مثال على حساب الهندسة الحرارية لجدار خارجي. حساب الهندسة الحرارية للهياكل: ما هو وكيف يتم تنفيذه حساب الهندسة الحرارية لجدار متجانس

منذ زمن طويل، تم بناء المباني والهياكل دون التفكير في خصائص التوصيل الحراري التي تتمتع بها الهياكل المحيطة. وبعبارة أخرى، كانت الجدران سميكة ببساطة. وإذا صادف وجودك في بيوت التجار القديمة، فربما لاحظت أن الجدران الخارجية لهذه المنازل مصنوعة من الطوب الخزفي، الذي يبلغ سمكه حوالي 1.5 متر. مثل هذا السماكة من جدار الطوب يضمن ولا يزال يضمن إقامة مريحة تمامًا للأشخاص في هذه المنازل، حتى في أشد الصقيع.

في الوقت الحاضر تغير كل شيء. والآن ليس من المربح اقتصاديًا جعل الجدران سميكة جدًا. ولذلك، تم اختراع المواد التي يمكن أن تقلل منه. ومنها: العزل و كتل سيليكات الغاز. بفضل هذه المواد، على سبيل المثال، سمك البناء بالطوبيمكن تخفيضها إلى 250 ملم.

الآن غالبًا ما تكون الجدران والأسقف مصنوعة من طبقتين أو ثلاث طبقات، طبقة واحدة منها عبارة عن مادة ذات خصائص عزل حراري جيدة. ومن أجل تحديد السُمك الأمثل لهذه المادة، يتم إجراء حساب هندسي حراري وتحديد نقطة الندى.

يمكنك معرفة كيفية حساب نقطة الندى في الصفحة التالية. سيتم أيضًا أخذ حسابات الهندسة الحرارية في الاعتبار هنا باستخدام مثال.

الوثائق التنظيمية المطلوبة

للحساب، ستحتاج إلى اثنين من SNiPs، ومشروع مشترك واحد، وGOST واحد ودليل واحد:

• سنيب 23-02-2003 (SP 50.13330.2012). " الحماية الحراريةالمباني ". طبعة محدثة من عام 2012.
• سنيب 23-01-99* (SP 131.13330.2012). “بناء علم المناخ”. طبعة محدثة من عام 2012.
• س.ب 23-101-2004. "تصميم الحماية الحرارية للمباني".
• GOST 30494-96 (تم استبداله بـ GOST 30494-2011 منذ عام 2011). "المباني السكنية والعامة. معلمات المناخ المحلي الداخلي ".
• فائدة. على سبيل المثال. ماليافين "فقدان الحرارة للمبنى. الدليل المرجعي" .

المعلمات المحسوبة

في عملية إجراء حسابات الهندسة الحرارية، يتم تحديد ما يلي:

• الخصائص الحرارية مواد البناءالهياكل المغلقة
• انخفاض مقاومة نقل الحرارة.
• امتثال هذه المقاومة المنخفضة للقيمة القياسية.

مثال. الحساب الهندسي الحراري لجدار ثلاثي الطبقات بدون فجوة هوائية

البيانات الأولية

1. المناخ المحلي والمناخ المحلي الداخلي

منطقة البناء: نيجني نوفغورود.

الغرض من المبنى: سكني.

الرطوبة النسبية المحسوبة للهواء الداخلي في حالة عدم التكثيف على الأسطح الداخلية للأسوار الخارجية تساوي - 55٪ (SNiP 23-02-2003 البند 4.3. الجدول 1 لظروف الرطوبة العادية).

درجة حرارة الهواء المثالية في غرفة المعيشة خلال موسم البرد هي t int = 20 درجة مئوية (GOST 30494-96 الجدول 1).

درجة حرارة الهواء الخارجي المقدرة نص، تحددها درجة حرارة أبرد فترة خمسة أيام مع احتمال 0.92 = -31 درجة مئوية (SNiP 23-01-99 الجدول 1 العمود 5)؛

مدة فترة التسخين بمتوسط ​​درجة حرارة الهواء الخارجي اليومي 8 درجات مئوية تساوي z ht = 215 يومًا (SNiP 23-01-99 الجدول 1 العمود 11)؛

متوسط ​​درجة حرارة الهواء الخارجي لفترة التسخين t ht = -4.1 درجة مئوية (SNiP 23-01-99 الجدول 1 العمود 12).

2. تصميم الجدار

يتكون الجدار من الطبقات التالية:

• الطوب الزخرفي (بيسر) سماكة 90 مم؛
• العزل (لوح الصوف المعدني) ، في الشكل يُشار إلى سمكه بعلامة "X" ، حيث سيتم العثور عليه أثناء عملية الحساب ؛
• الطوب الرملي الجيري بسمك 250 مم.
• الجص (ملاط معقد) طبقة إضافية للحصول على صورة أكثر موضوعية، حيث أن تأثيرها ضئيل، لكنه موجود.

3. الخصائص الفيزيائية الحرارية للمواد

يتم تلخيص قيم خصائص المواد في الجدول.

ملحوظة (*):يمكن أيضًا العثور على هذه الخصائص من الشركات المصنعة لمواد العزل الحراري.

حساب

4. تحديد سمك العزل

لحساب سمك طبقة العزل الحراري، من الضروري تحديد مقاومة انتقال الحرارة للهيكل المغلق بناءً على متطلبات المعايير الصحية وتوفير الطاقة.

4.1. تحديد معيار الحماية الحرارية بناءً على شروط توفير الطاقة

تحديد درجة أيام فترة التسخين وفقًا للفقرة 5.3 من SNiP 23/02/2003:

د د = ( ر كثافة العمليات - ر HT) ض ht = (20 + 4.1)215 = 5182 درجة مئوية × يوم

ملحوظة:يتم أيضًا تعيين أيام الدرجة العلمية GSOP.

