	Расчетная температура теплого чердака	tint черд.	°С	+ 5
	Расчетная температура техподполья	tint подв.	°С	+ 2
	Продолжительность отопительного периода	zht	сут
	Средняя температура наружного воздуха за отопительный период	tht	°С	- 1,8
	Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции	αint	Вт/(м ·°С)	8,7
	Коэффициент, учитывающий положения наружной поверхности конструкций по отношению к наружному воздуху	n
	Нормируемый температурный перепад	Δtn	^оС	4,5
	Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода	αext	Вт/(м ·°С)

4.2. Нормы тепловой защиты по требованиям энергосбережения

Величина D_d градусо-суток отопительного периода ГСОП

D_d = (t_int – t_ht) z_ht = (20 + 1,8) ^. 220 = 4796 °C·сут.

Нормируемые значения R_req, м^{2 о}С/Вт, определяют по таб. 4 СНиП 23-02-2003 в зависимости от градусо–суток района строительства D_d, °C·сут.

Значения R_req для величины D_d отличающейся от табличной, следует определять по формуле R_req = a D_d + b,

где для административных зданий а = 0,0003 и b = 1,2

 

R_req = a D_d + b = 0,0003 ^. 4796 +1,2 = 2,638 м^{2 о}С/Вт

 

4.3. Нормы тепловой защиты по санитарно-гигиеническим требованиям

R_req = 1 (20 + 26) / 4,5 х 8,7 = 1,175 м^{2 о}С/Вт

ВЫВОД: Из вычисленных значений сопротивления теплопередаче по требованиям энергосбережения R_req = 2,638 м^{2 о}С/Вт и санитарно гигиеническим требованиям R_req = 1,175 м^{2 о}С/Вт для расчета минимальной толщины утеплителя принимаем наибольшее из них.

Расчет толщины утеплителя

Минимальная толщина утеплителя определяется из условия R₀ = R_req

 

R₀ = R_si+ ΣR_к+ R_se = 1/α_int+ Σδ/λ+1/α_ext =

= 1/α_int+ δ₁ /λ₁ + δ₂ /λ₂ + R_{req ут} + δ₄ /λ₄ +1/α_ext = R_req где R_{req ут} = δ_утеп /λ₃

Вычисляем минимально допустимое (требуемое) термическое сопротивление утеплителя по формуле:
R_{req ут} = R_req - (1/α_int+ δ₁ /λ₁ + δ₂ /λ₂ + δ₄ /λ₄ +1/α_ext) =

= 2,638 - (1/8,7 + 0,02/0,87 + 0.25/0,7 + 0,12/ 0,76 + 1/23) = 2,638 - (0,11 + 0,023 + 0,357 + 0,158 + 0,043) = 2,638 – 0,691 = 1,947 м^{2 о}С/Вт

Зная, что сопротивление теплопередаче R=δ/λ, в ычисляем толщину утеплителя

δ_утепл. =λ_утепл. х R_{req ут} = 0,09 х 1,947 = 0,175 м

Округляем полученное значение толщины утеплителя в большую сторону до значения, ближайшего по ГОСТ 10140-80 на плиты минераловатные на битумном связующем - получаем толщину 180мм = 0,18 м и подставляем первую формулу.
Таким образом, определяем термическое сопротивление ограждения:
R₀ = 0,11 + 0,023 + 0.357 +0,18/ 0.09 + 0,158 + 0,043 = 2,691 м^{2 о}С/Вт

ВЫВОД: Изполученного результата видно, что выполняется условие

R₀ = 2,691 м^{2 о}С/Вт ≥ R_req= 2,638 м^{2 о}С/Вт

Проверка конструкции на невыпадение конденсата на внутренней поверхности ограждения.

Температура внутренней поверхности ограждения τ_si, ⁰С, должна быть выше точки росы t_d, ⁰С, но не менее чем на 2-3⁰С.

Температуру внутренней поверхности, τ_si, стен следует определять по формуле τ_si = t_int - [n(t_int – t_ext)] / (R_о α_int)

R₀ - приведенное сопротивление теплопередаче, R₀ = 2,691 м^{2 о}С/Вт

t_d - температура точки росы, при расчетной температуре t_int принимается по таблице 3 для жилых и общественных зданий (кроме поликлиник и детских дошкольных учреждений) равна t_d = 10,7°С

τ_si = t_int - [n(t_int – t_ext)] / (R_о α_int) = 20 - ⁰С

ВЫВОД: Изполученного результата видно, что выполняется условие τ_si > t_d

Варианты заданий

ВАРИАНТ 1

1. Исходные данные.

Назначение здания: больница

Район строительства: г. Архангельск

Зона влажности: 1

Температура внутреннего воздуха: 22^оС

Влажность внутреннего воздуха: 55%

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

 

ВАРИАНТ 2

1. Исходные данные.

