Kdysi dávno byly budovy a stavby stavěny bez přemýšlení o tom, jaké vlastnosti tepelné vodivosti mají obvodové konstrukce. Jinými slovy, stěny byly prostě tlusté. A pokud jste se někdy ocitli ve starých kupeckých domech, pak jste si mohli všimnout, že vnější stěny těchto domů jsou z keramických cihel, jejichž tloušťka je asi 1,5 metru. Taková tloušťka cihlové zdi zajišťovala a stále zajišťuje lidem v těchto domech zcela pohodlný pobyt i v těch největších mrazech.
V dnešní době se vše změnilo. A nyní není ekonomicky výhodné dělat stěny tak tlusté. Proto byly vynalezeny materiály, které ji dokážou snížit. Některé z nich: izolace a plynosilikátové bloky. Díky těmto materiálům je například tl zdivo lze snížit na 250 mm.
Nyní se stěny a stropy nejčastěji vyrábějí ze 2 nebo 3 vrstev, z nichž jedna vrstva je materiál s dobrými tepelně izolačními vlastnostmi. A aby se určila optimální tloušťka tohoto materiálu, provede se tepelně technický výpočet a určí se rosný bod.
Jak vypočítat rosný bod se dozvíte na další stránce. Tepelně technické výpočty zde budou také uvažovány na příkladu.
Požadované regulační dokumenty
Pro výpočet budete potřebovat dva SNiP, jeden společný podnik, jeden GOST a jeden manuál:
- SNiP 23-02-2003 (SP 50.13330.2012). " Tepelná ochrana budovy". Aktualizované vydání z roku 2012.
- SNiP 23-01-99* (SP 131.13330.2012). "Stavební klimatologie". Aktualizované vydání z roku 2012.
- SP 23-101-2004. „Projektování tepelné ochrany budov“.
- GOST 30494-96 (od roku 2011 nahrazena GOST 30494-2011). "Obytné a veřejné budovy. Parametry vnitřního mikroklimatu".
- Prospěch. NAPŘ. Malyavin „Tepelné ztráty budovy. Referenční příručka" .
Vypočítané parametry
V procesu provádění tepelně technických výpočtů se stanoví:
- tepelné charakteristiky stavební materiály uzavírací konstrukce;
- snížený odpor přenosu tepla;
- soulad tohoto sníženého odporu se standardní hodnotou.
Příklad. Tepelnětechnický výpočet třívrstvé stěny bez vzduchové mezery
Počáteční údaje
1. Místní klima a vnitřní mikroklima
Stavební plocha: Nižnij Novgorod.
Účel stavby: bydlení.
Vypočítaná relativní vlhkost vnitřního vzduchu za podmínky, že nedochází ke kondenzaci na vnitřních površích vnějších plotů, je rovna – 55 % (SNiP 23-02-2003, bod 4.3. Tabulka 1 pro normální vlhkostní podmínky).
Optimální teplota vzduchu v obývacím pokoji během chladného období je t int = 20°C (GOST 30494-96 tabulka 1).
Odhadovaná teplota venkovního vzduchu t ext, určeno teplotou nejchladnějšího pětidenního období s pravděpodobností 0,92 = -31°C (SNiP 23-01-99 tabulka 1 sloupec 5);
Délka topného období s průměrnou denní teplotou venkovního vzduchu 8°C je rovna z ht = 215 dní (SNiP 23-01-99 tabulka 1 sloupec 11);
Průměrná teplota venkovního vzduchu za topné období t ht = -4,1°C (SNiP 23-01-99 tabulka 1 sloupec 12).
2. Design stěny
Stěna se skládá z následujících vrstev:
- Dekorativní cihla (besser) tloušťka 90 mm;
- izolace (deska z minerální vlny), na obrázku je její tloušťka označena znakem „X“, protože bude zjištěna během procesu výpočtu;
- vápenopísková cihla o tloušťce 250 mm;
- omítka (komplexní malta), další vrstva pro získání objektivnějšího obrazu, protože její vliv je minimální, ale existuje.
3. Termofyzikální vlastnosti materiálů
Hodnoty materiálových charakteristik jsou shrnuty v tabulce.
Poznámka (*): Tyto vlastnosti lze nalézt i u výrobců tepelně izolačních materiálů.
Výpočet
4. Stanovení tloušťky izolace
Pro výpočet tloušťky tepelně izolační vrstvy je nutné stanovit odpor prostupu tepla obvodové konstrukce na základě požadavků hygienických norem a úspor energie.
4.1. Stanovení normy tepelné ochrany na základě podmínek úspory energie
Stanovení denostupňů topného období podle článku 5.3 SNiP 23.02.2003:
D d = ( t int - t ht) z ht = (20 + 4,1)215 = 5182 °C×den
Poznámka: dny stupně jsou také označeny GSOP.