يجب أن تؤخذ القيمة القياسية لمقاومة انتقال الحرارة المنخفضة بما لا يقل عن القيم القياسية المحددة وفقًا لـ SNIP 23-02-2003 (الجدول 4) اعتمادًا على درجة يوم منطقة البناء:

R req = a×D d + b = 0.00035 × 5182 + 1.4 = 3.214m2 × درجة مئوية/ث,

حيث: Dd هو يوم الدرجة لفترة التدفئة في نيجني نوفغورود،

a و b - المعاملات المقبولة وفقًا للجدول 4 (إذا SNiP 23-02-2003) أو وفقًا للجدول 3 (إذا SP 50.13330.2012) لجدران مبنى سكني (العمود 3).

4.1. تحديد معايير الحماية الحرارية بناءً على ظروف الصرف الصحي

وفي حالتنا يعتبر كمثال، حيث يتم حساب هذا المؤشر للمباني الصناعية ذات الحرارة الزائدة المعقولة أكثر من 23 وات / م 3 والمباني المخصصة للتشغيل الموسمي (الخريف أو الربيع)، وكذلك المباني ذات الحرارة الداخلية المقدرة درجة حرارة الهواء التي تبلغ 12 درجة مئوية أو أقل هي مقاومة انتقال الحرارة للهياكل المغلقة (باستثناء الهياكل الشفافة).

تحديد المقاومة القياسية (الحد الأقصى المسموح به) لنقل الحرارة وفقًا لظروف الصرف الصحي (الصيغة 3 SNiP 23/02/2003):

حيث: n = 1 - المعامل المعتمد حسب الجدول 6 للجدار الخارجي؛

t int = 20°С - القيمة من البيانات الأصلية؛

t ext = -31°С - القيمة من البيانات الأصلية؛

Δt n = 4°С - فرق درجة الحرارة المعياري بين درجة حرارة الهواء الداخلي ودرجة حرارة السطح الداخلي للهيكل المحيط، مأخوذ وفقًا للجدول 5 في هذه الحالة للجدران الخارجية للمباني السكنية؛

α int = 8.7 W/(m 2 × ° C) - معامل نقل الحرارة للسطح الداخلي للهيكل المحيط، مأخوذ وفقًا للجدول 7 للجدران الخارجية.

4.3. معيار الحماية الحرارية

من الحسابات المذكورة أعلاه، نختار مقاومة نقل الحرارة المطلوبة R req من حالة توفير الطاقة ونشير إليها الآن R tr0 = 3.214 م2 × درجة مئوية/ث .

5. تحديد سمك العزل

لكل طبقة من جدار معين، من الضروري حساب المقاومة الحرارية باستخدام الصيغة:

حيث: δi - سمك الطبقة، مم؛

χ i هو معامل التوصيل الحراري المحسوب لمادة الطبقة W/(m × °C).

1 طبقة ( الطوب الزخرفي): ر 1 ​​= 0.09/0.96 = 0.094 م2 × درجة مئوية/ث .

الطبقة الثالثة (الطوب الرملي الجيري): R3 = 0.25/0.87 = 0.287 م2 × درجة مئوية/ث .

الطبقة الرابعة (الجص): R4 = 0.02/0.87 = 0.023 م2 × درجة مئوية/ث .

تحديد الحد الأدنى المسموح به (المطلوب) للمقاومة الحرارية مادة العزل الحراري(الصيغة 5.6 من تأليف E.G. Malyavin "فقد الحرارة في المبنى. الدليل المرجعي"):

حيث: R int = 1/α int = 1/8.7 - مقاومة انتقال الحرارة على السطح الداخلي؛

R ext = 1/α ext = 1/23 - مقاومة انتقال الحرارة على السطح الخارجي، يتم أخذ α ext وفقًا للجدول 14 للجدران الخارجية؛

ΣR ط = 0.094 + 0.287 + 0.023 - مجموع المقاومات الحرارية لجميع طبقات الجدار بدون طبقة عازلة، يتم تحديدها مع الأخذ في الاعتبار معاملات التوصيل الحراري للمواد المعتمدة في العمود A أو B (العمودان 8 و 9 من الجدول D1 SP 23-101-2004) في وفقا لظروف الرطوبة في الجدار، م 2 درجة مئوية / ث

سمك العزل يساوي (الصيغة 5.7):

حيث: lect ut - معامل التوصيل الحراري للمادة العازلة، W/(m°C).

تحديد المقاومة الحرارية للجدار بشرط أن يكون سمك العزل الإجمالي 250 مم (الصيغة 5.8):

حيث: ΣR t,i هو مجموع المقاومة الحرارية لجميع طبقات السياج، بما في ذلك الطبقة العازلة، ذات السمك الهيكلي المقبول، م 2 درجة مئوية/ث.

ومن النتيجة التي حصلنا عليها يمكننا أن نستنتج ذلك

ص 0 = 3.503 م2 × درجة مئوية/ث> R tr0 = 3.214م2 × درجة مئوية/ث→ ولذلك، يتم تحديد سمك العزل يمين.

تأثير الفجوة الهوائية

في حالة استخدام البناء ثلاثي الطبقات كعزل الصوف المعدنيأو الصوف الزجاجي أو أي لوح عازل آخر، فمن الضروري تركيب طبقة هواء جيدة التهوية بينهما البناء الخارجيوالعزل. يجب أن لا يقل سمك هذه الطبقة عن 10 ملم، ويفضل أن يكون 20-40 ملم. إنه ضروري لتجفيف العزل الذي يصبح رطبًا من التكثيف.

