24artstroy.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теплотехнический расчет с примером

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.

Сопротивлением теплопередаче стен

Для нахождения этого параметра используем СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» который можно скачать на нашем сайте (ссылка).

В пункте 5 «Тепловая защита зданий» представлены несколько формул, которые помогут нам рассчитать толщину утеплителя и стен. Для того чтобы это сделать существует параметр, называемый сопротивлением теплопередаче и обозначаемый буквой R. Он зависит от необходимой температуры внутри помещения и климатических условий данного города или района.

В общем случает он рассчитывается по формуле R ТР = a х ГСОП + b.

Согласно таблице 3, значения коэффициентов a и b для стен жилых зданий равняется 0,00035 и 1,4 соответственно.

Осталось только найти величину ГСОП. Расшифровывается она как градусо-сутки отопительного периода. С этим значением придется немного повозится.

Формула для расчета ГСОП = (tВtОТ) х zОТ.

В данной формуле tВ — это температура, которая должна быть внутри помещения. По нормам она равняется 20-22 0 С.

Значение параметров tОТи zОТ означают среднюю температуру наружного воздуха и количество суток отопительного периода в году. Узнать их можно в СНиП 23-01-99 «Строительная климатология». (ссылка).

Если посмотрите на данный СНиП, то увидите большую таблицу в самом начале, где для каждого города или района приведены климатические параметры.

Нас будет интересовать колонка, в которой написано «Продолжительность и средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8 0 С».

Пример расчета параметра R ТР

Для того, чтобы все стало более понятным, давайте рассчитаем сопротивлением теплопередаче стен (R ТР ) для дома построенного в г. Казань.

Для этого у нас есть две формулы:

R ТР = a х ГСОП + b,

Сначала рассчитаем ГСОП. Для этого ищем г. Казань в правой колонке СНиП 23-01-99.

Находим по таблице, что средняя температура tОТ = — 5,2 0 С, а продолжительность zОТ = 215сут/год.

Теперь нужно определится, какая температура воздуха внутри помещения для вас комфортна. Как было написано выше оптимальным считается tВ = 20-22 0 С. Если вы любите более прохладную или более теплую температуру, то при расчете ГСОП для значение tВ может быть другим.

Итак, подсчитаем ГСОП для температуры tВ = 18 0 С и tВ = 22 0 С.

ГСОП18 = (18 0 С-(-5,2 0 С) х 215 суток/год = 4988.

ГСОП22 = (22 0 С-(-5,2 0 С) х 215 суток/год = 5848

Теперь найдем сопротивление теплопередаче. Как мы уже знаем коэффициенты a и b для стен жилых зданий, согласно таблице 3 из СП 50.13330.2012 равняются 0,00035 и 1,4.

Читать еще:  Утеплитель для труб холодного водоснабжения

R ТР (18 0 С) = 0,00035 х 4988 + 1,4 = 3,15 м 2 * 0 С/Вт, для 18 0 С внутри помещения.

R ТР (22 0 С) = 0,00035 х 5848 + 1,4 = 3,45 м 2 * 0 С/Вт, для 22 0 С.

Таким сопротивление, должна обладать стена вместе с утеплителем, для того чтобы в доме были минимальные теплопотери.

Итак, необходимые начальные данные мы получили. Теперь перейдём ко второму этапу, к определению толщины утеплителя.

Расчет теплоизоляционного слоя: формулы и примеры

Чтобы иметь возможность точно рассчитать величину утепления, необходимо найти коэффициент сопротивления теплопередачи всех материалов стены или другого участка дома. Он зависит от климатических показателей местности, поэтому вычисляется индивидуально по формуле:

tв — показатель температуры внутри помещения, обычно составляет 18-22ºC;

tот — значение средней температуры;

zот — длительность отопительного сезона, сутки.

Значения для подсчета можно найти в СНиП 23-01-99.