Назначение здания: административное.

Район строительства: г. Москва

Зона влажности: 2

Температура внутреннего воздуха: 20^оС

Влажность внутреннего воздуха: 55%

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

 

ВАРИАНТ 3

1. Исходные данные.

Назначение здания: детский сад

Район строительства: г. Челябинск

Зона влажности: 3

Температура внутреннего воздуха: 23^оС

Влажность внутреннего воздуха: 55%

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

ВАРИАНТ 4

1. Исходные данные.

Назначение здания: оперный театр

Район строительства: г. Мурманск

Зона влажности: 1

Температура внутреннего воздуха: 20^оС

Влажность внутреннего воздуха: 55%

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

 

 

ВАРИАНТ 5

1. Исходные данные.

Назначение здания: жилой дом

Район строительства: г. Магадан

Зона влажности: 2

Температура внутреннего воздуха: 21^оС

Влажность внутреннего воздуха: 55%

 

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

 

 

ВАРИАНТ 6

1. Исходные данные.

Назначение здания: ясли - интернат

Район строительства: г. Краснодар

Зона влажности: 3

Температура внутреннего воздуха: 23^оС

Влажность внутреннего воздуха: 52%

 

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

ВАРИАНТ 7

1. Исходные данные.

Назначение здания: торговый центр

Район строительства: г. Владивосток

Зона влажности: 1

Температура внутреннего воздуха: 23^оС

Влажность внутреннего воздуха: 55%

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

 

ВАРИАНТ 8

1. Исходные данные.

Назначение здания: жилой дом

Район строительства: г. Новгород

Зона влажности: 2

Температура внутреннего воздуха: 22^оС

Влажность внутреннего воздуха: 55%

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

 

 

ВАРИАНТ 9

1. Исходные данные.

Назначение здания: лечебный санаторий

Район строительства: г. Ижевск

Зона влажности: 3

Температура внутреннего воздуха: 21^оС

Влажность внутреннего воздуха: 54%

 

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

ВАРИАНТ 10

1. Исходные данные.

Назначение здания: средне – специальное учебное заведение

Район строительства: г. Южно-Сахалинск

Зона влажности: 1

Температура внутреннего воздуха: 20^оС

Влажность внутреннего воздуха: 51%

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

ВАРИАНТ 11

1. Исходные данные.

Назначение здания: выставочный зал

Район строительства: г. Псков

Зона влажности: 2

Температура внутреннего воздуха: 20^оС

Влажность внутреннего воздуха: 55%

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

ВАРИАНТ 12

1. Исходные данные.

Назначение здания: музей

Район строительства: г. Волгоград

Зона влажности: 3

Температура внутреннего воздуха: 20^оС

Влажность внутреннего воздуха: 55%

 

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

ВАРИАНТ 13

1. Исходные данные.

Назначение здания: детский сад

Район строительства: г. С-Петербург

Зона влажности: 1

Температура внутреннего воздуха: 22^оС

Влажность внутреннего воздуха: 54%

 

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

 

 

ВАРИАНТ 14

1. Исходные данные.

Назначение здания: детская поликлиника

Район строительства: г. Вологда

Зона влажности: 2

Температура внутреннего воздуха: 23^оС

Влажность внутреннего воздуха: 55%

 

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка.

 

 

ВАРИАНТ 15

1. Исходные данные.

Назначение здания: торговый центр

Район строительства: г. Иркутск

Зона влажности: 3

Температура внутреннего воздуха: 20^оС

Влажность внутреннего воздуха: 51%

 

 

2. Конструкция ограждения – наружная стена, многослойная кирпичная кладка

ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное)

Карта зон влажности

Данные взяты из СНиП 23-02-2003, прилож. В.

ПРИЛОЖЕНИЕ В (справочное)

Таблица 2 СНиП 23-02-2003

Ограждающей конструкции

Внутренняя поверхность ограждения	Коэффициент теплоотдачи αint, Вт/(м ·°С)
1. Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты ребер к расстоянию между гранями соседних ребер	8,7
2. Потолков с выступающими ребрами при отношении	7,6
3. Окон	8,0
4. Зенитных фонарей	9,9

 

Таблица 8 Свода Правил СП 23 – 101 – 2004.

ПРИМЕР РАСЧЕТА

Теплотехнический расчет наружной стены

ЗАДАНИЕ: Определить требуемую толщину утеплителя из условия энергосбережения и санитарно-гигиенических условий.

Исходные данные.

Назначение здания: административное.

Район строительства: г. С-Петербург

Зона влажности: 1 (влажная)

Температура внутреннего воздуха: 20^оС

Влажность внутреннего воздуха: 54%

 

4.1. Определяем условия эксплуатации ограждающих конструкций по Таблице 2 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» соответственно зоне влажности 1 и влажность внутреннего воздуха 54% получим тип Б.