Standardní hodnota sníženého odporu prostupu tepla by neměla být nižší než normované hodnoty stanovené podle SNIP 23-02-2003 (tabulka 4) v závislosti na denostupňech v oblasti výstavby:
R req = a×D d + b = 0,00035 × 5182 + 1,4 = 3,214 m2 × °C/W,
kde: Dd je denostupeň topného období v Nižním Novgorodu,
a a b - koeficienty přijaté podle tabulky 4 (pokud SNiP 23-02-2003) nebo podle tabulky 3 (pokud SP 50.13330.2012) pro stěny obytného domu (sloupec 3).
4.1. Stanovení norem tepelné ochrany na základě hygienických podmínek
V našem případě je považován za příklad, neboť tento ukazatel je počítán pro průmyslové budovy s přebytkem citelného tepla nad 23 W/m3 a budovy určené pro sezónní provoz (podzim nebo jaro), jakož i budovy s odhadovaným vnitřním teplota vzduchu 12 °C a nižší je odpor prostupu tepla obvodových konstrukcí (s výjimkou průsvitných).
Stanovení normové (maximálně přípustné) odolnosti proti prostupu tepla podle hygienických podmínek (vzorec 3 SNiP 23/02/2003):
kde: n = 1 - koeficient přijatý podle tabulky 6 pro vnější stěnu;
t int = 20°С - hodnota z původních údajů;
t ext = -31°С - hodnota z původních údajů;
Δt n = 4°С - normovaný teplotní rozdíl mezi teplotou vnitřního vzduchu a teplotou vnitřního povrchu obvodové konstrukce, v tomto případě u vnějších stěn obytných budov uvažován podle tabulky 5;
α int = 8,7 W/(m 2 ×°C) - součinitel prostupu tepla vnitřního povrchu obvodové konstrukce, vzat podle tabulky 7 pro vnější stěny.
4.3. Standard tepelné ochrany
Z výše uvedených výpočtů vybereme pro požadovaný odpor prostupu tepla R req z podmínky úspory energie a nyní to označíme R tr0 = 3,214 m 2 × °C/W .
5. Stanovení tloušťky izolace
Pro každou vrstvu dané stěny je nutné vypočítat tepelný odpor pomocí vzorce:
kde: δi - tloušťka vrstvy, mm;
λ i je vypočtený koeficient tepelné vodivosti materiálu vrstvy W/(m × °C).
1 vrstva ( dekorativní cihla): R1 = 0,09/0,96 = 0,094 m2 × °C/W .
Vrstva 3 (vápenopísková cihla): R 3 = 0,25/0,87 = 0,287 m2 × °C/W .
4. vrstva (omítka): R 4 = 0,02/0,87 = 0,023 m2 × °C/W .
Stanovení minimálního přípustného (požadovaného) tepelného odporu tepelně izolační materiál(vzorec 5.6 od E.G. Malyavina „Tepelné ztráty budovy. Referenční příručka“):
kde: R int = 1/α int = 1/8,7 - odpor prostupu tepla na vnitřním povrchu;
R ext = 1/α ext = 1/23 - odpor prostupu tepla na vnějším povrchu, α ext se bere podle tabulky 14 pro vnější stěny;
ΣRi = 0,094 + 0,287 + 0,023 - součet tepelných odporů všech vrstev stěny bez vrstvy izolace, stanovený s přihlédnutím ke součinitelům tepelné vodivosti materiálů přijatých ve sloupci A nebo B (sloupce 8 a 9 tabulky D1 SP 23-101-2004) v v souladu s vlhkostními podmínkami stěny, m 2 °C /W
Tloušťka izolace se rovná (vzorec 5.7):
kde: λ ut - součinitel tepelné vodivosti izolačního materiálu, W/(m °C).
Stanovení tepelného odporu stěny z podmínky, že celková tloušťka izolace bude 250 mm (vzorec 5.8):
kde: ΣR t,i je součet tepelných odporů všech vrstev plotu, včetně izolační vrstvy, o přípustné konstrukční tloušťce, m 2 °C/W.
Ze získaného výsledku můžeme usoudit, že
R° = 3,503 m2 × °C/W> Rtro = 3,214 m2 × °C/W→ proto se volí tloušťka izolace Právo.
Vliv vzduchové mezery
V případě, kdy je jako izolace použito třívrstvé zdivo minerální vlna, skelnou vatu nebo jinou deskovou izolaci, je nutné mezi ně instalovat odvětrávanou vzduchovou vrstvu vnější zdivo a izolace. Tloušťka této vrstvy by měla být alespoň 10 mm, s výhodou 20-40 mm. Je to nutné k vysušení izolace, která zvlhne kondenzací.