При вычислении теплового сопротивления конструкции, необходимо сложить показатели каждого слоя: R=R1+R2+R3 и т. д. Исходя из средних показателей для частных и многоэтажных домов определены примерные значения коэффициентов:

  • стены — не менее 3,5;
  • потолок — от 6.

Толщина утеплителя зависит от материала постройки и его величины, чем меньше теплосопротивление стены или кровли, тем больше должен быть слой изоляции.

Пример: стена из силикатного кирпича толщиной в 0,5 м, которая утепляется пенопластом.

Rст.=0,5/0,7=0,71 — тепловое сопротивление стены

R- Rст.=3,5-0,71=2,79 — величина для пенопласта

Имея все данные, можно рассчитать необходимый слой утеплителя по формуле: d=Rxk

Для пенопласта теплопроводность k=0,038

d=2,79×0,038=0,10 м — потребуются плиты пенопласта толщиной в 10 см

По такому алгоритму легко подсчитать оптимальную величину теплоизоляции для всех участков дома, кроме пола. При вычислениях, касающихся утеплителя основания, необходимо обратиться к таблице температуры грунта в регионе проживания. Именно из нее берутся данные для вычисления ГСОП, а далее ведется подсчет сопротивления каждого слоя и искомая величина утеплителя.

Какие данные нужны для расчета толщины утеплителя?

Размер слоя изоляции зависит от теплового сопротивления материала. Этот показатель является величиной, обратной теплопроводности. Каждый материал — дерево, металл, кирпич, пенопласт или минвата обладают определенной способностью передавать тепловую энергию. Коэффициент теплопроводности высчитывается в ходе лабораторных испытаний, а для потребителей указывается на упаковке.

Если материал приобретается без маркировки, можно найти сводную таблицу показателей в интернете.

На что ориентироваться при расчете теплоизоляции?

Вопросом теплоизоляции зданий занимается прикладная наука теплотехника. В соответствии с ее рекомендациями был создан Свод правил СП 50.13330.2012, входящий в СНиП 23-02-2003 и регламентирующий тепловую защиту зданий.

В СНиП 23-01-99 (Строительная климатология) приводятся исходные климатологические данные для местностей и регионов Российской Федерации.

Эти документы служат ориентирами для расчетов необходимой толщины и общего количества теплоизоляционных материалов. Проделав такие расчеты, владелец дома получает необходимую информацию для закупки и начала работ.

Популярные способы утепления стен

Утеплить поверхности сегодня можно самыми различными способами. Все они могут делиться на подтипы по двум критериям:

  • Выбранному утеплителю
  • Способу проведения монтажных работ

Набирает большую популярность метод под названием моностена. Она представляет собой перегородку исключительно из одного материала – древесины или кирпича. Толщина свыше 40 см позволяет забыть о дополнительном утеплении.

Второй тип – многослойный пирог. В этом случае утеплитель располагают внутри стены между наружной и внутренней панелью. Если теплоизоляция предусматривается на этапе возведения перегородок – проблем не возникнет.

Когда утеплитель нужно поместить в уже выстроенные стены, содержащие полости – работу доверяют исключительно специалистам. Так как операция проводится «в слепую», у них должно быть в распоряжении специальное оборудование (эндоскопическая камера или телевизор), позволяющее наблюдать за всем происходящим.

Читать еще:  Толщина утеплителя для дымохода

Третий вариант – нанесение утеплителя снаружи на поверхность стен с последующим его сокрытием. Декорирование может быть любым: оштукатуривание, плитка, сайдинг и т. п. В этом случае особое внимание уделяется парорегуляции, гидроизоляции и ветровой защите.

Характеристики строительных материалов и коэффициент теплопроводности

Утепление дома минеральной ватой

Многие строительные фирмы предлагают услуги по расчёту термоизоляции, но у этого есть своя цена, которую вам придётся дополнительно покрывать, кроме работы и материала. Чтобы разобраться, как рассчитать толщину утеплителя, вам вовсе не обязательно получать специальное образование, для этого просто можно воспользоваться готовыми формулами, подставив в них необходимые значения.

