1.2 Расчет толщины утепляющего слоя однородной однослойной и многослойной ограждающей конструкции
Используемые в настоящее время в практике строительства однослойные и многослойные ограждающие конструкции (стена, покрытие, перекрытие) состоят из однородных и неоднородных слоев.
Рассмотрим методику выполнения теплотехнического расчета однослойной и многослойной ограждающей однородной конструкции.
Задача состоит в определении толщины слоя утеплителя δут, м, (толщину слоя утеплителя округлять до 0,01 м).
При выполнении теплотехнического расчета для зимних условий, прежде всего, необходимо убедиться, что конструктивное решение проектируемого ограждения позволяет обеспечить необходимые санитарно-гигиенические и комфортные условия микроклимата. Для этого требуемое сопротивление теплопередаче, определяют по формуле, м2∙°С/Вт
Rотр = |
(tв − tн )n |
, |
(1) |
|
|||
|
∆t н αв |
|
|
где tв – расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая
по нормам |
проектирования |
соответствующих |
зданий, |
|
ГОСТ 30494-96; |
|
|
|
|
tн – расчетная зимняя температура, °С, равная |
средней |
|||
температуре |
наиболее |
холодной |
пятидневки |
|
обеспеченностью 0,92, [1, таблица 1*] или таблица А.1; |
|
|||
n – коэффициент, |
принимаемый в зависимости от положения |
|||
наружной поверхности ограждающих конструкций по |
||||
отношению к наружному воздуху, [2, таблица 6] или |
||||
таблица 8; |
|
|
|
|
tн – нормативный |
температурный |
перепад между |
температурой |
|
внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности |
||||
ограждающей конструкции, °С, [2, таблица 5] или таблица 6; |
||||
αв – коэффициент |
теплоотдачи |
внутренней |
поверхности |
|
ограждения, Вт/(м2∙°С), [2, таблица 7] или таблица 7. |
|
|||
9
Таблица 6 – Значение нормируемого температурного перепада tн, °C
Нормируемый температурный перепад tн, °С для
перекрытий
Здания и помещения наружных покрытий и над стен чердачных проездами,
перекрытий подвалами и подпольями
1.Жилые, лечебно-
профилактические и детские |
4,0 |
3,0 |
2,0 |
|
учреждения, школы, интернаты |
|
|
|
|
2. |
Общественные, кроме |
|
|
|
указанных в п. 1 , |
|
|
|
|
административные и бытовые, |
4,5 |
4,0 |
2,5 |
|
за исключением помещений с |
|
|
|
|
влажным или мокрым режимом |
|
|
|
|
3. |
Производственные с сухим |
tв- tр, |
0,8(tв- tр), но |
2,5 |
но не |
||||
и нормальным режимами |
более 7 |
не более 6 |
|
|
|
|
|
|
|
4.Производственные и другие
помещения с влажным или |
tв- tр |
0,8(tв- tр) |
2,5 |
|
|||
мокрым режимом |
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 7 – Значение |
коэффициента |
у |
внутренней |
|||
|
поверхности αв |
|
|
|
|
|
|
|
Внутренняя поверхность ограждающих |
|
|
Коэффициент |
|
||
|
конструкций |
|
|
теплоотдачи αв, |
|
||
|
|
|
|
|
|
Вт/(м2∙°С) |
|
1. |
Стен, полов, гладких потолков, потолков с |
|
|
|
|
||
выступающими ребрами при отношении высоты h |
|
|
|
|
|||
ребер к расстоянию а между гранями соседних |
|
|
|
|
|||
ребер h/a ≤ 0,3. |
|
|
|
|
8,7 |
|
|
2. |
Потолков с выступающими ребрами при |
|
|
|
|
||
отношении h/a>0,3. |
|
|
|
|
|
|
|
3. |
Зенитных фонарей |
|
|
|
|
|
|
10
Таблица 8 – Значение коэффициента n, учитывающего положение наружного ограждения по отношению к наружному воздуху
|
Ограждающие конструкции |
|
Коэффициент |
|
|||
|
|
|
n |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Наружные стены и покрытия (в том числе |
|
|
|
|
|
||
|
вентилируемые наружным воздухом), |
|
|
|
|
|
|
|
перекрытия чердачные (с кровлей из штучных |
|
|
|
|
||
|
материалов) и над проездами, перекрытия над |
|
1 |
|
|
||
|
холодными (без ограждающих стенок) |
|
|
|
|
|
|
|
подпольями в Северной строительно- |
|
|
|
|
|
|
|
климатической зоне. |
|
|
|
|
|
|
2. Перекрытия над холодными подвалами, |
|
|
|
|
|
||
|
сообщающимися с наружным воздухом, |
|
|
|
|
|
|
|