Tato vzduchová mezera není uzavřeným prostorem, proto, pokud je přítomna, musí být při výpočtu zohledněny požadavky bodu 9.1.2 SP 23-101-2004, a to:
a) vrstvy konstrukce umístěné mezi vzduchovou mezerou a vnějším povrchem (v našem případě se jedná o dekorativní cihlu (besser)) nejsou v tepelně technickém výpočtu zohledněny;
b) na povrchu konstrukce přivrácené k vrstvě větrané venkovním vzduchem je třeba vzít součinitel prostupu tepla α ext = 10,8 W/(m°C).
Poznámka: vliv vzduchové mezery je zohledněn např. v tepelnětechnických výpočtech plastových oken s dvojitým zasklením.
Tepelně technické výpočty umožňují určit minimální tloušťku obvodových konstrukcí, aby se zajistilo, že během provozu konstrukce nedojde k přehřátí nebo zamrznutí.
Obvodové konstrukční prvky vytápěných veřejných a obytných budov, s výjimkou požadavků na stabilitu a pevnost, životnost a požární odolnost, účinnost a architektonické řešení, musí splňovat především tepelně technické normy. Obvodové prvky se volí v závislosti na konstrukčním řešení, klimatologických charakteristikách rozvojového území, fyzikální vlastnosti, vlhkostních a teplotních poměrů v objektu, jakož i v souladu s požadavky na odolnost proti prostupu tepla, vzduchovou propustnost a paropropustnost.
Jaký je smysl výpočtu?
- Pokud se při výpočtu nákladů na budoucí budovu berou v úvahu pouze pevnostní charakteristiky, pak budou náklady samozřejmě nižší. Jde však o viditelnou úsporu: následně se výrazně více peněz utratí za vytápění místnosti.
- Správně zvolené materiály vytvoří v místnosti optimální mikroklima.
- Při plánování topného systému je nutný i tepelně technický výpočet. Aby byl systém nákladově efektivní a efektivní, je nutné rozumět skutečným možnostem budovy.
Tepelné požadavky
Je důležité, aby vnější konstrukce splňovaly následující tepelné požadavky:
- Měly dostatečné tepelné stínící vlastnosti. Jinými slovy, nemělo by to být dovoleno letní čas přehřívání prostor a v zimě nadměrné tepelné ztráty.
- Rozdíl teplot vzduchu mezi vnitřními prvky plotů a prostor by neměl být vyšší než standardní hodnota. Jinak může docházet k nadměrnému ochlazování lidského těla sáláním tepla na tyto povrchy a kondenzací vlhkosti z vnitřního proudění vzduchu na obvodových konstrukcích.
- V případě změny tepelného toku by měly být teplotní výkyvy uvnitř místnosti minimální. Tato vlastnost tzv. tepelná odolnost.
- Důležité je, aby vzduchotěsnost plotů nezpůsobovala silné ochlazování prostor a nezhoršovala tepelně-izolační vlastnosti konstrukcí.
- Ploty musí mít normální vlhkostní podmínky. Protože převlhčení plotů zvyšuje tepelné ztráty, způsobuje vlhkost v místnosti a snižuje životnost konstrukcí.
Aby konstrukce splňovaly výše uvedené požadavky, provádějí se tepelně technické výpočty, počítá se tepelná odolnost, paropropustnost, vzduchová propustnost a prostup vlhkosti dle požadavků regulační dokumentace.
Tepelné kvality
Z tepelných charakteristik vnějších konstrukční prvky budovy závisí na:
- Vlhkostní poměry konstrukčních prvků.
- Teplota vnitřních konstrukcí, která zajišťuje, že na nich nedochází ke kondenzaci.
- Konstantní vlhkost a teplota v prostorách, a to jak v chladném, tak teplém období.
- Množství tepla ztraceného budovou v zimní obdobíčas.
Na základě všeho výše uvedeného je tedy tepelnětechnický výpočet konstrukcí považován za důležitou fázi v procesu navrhování budov a staveb, jak občanských, tak průmyslových. Návrh začíná výběrem konstrukcí - jejich tloušťkou a sledem vrstev.
Problematika tepelně technických výpočtů
Tepelnětechnický výpočet obvodových konstrukčních prvků se tedy provádí s cílem:
- Soulad konstrukcí s moderními požadavky na tepelnou ochranu budov a konstrukcí.
- Zajištění příjemného mikroklimatu v interiéru.
- Zajištění optimální tepelné ochrany plotů.
Základní parametry pro výpočet
Pro stanovení spotřeby tepla na vytápění, jakož i pro provedení tepelnětechnického výpočtu budovy, je nutné vzít v úvahu mnoho parametrů v závislosti na následujících charakteristikách:
- Účel a typ stavby.
- Geografická poloha budovy.
- Orientace stěn podle světových stran.
- Rozměry konstrukcí (objem, plocha, počet podlaží).
- Typ a rozměry oken a dveří.
- Charakteristika topného systému.
- Počet lidí v budově ve stejnou dobu.
- Materiál stěn, podlah a stropů posledního patra.
- Dostupnost systému zásobování teplou vodou.
- Typy ventilačních systémů.
- Ostatní designové prvky budov.
