Теплотехнический расчет ограждающей конструкции стены

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Сначала необходимо выбрать конструкцию наружного ограждения в соответствии с заданием на проектирование.

При расчете многослойной ограждающей конструкции необходимо определить толщину только одного слоя, как правило, утеплителя. Толщина всех остальных слоев задается по конструктивным соображениям. Зная, каким должно быть требуемое сопротивление теплопередачи конструкции и коэффициенты теплопроводности материалов слоев , можно рассчитать необходимую толщину слоя утеплителя и всей конструкции .

При выполнении расчета толщины ограждающей конструкции следует соблюдать определенную последовательность. Рассмотрим пример теплотехнического расчета наружной стены жилого здания, расположенного в городе Топки Кемеровской области. Эскиз конструкции стены приведен на рисунке А.1

Рисунок А.1 – Эскиз конструкции стены

Решение.

Из таблицы 3.1* СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» выписываем для города Топки следующие данные:

1) расчетная температура воздуха наиболее холодной пятидневки ;

2) продолжительность отопительного периода ;

3) средняя температура отопительного периода .

Примечание: в случае отсутствия в таблице 3.1 СП 131.13330.2012 данных для района строительства значения климатических параметров следует принимать равными значениям климатических параметров ближайшего к нему пункта, приведенного в таблице и расположенного в местности с аналогичными условиями.

Извлечение из таблицы 3.1* СП 131.13330.2012 Строительная климатология приведено в таблице А.1.

Таблица А.1 – Расчетная температура наружного воздуха и продолжительность отопительного периода (извлечение из таблицы 3.1* СП 131.13330.2012 Строительная климатология)

Район строительства	Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, , обеспеченностью 0,92	Продолжительность отопительного периода,	Средняя температура воздуха, , периода со средней суточной температурой воздуха
Архангельск	-33		-4,5
Вологда	-32		-4,0
Воронеж	-24		-2,5
Калининград	-19		1,2
Калуга	-27		-2,9
Петрозаводск	-28		-3,2
Кемерово	-39		-8
Топки (Кемеровская обл.)	-39		-8,2
Воркута	-41		-9,1
Кострома	-31		-3,9
Курск	-24		-2,3
Санкт-Петербург	-24		-1,3
Магадан	-29		-7,5
Москва	-25		-2,2
Мурманск	-30		-3,4
Великий Новгород	-27		-2,3
Омск	-37		-8,1
Пенза	-27		-4,1
Псков	-26		-1,3
Рязань	-27		-3,5
Самара	-30		-5,2
Саратов	-25		-3,5
Екатеринбург	-32		-5,4
Тверь	-29		-3,0
Томск	-39		-7,9
Ижевск	-33		-5,6
Ульяновск	-31		-5,4

По приложению 2 СанПиН 2.1.2.2645-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям проживания в жилых зданиях и помещениях» устанавливаем допустимую температуру воздуха в жилой комнате ; относительную влажность внутреннего воздуха .

Примечание: В случае выполнения теплотехнического расчета ограждающей конструкции в общественном здании, необходимо воспользоваться соответствующими требованиями (таблицы 1-3 ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»).

По таким значениям температуры и влажности определяем, что влажностный режим – нормальный (по таблице 1 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»).

Таблица 1 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» приведена ниже.

Таблица А.2 – Влажностный режим помещений (таблица 1 СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий)

Режим	Влажность внутреннего воздуха, , при температуре
до 12	12 20	свыше 24
Сухой	до 60	до 50	до 40
Нормальный	60 75	50 60	40 50
Влажный	свыше 75	60 75	50 60
Мокрый	–	свыше 75	свыше 60

По приложению В СП 50.13330.2012 устанавливаем, что зона влажности – сухая.

Приложение В СП 50.13330.2012 приведено на рисунке А.2.

По нормальному влажностному режиму помещений и сухой зоне влажности, используя таблицу 2 СП 50.13330.2012, определяем, что условия эксплуатации – А.

Таблица 2 СП 50.13330.2012 приведена ниже.

Таблица А.3 – Условия эксплуатации ограждающих конструкций (таблица 2 СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий)

Рисунок А.2 – Карта зон влажности (приложение В СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий)

Используя эскиз конструкции стены (рисунок А.1) и расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий (таблица Т.1 приложения Т СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» или другая справочная литература), заполняем таблицу А.4.