перекрытия чердачные (с кровлей из рулонных |
|
|
|
|
||
|
материалов), перекрытия над холодными (с |
|
|
0,9 |
|
|
|
|
ограждающими стенками) подпольями и |
|
|
|
|
|
|
|
холодными этажами в Северной строительно- |
|
|
|
|
||
|
климатической зоне. |
|
|
|
|
|
|
3. Перекрытия над неотапливаемыми подвалами со |
|
0,75 |
|
|
|||
|
световыми проемами в стенах. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
4. Перекрытия над неотапливаемыми подвалами |
|
|
|
|
|||
|
без световых проемов в стенах, расположенные |
|
0,6 |
|
|
||
|
выше уровня земли. |
|
|
|
|
|
|
5. |
Перекрытия над неотапливаемыми |
|
|
|
|
|
|
|
техническими подпольями, расположенные ниже |
|
0,4 |
|
|
||
|
уровня земли. |
|
|
|
|
|
|
|
Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) следует |
||||||
определять по формуле, °С∙сут |
|
|
|
|
|
|
|
|
ГСОП = (tв −tоп ) zоп, |
|
|
|
(2) |
||
где |
zоп – продолжительность |
отопительного |
периода, |
сут., |
[1, |
||
|
таблица 1*] или приложение А, таблица А.1; |
|
|
|
|||
|
tоп – средняя температура |
отопительного |
периода, |
°С, |
[1, |
||
|
таблица 1*] или приложение А, таблица А.1. |
|
|
|
|||
11
Расчетные значения сопротивлений теплопередаче Rо однослойной и многослойной ограждающей конструкции (рисунок 1) определяют из уравнений, соответственно, (м2·°С)/Вт:
Rо |
= |
1 |
|
+ |
|
δ1(ут) |
+ |
1 |
|
|
, |
|
|
|
(3) |
|||||||
αв |
|
|
λ1(ут) |
αн |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Rо = |
1 |
|
+ |
∑ |
|
δi |
+ |
δут |
|
+ |
|
|
1 |
, |
|
(4) |
||||||
α |
|
|
|
|
λ |
|
|
α |
|
|
||||||||||||
|
в |
|
|
|
|
λ |
i |
ут |
|
|
н |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где δi – толщина отдельных слоев ограждающей конструкции, м; |
||||||||||||||||||||||
δут – толщина утепляющего слоя, м; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
λi – коэффициент |
теплопроводности |
|
|
отдельных |
слоев |
|||||||||||||||||
ограждающей конструкции, Вт/(м·ºС), [3, приложение Т] или |
||||||||||||||||||||||
приложение А, таблица А.3; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
λут – коэффициент |
теплопроводности |
|
|
утепляющего |
слоя, |
|||||||||||||||||
Вт/(м·ºС), [3, приложение Т] или приложение А, таблица А.3; |
||||||||||||||||||||||
αн – коэффициент |
теплоотдачи |
|
|
|
наружной |
поверхности |
||||||||||||||||
ограждения, Вт/(м∙°С), [3, таблица 6] или таблица 9. |
|
|||||||||||||||||||||
а б
Рисунок 1 – Ограждающая конструкция а – однослойная; б – многослойная
12
Таблица 9 – Значение коэффициента теплоотдачи наружной поверхности ограждения αн
|
|
Коэффициент |
|
Наружная поверхность |
|
теплоотдачи для |
|
ограждающих конструкций |
зимних условий |
|
|
|
|
αн, Вт/(м2·°С) |
|
1. Наружных стен, покрытий, перекрытий над |
|
|
|
проездами и над холодными (без ограждающих |
23 |
|
|
стенок) подпольями в Северной строительно- |
|
||
|
|
||
климатической зоне |
|
|
|
2. Перекрытий над холодными подвалами, |
|
|
|
сообщающимися с наружным воздухом; |
|
|
|
перекрытий над холодными (с ограждающими |
17 |
|
|
стенками) подпольями и холодными этажами в |
|
|
|
Северной строительно-климатической зоне |
|
|
|
3. Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми |
|
|
|
подвалами со световыми проемами в стенах, а |
12 |
|
|
также наружных стен с воздушной прослойкой, |
|
||
|
|
||
вентилируемой наружным воздухом |
|
|
|
4. Перекрытий над неотапливаемыми подвалами |
|
|
|
без световых проемов в стенах, расположенных |
|
|
|
выше уровня земли, и над неотапливаемыми |
6 |
|
|
техническими подпольями, расположенными |
|
|
|
ниже уровня земли |
|
|
|
Определяется приведенное |
сопротивление |
теплопередаче |
|
ограждающих конструкций Rотр.эн , |
(м2·ºС)/Вт, |
соответствующее |
|
высоким теплозащитным свойствам, по [2, таблица 4] или таблице 10 в зависимости от полученного значения ГСОП и типа здания или помещения.