К тому же, любой производитель утеплителя указывает в документах коэффициент теплопроводности материала.

Расчёт толщины теплоизоляции

Утепление лоджии экструзионным пенополистиролом

Строительный материалКоэффициент теплопроводности (Вт/м*k)
Минеральная вата0,045 – 0,07
Стекловата0,033 – 0,05
Эковата (целлюлоза)0,038 – 0,045
Пенопласт0,031 – 0,041
Экструзионный пенополистирол0,031 – 0,032
Опилки (стружки)0,07 – 0,093
ДСП, ОСП (OSB)0,15
Дуб0,20
Сосна0,16
Пустотелый кирпич0,35 – 0,41
Обычный кирпич0,56
Керамзит0,16
Железобетонная плита2,0
  • Чтобы рассчитать, какой толщиной должен быть утеплитель, нам нужно определить число R, которое означает необходимое теплосопротивление для каждого отдельно взятого региона или местности. Также мы обозначим толщину слоя буквой p (в метрах), а буквой k мы обозначим коэффициент теплопроводности. Значит, тепловое сопротивление или толщину слоя (пол, стена, потолок) мы будем рассчитывать по формуле R=p/k.

Примеры термоизоляционных расчетов

Теплоизоляция с отделкой в разрезе

  • Итак, как мы уже говорили, определение толщины утеплителя будет зависеть от климатических условий вашего региона или даже небольшой местности. Допустим, для южных регионов России мы возьмём необходимый коэффициент теплового сопротивления для потолка – 6 (м 2 *k/Вт), для пола – 4,6 (м 2 *k/Вт) и для стен – 3,5 (м 2 *k/Вт). Теперь, имея на руках региональные показатели, нам необходимо привести в соответствие с ними и толщину термоизоляции.
  • На рисунке вверху вы видите стену в полтора кирпича, толщина которой имеет 0,38м, также нам известен коэффициент теплопроводности этого материала – 0,56. Значит Rкирпичной стены=p/k=0,38/0,56=0,68. Но нам необходимо в общем достичь цифры 3,5 (м 2 *k/Вт), тогда Rминеральной ваты=Rобщеекирпичной стены=3,5-0,68=2,85 (м 2 *k/Вт). А вот сейчас, зная основную формулу, определяем, какая нам нужна толщина утеплителя урса (минеральной ваты).
  • Сейчас мы можем использовать калькулятор толщины утеплителя (очень много в интернете), но можем это сделать своими руками – так будет точнее: pминеральной ваты=R*k=2,85*0,07=0,1995. Значит, необходимая толщина такого термоизолятора будет составлять 199,5 мм, то есть – 200 мм. Но, опять же, вам нужно обращать внимание на коэффициент теплопроводности покупаемого материала.

Утепление потолка пенопластом

  • Точно таким же способом определяется и толщина пенопласта для утепления дома, так давайте попробуем рассчитать этот материал для потолка. Допустим, у нас перекрытие будет из железобетонной плиты, толщиной 200 мм, тогда Rжби=p/k=0,2/2=0,1 (м 2 *k/Вт). Теперь pпенопласта=Rпотолка-Rжби=6-0,1=5,9. Как видите, бетон практически не греет и потолок вам придётся утеплять шестью слоями 100 мм-ого пенопласта, что, в принципе, неприемлемо, но это расчёт в чистом виде, а ведь там, помимо ЖБИ ещё будет штукатурка, доски и тому подобное.
  • По этим же формулам рассчитывается и толщина утеплителя для пола, хотя, в общем, утеплитель толщиной 30 мм в таких случаях оказывается достаточным (с учётом того, что пол деревянный). Эти же параметры действенны для лоджий и балконов, если вы хотите получить там микроклимат, сходный с комнатной температурой.