Таблица А.4 – Теплотехнические показатели материалов конструкции стены

№ пп.	Материал слоя	Толщина слоя,	Плотность,	Расчетные коэффициенты теплопроводности при условии эксплуатации А
1.	Цементно-песчаный раствор	0,02		0,76
2.	Кирпичная кладка из кирпича керамического пустотелого на цементно-песчаном растворе	0,12		0,49
3.	Теплоизоляционный материал (плиты минераловатные Rockwool)	(или )		0,045
4.	Кирпичная кладка из кирпича глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе	0,38		0,70
5.	Известково-песчаный раствор	0,015		0,70

Согласно требованиям СП 50.13330.2012 сопротивление теплопередаче данного здания следует принимать из условий энергосбережения в зависимости от градусо-суток отопительного периода, определяемых по формуле

где – температура воздуха в жилой комнате, ;

– средняя температура отопительного периода ;

– продолжительность отопительного периода, .

Определяем градусо-сутки отопительного периода для Города Топки

Затем определяем нормируемое сопротивление теплопередаче для стен , , по таблице 3 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» в зависимости от и типа здания/помещения, при необходимости используется формула:

Таблица А.5 – Базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций (извлечение из таблицы 3 СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий)

Здания и помещения, коэффициенты и	Градусо-сутки отопительного периода ,	Базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции,
Стен	Покрытий и перекрытий над проездами	Перекрытий чердачных, над неотапливаемыми подпольями и подвалами	Окон и балконных дверей, витрин и витражей	Фонарей
1 Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития		2,1	3,2	2,8	0,3	0,3
	2,8	4,2	3,7	0,45	0,35
	3,5	5,2	4,6	0,6	0,4
	4,2	6,2	5,5	0,7	0,45
	4,9	7,2	6,4	0,75	0,5
	5,6	8,2	7,3	0,8	0,55
a	-	0,00035	0,0005	0,00045	-	0,000025
b	-	1,4	2,2	1,9	-	0,25
2 Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, производственные и другие здания и помещения с влажным или мокрым режимом		1,8	2,4	2,0	0,3	0,3
	2,4	3,2	2,7	0,4	0,35
	3,0	4,0	3,4	0,5	0,4
	3,6	4,8	4,1	0,6	0,45
	4,2	5,6	4,8	0,7	0,5
	4,8	6,4	5,5	0,8	0,55
a	-	0,0003	0,0004	0,00035	0,00005	0,000025
b	-	1,2	1,6	1,3	0,2	0,25
Примечания: 1 Значения для величин , отличающихся от табличных, следует определять по формуле ,   где – градусо-сутки отопительного периода, , для конкретного пункта; и – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий.

Общее термическое сопротивление ограждающей конструкции определяется по формуле

где – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по таблице 4 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»;

– толщины слоев кирпичной стены, ;

– количество слоев кирпичной стены;

– коэффициенты теплопроводности материала слоев, (графа 5 таблицы А.4);

– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 6 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».

Таблицы 4 и 6 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» приведены ниже.

Таблица А.6 – Коэффициенты теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции (таблица 4 СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий)

Внутренняя поверхность ограждения	Коэффициент теплоотдачи ,
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 А.7 – Коэффициенты теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции (таблица 6 СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий)

Наружная поверхность ограждающих конструкций	Коэффициент теплоотдачи для зимних условий ,
1 Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне
2 Перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом, перекрытий над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне
3 Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах, а также наружных стен с воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом
4 Перекрытий над неотапливаемыми подвалами и техническими, подпольями, не вентилируемых наружным воздухом

В соответствии с требования СП 50.13330.2012, сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции должно быть не меньше нормируемого значения , то есть:

Подставляем в уравнение сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции и известное нормируемого значения , решаем это уравнение с одной неизвестной, которой является толщина теплоизоляционного слоя, в нашем случае :

С учетом модульной толщины кирпичной кладки (а толщина кирпичных стен должна быть кратна размеру кирпича: 380, 510, 640, 770 мм) принимаем толщину утеплителя из минераловатных плит Rockwool равной . Тогда общая толщина наружных стен без учета отделочных слоев и составит

Выполним проверочный расчет условия по общему термическому сопротивлению конструкции стены

Так как условие выполняется, то принятая конструкция наружных стен отвечает теплотехническим требованиям. Таким образом, толщина утеплителя из минераловатных плит Rockwool равна ; а общая толщина наружных стен без учета отделочных слоев .

Примечание:

При вычислении неизвестной толщины слоя утеплителя и общей толщины конструкции необходимо учитывать модульные толщины наружных стен:

- толщину слоев плитных утеплителей и панелей типа «сэндвич» следует принимать с учетом стандартных типоразмеров изделий, выпускаемых производством;

- общая толщина наружных трехслойных стеновых панелей принимается 250, 300, 350 или 400 мм;

- толщина кирпичных стен должна быть кратна размеру кирпича (380, 510, 640, 770 мм).