هذه الفجوة الهوائية ليست مساحة مغلقة، لذلك، إذا كانت موجودة، يجب أن تؤخذ في الاعتبار متطلبات البند 9.1.2 من SP 23-101-2004 في الحساب، وهي:

أ) طبقات الهيكل الواقعة بين فجوة الهواء والسطح الخارجي (في حالتنا هذا هو الطوب الزخرفي (البيسر)) لا تؤخذ بعين الاعتبار في حساب الهندسة الحرارية؛

ب) على سطح الهيكل المواجه للطبقة التي يتم تهويتها بالهواء الخارجي، يجب أن يؤخذ معامل نقل الحرارة α داخلي = 10.8 وات/(م درجة مئوية).

ملحوظة:يتم أخذ تأثير فجوة الهواء في الاعتبار، على سبيل المثال، في حسابات الهندسة الحرارية للنوافذ البلاستيكية ذات الزجاج المزدوج.

تتيح حسابات الهندسة الحرارية تحديد الحد الأدنى لسماكة الهياكل المغلقة لضمان عدم وجود حالات ارتفاع درجة الحرارة أو التجمد أثناء تشغيل الهيكل.

يجب أن تلبي العناصر الهيكلية للمباني العامة والسكنية الساخنة، باستثناء متطلبات الاستقرار والقوة والمتانة ومقاومة الحريق والكفاءة والتصميم المعماري، معايير الهندسة الحرارية أولاً. يتم اختيار العناصر المتضمنة اعتمادًا على الحل التصميمي، والخصائص المناخية لمنطقة التطوير، الخصائص الفيزيائيةوظروف الرطوبة ودرجة الحرارة في المبنى، وكذلك بما يتوافق مع متطلبات مقاومة انتقال الحرارة ونفاذية الهواء ونفاذية البخار.

ما هو الهدف من الحساب؟

1. إذا تم أخذ خصائص القوة فقط في الاعتبار عند حساب تكلفة الهيكل المستقبلي، فمن الطبيعي أن تكون التكلفة أقل. ومع ذلك، يعد هذا توفيرًا واضحًا: سيتم إنفاق المزيد من الأموال لاحقًا على تدفئة الغرفة.
2. المواد المختارة بشكل صحيح ستخلق مناخًا محليًا مثاليًا في الغرفة.
3. عند التخطيط لنظام التدفئة، مطلوب أيضًا حساب الهندسة الحرارية. لكي يكون النظام فعالاً من حيث التكلفة وفعالاً، من الضروري أن يكون لديك فهم للقدرات الحقيقية للمبنى.

المتطلبات الحرارية

من المهم أن تلبي الهياكل الخارجية المتطلبات الحرارية التالية:

• كان لديهم خصائص كافية للحماية من الحرارة. وبعبارة أخرى، لا ينبغي السماح بذلك وقت الصيفارتفاع درجة حرارة المباني، وفي فصل الشتاء - فقدان الحرارة المفرط.
• يجب ألا يكون الفرق في درجات حرارة الهواء بين العناصر الداخلية للأسوار والمباني أعلى من القيمة القياسية. وبخلاف ذلك، قد يحدث تبريد مفرط لجسم الإنسان عن طريق إشعاع الحرارة على هذه الأسطح وتكثيف الرطوبة من تدفق الهواء الداخلي على الهياكل المحيطة.
• في حالة حدوث تغيير في تدفق الحرارة، يجب أن تكون تقلبات درجة الحرارة داخل الغرفة في حدها الأدنى. هذه الخاصيةتسمى مقاومة الحرارة .
• من المهم ألا يتسبب إحكام الأسوار في تبريد قوي للمباني ولا يضعف خصائص العزل الحراري للهياكل.
• يجب أن تتمتع الأسوار بظروف رطوبة طبيعية. نظرًا لأن الإفراط في ترطيب الأسوار يزيد من فقدان الحرارة ويسبب الرطوبة في الغرفة ويقلل من متانة الهياكل.

من أجل تلبية الهياكل للمتطلبات المذكورة أعلاه، يتم إجراء حسابات الهندسة الحرارية، ويتم حساب مقاومة الحرارة ونفاذية البخار ونفاذية الهواء ونقل الرطوبة وفقًا لمتطلبات الوثائق التنظيمية.

الصفات الحرارية

من الخصائص الحرارية الخارجية العناصر الهيكليةالمباني تعتمد:

• ظروف الرطوبة للعناصر الهيكلية.
• درجة حرارة الهياكل الداخلية مما يضمن عدم حدوث تكثف عليها.
• ثبات الرطوبة ودرجة الحرارة في المبنى سواء في المواسم الباردة أو الدافئة.
• كمية الحرارة التي يفقدها المبنى فترة الشتاءوقت.

لذا وبناء على كل ما سبق فإن الحساب الهندسي الحراري للمنشآت يعتبر مرحلة مهمة في عملية تصميم المباني والمنشآت سواء المدنية أو الصناعية. يبدأ التصميم باختيار الهياكل - سمكها وتسلسل طبقاتها.

مشاكل حسابات الهندسة الحرارية

لذلك، يتم إجراء الحساب الهندسي الحراري للعناصر الإنشائية المغلقة بهدف:

1. امتثال الهياكل للمتطلبات الحديثة للحماية الحرارية للمباني والهياكل.
2. توفير مناخ محلي مريح في الداخل.
3. ضمان الحماية الحرارية المثلى للأسوار.

المعلمات الأساسية للحساب

لتحديد استهلاك الحرارة للتدفئة، وكذلك لإجراء حساب هندسي حراري للمبنى، من الضروري مراعاة العديد من المعلمات اعتمادًا على الخصائص التالية:

• الغرض ونوع المبنى.
• الموقع الجغرافي للمبنى.
• توجيه الجدران حسب الاتجاهات الأساسية.
• أبعاد الهياكل (الحجم والمساحة وعدد الطوابق).
• نوع وأحجام النوافذ والأبواب.
• خصائص نظام التدفئة.
• عدد الأشخاص في المبنى في نفس الوقت.
• مواد جدران وأرضيات وأسقف الطابق الأخير.
• توافر نظام إمدادات المياه الساخنة.
• نوع أنظمة التهوية.
• آخر ميزات التصميمالمباني.