Výpočet tepelné techniky: program
K dnešnímu dni bylo vyvinuto mnoho programů pro tento výpočet. Výpočet se zpravidla provádí na základě metodiky stanovené v regulační a technické dokumentaci.
Tyto programy umožňují vypočítat následující:
- Tepelná odolnost.
- Tepelné ztráty konstrukcí (strop, podlaha, dveřní a okenní otvory a stěny).
- Množství tepla potřebné k ohřevu infiltrujícího vzduchu.
- Výběr článkových (bimetalových, litinových, hliníkových) radiátorů.
- Výběr deskových ocelových radiátorů.
Tepelnětechnický výpočet: příklad výpočtu pro vnější stěny
Pro výpočet je nutné určit tyto základní parametry:
- t in = 20°C je teplota proudění vzduchu uvnitř budovy, která se bere pro výpočet plotů na základě minimálních hodnot nejoptimálnější teploty odpovídající budovy a konstrukce. Je přijímáno v souladu s GOST 30494-96.
- Podle požadavků GOST 30494-96 by vlhkost v místnosti měla být 60%, v důsledku toho bude místnost vybavena normálními vlhkostními podmínkami.
- V souladu s dodatkem B SNiP 23/2003 je vlhkostní zóna suchá, což znamená, že provozní podmínky pro ploty jsou A.
- t n = -34 °C je teplota vnějšího proudění vzduchu v zimním období, která je akceptována podle SNiP na základě nejchladnějšího pětidenního období, které má pravděpodobnost 0,92.
- Z ot.per = 220 dní - to je doba trvání topného období, která je akceptována podle SNiP, přičemž průměrná denní teplota prostředí≤ 8 °C.
- T from.trans. = -5,9 °C je teplota okolí (průměr) během topného období, která je akceptována podle SNiP, s denní teplotou okolí ≤ 8 °C.
Počáteční údaje
V tomto případě bude proveden tepelně technický výpočet stěny, aby se určila optimální tloušťka panelů a tepelně izolačního materiálu pro ně. Jako vnější stěny budou použity sendvičové panely (TU 5284-001-48263176-2003).
Pohodlné podmínky
Zvažme, jak se provádí tepelně technický výpočet vnější stěny. Nejprve byste měli vypočítat požadovaný odpor přenosu tepla se zaměřením na pohodlné a hygienické podmínky:
R 0 tr = (n × (t in - t n)): (Δt n × α in), kde
n = 1 je koeficient, který závisí na poloze vnějších konstrukčních prvků vzhledem k venkovnímu vzduchu. Mělo by být převzato podle údajů SNiP 23/2003 z tabulky 6.
Δt n = 4,5 °C je standardizovaný teplotní rozdíl mezi vnitřním povrchem konstrukce a vnitřním vzduchem. Přijato podle údajů SNiP z tabulky 5.
α in = 8,7 W/m 2 °C je přenos tepla vnitřními obvodovými konstrukcemi. Údaje jsou převzaty z tabulky 5 podle SNiP.
Dosadíme data do vzorce a dostaneme:
R°tr = (1 x (20 - (-34)): (4,5 x 8,7) = 1,379 m2 °C/W.
Podmínky úspory energie
Při provádění tepelnětechnického výpočtu stěny na základě podmínek úspory energie je nutné vypočítat požadovaný odpor prostupu tepla konstrukcí. Určuje se pomocí GSOP (topné období den-stupeň, °C) pomocí následujícího vzorce:
GSOP = (t v - t od.překlad.) × Z od.překlad., kde
t in je teplota proudícího vzduchu uvnitř budovy, °C.
Z z pruhu a t od.per. je trvání (dny) a teplota (°C) období s průměrnou denní teplotou vzduchu ≤ 8 °C.
Tedy:
GSOP = (20 - (-5,9)) × 220 = 5698.
Na základě podmínek úspory energie určíme R 0 tr interpolací podle SNiP z tabulky 4:
R° tr = 2,4 + (3,0 - 2,4) × (5698 - 4000)) / (6000 - 4000)) = 2,909 (m 2 °C/W)
R° = 1/a v + R1 + 1/ a n, kde
d je tloušťka tepelné izolace, m.
l = 0,042 W/m°C je tepelná vodivost desky z minerální vlny.
α n = 23 W/m 2 °C je prostup tepla vnějších konstrukčních prvků, akceptovaný podle SNiP.
R° = 1/8,7 + d/0,042 + 1/23 = 0,158 + d/0,042.
Tloušťka izolace
Tloušťka tepelně izolačního materiálu je určena na základě skutečnosti, že R 0 = R 0 tr, zatímco R 0 tr se bere za podmínek úspory energie, tedy:
2,909 = 0,158 + d/0,042, odkud d = 0,116 m.
