ТЕПЛОТЕХНІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ТА ПІДБІР

Опубликовано: 12.01.2019

ОГОРОДЖУЮЧИХ КОНСТРУКЦІЙ БУДИНКУ

Перед початком теплотехнічного розрахунку огороджувальних конструкцій необхідно відповідно до завдання виписати вихідні дані (місце будівництва, розрахункові параметри внутрішнього та зовнішнього повітря, зона вологості і температурна зона району будівництва) та визначити умови експлуатації будівельних огороджувальних конструкцій.

Основною характеристикою зовнішніх огороджувальних конструкцій будинку є їхній опір теплопередачі R О, який має відповідати гігієнічним вимогам і бути оптимальним з економічної точки зору. Крім цього, опір теплопередачі R О кожної зовнішньої захисної конструкції житлового чи громадського будинку має бути не меншим відповідного нормативного опору теплопередачі R но, дод. 2 [1,2], тобто:

 

RО ≥ R 0н (1)

Теплопровідність будівельних матеріалів і, відповідно, термічний опір теплопередачі захисних конструкцій R О значною мірою залежить від їхньої вологості, тобто, від умов, в яких експлуатується будинок чи споруда. Згідно з [1] вологісний режим приміщень будівель у зимовий період залежно від відносної вологості та температури внутрішнього повітря необхідно встановлювати за табл. 1.

Таблиця 1

Вологісний режим приміщень будинків і споруд у зимовий період

 

Умови, в яких експлуатуються будівельні конструкції, прийнято позначати буквами А і Б, які визначаються залежно від вологісного режиму експлуатації приміщень будинку та від зони вологості району будівництва. Територія України (див дод. 1) має дві зони вологості – суху (С) та нормальну (Н). При розрахунках опору теплопередачі огороджувальних конструкцій умови експлуатації приймаються залежно від вологісного режиму експлуатації приміщень згідно з табл. 2.

 

Таблиця 2

Вологісні умови експлуатації матеріалу в огороджувальних конструкціях

 

Вологісний режим приміщень Умови експлуатації
сухий А
нормальний Б
вологий Б

 

Нормативний опір теплопередачі огороджуючих конструкцій Rон встановлений для кожної з чотирьох температурних зон України (дод. 2). Границі температурних зон встановлені в залежності від середньої температури і тривалості опалювального сезону. Номери температурних зон для більшості міст України вказані в дод. 1.

Огороджувальні конструкції для нового будівництва, а також при реконструкції вже існуючих будівель, для підвищення захисних характеристик влаштовують їх утеплення. Товщину шару утеплювача δут, необхідного для забезпечення нормативного опору теплопередачі Rно заданої конструкції зовнішньої стіни, можна визначити з умови

Rст + δут /λут ≥ Rно, (2)

де Rст - термічний опір заданої конструкції зовнішньої стіни, оС/Вт;

- товщина шару утеплювача, м; λут – коефіцієнт теплопровідності матеріалу утеплювача при відповідних умовах експлуатації, табл. 3.

Мінімально допустиме значення опору теплопередачі внутрішніх конструкцій (стіни, перекриття), що розмежовують приміщення з температурами повітря, які відрізняються більше ніж на 30С та приміщень з поквартирним регулюванням теплоспоживання визначається за формулою:

, (3)

де t в – розрахункова температура внутрішнього повітря, в приміщенні, для житлових будинків приймається t в = 20 оС; tз.- розрахункова температура зовнішнього повітря, оС приймається за дод. 1; αв – коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні, приймається αв =8,7 Вт/(м2оС); Δtсг – допустима за санітарно-гігієнічними вимогами різниця між температурами внутрішнього повітря і внутрішньої поверхні зовнішньої конструкції. Значення Δtсг можна приймати за табл. 4.

