Термично инженерно изчисляване на обграждащите конструкции: пример за изчисление и проектиране. Формула за изчисляване на топлинно инженерство на обграждащите конструкции

Създаването на удобни условия за живот или работа е основна задача на строителството. Значителна част от територията на страната ни е в северните ширини със студен климат. Затова поддържането на удобна температура в сградите винаги е актуално. С нарастването на тарифите за енергия, намаляването на потреблението на енергия за отопление излиза на преден план.

Климатични характеристики

Изборът на конструкцията на стените и покрива зависи главно от климатичните условия на строителната зона. За тяхното определение е необходимо да се позове на SP131.13330.2012 "Строителна климатология". За изчисленията се използват следните стойности:

• Температурата на най-студения петдневен период е 0.92, обозначена с Tn;
• средната температура се обозначава от Тот;
• продължителност, се обозначава от ZOT.

За примера за Мурманск стойностите имат следните значения:

• Тн = -30 градуса;
• Това = -3,4 градуса;
• ZOT = 275 дни.

Освен това е необходимо да се зададе проектната температура вътре в телевизионната зала, тя е определена в съответствие с GOST 30494-2011. За жилища можете да вземете TV = 20 градуса.

За да се извърши топлотехническото изчисление на прилежащите конструкции, GSOP (денят на отоплителния период) се изчислява предварително:
GSOP = (TV - TOT) x ЗОТ.
В нашия пример GSOP = (20 - (-3,4)) x 275 = 6435.

Ключови индикатори

За правилния избор на материалите на обграждащите конструкции е необходимо да се определи какви термични характеристики трябва да притежават. Способността на веществото да провежда топлина се характеризира с неговата топлопроводимост, обозначена с гръцката буква л (ламбда) и измерена в W / (mx градуса). Способността на конструкцията да задържа топлината се характеризира с нейната устойчивост на топлопредаване R и е равна на съотношението на дебелината към топлинната проводимост: R = d / l.

В случай, че структурата се състои от няколко слоя, съпротивлението се изчислява за всеки слой и след това се сумира.

Устойчивостта на топлопреминаване е основният индикатор на външната структура. Стойността му трябва да надвишава нормативната стойност. Извършвайки изчислението на топлоизолацията на сградната обвивка, трябва да определим икономически обоснования състав на стените и покрива.

Стойности на термичната проводимост

Качеството на топлоизолацията се определя главно от топлинната проводимост. Всеки сертифициран материал се подлага на лабораторни тестове, в резултат на които тази стойност се определя за работните условия "А" или "В". За нашата страна повечето райони отговарят на условията за експлоатация на "Б". Извършвайки топлотехническия калкулатор на заграждащите конструкции на къщата, трябва да се използва тази стойност. Стойностите на топлинната проводимост са посочени на етикета или в паспорта на материалите, но ако те не са налични, могат да се използват референтни стойности от Кодекса за практика. Стойностите за най-популярните материали са дадени по-долу:

• Зидария от обикновени тухли - 0.81 W (m х deg.).
• Зидария от силициев диоксид - 0,87 W (m х.).
• Газ и пенобетон (плътност 800) - 0.37 W (mx степен).
• Дървесината от иглолистни видове е 0,18 W (mx степен).
• Екструдирана полистиролова пяна - 0,032 W (mx степен).
• Плочи с минерална вата (плътност 180) - 0,048 W (mx степен).

Нормативната стойност на устойчивостта на топлопреминаване

Изчислената стойност на устойчивостта на топлопреминаване не трябва да бъде по-малка от базовата стойност. Базовата стойност се определя съгласно Таблица 3 SP50.13330.2012 "Топлинна защита на сгради". Таблицата определя коефициентите за изчисляване на основните стойности на устойчивостта на топлопредаване на всички ограждащи конструкции и типове сгради. Продължавайки да се започне изчисляване на температурни изчисления на придружаващите конструкции, пример за изчисление може да бъде представен, както следва:

• Rsten = 0.00035x6435 + 1.4 = 3.65 (mx дебелина / W).
• Рпокр = 0,0005х6435 + 2,2 = 5,41 (m х градуси / W).
• Рчерд = 0,00045х6435 + 1,9 = 4,79 (m х градуси / W).
• Rockne = 0.00005х6435 + 0.3 = 0.62 (m х ° / W).

Thermal изчисление външни стени се отнася и за всички проекти, затваряне на "топло" контура - етаж на приземния етаж или tehpodpolya, външни стени (включително прозорци и врати), комбинирани покритие или припокриване на неотопляем таван. Също така, изчисляването трябва да се извърши за вътрешни структури, ако температурната разлика в съседните помещения е повече от 8 градуса.

Топлоизолация на стени

Повечето от стените и таваните са многопластови и хетерогенни в конструкцията си. Термотехническият калкулация на обхващащите структури на многопластовата структура е, както следва:
R = d1 / ll + d2 / l2 + dn / ln,
където n е параметрите на n-тия слой.

Ако разгледаме тухлена мазилка, получаваме следната конструкция:

• външен слой от мазилка с дебелина 3 см, топлопроводимост 0,93 W (mx степен);
• тухлена зидария от твърда глинеста тухла 64 см, топлопроводимост 0.81 W (mx степен);
• вътрешният слой с дебелина на гипса 3 cm, топлопроводимост 0.93 W (m х.).

Формулата за изчисляване на топлотехниката на обграждащите конструкции е, както следва:

R = 0.03 / 0.93 + 0.64 / 0.81 + 0.03 / 0.93 = 0.85 (mx deg / W).

Получената стойност е значително по-ниска от предварително определената базова стойност на устойчивостта на топлопредаване в стените на жилищна сграда в Мурманск 3.65 (mx deg / W). Стената не отговаря на регулаторните изисквания и трябва да бъде изолирана. За изолацията на стената, която използваме плочи от минерална вата дебелина 150 mm и топлопроводимост 0,048 W (mx степен).

След като се избере топлоизолационната система, е необходимо да се извърши изчисление на топлотехниката за проверка на прилежащите конструкции. Примерът за изчисление е даден по-долу:

R = 0.15 / 0.048 + 0.03 / 0.93 + 0.64 / 0.81 + 0.03 / 0.93 = 3.97 (mx deg / W).

Получената изчислена стойност е по-голяма от базовата стойност - 3.65 (mx deg / W), изолираната стена отговаря на изискванията на нормите.

Изчисляването на припокривания и припокриващи се покрития се извършва по подобен начин.

Термично изчисляване на подовете в контакт със земята

Често в частни домове или обществени сгради етажите на първите етажи се извършват на земята. Устойчивостта на топлопредаване на такива подове не е стандартизирана, но поне конструкцията на подовете не трябва да позволява падането на роса. Изчисляването на структурите, които са в контакт със земята, се извършва по следния начин: подовете са разделени на 2 метра ширини, започващи от външната граница. Такива зони са разпределени до три, останалата част принадлежи към четвъртата зона. Ако подовата конструкция не осигурява ефективна изолация, устойчивостта на топлопредаване на зоните се приема, както следва:

• 1 зона - 2.1 (m х градуси / W);
• 2 зони - 4,3 (m х градуси / W);
• 3 зони - 8.6 (m х градуси / W);
• 4 зони - 14,3 (m х градуси / W).

Лесно е да се види, че колкото по-далече е подовата площ от външната стена, толкова по-висока е нейната устойчивост на топлопредаване. Ето защо, често се ограничава до изолация на периметъра на пода. В този случай съпротивлението на топлопренасянето на изолираната структура се добавя към устойчивостта на топлопредаване на зоната.
Изчисляването на съпротивлението на топлопредаване на пода трябва да бъде включено в общото топлинно инженерно изчисление на обграждащите конструкции. Пример за изчисляване на етажите на земята ще бъде разгледан по-долу. Заемаме площ от 10 x 10, равна на 100 кв. М.

• Площта на 1 зона ще бъде 64 квадратни метра.
• Зона 2 е с площ от 32 квадратни метра.
• Площта на третата зона ще бъде 4 квадратни метра.

Средна стойност на устойчивостта на топлопредаване на пода на земята:
Рпола = 100 / (64 / 2,1 + 32 / 4,3 + 4 / 8,6) = 2,6 (m х градуси / W).