Značku sendvičových panelů vybíráme z katalogu s optimální tloušťkou tepelně izolačního materiálu: DP 120, přičemž celková tloušťka panelu by měla být 120 mm. Obdobně se provádějí tepelně technické výpočty budovy jako celku.
Nutnost provést výpočet
Navržené na základě tepelně technických výpočtů, provedených kompetentně, mohou uzavírací konstrukce snížit náklady na vytápění, jejichž náklady se pravidelně zvyšují. Úspora tepla je navíc považována za důležitý ekologický úkol, protože přímo souvisí se snižováním spotřeby paliva, což vede ke snižování vlivu negativních faktorů na životní prostředí.
Navíc je na místě připomenout, že nevhodně provedená tepelná izolace může vést k podmáčení konstrukcí, což bude mít za následek tvorbu plísní na povrchu stěn. Tvorba plísní zase povede ke znehodnocení dekorace interiéru(odlupování tapety a barvy, zničení vrstvy omítky). Ve zvláště pokročilých případech může být nezbytný radikální zásah.
Velmi často se stavební firmy ve své činnosti snaží využívat moderní technologie a materiály. Pouze odborník může pochopit potřebu použití konkrétního materiálu, a to jak samostatně, tak v kombinaci s jinými. Právě tepelnětechnický výpočet pomůže určit nejoptimálnější řešení, která zajistí odolnost konstrukčních prvků a minimální finanční náklady.
Je nutné určit tloušťku izolace v třívrstvé cihlové vnější stěně v obytném domě v Omsku. Konstrukce stěny: vnitřní vrstva - zdivo z obyčejných hliněných cihel o tloušťce 250 mm a objemové hmotnosti 1800 kg/m3, vnější vrstva - zdivo z lícových cihel o tloušťce 120 mm a objemové hmotnosti 1800 kg/m3 ; Mezi vnější a vnitřní vrstvou je účinná izolace z pěnového polystyrenu o hustotě 40 kg/m 3; Vnější a vnitřní vrstva jsou vzájemně spojeny sklolaminátovými pružnými spoji o průměru 8 mm, umístěnými v krocích po 0,6 m.
1. Počáteční údaje
Účel stavby – bytový dům
Stavební oblast - Omsk
Odhadovaná vnitřní teplota vzduchu t int= plus 200 C
Odhadovaná teplota venkovního vzduchu t ext= mínus 37 °C
Odhadovaná vlhkost vzduchu v interiéru – 55 %
2. Stanovení normalizovaného odporu prostupu tepla
Stanoveno podle tabulky 4 v závislosti na denostupňech topného období. denostupně topné sezóny, D d, °С×den, stanoveno vzorcem 1, na základě průměrné venkovní teploty a trvání topného období.
Podle SNiP 23-01-99* určujeme, že v Omsku je průměrná teplota venkovního vzduchu během topného období rovna: tht = -8,4 °C, trvání topné sezóny z ht = 221 dní. Denostupňová hodnota topného období se rovná:
D d = (t int - t ht) zht = (20 + 8,4)×221 = 6276 0 C den.
Podle tabulky. 4. normovaný odpor prostupu tepla Rreg vnější stěny pro obytné budovy odpovídající hodnotě D d = 6276 0 C den rovná se Rreg = a Dd + b = 0,00035 × 6276 + 1,4 = 3,60 m20 C/W.
3. Volba konstrukčního řešení vnější stěny
Designové řešení Vnější stěna je navržena ve specifikaci a jedná se o třívrstvé oplocení s vnitřní vrstvou cihelného zdiva tloušťky 250 mm, vnější vrstvou cihelného zdiva tloušťky 120 mm, mezi vnější a vnitřní vrstvou je umístěna izolace z pěnového polystyrenu. Vnější a vnitřní vrstva jsou navzájem spojeny pružnými sklolaminátovými sponami o průměru 8 mm, umístěnými v krocích po 0,6 m.
4. Stanovení tloušťky izolace
Tloušťka izolace je určena vzorcem 7:
d ut = (R reg ./r – 1/a int – d kk /l kk – 1/a ext)× l ut
Kde Rreg. - standardizovaný odpor prostupu tepla, m20 C/W; r– koeficient tepelné homogenity; int– součinitel prostupu tepla vnitřního povrchu, W/(m2 x °C); ext– součinitel prostupu tepla vnějšího povrchu, W/(m2 x °C); d kk- tloušťka zdiva, m; l kk– vypočtený součinitel tepelné vodivosti zdiva, W/(m×°С); l ut- vypočtený součinitel tepelné vodivosti izolace, W/(m×°С).
Normalizovaný odpor přenosu tepla se stanoví: Rreg = 3,60 m20 C/W.
Koeficient tepelné rovnoměrnosti pro třívrstvou cihlovou stěnu se sklolaminátovými pružnými spoji je cca r = 0,995, a nemusí být ve výpočtech zohledněny (pro informaci, pokud jsou použity ocelové pružné spoje, pak může koeficient tepelné rovnoměrnosti dosáhnout 0,6-0,7).