Совет. Рассчитывая толщину утеплителя, вам следует обратить внимание и на другие его свойства, такие как устойчивость к влаге или к активной химической среде.
Дело в том, что вам, возможно, придётся использовать паропроницаемые плёнки, ветробарьеры и/или гидроизоляцию, а эти материалы тоже способствуют утеплению зданий.

О популярных термоизоляторах

Виды минеральной ваты

  • Минеральная вата для утепления производится в рулонах или в матах (см. фото вверху), при этом ширина рулонов может составлять либо 600, либо 1200 мм, а маты имеют обычно 1000X600 мм. Толщина такого термоизолятора может от 20 до 200 мм, к тому же одну сторону материала иногда покрывают алюминиевой фольгой, что резко снижает теплопроводность.
  • К тому же, минеральная вата подразделяется на каменную вату, шлаковату и стекловату, а каждая из разновидностей имеет свой коэффициент теплопроводности, указанный производителем на маркировке. Такую изоляцию используют наиболее часто при строительстве зданий, но она боится влаги (вымываются связующие элементы).

Совет. При использовании минеральной ваты для изоляции зданий следите за тем, чтобы она не сминалась, потому что при этом будут утеряны полезные свойства.
Для монтажа материала пользуйтесь защитными средствами (перчатки, очки, респиратор).

Пенопласт для термоизоляции зданий

  • Не менее популярным материалом можно назвать пенопласт для утепления, который более удобен в монтаже, так как имеет твёрдую структуру. Толщина материала бывает от 20 до 100омм, а по периметру панель имеет 1000×1000 мм. Из-за разной плотности и толщины такой утеплитель имеет разный коэффициент, но это указывается в маркировке заводом-изготовителем.
  • Пенопласт горит, а при температуре от 75⁰c-80⁰C начинается деструкция и он выделяет фенолы, что опасно для здоровья. Чаще всего его используют в комплекте с негорючей облицовкой. Так же, панели плотностью 25 кг/см 2 можно шпаклевать и штукатурить. Ещё используют очень похожий, но имеющий большую плотность, пеноплекс (экструдированный пенополистирол), который не горит, но тлеет и выделяет токсины.
Читать еще:  Утепляем баню из керамзитоблоков изнутри

  • Очень часто для пола и утепления потолка в доме со стороны чердака используют керамзит – инструкция позволяет его применение также и для стен для колодцевой кладки. Материал достаточно лёгок (по сравнению с другими стройматериалами), но впитывая влагу, очень долго её отдаёт. Поэтому для него нужна гидроизоляция.

Толщина утеплителя в каркасном доме

Необходимая толщина определяется по тем же формулам, что и при традиционном строительстве. Дополнительные слои многослойной стены дают примерно 10% от его величины. Толщина стены каркасного дома меньше, чем при традиционной технологии, и точка росы может оказаться ближе к внутренней поверхности. Поэтому излишне экономить на толщине утеплителя не стоит.

Для правильного расчета необходимо обладать некоторыми знаниями, к которым относятся:

  • расположение пола по отношению к уровню земли;
  • температура грунта на глубине.

В этом поможет следующая таблица.

Расчет происходит по следующему сценарию:

  • определяется ГОСП;
  • вычисляется теплосопротивление;
  • определяется толщина всех слоев и сопротивление каждого из них;
  • данные суммируются.

Для нахождения толщины утеплителя нужно из нормативного сопротивления вычесть суммарное значение слоев, исключение — изоляционный. Для нахождения нужного значения теплосопротивление утеплителя умножают на коэффициент теплопроводности.

Если процесс «Как рассчитать толщину утеплителя для стен» не слишком понятен, то лучше пойти другим путем: в сети можно найти множество калькуляторов, которые способны значительно облегчить ваши труды.

О том, как надо это делать, смотрите здесь:

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector