Теплотехнический расчет ограждающих конструкций.

Теплотехнический расчет заключается в определении толщины основного слоя ограждения, утеплителя, отделочных слоев, который будут удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям и условию энергосбережения.

Теплотехнический расчет проводится для наружной стены, бесчердачного перекрытия и пола.

Основным условием теплотехнических свойств рассчитываемых конструкций является соотношение:

где - термическое сопротивление

где n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по таблице 2

Таблица2. – Коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху

- расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая согласно ГОСТ12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений: принимается 20℃

–расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП [4]

- нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых по таблице 3.

Таблица 3. Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции

Здания и помещения	Нормируемый температурный перепад , °С, для
наружных стен и перекрытий	перекрытий над проездами, подвалами и подпольями
Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты	4,0	2,0

– коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по таблице 4;

Таблица 4. – Коэффициенты теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции.

Внутренняя поверхность ограждения	Коэффициент теплоотдачи ,
Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты h ребер к расстоянию a между гранями соседних ребер	8,7
Примечание - Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограж-дающих конструкций животноводческих и птицеводческих зданий следует при-нимать в соответствии с СНиП 2.10.03.

Определение требуемого сопротивления теплопередачи из условий энергосбережения по величине показателя ℃∙сут. отопительного периода ГСОП и назначения здания:

где и – средняя температура в и продолжительность в сутках периода со среднесуточной температурой воздуха ≤ 8℃.

где , – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы;

Таблица 5. Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Здания и помещения, коэффициенты и .	Градусо-сутки отопительного периода , °С·сут	Нормируемые значения сопротивления теплопередаче , м ·°С/Вт, ограждающих конструкций
Стен	Покрытий и перекрытий над проездами	Перекрытий чердачных, над неотапли-ваемыми подпольями и подвалами
1 Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития		2,1	3,2	2,8
	2,8	4,2	3,7
	3,5	5,2	4,6
	4,2	6,2	5,5
	4,9	7,2	6,4
	5,6	8,2	7,3
-	0,00035	0,0005	0,00045
-	1,4	2,2	1,9

Толщину искомого слоя утеплителя ограждающей конструкции определяется следующим способом – сопротивление теплопередачи принимают равным большему из значений требуемых сопротивлений теплопередачи и

где – сопротивление сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции, которое определяется по формуле:

где - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции принимаемый по таблице 6.

Таблица 6. – Коэффициенты теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции

Наружняя поверхность ограждающих конструкций	Коэффициент теплоотдачи для зимних условий,
Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах, а так же наружных стен с воздушной прослойкой, вентилируемой наружним воздухом.
Перекрытий над неотапливаемыми подвалами и техническими подпольями не вентилируемых наружным воздухом.

– термическое сопротивление отдельных слоев ограждающих конструкций, включая теплоизоляционный слой, определяемый по формуле, .

,

где – толщина слоя в метрах;

– расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, , принимаемый СНиП в таблицах 7,8 и 10.

1. Расчет конструкции наружных стен:

Таблица 7. Конструкция наружных стен

№ слоя	Конструкция	Толщина слоя δ, м	Расчетные коэффициенты
Теплопроводности λ, Вт/(м ×°С)	Теплоусвоения (при периоде 24 ч) s, Вт/(м2×°С)	Паропроницаемости m, мг/(м×ч×Па)
	отделочный слой	0,01	0,93	11,09	0,09
	кирпичная кладка	0,380	0,76	9,70	0,12
	утепляющий	0,19	0,09	1,44	0,41
	кирпичная кладка	0,120	0,76	9,70	0,12

Требуемое сопротивление передачи в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями и необходимой комфортностью помещения определяется по формуле :

Сопротивление теплопередаче выбираем по большему значению :

В качестве утепляющего слоя: плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные на синтетических и битумных связующих. [10]

Минераловатные плиты выпускают толщиной от 50 до 100 мм шагом 10 мм. Для удовлетворения условий теплопроводности примем толщину утеплителя 190 мм. Определим

Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции :

2. Расчет конструкции пола первого этажа:

Таблица 8. Пол первого этажа

№ слоя	Конструкция d=0,10	Толщина слоя δ, м	Расчетные коэффициенты
Теплопроводности , Вт/(м ×°С)	Теплоусвоения (при периоде 24 ч) s, Вт/(м2×°С)	Паропроницаемости m, мг/(м×ч×Па)
	паркет по мастике	0,01	0,23	5,86	0,05
	стяжка	0,02	0,87	10,42	0,098
	пароизоляционный слой	0,003	0,17	3,53	1,1
	теплоизоляционный слой	0,2	0,052	0,82	0,06
	плита перекрытия	0,14	2,04	18,95	0,03

Требуемое сопротивление передачи в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями и необходимой комфортностью помещения:

Требуемое сопротивление теплопередачи из условия энергосбережения по величине градуса суток отопительного периода (ГСОП) и назначения здания определяется по формуле:

Сопротивление теплопередаче выбираем по большему значению :

Определение термического сопротивления неоднородной конструкции методом сложения проводимостей. [п. 5.1.3, 12]

Рисунок 1. Поперечное сечение приты (а) и расчетная схема (б)

Таблица 9. Термическое сопротивление воздушной прослойки.

Находим термическое сопротивление многопустотной железобетонной панели. Для упрощения круглые отверстия-пустоты панели диаметром 100 мм заменяем равновеликими по площади квадратными со стороной:

Выделяем регулярный элемент и делим его плоскостями, параллельными тепловому потоку. Получаем два параллельных участка. Участок I - однородный, участок II - многослойный, состоящий из двух одинаковых по толщине слоев а и в, а также горизонтальной воздушной прослойки. Сопротивления теплопередаче этих участков R_I и R_II соответственно равны:

Термическое сопротивление воздушной прослойки R_в.т для панели перекрытия над неотапливаемым подвалом с утеплителем, лежащим под железобетонной плитой, горизонтальная воздушная прослойка от холодного техподполья отделена слоем утеплителя, поэтому в ней воздух находится при положительной температуре. Для прослойки толщиной 0,09 м в этих условиях при потоке теплоты сверху вниз R_в.п = 0,13 .

Сопротивление теплопередаче всего регулярного элемента при разбивке его плоскостями, параллельными тепловому потоку:

Делим регулярный элемент плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку и получаем три параллельных участка. Участки а и в - однородные, участок б - неоднородный, состоящий из горизонтальной воздушной прослойки и слоя железобетона шириной I = 0,06 м и толщиной = 0,09 м.

Определяем сопротивление теплопередаче участков:

Сопротивление участка б R_б определяем по формуле:

Сопротивление теплопередаче всего регулярного элемента м²·°С/Вт, при разбивке его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку, определяем по формуле:

Приведенное термическое сопротивление теплопередаче плиты R₄, м²·°С/Вт, определяется по формуле [3] :

Толщина утеплителя:

Согласно номенклатуре утеплитель пенополистирол выпускают толщиной 0,1 м, следовательно, увеличиваем получившуюся толщину до 0,2 м и пересчитываем сопротивление теплопередаче :

Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции :

3. Расчет конструкции перекрытия чердака:

Таблица 10. Перекрытие чердака

№ слоя	Конструкция d=0,10	Толщина слоя δ, м	Расчетные коэффициенты
Теплопроводности , Вт/(м ×°С)	Теплоусвоения (при периоде 24 ч) s, Вт/(м2×°С)	Паропроницаемости m, мг/(м×ч×Па)
	армированная стяжка	0,050	0,81	9,76	0,12
	утепляющий слой		0,052	0,82	0,06
	пароизоляционный слой	0,003	0,17	3,53	1,1
	плита перекрытия	0,14	2,04	18,95	0,03

Требуемое сопротивление передачи в соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями и необходимой комфортностью помещения:

Требуемое сопротивление теплопередачи из условия энергосбережения по величине градуса суток отопительного периода (ГСОП) и назначения здания определяется по формуле:

Сопротивление теплопередаче выбираем по большему значению :

Так как ж/б панели на перекрытии чердака и над подвалом аналогичны, то термическое сопротивление многопустотной ж/б плиты:

Толщина утеплителя:

Согласно номенклатуре утеплитель пенополистирол выпускают толщиной 0,1 м, следовательно, увеличиваем получившуюся толщину до 0,2 м и пересчитываем сопротивление теплопередаче :

Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции :

Таблица 11. Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

План типового этажа. Вариант 9