Součinitel prostupu tepla vnitřního povrchu se určí z tabulky. 7 a int = 8,7 W/(m2 x °C).
Součinitel prostupu tepla vnějšího povrchu se bere podle tabulky 8 aext = 23 W/(m2 x °C).
Celková tloušťka zdiva je 370 mm nebo 0,37 m.
Vypočtené součinitele tepelné vodivosti použitých materiálů jsou stanoveny v závislosti na provozních podmínkách (A nebo B). Provozní podmínky jsou určeny v následujícím pořadí:
Podle tabulky 1 určíme vlhkostní režim prostor: protože výpočtová teplota vnitřního vzduchu je +20 0 C, výpočtová vlhkost je 55 %, vlhkostní režim prostor je normální;
Pomocí přílohy B (mapa Ruské federace) určíme, že město Omsk se nachází v suché zóně;
Podle tabulky 2 v závislosti na vlhkostní zóně a vlhkostních poměrech prostor určíme, že provozní podmínky obvodových konstrukcí jsou A.
Podle adj. D stanovíme součinitele tepelné vodivosti pro provozní podmínky A: pro pěnový polystyren GOST 15588-86 o hustotě 40 kg/m 3 l ut = 0,041 W/(m×°C); na zdivo z obyčejných hliněných cihel na cementovo-písková malta hustota 1800 kg/m 3 l kk = 0,7 W/(m×°C).
Dosaďte všechny definované hodnoty do vzorce 7 a vypočítejte minimální tloušťku izolace z pěnového polystyrenu:
d ut = (3,60 – 1/8,7 – 0,37/0,7 – 1/23) × 0,041 = 0,1194 m
Výslednou hodnotu zaokrouhlíme na nejbližších 0,01 m: d ut = 0,12 m. Provedeme ověřovací výpočet pomocí vzorce 5:
R 0 = (1/a i + d kk /l kk + d ut /lut + 1/a e)
R0 = (1/8,7 + 0,37/0,7 + 0,12/0,041 + 1/23) = 3,61 m20 S/W
5. Omezení kondenzace teploty a vlhkosti na vnitřním povrchu obálky budovy
Δt o, °C, mezi teplotou vnitřního vzduchu a teplotou vnitřního povrchu obvodové konstrukce by neměly překročit normované hodnoty Δtn, °С, stanovený v tabulce 5, a je definován následovně
Δt o = n(t int – t ext)/(Roaint) = 1(20+37)/(3,61 x 8,7) = 1,8 °C, tzn. menší než Δt n = 4,0 0 C, stanoveno z tabulky 5.
Závěr: t tloušťka izolace z pěnového polystyrenu ve třech vrstvách cihlová zeď je 120 mm. Zároveň odpor vůči prostupu tepla vnější stěny R° = 3,61 m20 S/W, který je větší než normalizovaný odpor přenosu tepla Rreg. = 3,60 m20 C/W na 0,01 m 2 0 C/W. Odhadovaný teplotní rozdíl Δt o, °C, mezi teplotou vnitřního vzduchu a teplotou vnitřního povrchu obvodové konstrukce nepřekračuje normovou hodnotu Δtn,.
Příklad tepelnětechnického výpočtu prosvětlovacích obvodových konstrukcí
Průsvitné uzavírací konstrukce (okna) se vybírají podle následující metody.
Standardizovaný odpor přenosu tepla Rreg stanoveno podle tabulky 4 SNiP 23.02.2003 (sloupec 6) v závislosti na denostupni topného období D d. Současně typ budovy a D d bráno jako v předchozím příkladu tepelnětechnického výpočtu světelně neprůhledných obvodových konstrukcí. V našem případě D d = 6276 0 C den, pak pro okno obytného domu Rreg = a Dd + b = 0,00005 × 6276 + 0,3 = 0,61 m20 C/W.
Výběr prosvětlovacích konstrukcí se provádí podle hodnoty sníženého odporu prostupu tepla R nebo r získané na základě certifikačních zkoušek nebo podle přílohy L Pravidel. Pokud je snížený odpor prostupu tepla zvolené průsvitné konstrukce R nebo r, větší nebo rovno Rreg, pak toto provedení splňuje požadavky norem.
Závěr: pro bytový dům v Omsku akceptujeme okna v rámech z PVC s dvojskly ze skla s tvrdým selektivním povlakem a vyplněním meziskelního prostoru argonem Ro r = 0,65 m20 C/W více Rreg = 0,61 m20 C/W.
LITERATURA
- SNiP 23.02.2003. Tepelná ochrana budov.
- SP 23-101-2004. Návrh tepelné ochrany.
- SNiP 23-01-99*. Stavební klimatologie.
- SNiP 31.01.2003. Obytné vícebytové domy.
- SNiP 2.08.02-89 *. Veřejné budovy a stavby.