Сравнивают Rотр и Rотр.эн :
если Rотр > Rотр.эн , то для дальнейших расчетов принимают Rотр ;
если Rотр < Rотр.эн , то для расчетов принимают Rотр.эн . Приравнивая правую часть уравнения (4) к выбранной величине
Rо = Rотр или Rо = Rотр.эн , получим выражение для определения предварительной толщины слоя утеплителя δут, м:
13
Таблица 10 – Нормы сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций
|
|
|
|
|
|
|
|
Приведенное сопротивление |
|||||||
|
|
|
|
|
теплопередаче ограждающих конструкций |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rотр.эн , (м2·ºС) |
|
|
|
Здания и |
|
ГСОП |
|
|
|
|
покрытийи перекрытийнад проездами |
перекрытий чердачных, над холодными подпольямии подвалами |
|
иокон балконных дверей |
|||||
помещения |
|
|
стен |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Жилые, лечебно- |
|
2000 |
|
|
2,1 |
|
|
3,2 |
|
2,8 |
|
0,3 |
|||
|
4000 |
|
|
2,8 |
|
|
4,2 |
|
3,7 |
|
0,45 |
||||
профилактические |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
6000 |
|
|
3,5 |
|
|
5,2 |
|
4,6 |
|
0,6 |
||||
и детские |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
8000 |
|
|
4,2 |
|
|
6,2 |
|
5,5 |
|
0,7 |
||||
учреждения, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
10000 |
|
4,9 |
|
|
7,2 |
|
6,4 |
|
0,75 |
|||||
школы, интернаты |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
12000 |
|
5,6 |
|
|
8,2 |
|
7,3 |
|
0,8 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Общественные, |
|
2000 |
|
|
1,8 |
|
|
2,4 |
|
2,0 |
|
0,3 |
|||
кроме указанных |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4000 |
|
|
2,4 |
|
|
3,2 |
|
2,7 |
|
0,4 |
||||
выше, |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
административные |
|
6000 |
|
|
3,0 |
|
|
4,0 |
|
3,4 |
|
0,5 |
|||
и бытовые, за |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8000 |
|
|
3,6 |
|
|
4,8 |
|
4,1 |
|
0,6 |
||||
исключением |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
помещений с |
|
10000 |
|
4,2 |
|
|
5,6 |
|
4,8 |
|
0,7 |
||||
влажным или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12000 |
|
4,8 |
|
|
6,4 |
|
5,5 |
|
0,8 |
|||||
мокрым режимом |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Производственные |
|
2000 |
|
|
1,4 |
|
|
2,0 |
|
1,4 |
|
0,25 |
|||
|
4000 |
|
|
1,8 |
|
|
2,5 |
|
1,8 |
|
0,3 |
||||
с сухим и |
|
6000 |
|
|
2,2 |
|
|
3,0 |
|
2,2 |
|
0,35 |
|||
нормальным |
|
8000 |
|
|
2,6 |
|
|
3,5 |
|
2,6 |
|
0,4 |
|||
режимами |
|
10000 |
|
3,0 |
|
|
4,0 |
|
3,0 |
|
0,45 |
||||
|
|
12000 |
|
3,4 |
|
|
4,5 |
|
3,4 |
|
0,5 |
||||
Примечание. Промежуточные значения |
Rотр.эн следует |
определять |
|||||||||||||
интерполяцией |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
+ ∑ |
δ |
i |
|
1 |
|
|
|
||
δут |
= Rо |
|
|
|
+ |
|
(5) |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
− |
αв |
λi |
|
λут , |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
αн |
|
|
||||||
14
где αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/(м2∙°С), таблица 7;
αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения, Вт/(м∙°С), таблица 9;
δi, λi, λут – то же, что и в уравнении (4).
Для панельных стен сопротивление теплопередаче, найденное по формулам (3) и (4), допускается умножать на коэффициент теплотехнической однородности r, принимаемый по таблице 11.
Таблица 11 – Значения коэффициента теплот ехнической однородности r
|
Ограждающая конструкция |
Коэффициент r |
1. |
Из однослойных легкобетонных панелей |
0,90 |
2. |
Из легкобетонных панелей с термовкладышами |
0,75 |
3. |
Из трехслойных железобетонных панелей с |
0,70 |
|
эффективным утеплителем и гибкими связями |
|
|
|
|
4. |
Из трехслойных железобетонных панелей с |
|
|
эффективным утеплителем и железобетонными |
0,60 |
|
шпонками или ребрами из керамзитобетона |
|
5. |
Из трехслойных железобетонных панелей с |
|
|
эффективным утеплителем и железобетонными |
0,50 |
|
ребрами |
|
6. |
Из трехслойных металлических панелей с |
0,75 |
|
эффективным утеплителем |
|
|
|
|
7. |
Из трехслойных асбестоцементных панелей |
0,70 |
Вычисленное значение δут должно быть скорректировано в соответствии с требованиями, унификации конструкции ограждений.
Толщина наружных стен из кирпичной кладки может приниматься 0,39; 0,51; 0,64; 0,77 м, а наружных стеновых панелей – 0,20; 0,25; 0,30; 0,40 м. Характеристики наружных ограждений приведены в приложении Б, таблица Б.1.
После выбора общей толщины конструкции δо, м, и толщины утеплителя δут, м, уточняем общее фактическое сопротивление
теплопередаче всех слоев ограждения Rоф по формуле, (м2∙°С)/Вт:
15