Теплотехнический расчет наружной кирпичной стены с вентилируемым фасадом

Исходные данные

 

Место строительства – г. Омск

Продолжительность отопительного периода z _ht =  221 суток

Средняя расчетная температура отопительного периода t _ht = -8,4ºС.

Температура холодной пятидневки t _ext = -37 ºС.

температура внутреннего воздуха t _int = + 20ºС;

влажность воздуха:  = 55 %;

влажностный режим помещения – нормальный.

Зона влажности- сухая.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Г. Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения а _int = 8,7 Вт/м² °С.

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения a _ext = 10,8 Вт/м²·°С.

Рис. 1 Состав ограждающей конструкции.

1-сайдинг 14мм, 2-воздушная прослойка-50мм, 3-утеплитель Rockwool, 4-кирпичная кладка 510мм, 5- штукатурный слой-30мм.

 Необходимые данные о конструктивных слоях стены для теплотехнического расчёта  сведены  в таблицу 1.

Таблица 1

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	δ, м	,Вт/(м·°С)	R, м2·°С/Вт
1	Известково-песчаная штукатурка	1600	0,03	0,81	0,037
2	Керамический пустотный кирпич	1600	0,51	0,64	0,79
3	Rockwool	35	Х	0,041	Х
4	Сайдинг	-	-	-	-

 

 

1. Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СП 23-101-2004:

 

D_d = (t_int - t_ht) z_th = (20–(8,4))·221= 6276,40

2. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен по формуле (1) СП 23-101-2004:  

R_reg = a · D_d + b =0,00035·6276,40+ 1,4 = 3,6м²·°С/Вт.

3. Приведенное сопротивление теплопередаче R ₀^r наружных кирпичных стен с эффективным утеплителем жилых зданий рассчитывается по формуле

R₀^r = R₀^усл r,                                              

где  R₀^усл – сопротивление теплопередаче кирпичных стен, условно определяемое по формулам (9) и (11) без учета теплопроводных включений, м²·°С/Вт;

    R₀^r - приведенное сопротивление теплопередаче с учетом коэффициента теплотехнической однородности r, который для стен равен 0,74.

 

Расчёт ведётся из условия равенства                                                 

R₀  =  R_reg                                               

 

следовательно,

R₀^усл  = 3,6 /0,74 =  4,86м²·°С /Вт

R₀^усл = R_si + R_k + R_se

 

отсюда

 

1/ а _int+1/ a _ext+R1+R2+R3

4,86=1/8,7+1/10,8+0,037+0,79+Х/0,041

4,86=1,027+Х/0,041

3,83=Х/0,041=1,57

Х=3,83х0,041=0,157м

Принимаем толщину утеплителя 160 мм.

Окончательная толщина стены будет равна (14+50+160+510+30) = 764 мм.

Производим проверку с учетом принятой толщины утеплителя:

 

R₀^r = r (R_si  + R₁ + R₂ + R_ут + R₄ + R_se) = 0,74 (1/8,7 + 0,037  + 0,79 + 0,16/0,041+ 1/10,8) = 3,65 м²·°С/Вт.

 

Условие R ₀^r = 3,65 > = 3,6м²·°С/Вт выполняется.

 

Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

 

1. Проверяем выполнение условия :

 

∆ t = (t _int – t _ext)/ R ₀^r a _int = (20-(37))/3,65·8,7 = 1,80 ºС

 

Согласно табл. 5 СП 23-101-2004 ∆ t _n = 4 °С, следовательно, условие ∆ t = 1,80< ∆ t _n = 4 ºС выполняется.

 

2. Проверяем выполнение условия :

 

] = 20 – [1(20+37) / 3,65·8,7] =

= 20 – 1,80 = 18,20ºС

 

3. Согласно приложению  Сп 23-101–2004 для температуры внутреннего воздуха t _int = 20 ºС и относительной влажности  = 55 % температура точки росы t _d = 10,7ºС, следовательно, условие τsi = 18,20 > t _d  =  выполняется.

 

Вывод. Ограждающая конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

 

 

4.2 Теплотехнический расчет мансардного покрытия.

Исходные данные

Определить толщину утеплителя чердачного перекрытия, состоящего из утеплителя δ = 200 мм, пароизоляции, проф. листа

 

Чердачное ограждение:

 

№	Место строительства	Материал утеплителя	Объемная масса утеплителя кг/м³
1	Омск	Rockwool	35

          

 

Место строительства – г. Омск

Продолжительность отопительного периода z _ht = 221 суток.