حساب الهندسة الحرارية: برنامج

حتى الآن، تم تطوير العديد من البرامج لإجراء هذا الحساب. كقاعدة عامة، يتم الحساب على أساس المنهجية المنصوص عليها في الوثائق التنظيمية والفنية.

تتيح لك هذه البرامج حساب ما يلي:

• المقاومة الحرارية.
• فقدان الحرارة من خلال الهياكل (السقف والأرضية وفتحات الأبواب والنوافذ والجدران).
• كمية الحرارة اللازمة لتسخين الهواء المتسلل.
• اختيار مشعات مقطعية (ثنائية المعدن، الحديد الزهر، الألومنيوم).
• اختيار مشعات لوحة الصلب.

حساب الهندسة الحرارية: مثال لحساب الجدران الخارجية

للحساب، من الضروري تحديد المعلمات الأساسية التالية:

• t in = 20°C هي درجة حرارة تدفق الهواء داخل المبنى، والتي يتم أخذها لحساب الأسوار بناءً على القيم الدنيا لدرجة الحرارة المثلى للمبنى والهيكل المقابل. تم قبوله وفقًا لـ GOST 30494-96.

• وفقا لمتطلبات GOST 30494-96، يجب أن تكون نسبة الرطوبة في الغرفة 60٪، ونتيجة لذلك سيتم تزويد الغرفة بظروف الرطوبة العادية.
• وفقًا للملحق B من SNiP 23/02/2003، تكون منطقة الرطوبة جافة، مما يعني أن ظروف تشغيل الأسوار هي A.
• t n = -34 درجة مئوية هي درجة حرارة تدفق الهواء الخارجي في الشتاء، والتي يتم قبولها وفقًا لـ SNiP بناءً على أبرد فترة خمسة أيام، والتي لديها احتمال 0.92.
• Z ot.per = 220 يومًا - هذه هي مدة فترة التسخين المقبولة وفقًا لـ SNiP، بينما متوسط ​​درجة الحرارة اليومية بيئة≥ 8 درجة مئوية.
• تي من.ترانس. = -5.9 درجة مئوية هي درجة الحرارة المحيطة (المتوسط) خلال فترة التسخين، والتي يتم قبولها وفقًا لـ SNiP، مع درجة حرارة محيطة يومية ≥ 8 درجات مئوية.

البيانات الأولية

في هذه الحالة، سيتم إجراء حساب هندسي حراري للجدار من أجل تحديد السُمك الأمثل للألواح ومواد العزل الحراري لها. سيتم استخدام ألواح الساندوتش كجدران خارجية (TU 5284-001-48263176-2003).

ظروف مريحة

دعونا نفكر في كيفية إجراء حساب الهندسة الحرارية للجدار الخارجي. أولاً، يجب عليك حساب مقاومة انتقال الحرارة المطلوبة، مع التركيز على الظروف المريحة والصحية:

R 0 tr = (n × (t in - t n)): (Δt n × α in)، حيث

n = 1 هو معامل يعتمد على موضع العناصر الهيكلية الخارجية بالنسبة للهواء الخارجي. يجب أن تؤخذ وفقًا لبيانات SNiP 23/02/2003 من الجدول 6.

Δt n = 4.5 درجة مئوية هو الفرق المعياري في درجة الحرارة بين السطح الداخلي للهيكل والهواء الداخلي. تم قبوله وفقًا لبيانات SNiP من الجدول 5.

α in = 8.7 واط/م 2 درجة مئوية هو انتقال الحرارة للهياكل الداخلية المغلقة. البيانات مأخوذة من الجدول 5، وفقًا لـ SNiP.

نستبدل البيانات في الصيغة ونحصل على:

R 0 tr = (1 × (20 - (-34)) : (4.5 × 8.7) = 1.379 م 2 درجة مئوية/وات.

شروط توفير الطاقة

عند إجراء حساب الهندسة الحرارية للجدار، بناءً على ظروف توفير الطاقة، من الضروري حساب مقاومة انتقال الحرارة المطلوبة للهياكل. يتم تحديده بواسطة GSOP (فترة التسخين درجة اليوم، درجة مئوية) باستخدام الصيغة التالية:

GSOP = (t in - t from.trans.) × Z from.trans.، أين

t هي درجة حرارة تدفق الهواء داخل المبنى، درجة مئوية.

Z من الحارة ور من.لكل. هي المدة (الأيام) ودرجة الحرارة (درجة مئوية) لفترة يبلغ متوسط ​​درجة حرارة الهواء اليومية فيها ≥ 8 درجات مئوية.

هكذا:

GSOP = (20 - (-5.9)) × 220 = 5698.

بناءً على شروط توفير الطاقة، نحدد R 0 tr عن طريق الاستيفاء وفقًا لـ SNiP من الجدول 4:

R 0 tr = 2.4 + (3.0 - 2.4) × (5698 - 4000)) / (6000 - 4000)) = 2.909 (م 2 درجة مئوية/W)

R 0 = 1/ α في + R 1 + 1/ α n، حيث

د هو سمك العزل الحراري، م.

l = 0.042 W/m°C هي الموصلية الحرارية للوحة الصوف المعدني.

α n = 23 واط/م 2 درجة مئوية هو انتقال الحرارة للعناصر الهيكلية الخارجية، المقبول وفقًا لـ SNiP.

R0 = 1/8.7 + د/0.042+1/23 = 0.158 + د/0.042.

سمك العزل

يتم تحديد سمك مادة العزل الحراري على أساس أن R 0 = R 0 tr، في حين يتم أخذ R 0 tr تحت ظروف توفير الطاقة، وبالتالي:

2.909 = 0.158 + د/0.042، حيث د = 0.116 م.