След като завършихме изолацията на периметъра на пода с полистиренова плоча с дебелина 5 см, ширина от 1 м, получаваме средната стойност на съпротивлението на топлопредаване:

Rpola = 100 / (32 / 2,1 + 32 / (2,1 + 0,05 / 0,032) + 32 / 4,3 + 4 / 8,6) = 4,09 (m х K / W).

Важно е да се отбележи, че по този начин се изчисляват не само етажите, но и структурите на стените, които са в контакт със земята (стените на вдлъбнатият под, топлата маза).

Топлоизолация на врати

Основната стойност на устойчивостта на топлопреминаване на входните врати се изчислява малко по-различно. За да го изчислите, първо трябва да изчислите устойчивостта на топлопредаване на стената според санитарния и хигиенния критерий (не падаща роса):
Рст = (Тв - Тн) / (ДТн х ав).

Тук DTN - разликата в температурата между вътрешната повърхност на стената и температурата на въздуха в помещението, се определя от Кодекса за стандарти и за жилища е 4.0.
av е коефициентът на топлопреминаване на вътрешната повърхност на стената, според съвместното предприятие е 8.7.
Базовата стойност на вратите е равна на 0.6 x Pst.

За избрания дизайн на вратата се изисква да се извърши топлотехническо изчисление на заграждащите конструкции. Пример за изчисляване на входната врата:

Рдв = 0,6 х (20 - (-30)) / (4 х 8,7) = 0,86 (m х grad / W).

Това изчислената стойност ще съответства на вратата, изолирани от минерална вата 5 см. Неговата устойчивост пренос на топлина да бъде R = 0,05 / 0048 = 1,04 (m х K / W), която е по-голяма от изчислената.

Пълни изисквания

Извършват се изчисления на стени, тавани или покрития, за да се проверят елементарните изисквания на стандартите. Наборът от правила също така установява цялостно изискване, характеризиращо качеството на изолацията на всички ограждащи конструкции като цяло. Тази стойност се нарича "специфична характеристика за термично екраниране". Без нейната проверка не е завършено изчисление на топлинното инженерство на обграждащите конструкции. Пример за изчисление за SP е даден по-долу.

Kob = 88.77 / 250 = 0.35, което е по-малко от нормализираната стойност от 0.52. В този случай площта и обемът се вземат за къща с размери 10 х 10 х 2,5 м. Устойчивостта на топлопреминаване е равна на базовите стойности.

Стандартизираната стойност се определя в съответствие с JV, в зависимост от отопляемия обем на къщата.

В допълнение към сложното изискване, за съставяне на енергиен паспорт се използва и изчисление на топлотехниката на прилежащите конструкции, като в прикачения файл към SP50.13330.2012 е даден пример за издаване на паспорт.

Коефициент на хомогенност

Всички горни изчисления са приложими за хомогенни структури. Това на практика е много рядко. За да се отчетат несъответствията, които намаляват устойчивостта към пренос на топлина, се въвежда корекционен коефициент на равномерност на топлинното инженерство r. Взема се предвид промяната в устойчивостта на топлопредаване, въведена от прозорците и отворите на вратите, външните ъгли, нееднообразните включвания (например напречници, греди, усилващи ремъци), студени мостове и други.

Изчисляването на този коефициент е доста сложно, поради което в опростена форма е възможно да се използват приблизителни стойности от референтната литература. Например, за зидария - 0,9, трислойни панели - 0,7.

Ефективна изолация

Избирайки домашна изолационна система, лесно е да се уверите, че отговаряте на съвременните изисквания термична защита без използването на ефективна изолация е почти невъзможно. Така че, ако използвате традиционни глинени тухли, ще ви е необходима зидария с дебелина няколко метра, което е икономически непрактично. В същото време ниската топлопроводимост на съвременните нагреватели на базата на експандиран полистирол или каменна вата ни позволява да се ограничим до дебелина от 10-20 см.

Например, за да постигнете съпротивление на топлопредаване за базова линия от 3,65 (m × deg / W), ще ви е необходимо:

• тухлена стена с дебелина 3 м;
• зидария от пенобетонови блокове от 1,4 м;
• изолация от минерална вата 0,18 м.