gasu.gov.ru – ГАСУ Управление 1 Общая последовательность выполнения теплотехнического расчета
Прежде
всего, необходимо выбрать конструкцию
наружного ограждения в соответствии с
заданием на проектирование. Рекомендуемые
конструкции наружных стен и покрытий
из условий энергосбережения даны в
прил. 3 и 4 настоящего методического
пособия.
При
расчете многослойной ограждающей
конструкции необходимо выяснить толщину
только одного слоя, например, утеплителя.
Толщина всех остальных слоёв задаётся
по конструктивным соображениям. Зная,
каким должно быть требуемое сопротивление
конструкции теплопередаче и зная
коэффициенты теплопроводности материалов,
из которых она выполнена, мы можем
рассчитать необходимую толщину слоя
утеплителя и всей конструкции.
При
выполнении расчета толщины ограждающей
конструкции следует соблюдать определенную
последовательность.
теплопроводность
сопротивление ограждающий конструкция
Ссылка на расчет. Отчет по результатам расчета.
Представленный теплотехнический расчет ограждающих конструкций зданий является оценочным и предназначен для предварительного выбора материалов
и проектирования конструкций.
При разработке проекта для проведения точного расчета необходимо обратиться в организацию, обладающую соответствующими полномочиями и разрешениями.
Расчет основан на российской нормативной базе:
Добавьте ссылку на расчет в закладки:
Ссылка на расчет
Или скопируйте ее в буфер обмена:
Москва (Московская область, Россия)
Сопротивление теплопередаче:
(м²•˚С)/Вт
Расчет защиты от переувлажнения методом безразмерных величин
Нахождение плоскости максимального увлажнения.
Образование конденсата в проветриваемом чердачном перекрытии или вентилируемом зазоре кровли
Послойный расчет защиты от переувлажнения
Тепловые потери через квадратный метр ограждающей конструкции
Потери тепла через 1 м² за отопительный сезон
Потери тепла через 1 м² за 1 час при температуре самой холодной пятидневки
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева»
Кафедра строительных конструкций
Методические указания по выполнению раздела в курсовом проектировании по дисциплинам «Основы архитектуры и строительных конструкций», «Архитектура гражданских
промышленных зданий», «Архитектура» для студентов направления подготовки 270800.62 «Строительство»
специальности 271101.65 «Строительство уникальных зданий и сооружений», специализация «Строительство высотных и большепролётных зданий и сооружений» всех форм обучения
И. В. Захарова
Н. А. Дьякова
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 5 от 26.11.2012 Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией направления 270800.62 Протокол № 29 от 27.11.2012 Электронная копия хранится в библиотеке КузГТУ
Одной из задач, которые приходится решать в архитектурностроительном проектировании, является обоснование наиболее целесообразных решений ограждающих конструкций зданий и сооружений, удовлетворяющих требованиям обеспечения благоприятного микроклимата в помещениях с минимальными эксплуатационными затратами.
Теплотехнический расчет толщины ограждающей конструкции (наружной стены, покрытия, чердачного перекрытия) является обязательной частью при выполнении следующих разделов основной образовательной программы подготовки бакалавров направления 270800 «Строительство»:
курсовой работы по дисциплине «Основы архитектуры и строительных конструкций» (профили 270801 «Промышленное и гражданское строительство», 270804 «Водоснабжение и водоотведение», 270809 «Экспертиза и управление недвижимостью», 270815 «Автомобильные дороги»);
курсового проекта по дисциплине «Архитектура промышленных и гражданских зданий» (профиль 270801);
архитектурно-конструктивной части выпускной квалификационной работы (профиль 270801).
Студентами по направлению подготовки (специальности) 271101 «Строительство уникальных зданий и сооружений», специализация «Строительство высотных и большепролётных зданий и сооружений» также выполняются теплотехнические расчеты при разработке:
курсовой работы по дисциплине «Архитектура»;
курсового проекта по дисциплине «Архитектура промышленных и гражданских зданий»;
архитектурно-конструктивной части выпускной квалификационной работы.
Методические указания разработаны с учетом требований СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» и рекомендаций СТО 00044807-001-2006 «Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий». В приложении приведены теплотехнические характеристики как традиционных, так и новых, появившихся в последние годы конструкционных и теплоизоляционных материалов.
1. С ТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА. Т ЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В таблице приведены определения основных понятий и величин, используемых в строительной теплотехнике и необходимых для выполнения теплотехнического расчета ограждающей конструкции.
2. Т ЕПЛОПЕРЕДАЧА В ОДНОРОДНОМ ОГРАЖДЕНИИ ПРИ УСТАНОВИВШЕМСЯ ПОТОКЕ ТЕПЛА
Представим себе условную ограждающую конструкцию, состоящую из однородного материала, через которую в холодное время года проходит постоянный тепловой поток. В этом случае график распределения температуры внутри ограждения выглядит следующим образом (рис. 1).
Рис. 1. Распределение температур в однородной ограждающей конструкции при постоянном тепловом потоке
При передаче тепла через ограждающую конструкцию происходит падение температуры от до При этом общий температурный перепад представляет собой сумму трех температурных перепадов:
1) – температурный перепад между температурой воздуха в помещении и температурой внутренней поверхности наружной стены ;
2) температурный перепад в пределах толщины ограждающей конструкции;
3) температурный перепад между температурой наружной поверхности ограждения и температурой наружного воздуха
Каждый из этих температурных перепадов вызван конкретным сопротивлением переносу тепла:
ренней поверхности ограждения ;
термическим сопротивлением конструкции
поверхности ограждения .
Сопротивления тепловосприятию и теплоотдаче называют также сопротивлениями теплообмену; они имеют такую же размерность, как и термическое сопротивление, т. е. м· С/Вт.
Общее (приведенное) термическое сопротивление однослойной ограждающей конструкции С/Вт, равно сумме всех термических сопротивлений, т. е.
слоя, Вт/(м·С), принимаемый по приложению 5, учитывая условия эксплуатации ограждающих конструкций (А или Б), принимаемые в зависимости от влажностного режима помещений и зоны влажности района строительства по табл. 3. При этом влажностный режим помещений в холодный период года следует определять по табл. 4, зону влажности района строительства – по карте зон влажности
3. Т ЕРМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ МНОГОСЛОЙНОЙ КОНСТРУКЦИИ
Однослойные ограждающие конструкции в современном строительстве практически не применяются. Например, кирпичная стена должна иметь хотя бы с внутренний стороны отделочный штукатурный слой. К тому же в связи с возросшими теплотехническими требованиями в ограждающую конструкцию обязательно вводится слой утеплителя. Конструкции, состоящие из нескольких слоев разнородных материалов, называются . Они могут быть двух основных типов:
многослойные конструкции с последовательно расположенными однородными слоями (например, трёхслойная железобетонная панель на гибких связях с эффективным утеплителем);
неоднородные многослойные ограждающие конструкции (например, каменная стена облегченной кладки с теплоизоляционным слоем и кирпичными ребрами жесткости).
Термическое сопротивление м·С/Вт,
рукции с последовательно расположенными однородными слоя-
равно сумме термических сопротивлений всех ее слоев.
где количество слоёв в многослойной конструкции;
– термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки (если она есть), принимаемое по табл. 5.
общее (приведенное) термическое сопротив-
ление многослойной ограждающей конструкции
определяется по формуле
– то же, что в формуле
; – то же, что в формуле
.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Методические указания по выполнению теплотехнического расчета ограждений
в курсовом и дипломном проектировании для студентов направления 550100 ” Строительство”
Составитель И. В. Захарова
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 2 от 02.11. 01
Рекомендованы к печати методической комиссией направления 550100 Протокол № 8 от 16.12.01
Электронная копия находится в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ
Теплотехнический расчет толщины ограждающей конструкции является обязательным разделом при выполнении любого курсового проекта по архитектуре, а также архитектурно-конструктивной части выпускной работы и дипломного проекта для студентов направления 550100 «Строительство».
До 1995 года эти расчеты выполнялись по СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника», в котором использовалась методика, разработанная еще в 1950-е годы.
последние годы в нашей стране особенно остро встала проблема экономии топливно-энергетических ресурсов. В связи с этим возросли требования к эффективности строительных материалов и конструкций, позволяющих обеспечить более высокое сопротивление теплопередаче и, соответственно, меньшие затраты на отопление. Возникла необходимость в изменении методики расчета толщины ограждающих конструкций. В 1995 году издается новый СНиП II-3-79* «Строительная теплотехника», в котором требуемое сопротивление теплопередаче для ограждений возросло в несколько раз.
При таких высоких теплотехнических требованиях использование традиционных однослойных ограждений (кирпич, керамзитобетон) становится невозможным, поскольку толщина стены должна достигать более метра. Стало необходимым широкое применение многослойных ограждений с эффективными утеплителями, а также новых строительных материалов, обладающих низкими коэффициентами теплопроводности.
2000 году взамен СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» был введен в действие новый СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», в котором изменены значения расчетных температур наружного воздуха.
При выполнении расчетов студенты сталкиваются с трудностями из-за недостатка новых СНиПов и методических разработок, поскольку в существующих учебниках, пособиях и справочниках изложена старая методика теплотехнического расчета. С другой стороны, в последние годы в строительстве начал использоваться целый ряд новых эффективных строительных материалов, теплотехнические характеристики которых еще не включены в СНиП II-3-79*, что тоже вызывает трудности при выполнении расчетов в курсовом и дипломном проектировании. Настоящее методическое пособие имеет
целью заполнить существующие пробелы и помочь студентам в выполнении расчетов толщины ограждающих конструкций.
1. С ТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА. О СНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ВЕЛИЧИНЫ
При выполнении расчета необходимо понимать физический смысл ряда понятий и величин, используемых в строительной теплотехнике.
1.1. Плотность строительных материалов –
ние массы строительного материала (, кг) к его объему (, м):
Плотность строительных материалов колеблется в очень широких пределах, от 25-30 кг/му материалов из пористых пластмасс (пенополистирол, пенополиуретан) до 2800-3000 кг/му гранита и мрамора.
1.2. Теплопроводность строительных материалов
зуется коэффициентом теплопроводности Вт/м· С, выражающим количество тепла, проходящего через 1 мограждения при его толщине 1 метр и при разности температур на внутренней и наружной поверхности ограждения 1 С.
На коэффициент теплопроводности материала влияют следующие свойства материала.
Плотность (пористость): чем больше в материале замкнутых пор, тем меньше коэффициент теплопроводностипоскольку любого плотного материала не менее чем в 100 раз превышает
состав. Любой строительный материал имеет в своем составе кристаллические и аморфные вещества в различных соотношениях. Чем выше процент кристаллических веществ, тем больше коэффициент теплопроводности.
Собственная температура материала. Чем она выше, тем большей теплопроводностью обладает конструкция.
Влажность материала. При увлажнении конструкции в поры, заполненные воздухом, попадает вода, коэффициент теплопроводности которой выше, чем у воздуха, приблизительно в 20 раз. Поэтому теплопроводность материала резко возрастает, возникает опасность промерзания ограждающей конструкции. При промерзании конструкции вода, находящаяся в порах, превращается в лёд, коэффициент теплопроводности которого выше, чем у воды, еще в 4 раза. Поэтому так важно не допускать переувлажнения ограждающих конструкций.
Наибольшим коэффициентом теплопроводности обладают ме-
таллы: сталь – 50 Вт/м·С, алюминий – 190 Вт/м·С, медь – 330 Вт/м·С. Наименьший коэффициент теплопроводности у эффективных утеплителей, пенополистирола и пенополиуретана: 0,03-0,04 Вт/м·С.
1.3. Термическое сопротивление (сопротивление теплопере-
м·С /Вт– важнейшее теплотехническое свойство ограждения. Оно характеризуется разностью температур внутренней и наружной поверхности ограждения, через 1 мкоторого проходит 1 ватт тепловой энергии (1 килокалория в час).
Чем больше термическое сопротивление ограждающей конструкции, тем лучше её теплозащитные свойства. Из формулы
видно, что для увеличения термического сопротивления необходимо либо увеличить толщину ограждения , либо уменьшить коэффициент теплопроводности , то есть использовать более эффективные материалы. Последнее более выгодно из экономических соображений.
При передаче тепла через ограждающую конструкцию происходит падение температуры от до . При этом общий температурный перепад состоит из суммы трех температурных перепадов:
несколько выше температуры наружного воздуха Каждый из этих температурных перепадов вызван конкретным
Сопротивления тепловосприятию и теплоотдаче иногда называют сопротивлениями теплообмену; они имеют такую же размерность, как и термическое сопротивление, т. е. м· С/Вт
Общее (приведенное) термическое сопротивление однослойной ограждающей конструкции С/Вт, равно сумме всех от-
дельных сопротивлений, т. е.
Однослойные ограждающие конструкции в строительстве практически не применяются. Например, кирпичная стена должна иметь хотя бы внутренний штукатурный слой из цементно-песчаного раствора, к тому же в связи с возросшими теплотехническими требованиями в конструкцию стены обязательно вводится слой эффективного утеплителя. Конструкции, состоящие из нескольких слоев разнородных материалов, называют . Многослойные конструкции могут быть двух основных типов:
курсовом проектировании достаточно уметь выполнять расчет для первого типа конструкций. Расчет конструкций второго типа бо-
лее трудоемок и, в случае необходимости, может быть выполнен по СНиП II-3-79*.
где – количество слоёв в многослойной конструкции;
Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек (по прил. 4 СНиП II-3-79*)
4. Т РЕБУЕМОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
Общее сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций следует принимать не менее требуемого сопротивление теплопередаче , т.е. должно выполняться неравенство
санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле
;
из условий энергосбережения по формуле (5а).