نختار العلامة التجارية للألواح العازلة من الكتالوج بالسمك الأمثل لمادة العزل الحراري: DP 120، بينما يجب أن يكون السمك الإجمالي للوحة 120 مم. يتم إجراء حسابات الهندسة الحرارية للمبنى ككل بطريقة مماثلة.

الحاجة إلى إجراء عملية حسابية

تم تصميم الهياكل المغلقة على أساس حسابات الهندسة الحرارية، والتي تم تنفيذها بكفاءة، مما يقلل من تكاليف التدفئة، والتي تزداد تكلفتها بانتظام. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر توفير الحرارة مهمة بيئية مهمة، لأنها ترتبط بشكل مباشر بتقليل استهلاك الوقود، مما يؤدي إلى تقليل تأثير العوامل السلبية على البيئة.

بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أن العزل الحراري الذي يتم إجراؤه بشكل غير صحيح يمكن أن يؤدي إلى تشبع الهياكل بالمياه، مما سيؤدي إلى تكوين العفن على سطح الجدران. سيؤدي تكوين العفن بدوره إلى التلف الديكور الداخلي(تقشير ورق الحائط والطلاء وتدمير طبقة الجص). وفي الحالات المتقدمة بشكل خاص، قد يكون التدخل الجذري ضروريًا.

في كثير من الأحيان، تسعى شركات البناء في أنشطتها إلى استخدامها التقنيات الحديثةوالمواد. يمكن للمتخصص فقط فهم الحاجة إلى استخدام مادة معينة، سواء بشكل منفصل أو بالاشتراك مع الآخرين. إن حساب الهندسة الحرارية هو الذي سيساعد في تحديد الحلول المثالية التي تضمن متانة العناصر الهيكلية والحد الأدنى من التكاليف المالية.

مطلوب تحديد سمك العزل في جدار خارجي من الطوب ثلاثي الطبقات في مبنى سكني يقع في أومسك. إنشاء الجدار: طبقة داخلية - طوب من الطوب الطيني العادي بسماكة 250 مم وكثافة 1800 كجم/م3، الطبقة الخارجية - طوب من الطوب المواجه بسماكة 120 مم وكثافة 1800 كجم/م3 ; يوجد بين الطبقتين الخارجية والداخلية عازل فعال مصنوع من مادة البوليسترين الرغوي بكثافة 40 كجم/م3؛ ترتبط الطبقات الخارجية والداخلية ببعضها البعض عن طريق وصلات مرنة من الألياف الزجاجية يبلغ قطرها 8 مم، وتقع بزيادات قدرها 0.6 متر.

1. البيانات الأولية

الغرض من البناء – مبنى سكني

منطقة البناء - أومسك

درجة حرارة الهواء الداخلي المقدرة ر كثافة العمليات= زائد 20 0 ج

درجة حرارة الهواء الخارجي المقدرة نص= ناقص 37 0 درجة مئوية

رطوبة الهواء الداخلية المقدرة – 55%

2. تحديد مقاومة انتقال الحرارة الطبيعية

يتم تحديده وفقًا للجدول 4 اعتمادًا على درجة يوم فترة التسخين. درجة أيام موسم التدفئة ، د د , °С×يوم,يتم تحديده بواسطة الصيغة 1، بناءً على متوسط ​​درجة الحرارة الخارجية ومدة فترة التسخين.

وفقًا لـ SNiP 23-01-99*، نحدد أن متوسط ​​درجة حرارة الهواء الخارجي في أومسك خلال فترة التسخين يساوي: t ht = -8.4 0 درجة مئوية، مدة موسم التدفئة ض HT = 221 يوما.قيمة درجة اليوم لفترة التسخين تساوي:

د د = (ر كثافة العمليات - ر HT) ض ht = (20 + 8.4)×221 = 6276 0 درجة مئوية في اليوم.

حسب الجدول. 4. مقاومة نقل الحرارة الموحدة تسجيلالجدران الخارجية للمباني السكنية المقابلة للقيمة د د = 6276 0 ج يوميساوي R reg = a D d + b = 0.00035 × 6276 + 1.4 = 3.60 m 2 0 C/W.

3. اختيار حل التصميم للجدار الخارجي

حل التصميمالجدار الخارجي مقترح في المواصفات وهو عبارة عن سياج من ثلاث طبقات مع طبقة داخلية من الطوب بسمك 250 مم، وطبقة خارجية من الطوب بسمك 120 مم، ويوجد عازل من رغوة البوليسترين بين الطبقات الخارجية والداخلية. ترتبط الطبقات الخارجية والداخلية ببعضها البعض عن طريق روابط مرنة من الألياف الزجاجية يبلغ قطرها 8 مم، وتقع بزيادات قدرها 0.6 متر.

4. تحديد سمك العزل

يتم تحديد سمك العزل بالصيغة 7:

د ut = (R reg ./r – 1/a int – d kk /l kk – 1/a ext)× l ut

أين تسجيل. - مقاومة نقل الحرارة موحدة، م 2 0 سي/وات؛ ص- معامل التجانس الحراري؛ كثافة العمليات- معامل انتقال الحرارة للسطح الداخلي، ث/(م 2 × درجة مئوية)؛ تحويلة- معامل انتقال الحرارة للسطح الخارجي، ث/(م 2 × درجة مئوية)؛ د ك- سمك الطوب، م; ل ك- معامل التوصيل الحراري المحسوب للطوب، ث / (م × درجة مئوية); ل- حساب معامل التوصيل الحراري للعزل، ث / (م × درجة مئوية).

يتم تحديد مقاومة نقل الحرارة الطبيعية: R reg = 3.60 م 2 0 C/W.

يبلغ معامل التجانس الحراري لجدار من الطوب ثلاثي الطبقات مع وصلات مرنة من الألياف الزجاجية حوالي ص = 0.995، ولا يجوز أخذها في الاعتبار في الحسابات (للحصول على معلومات، إذا تم استخدام وصلات مرنة من الصلب، فإن معامل التوحيد الحراري يمكن أن يصل إلى 0.6-0.7).