Příklad tepelnětechnického výpočtu obvodových konstrukcí
1. Počáteční údaje
Technické specifikace. Vzhledem k nevyhovujícím tepelným a vlhkostním poměrům objektu je nutné zateplit jeho stěny a mansardová střecha. Za tímto účelem proveďte výpočty tepelného odporu, tepelného odporu, vzduchové a paropropustnosti obálky budovy s posouzením možnosti kondenzace vlhkosti v tloušťce plotů. Stanovte požadovanou tloušťku vrstvy tepelné izolace, nutnost použití větrových a parozábran a pořadí uspořádání vrstev v konstrukci. Vyvinout konstrukční řešení, které splňuje požadavky SNiP 23-02-2003 „Tepelná ochrana budov“ pro uzavření konstrukcí. Výpočty by měly být provedeny v souladu se souborem pravidel pro projektování a konstrukci SP 23-101-2004 „Projektování tepelné ochrany budov“.
Obecná charakteristika budovy. V obci se nachází dvoupodlažní obytný dům s podkrovím. Sviritsa, Leningradská oblast. Celková plocha vnějších obvodových konstrukcí je 585,4 m2; celková plocha stěn 342,5 m2; celková plocha oken 51,2 m2; plocha střechy – 386 m2; výška suterénu - 2,4m.
Konstrukční řešení budovy zahrnuje nosné stěny, železobetonové podlahy z dutinových panelů tloušťky 220 mm a betonový základ. Obvodové stěny jsou z cihelného zdiva a zevnitř i zvenku omítnuty maltou o tloušťce cca 2 cm.
Střecha objektu má příhradovou konstrukci s ocelovou slojovou střechou, provedenou přes laťování se sklonem 250 mm. Izolaci tloušťky 100 mm tvoří desky z minerální vlny uložené mezi krokve
Objekt má stacionární elektro-akumulační vytápění. Suterén má technický účel.
Klimatické parametry. Podle SNiP 23-02-2003 a GOST 30494-96 se vypočtená průměrná teplota vnitřního vzduchu rovná
t int= 20 °C.
Podle SNiP 01/23/99 přijímáme:
1) odhadovaná teplota venkovního vzduchu v chladném období roku pro podmínky obce. Sviritsa, Leningradská oblast
t ext= -29 °C;
2) trvání topného období
z ht= 228 dní;
3) průměrná teplota venkovního vzduchu během topného období
t ht= -2,9 °C.
Součinitele prostupu tepla. Hodnoty součinitele prostupu tepla vnitřního povrchu plotů se berou takto: pro stěny, podlahy a hladké stropy α int= 8,7 W/(m2.ºС).
Hodnoty součinitele prostupu tepla vnějšího povrchu plotů se berou takto: pro stěny a obklady α ext=23; podkrovní podlahy α ext=12 W/(m2.ºС);
Standardizovaný odpor přenosu tepla. Stupňovody topné sezóny G d jsou určeny vzorcem (1)
G d= 5221 °C den.
Protože hodnota G d se liší od tabulkových hodnot, standardní hodnota R req určeno vzorcem (2).
Podle SNiP 02/23/2003 pro získanou denostupňový normalizovaný odpor prostupu tepla R req, m 2 °C/W, je:
Pro vnější stěny 3,23;
Kryty a přesahy přes příjezdové cesty 4,81;
Ploty nad nevytápěnými podzemími a sklepy 4,25;
okna a balkonové dveře 0,54.
2. Tepelnětechnický výpočet obvodových stěn
2.1. Odolnost vnějších stěn proti přenosu tepla
Vnější stěny z dutých keramických cihel a mají tloušťku 510 mm. Stěny jsou z vnitřní strany omítnuty vápenocementovou maltou tloušťky 20 mm, z vnější strany cementovou maltou stejné tloušťky.
Charakteristiky těchto materiálů - hustota γ 0, součinitel tepelné vodivosti v suchém stavu 0 a součinitel paropropustnosti μ - jsou převzaty podle tabulky. bod 9 přihlášky. V tomto případě ve výpočtech používáme součinitele tepelné vodivosti materiálů W pro provozní podmínky B (pro mokré provozní podmínky), které se získají ze vzorce (2.5). máme:
Na vápenocementovou maltu
γ 0 = 1700 kg/m 3,
W=0,52(1+0,168·4)=0,87 W/(m·°С),
u = 0,098 mg/(mhPa);
Pro zdění z dutých keramických cihel na cementovo-pískovou maltu
γ 0 = 1400 kg/m 3,
W=0,41(1+0,207·2)=0,58 W/(m·°С),
u = 0,16 mg/(mhPa);
Pro cementovou maltu
γ 0 = 1800 kg/m 3,
W=0,58(1+0,151·4)=0,93 W/(m·°С),
μ=0,09 mg/(mhPa).