Следовательно, выбираем для слоев ОК соответствующий коэффициент теплопроводности материала λ, Вт/м^оС по типу Б из таблицы СП 23-101-04.

Конструкция ограждения – многослойная кирпичная кладка.

№ слоя	Материал слоя	Толщина слоя, δ, м	Плотность слоя, кг/м^3	Коэффициент теплопроводности λ, Вт/м^оС
	Раствор сложный	0,020		0,87 (тип Б)
	Кирпич глиняный обыкновенный	0,250		0,7 (тип Б)
	Плиты минераловатные на битумном связующем	δутеп		0,09 (тип Б)
	Кирпич глиняный на цементно-песчаном растворе	0,120	0,76	0,12 (тип Б)

Таблица расчетных условий

N п.п.	Наименование расчетных параметров	Обозначение параметра	Единица измерения	Расчетное значение
	Расчетная температура внутреннего воздуха	tint	°С
	Расчетная температура наружного воздуха	text	°С	- 26
	Расчетная температура теплого чердака	tint черд.	°С	+ 5
	Расчетная температура техподполья	tint подв.	°С	+ 2
	Продолжительность отопительного периода	zht	сут
	Средняя температура наружного воздуха за отопительный период	tht	°С	- 1,8
	Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции	αint	Вт/(м ·°С)	8,7
	Коэффициент, учитывающий положения наружной поверхности конструкций по отношению к наружному воздуху	n
	Нормируемый температурный перепад	Δtn	^оС	4,5
	Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода	αext	Вт/(м ·°С)

4.2. Нормы тепловой защиты по требованиям энергосбережения

Величина D_d градусо-суток отопительного периода ГСОП

D_d = (t_int – t_ht) z_ht = (20 + 1,8) ^. 220 = 4796 °C·сут.

Нормируемые значения R_req, м^{2 о}С/Вт, определяют по таб. 4 СНиП 23-02-2003 в зависимости от градусо–суток района строительства D_d, °C·сут.

Значения R_req для величины D_d отличающейся от табличной, следует определять по формуле R_req = a D_d + b,

где для административных зданий а = 0,0003 и b = 1,2

 

R_req = a D_d + b = 0,0003 ^. 4796 +1,2 = 2,638 м^{2 о}С/Вт

 

4.3. Нормы тепловой защиты по санитарно-гигиеническим требованиям

R_req = 1 (20 + 26) / 4,5 х 8,7 = 1,175 м^{2 о}С/Вт

ВЫВОД: Из вычисленных значений сопротивления теплопередаче по требованиям энергосбережения R_req = 2,638 м^{2 о}С/Вт и санитарно гигиеническим требованиям R_req = 1,175 м^{2 о}С/Вт для расчета минимальной толщины утеплителя принимаем наибольшее из них.

Расчет толщины утеплителя

Минимальная толщина утеплителя определяется из условия R₀ = R_req

 

R₀ = R_si+ ΣR_к+ R_se = 1/α_int+ Σδ/λ+1/α_ext =

= 1/α_int+ δ₁ /λ₁ + δ₂ /λ₂ + R_{req ут} + δ₄ /λ₄ +1/α_ext = R_req где R_{req ут} = δ_утеп /λ₃

Вычисляем минимально допустимое (требуемое) термическое сопротивление утеплителя по формуле:
R_{req ут} = R_req - (1/α_int+ δ₁ /λ₁ + δ₂ /λ₂ + δ₄ /λ₄ +1/α_ext) =

= 2,638 - (1/8,7 + 0,02/0,87 + 0.25/0,7 + 0,12/ 0,76 + 1/23) = 2,638 - (0,11 + 0,023 + 0,357 + 0,158 + 0,043) = 2,638 – 0,691 = 1,947 м^{2 о}С/Вт

Зная, что сопротивление теплопередаче R=δ/λ, в ычисляем толщину утеплителя

δ_утепл. =λ_утепл. х R_{req ут} = 0,09 х 1,947 = 0,175 м

Округляем полученное значение толщины утеплителя в большую сторону до значения, ближайшего по ГОСТ 10140-80 на плиты минераловатные на битумном связующем - получаем толщину 180мм = 0,18 м и подставляем первую формулу.
Таким образом, определяем термическое сопротивление ограждения:
R₀ = 0,11 + 0,023 + 0.357 +0,18/ 0.09 + 0,158 + 0,043 = 2,691 м^{2 о}С/Вт

ВЫВОД: Изполученного результата видно, что выполняется условие

R₀ = 2,691 м^{2 о}С/Вт ≥ R_req= 2,638 м^{2 о}С/Вт