يتم تحديد معامل نقل الحرارة للسطح الداخلي من الجدول. 7 كثافة العمليات = 8.7 واط / (م 2 × درجة مئوية).

يتم أخذ معامل انتقال الحرارة للسطح الخارجي حسب الجدول 8 أه ×ت = 23 وات/(م2 × درجة مئوية).

يبلغ إجمالي سمك الطوب 370 مم أو 0.37 م.

يتم تحديد معاملات التوصيل الحراري المحسوبة للمواد المستخدمة حسب ظروف التشغيل (أ أو ب). يتم تحديد ظروف التشغيل بالتسلسل التالي:

حسب الجدول 1 نحدد نظام الرطوبة في المبنى: نظرًا لأن درجة الحرارة المحسوبة للهواء الداخلي هي +20 درجة مئوية، فإن الرطوبة المحسوبة هي 55٪، ونظام الرطوبة في المبنى طبيعي؛

باستخدام الملحق ب (خريطة الاتحاد الروسي)، نحدد أن مدينة أومسك تقع في منطقة جافة؛

حسب الجدول 2، اعتمادًا على منطقة الرطوبة وظروف الرطوبة في المبنى، نحدد أن ظروف تشغيل الهياكل المحيطة هي أ.

حسب الصفة. د نحدد معاملات التوصيل الحراري لظروف التشغيل أ: للبوليسترين الممدد GOST 15588-86 بكثافة 40 كجم / م 3 ل = 0.041 واط / (م × درجة مئوية); للطوب المصنوع من الطوب الطيني العادي ملاط الاسمنت والرملالكثافة 1800 كجم/م3 ل ك = 0.7 واط / (م × درجة مئوية).

دعنا نستبدل جميع القيم المحددة في الصيغة 7 ونحسب الحد الأدنى لسمك عزل رغوة البوليسترين:

د = (3.60 – 1/8.7 – 0.37/0.7 – 1/23)× 0.041 = 0.1194 م

نقوم بتقريب القيمة الناتجة إلى أقرب 0.01 م: د = 0.12 م.نقوم بإجراء حساب التحقق باستخدام الصيغة 5:

R 0 = (1/a i + d kk /l kk + d ut /l ut + 1/a e)

R 0 = (1/8.7 + 0.37/0.7 + 0.12/0.041 + 1/23) = 3.61 م 2 0 جنوب/غرب

5. الحد من تكثيف درجات الحرارة والرطوبة على السطح الداخلي لغلاف المبنى

Δ س، درجة مئوية، بين درجة حرارة الهواء الداخلي ودرجة حرارة السطح الداخلي للهيكل المغلق يجب ألا تتجاوز القيم القياسية Δtn، درجة مئوية، مبينة في الجدول 5، ويتم تعريفها على النحو التالي

Δt o = n(t int – نص)/(R 0 int) = 1(20+37)/(3.61 × 8.7) = 1.8 0 C أي أقل من Δt n = 4.0 0 C، محدد من الجدول 5.

الخلاصة: رسمك عزل رغوة البوليسترين في ثلاث طبقات جدار من الطوبهو 120 ملم. وفي الوقت نفسه، مقاومة انتقال الحرارة من الجدار الخارجي ص 0 = 3.61 م 2 0 جنوب/غرب، وهو أكبر من مقاومة نقل الحرارة الطبيعية تسجيل. = 3.60 م 2 0 درجة مئوية/واطعلى 0.01 م 2 0 سي/وات.الفرق في درجات الحرارة المقدرة Δ س، درجة مئوية، بين درجة حرارة الهواء الداخلي ودرجة حرارة السطح الداخلي للهيكل المغلق لا تتجاوز القيمة القياسية Δtn,.

مثال على حساب الهندسة الحرارية للهياكل المغلقة الشفافة

يتم اختيار الهياكل المغلقة الشفافة (النوافذ) وفقًا للطريقة التالية.

مقاومة نقل الحرارة موحدة تسجيلتم تحديده وفقًا للجدول 4 من SNiP 23/02/2003 (العمود 6) اعتمادًا على درجة يوم فترة التسخين د د. وفي الوقت نفسه، نوع المبنى و د دتم أخذها كما في المثال السابق لحساب الهندسة الحرارية للهياكل المغلقة المعتمة للضوء. في حالتنا د د = 6276 0 ج يوم,ثم لنافذة مبنى سكني R reg = a D d + b = 0.00005 × 6276 + 0.3 = 0.61 m 2 0 C/W.

يتم اختيار الهياكل الشفافة وفقًا لقيمة مقاومة نقل الحرارة المنخفضة ص ص صتم الحصول عليها نتيجة اختبارات الشهادات أو وفقًا للملحق L من قواعد القواعد. إذا انخفضت مقاومة انتقال الحرارة للهيكل الشفاف المحدد ص ص ص، أكبر من أو يساوي تسجيلفإن هذا التصميم يلبي متطلبات المعايير.

خاتمة:بالنسبة لمبنى سكني في أومسك، نقبل النوافذ بإطارات PVC مع نوافذ زجاجية مزدوجة مصنوعة من الزجاج مع طلاء انتقائي صلب وملء المساحة بين الزجاج بالأرجون R o r = 0.65 م 2 0 C/Wأكثر R reg = 0.61 م 2 0 C/W.

الأدب

1. سنيب 23/02/2003. الحماية الحرارية للمباني.
2. س.ب 23-101-2004. تصميم الحماية الحرارية.
3. سنيب 23-01-99*. علم المناخ البناء.
4. سنيب 31/01/2003. مباني سكنية متعددة الشقق.
5. سنيب 2.08.02-89 *. المباني والمنشآت العامة.