 

Таблиця 3

Розрахункові теплофізичні характеристики теплоізоляційних

Будівельних матеріалів

Матеріал Густина в сухому стані, , кг/м3 Теплопровідність, λ Вт/моС), в умовах експлуатації Примітки
А Б
Плити з мінеральної вати на синтетичному зв’язуючому 0,055 0,060 0,062 0,070 Товщина плит 20…70 мм
Мати мінеральні прошивні будівельні 0,049 0,053 0,054 0,059 Рулон шириною 1,2 м довжиною 12 м товщиною 35 і 50мм
Плити із скляного штапельного волокна; ISOVER 0,043 0,042 0,047 0,049 Плити 600х600мм товщиною 30 мм; 800х800мм товщиною 60 мм
Теплоізоляційні плити ROKWOOL   0,058   0,064    
Плити з пінополістиролу 0,043 0,040 0,053 0,045 Товщина плит 10…60 мм
Гравій керамзитовий 0,11. 0,12  

 

Таблиця 4

Допустима різниця температур Δtсг , 0С.

Призначення будинку Огороджувальна конструкція
стіни перекриття горища перекриття над підвалом
житлові, школи 4,0 3,0 2,0
громадські, адміністративні 5,0 4,0 2,5

 

Приклад 1. Підібрати зовнішні огороджуючі конструкції 5-ти поверхового житлового будинку в м. Житомирі. Зовнішні стіни будинку складено із керамічної пустотної цегли на цементно-пісчаному розчині товщиною 525 мм, внутрішні стіни та перегородки - бетонні, підлога - паркетна.

 

Вихідні дані для заданого району будівництва (за дод. 1):

Температура найхолоднішої п’ятиденки t з = - 22 оС;

Температурна зона І;

Зона вологості С (суха).

За табл. 1 прийнято нормальний вологісний режим в приміщеннях будинку в холодний період у відповідності до відносної вологості та температури внутрішнього повітря. Тоді за табл. 2 визначено - умови експлуатації огороджувальних конструкцій Б.

Зовнішні стіни.

Опір теплопередачі заданої конструкції стіни будинку в умовах експлуатації Б становить Rст=0,97 м2оС/Вт (дод. 3). Потрібно перевірити відповідність опору теплопередачі даної конструкції стін вимогам норм, і при необхідності визначити товщину шару утеплювача δут (рис. 1) для забезпечення виконання цих вимог.

Рис. 1. Схема зовнішньої стіни будинку з утепленням

 

Згідно з дод. 2 нормативний опір теплопередачі стін в температурній зоні, де знаходиться район будівництва, Rно = 2,8 м2оС/Вт.

За умови (2) опір теплопередачі стіни з утепленням повинен бути не меншим н ормативного.

Товщина шару утеплювача (пінополістирол, за умов експлуатації Б λут = 0,045 Вт/моС, табл.3) розраховується за формулою δут = λут (Rно - Rст)= 0,045(2,8 - 0,97)= 0,082 м. Округляємо отримане значення товщини шару утеплювача до більшого значення кратного 10мм (δут = 0,09 м ) і знаходимо повний опір теплопередачі зовнішньої стіни з утеплювачем із пінополістиролу Rо = Rст + δут / λут = 0,97 + 0,09/0,045 = 2,97 м2оС/Вт, значення якого використовуємо в подальших розрахунках.

Горищне перекриття .

Нормативний опір теплопередачі перекриття Rно = 3,3 м2оС/Вт

(за дод. 2). Для виконання вимоги (1) за дод. 5 приймаємо тришарову панель з важкого бетону з утеплювачем із мінераловатних плит товщиною 370/200 в якої Rо = 2,23 м2оС/Вт. Товщину додаткового шару утеплювача (плити з мінеральної вати на синтетичному звязуючому, за умов експлуатації Б λут = 0,062 Вт/моС, табл.3) розраховується за формулою

δут = λут (Rно - Rст)= 0,062(3,3 - 2,23)= 0,066 м. Округляємо отримане значення товщини шару утеплювача до більшого значення кратного 10мм (δут = 0,07 м ) і знаходимо повний опір теплопередачі перекриття з додатковим утепленням Rо = Rст + δут / λут = 2,23 + 0,07/0,062 =

= 3,36 м2оС/Вт, значення якого використовуємо в подальших розрахунках.