4.1. Из санитарно-гигиенических и комфортных условий
определяется только для следующих видов зданий:
зданий с влажным или мокрым режимом;
зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной);
зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 С и ниже;
для внутренних стен, перегородок и перекрытий между
помещениями при разности расчетных температур воздуха в этих помещениях более 6 С .
этом случае требуемое сопротивление теплопередаче определяется по формуле
расчетная температура внутреннего воздуха, С, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений (см. также прил. 2);
расчетная зимняя температура наружного воздуха, С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99 (см. прил. 1);
4.2. Из условий энергосбережения принимается для всех остальных видов зданий по табл. 2 в зависимости от градусо-суток отопительного периода (ГСОП), определяемых по формуле
ной 8 С по СНиП 23-01-99 (см. прил. 1).
Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций в зависимости от градусо-суток отопительного периода (по табл. 1б СНиП II-3-79*)
2 Пример 1
Рассчитать
толщину наружной стены жилого здания,
расположенного в городе Топки Кемеровской
области.
относительная
влажность внутреннего воздуха φ=
55%
(см.
прил.2 настоящего пособия);
Рис.
2. Эскиз конструкции стены
1.
В соответствии с п. 4.1. и 4.2, требуемое
сопротивление теплопередаче данного
здания следует определять из условий
энергосбережения в зависимости от
градусо-суток отопительного периода
по формуле (5а):
ГСОП
= (20-(-8,2))·235 = 6627.
.
Общее термическое сопротивление
ограждающей конструкции определяем по
формуле
:
Rо
=
1/8,7 + 0,026 + 0,23 + δ3/0,052
+ 0,73 + 0,021 + 1/23 = 3,72
.
С учетом модульной толщины кирпичной
кладки принимаем
толщину утеплителя из минераловатных
плит равной 0,14 м.
Тогда общая толщина наружных стен без
учета отделочных слоев составит 0,64 м
(2,5 кирпича).
Проведем
проверочный расчет общего термического
сопротивления конструкции:
Rо
=
1/8,7 + 0,026 + 0,23 + 0,14/0,052 + 0,73 + 0,021 + 1/23 =3,85
Вывод:
принятая конструкция наружных стен
отвечает теплотехническим требованиям.
Параметры внутреннего воздуха для теплотехнического расчета.
При теплотехническом расчете, особенно, что касается расчета точки росы и сопротивления паропроницаемости очень важно правильно принять при расчете влажность и температуру внутреннего воздуха, т.к. от этого во многом зависит результат расчета. Если эти параметры не указаны в задании на проектирование (исходные данные) то их следуют принимать согласно следующих нормативных документов. Для удобства представлены выдержки из них.
1. СП50.13330.2012. « Тепловая защита зданий»
для помещений жилых зданий, больничных учреждений, диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, общеобразовательных детских школ, детских садов, яслей, яслей-садов (комбинатов) и детских домов – 55%;
для кухонь – 60%;
для ванных комнат – 65%;
для теплых подвалов и подполий с коммуникациями – 75%;
для теплых чердаков жилых зданий – 55%;
для других помещений общественных зданий (за исключением вышеуказанных) – 50%.
Температура внутреннего воздуха:
Для жилых, лечебно профилактических и детских учреждений, школ, интернатов, гостинец и общежитий -20-22oС.
Для общественных кроме указанных выще, административных и бытовых, производственных и других зданий-16-21oС.
2. ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»
Жилая комната -45-60%
Кухня,туалет,ванная –не нормируется.
Межквартирный коридор 30-45%
Вестибюль, лестничная клетка, кладовые –не нормируется.
Жилая комната 20-23oС
Межквартирный коридор 18-20oС
Вестибюль, лестничная клетка, кладовые 16-18oС
Кроме вышеуказанных, в определенных случаях параметры внутреннего воздуха необходимо принимать в соответствии со следующими документами:
3. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
4. СанПиН 2.2.4.548-96 Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.
5. СанПин 2.1.2.1002-00 Санитарно-эпидемиологическиетребования к жилым зданиям и помещениям
Значения коэффициента теплотехнической однородности некоторых типов ограждающих конструкций, используемого для теплотехнического расчета.
– для стен с оконными проемами r = 0, 75 – 0,85 в зависимости от соотношения площади окон к площади фасада (для соотношения 0,18 величина r = 0,8);
– для глухих участков стен r = 0,92;
– для перекрытий верхнего этажа, совмещенных с покрытием кровли r = 0,95;
– для утепленного чердачного или цокольного перекрытия r = 0,97.