مثال على حساب الهندسة الحرارية للهياكل المغلقة

1. البيانات الأولية

المواصفات الفنية.بسبب ظروف الحرارة والرطوبة غير المرضية للمبنى، من الضروري عزل جدرانه و سقف منحدر. لهذا الغرض، يتم إجراء حسابات المقاومة الحرارية، ومقاومة الحرارة، ونفاذية الهواء والبخار لغلاف المبنى، وتقييم إمكانية تكثيف الرطوبة في سمك الأسوار. تحديد السُمك المطلوب لطبقة العزل الحراري، وضرورة استخدام حواجز الرياح والبخار، وترتيب ترتيب الطبقات في الهيكل. قم بتطوير حل تصميم يلبي متطلبات SNiP 23-02-2003 "الحماية الحرارية للمباني" لإحاطة الهياكل. يجب إجراء الحسابات وفقًا لمجموعة قواعد التصميم والبناء SP 23-101-2004 "تصميم الحماية الحرارية للمباني".

الخصائص العامة للمبنى. يقع في القرية مبنى سكني مكون من طابقين مع علية. سفيريتسا، منطقة لينينغراد. تبلغ المساحة الإجمالية للهياكل الخارجية 585.4 م2؛ إجمالي مساحة الجدار 342.5 م2؛ مساحة النافذة الإجمالية 51.2 م2؛ مساحة السطح – 386 م2; ارتفاع الطابق السفلي - 2.4 م.

التصميم الهيكلي للمبنى يشمل الجدران الحاملةأرضيات خرسانية مسلحة مصنوعة من ألواح مجوفة بسمك 220 مم وأساس خرساني. الجدران الخارجية مصنوعة من الطوب وملصقة من الداخل والخارج بطبقة من الملاط تبلغ حوالي 2 سم.

يحتوي سقف المبنى على هيكل من الجمالون مع سقف من الصلب، مصنوع فوق خراطة بميل 250 ملم. يتكون العزل بسمك 100 مم من ألواح الصوف المعدني الموضوعة بين العوارض الخشبية

يحتوي المبنى على تدفئة تخزينية كهربائية حرارية ثابتة. الطابق السفلي له غرض تقني.

المعلمات المناخية. وفقًا لـ SNiP 23-02-2003 وGOST 30494-96، فإن متوسط ​​درجة حرارة الهواء الداخلي المحسوبة يساوي

ر كثافة العمليات= 20 درجة مئوية.

وفقًا لـ SNiP 01/23/99 نقبل:

1) تقدير درجة حرارة الهواء الخارجي خلال الفترة الباردة من السنة بالنسبة لظروف القرية. سفيريتسا، منطقة لينينغراد

ر تحويلة= -29 درجة مئوية؛

2) مدة فترة التسخين

ض ht= 228 يومًا؛

3) متوسط ​​درجة حرارة الهواء الخارجي خلال فترة التسخين

ر ht= -2.9 درجة مئوية.

معاملات انتقال الحرارة.تؤخذ قيم معامل انتقال الحرارة للسطح الداخلي للأسوار على النحو التالي: للجدران والأرضيات والأسقف الملساء α كثافة العمليات= 8.7 واط/(م2 ·درجة مئوية).

تؤخذ قيم معامل انتقال الحرارة للسطح الخارجي للأسوار على النحو التالي: للجدران والأغطية α تحويلة=23؛ أرضيات العلية α تحويلة=12 واط/(م 2 ·درجة مئوية)؛

مقاومة نقل الحرارة موحدة.درجة أيام موسم التدفئة ز ديتم تحديدها بالصيغة (1)

ز د= 5221 درجة مئوية في اليوم.

لأن القيمة ز ديختلف عن قيم الجدول، القيمة القياسية ر مطلوبتحددها الصيغة (2).

وفقًا لـ SNiP 23/02/2003، بالنسبة لقيمة يوم الدرجة التي تم الحصول عليها، تكون مقاومة نقل الحرارة الطبيعية هي ر مطلوب، م 2 درجة مئوية / ث، هو:

للجدران الخارجية 3.23؛

الأغطية والتداخلات على الممرات 4.81؛

سياج فوق الأنفاق والأقبية غير المدفأة 4.25 ؛

ويندوز و أبواب الشرفة 0,54.

2. الحساب الهندسي الحراري للجدران الخارجية

2.1. مقاومة الجدران الخارجية لانتقال الحرارة

الجدران الخارجية مصنوعة من الطوب الخزفي المجوف ويبلغ سمكها 510 ملم. يتم تلبيس الجدران من الداخل بملاط الأسمنت الجيري بسمك 20 مم ومن الخارج بملاط أسمنتي بنفس السماكة.

يتم أخذ خصائص هذه المواد - الكثافة γ 0 ومعامل التوصيل الحراري في الحالة الجافة  0 ومعامل نفاذية البخار μ - وفقًا للجدول. المادة 9 من التطبيق. في هذه الحالة، في الحسابات نستخدم معاملات التوصيل الحراري للمواد  دبليولظروف التشغيل B، (لظروف التشغيل الرطبة)، والتي يتم الحصول عليها من الصيغة (2.5). لدينا:

لملاط الأسمنت الجيري

γ 0 = 1700 كجم/م3،

 دبليو=0.52(1+0.168·4)=0.87 واط/(م·°С)،

μ = 0.098 مجم / (م ح باسكال) ؛

للطوب المصنوع من الطوب الخزفي المجوف على ملاط ​​​​رمل أسمنتي

γ 0 = 1400 كجم/م3،

 دبليو=0.41(1+0.207·2)=0.58 واط/(م·°С),

μ = 0.16 مجم / (م ح باسكال) ؛

لملاط الاسمنت

γ 0 = 1800 كجم/م3،

 دبليو=0.58(1+0.151·4)=0.93 واط/(م·°С)،

μ = 0.09 مجم / (م ح باسكال).