Средняя расчетная температура отопительного периода t _ht = -8,4ºС.

Температура холодной пятидневки t _ext = –37 ºС.

Расчет произведен для жилого дома:

температура внутреннего воздуха t _int = + 20ºС;

влажность воздуха:  = 55 %;

влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения а _int = 8,7 Вт/м² °С.

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения a _ext = 12 Вт/м²·°С.

Рис. 2 Схема крыши

1- Профилированный лист, 2- утеплитель Rockwool, 3- пароизоляция

 

 Наименование материала Y₀ , кг / м³   δ, м            λ, м R, м²·°С/Вт

Таблица 2

1	Пароизоляция	600	0,005	0,17	0.029
2	Rockwool	35	x	0,041	x
3	Проф. лист	-	-	-	-

 

 

1. Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СП 23-101-2004:

 

D_d = (t_int - t_ht) z_th = (20 – 8,4) · 221=6276,4ºС сут

 

2. Нормирование значение сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия по формуле (1) СП 23-101-2004:

 

R_reg = a · D_d + b, где а и b – выбираем по таблице 4 СП 23-101-2004

 

R_reg = a · D_d + b = 0,00045 · 6276,4+ 1,9 = 4,72м² · ºС / Вт

 

3. Теплотехнический расчет ведется из условия равенства общего термического сопротивления R₀ нормируемому R_reg, т.е.

 

R₀  =  R_reg  

 

4. Из формулы (8) СП 23-100-2004 определяем термическое сопротивление ограждающей конструкции R_k (м² · ºС / Вт)

 

R_k = R_reg - (R_si + R_se)

 

R_reg =  4,72м² · ºС / Вт

 

R_si = 1 / α_int = 1 / 8,7 = 0,115 м² · ºС / Вт

 

R_se = 1 / α_ext = 1 / 12 = 0,083 м² · ºС / Вт

 

R_k = 4,72– (0,115 + 0,083) = 4,52 м² · ºС / Вт

 

5. Термическое сопротивление ограждающей конструкции (чердачного перекрытия) может быть представлена как сумма термических сопротивлений отдельных слоев:

 

 R_к = R_жб + R_пи + R_цс + R_ут    → R_ут = R_к + (R_жб + R_пи + R_цс ) = R_к - (d / λ) =4,52 – 0,29  =  4,23 м² · ºС / Вт

 

6. Используем формулу (6) СП 23-101-2004, определим толщину утепляющего слоя:

 

d_ут = R_ут · λ_ут  = 4,23· 0,041= 0,17 м

 

7. Принимаем толщину утепляющего слоя 200мм.

 

8. Считаем общее термическое сопротивление R₀ :

 

 

R₀ = 1 / 8,7 + 0,005 / 0,17+0,2/0,041 + 1 / 12 =5,10  м² · ºС / Вт

 

R₀ ≥ R_reg     5,1 ≥   4,72 удовлетворяет требованию

 

Проверка выполнения условий

1. Проверяем выполнение условия ∆t₀ ≤ ∆t_n

 

Величину ∆t₀ определяем по формуле (4) СНиП 23-02-2003:

 

∆t₀ = n ·(t_int - t_ext) / R₀ · a_int             где, n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности к наружному воздуху по табл. 6 

 

 

∆t₀ = 1(20+37) /  5,1 · 8,7 =   1,15 ºС 

 

Согласно табл. (5) СП 23-101-2004 ∆t_n = 3 ºС, следовательно, условие ∆t₀ ≤ ∆t_n выполняется.

 

2. Проверяем выполнение условия τ > t_d  

Значение τ   рассчитываем по формуле (25) СП 23-101-2004

t _si = t_int – [ n (t_int – t_ext)]/(R _o a _int)

 

 τ = 20- 1(20+37) / 5,1· 8,7 = 18,85 ºС

 

3. Согласно приложению Р СП 23-01-2004 для температуры внутреннего воздуха t_int = +20 ºС и относительной влажности φ = 55% температура точки росы t_d = 10,7 ºС, следовательно, условие τ > t_d   выполняется.

Вывод: чердачное ограждение удовлетворяет нормативным требованиям.