Odpor prostupu tepla stěny bez izolace je roven
R o = 1/8,7 + 0,02/0,87 + 0,51/0,58 + 0,02/0,93 + 1/23 = 1,08 m2 °C/W.
V případě okenních otvorů tvořících svahy stěn je akceptován koeficient tepelné stejnoměrnosti cihlových stěn o tloušťce 510 mm r = 0,74.
Potom je snížený odpor prostupu tepla stěn budovy určený vzorcem (2.7) roven
R r o = 0,74 1,08 = 0,80 m2 °C/W.
Získaná hodnota je mnohem nižší než standardní hodnota odporu prostupu tepla, proto je nutné provést vnější tepelnou izolaci a následné omítnutí ochrannými a dekorativními skladbami omítkové malty s výztuží sklotextilní síťoviny.
Aby mohla tepelná izolace vyschnout, musí být krycí omítková vrstva paropropustná, tzn. porézní s nízkou hustotou. Vybíráme porézní cementovo-perlitovou maltu, která má následující vlastnosti:
γ 0 = 400 kg/m 3,
0 = 0,09 W/(m °C),
W=0,09(1+0,067·10)=0,15 W/(m·°С),
= 0,53 mg/(m h Pa).
Celkový odpor prostupu tepla přidaných vrstev tepelné izolace R t a omítkové obložení R w by nemělo být menší
R t + R w = 3,23/0,74-1,08 = 3,28 m2 °C/W.
Předběžně (s následným upřesněním) akceptujeme tloušťku omítkového ostění 10 mm, pak se jeho odolnost proti prostupu tepla rovná
R w = 0,01/0,15 = 0,067 m2 °C/W.
Při použití pro tepelnou izolaci desek z minerální vlny vyráběné firmou JSC "Minerální vlna" Fasádní tupy 0 =145 kg/m 3, 0 =0,033, W =0,045 W/(m °C) bude tloušťka vrstvy tepelné izolace
5 = 0,045.(3,28-0,067) = 0,145 m.
Desky Rockwool jsou k dispozici v tloušťkách od 40 do 160 mm v krocích po 10 mm. Akceptujeme standardní tloušťku tepelné izolace 150 mm. Desky tak budou položeny v jedné vrstvě.
Kontrola dodržování požadavků na úsporu energie. Návrhové schéma stěny je na obr. 1. Charakteristiky vrstev stěny a celkový odpor stěny proti prostupu tepla bez zohlednění parozábrany jsou uvedeny v tabulce. 2.1.
Tabulka 2.1
Charakteristika vrstev stěn acelkový odpor stěny vůči přenosu tepla
|
Materiál vrstvy |
Hustota γ 0, kg/m 3 |
Tloušťka δ, m |
Vypočtený součinitel tepelné vodivosti λ W, W/(m K) |
Návrhový odpor prostupu tepla R m2 °C)/W |
|
|
Vnitřní omítka (vápenocementová malta) |
|||||
|
Zdivo z dutinových keramických cihel |
|||||
|
Vnější omítka ( cementová malta) |
|||||
|
Zateplení z minerální vlny FASÁDNÍ NEPLATÍ |
|||||
|
Ochranná a dekorativní omítka (cement-perlitová malta) |
|||||
Odpor prostupu tepla stěn budovy po zateplení bude:
RÓ = 1/8,7+4,32+1/23=4,48 m 2 °C/W.
S přihlédnutím ke koeficientu tepelné rovnoměrnosti vnějších stěn ( r= 0,74) získáme snížený odpor proti přenosu tepla
RÓ r= 4,48 0,74 = 3,32 m2 °C/W.
Přijatá hodnota RÓ r= 3,32 překračuje standard R req=3,23, protože skutečná tloušťka tepelně izolačních desek je větší než vypočtená. Tato poloha splňuje první požadavek SNiP 23-02-2003 na tepelný odpor stěny - R o ≥ R req .
Ověření shody s požadavky nahygienické, hygienické a pohodlné vnitřní podmínky. Vypočítaný rozdíl mezi vnitřní teplotou vzduchu a teplotou vnitřního povrchu stěny Δ t 0 je
Δ t 0 =n(t int – t ext)/(RÓ r ·α int)=1,0(20+29)/(3,32-8,7)=1,7°С.
Podle SNiP 02/23/2003 je pro vnější stěny obytných budov povolen teplotní rozdíl nejvýše 4,0 ºС. Takže druhá podmínka (Δ t 0 ≤Δ t n) dokončeno.
P
zkontrolujeme třetí podmínku ( τ
int >t vyrostl), tzn. Je možné, aby při návrhové teplotě venkovního vzduchu srážela vlhkost na vnitřním povrchu stěny? t ext= -29 °C. Teplota vnitřního povrchu τ
int uzavírací konstrukce (bez tepelně vodivé inkluze) je určena vzorcem
τ int = t int –Δ t 0 = 20–1,7 = 18,3 °C.
Vnitřní tlak vodní páry E int rovná se