مقاومة انتقال الحرارة للجدار بدون عزل تساوي

رس = 1/8.7 + 0.02/0.87 + 0.51/0.58 + 0.02/0.93 + 1/23 = 1.08 م 2 درجة مئوية/W.

في حالة وجود فتحات النوافذ التي تشكل منحدرات الجدار، يتم قبول معامل التجانس الحراري لجدران الطوب بسماكة 510 مم ص = 0,74.

ثم تكون مقاومة انتقال الحرارة المنخفضة لجدران المبنى، والتي تحددها الصيغة (2.7)، مساوية لـ

ر صس = 0.74 1.08 = 0.80 م 2 درجة مئوية / ث.

القيمة التي تم الحصول عليها أقل بكثير من القيمة القياسية لمقاومة انتقال الحرارة، لذلك من الضروري تثبيت العزل الحراري الخارجي والتجصيص اللاحق لملاط الجبس بتركيبات واقية وزخرفية معززة بشبكة من الألياف الزجاجية.

للسماح للعزل الحراري بالجفاف، يجب أن تكون طبقة الجص التي تغطيها نفاذية للبخار، أي. مسامية ذات كثافة منخفضة. نختار ملاط ​​أسمنتي بيرلايت مسامي يتميز بالخصائص التالية:

γ 0 = 400 كجم/م3،

 0 = 0.09 واط/(م درجة مئوية)،

 دبليو=0.09(1+0.067·10)=0.15 واط/(م·°С),

 = 0.53 مجم/(م ح باسكال).

المقاومة الكلية لانتقال الحرارة للطبقات المضافة من العزل الحراري رر وبطانة الجص رلا ينبغي أن يكون أقل من ذلك

رر + رث = 3.23/0.74-1.08 = 3.28 م 2 درجة مئوية/ث.

مبدئيًا (مع توضيح لاحق) نقبل سمك بطانة الجبس بـ 10 مم، ثم مقاومتها لنقل الحرارة تساوي

رث =0.01/0.15=0.067 م 2 درجة مئوية/ث.

عند استخدامها للعزل الحراري لألواح الصوف المعدني التي تنتجها شركة JSC "الصوف المعدني" بأعقاب الواجهة  0 = 145 كجم / م 3،  0 = 0.033،  دبليو = 0.045 واط/(م درجة مئوية) سيكون سمك طبقة العزل الحراري

δ=0.045·(3.28-0.067)=0.145 م.

تتوفر ألواح الصوف الصخري بسماكات تتراوح من 40 إلى 160 ملم بزيادات 10 ملم. نحن نقبل سمك عزل حراري قياسي يبلغ 150 ملم. وبالتالي، سيتم وضع الألواح في طبقة واحدة.

التحقق من الامتثال لمتطلبات توفير الطاقة.يظهر الرسم التخطيطي لتصميم الجدار في الشكل. 1. خصائص طبقات الجدار والمقاومة الكلية للجدار لنقل الحرارة دون مراعاة حاجز البخار موضحة في الجدول. 2.1.

الجدول 2.1

خصائص طبقات الجدار ومقاومة الجدار الكلية لنقل الحرارة

	مادة الطبقة	الكثافة γ 0، كجم/م3	سمك δ، م	معامل التوصيل الحراري المحسوب α دبليو، ث/(م ك)	تصميم مقاومة نقل الحرارة ر، م 2 درجة مئوية) / ث
	الجص الداخلي (ملاط الأسمنت الجيري)
	البناء مصنوع من الطوب الخزفي المجوف
	الجص الخارجي ( ملاط الاسمنت)
	صوف معدني عازل للواجهة
	الجص الواقي والزخرفي (ملاط الأسمنت والبيرلايت)

مقاومة انتقال الحرارة لجدران المبنى بعد العزل ستكون:

رس = 1/8.7+4.32+1/23=4.48 م 2 درجة مئوية/ث.

مع مراعاة معامل التجانس الحراري للجدران الخارجية ( ص= 0.74) نحصل على مقاومة منخفضة لنقل الحرارة

رس ص= 4.48 0.74 = 3.32 م 2 درجة مئوية/ث.

القيمة المستلمة رس ص= 3.32 يتجاوز المعيار ر مطلوب=3.23 حيث أن السُمك الفعلي للألواح العازلة للحرارة أكبر من السُمك المحسوب. يفي هذا الوضع بالمتطلبات الأولى لـ SNiP 23-02-2003 الخاصة بالمقاومة الحرارية للجدار - رس ≥ ر مطلوب .

التحقق من الامتثال لمتطلباتظروف داخلية صحية وصحية ومريحة.الفرق المحسوب بين درجة حرارة الهواء الداخلي ودرجة حرارة سطح الجدار الداخلي Δ ر 0 هو

Δ ر 0 =ن(ر كثافة العمليات – ر تحويلة)/(رس ص ·α كثافة العمليات)=1.0(20+29)/(3.32·8.7)=1.7 درجة مئوية.

وفقًا لـ SNiP 23/02/2003، بالنسبة للجدران الخارجية للمباني السكنية، يُسمح بفارق درجة حرارة لا يزيد عن 4.0 درجة مئوية. وبذلك يكون الشرط الثاني (Δ ر 0 ≤Δ ر ن) مكتمل.

ص
دعونا نتحقق من الشرط الثالث ( τ كثافة العمليات >ركبرت) أي. هل من الممكن أن تتكثف الرطوبة على السطح الداخلي للجدار عند درجة الحرارة الخارجية التصميمية؟ ر تحويلة= -29 درجة مئوية. درجة حرارة السطح الداخلي τ كثافة العملياتيتم تحديد الهيكل المغلق (بدون تضمين التوصيل الحراري) بواسطة الصيغة

τ كثافة العمليات = ر كثافة العمليات –Δ ر 0 =20–1.7=18.3 درجة مئوية.

ضغط بخار الماء الداخلي ه كثافة العملياتيساوي