Stworzenie komfortowych warunków do życia lub pracy jest podstawowym zadaniem budownictwa. Znaczna część terytorium naszego kraju znajduje się na północnych szerokościach geograficznych o zimnym klimacie. Dlatego utrzymanie komfortowej temperatury w budynkach jest zawsze ważne. Wraz ze wzrostem taryf za energię na pierwszy plan wysuwa się zmniejszenie zużycia energii na ogrzewanie.
Charakterystyka klimatyczna
Dobór konstrukcji ścian i dachu zależy przede wszystkim od warunków klimatycznych na terenie budowy. Aby je określić, należy odwołać się do SP131.13330.2012 „Klimatologia budowlana”. W obliczeniach wykorzystywane są następujące wielkości:
- temperatura najzimniejszego pięciodniowego okresu z zabezpieczeniem 0,92, oznaczana przez Tn;
- średnia temperatura, oznaczona przez Tot;
- czas trwania, oznaczony przez ZOT.
Na przykładzie dla Murmańska wartości mają następujące wartości:
- Тн=-30 stopni;
- Tot=-3,4 deg;
- ZOT=275 dni.
Ponadto konieczne jest ustawienie temperatury projektowej wewnątrz telewizora pokojowego, jest ona określana zgodnie z GOST 30494-2011. W przypadku mieszkania możesz wziąć TV=20 stopni.
Aby wykonać obliczenia cieplne konstrukcji otaczających, należy wstępnie obliczyć wartość GSOP (stopniodni okresu grzewczego):
GSOP=(Tv - Tot) x ZOT. W naszym przykładzie GSOP=(20 - (-3, 4)) x 275=6435.
Kluczowe wskaźniki
W celu właściwego doboru materiałów przegród budowlanych konieczne jest określenie, jakie powinny mieć właściwości termiczne. Zdolność substancji do przewodzenia ciepła charakteryzuje się przewodnością cieplną, oznaczoną grecką literą l (lambda) i jest mierzona w W / (m x deg.). Zdolność konstrukcji do zatrzymywania ciepła charakteryzuje się odpornością na przenikanie ciepła R i jest równa stosunkowi grubości do przewodności cieplnej: R=d/l.
Jeżeli konstrukcja składa się z kilku warstw, opór jest obliczany dla każdej warstwy, a następnie sumowany.
Opór przenoszenia ciepła jest głównym wskaźnikiem konstrukcji zewnętrznych. Jego wartość musi przekraczać wartość standardową. Wykonując obliczenia cieplne przegród zewnętrznych, musimy określić ekonomicznie uzasadniony skład ścian i dachu.
Wartości przewodności cieplnej
Jakość izolacjiokreślany przede wszystkim przez przewodność cieplną. Każdy certyfikowany materiał przechodzi badania laboratoryjne, w wyniku których ta wartość jest określana dla warunków pracy „A” lub „B”. W naszym kraju większość regionów odpowiada warunkom pracy „B”. Przy wykonywaniu obliczeń cieplnych otaczających konstrukcji domu należy zastosować tę wartość. Wartości przewodności cieplnej są wskazane na etykiecie lub w paszporcie materiału, ale jeśli nie są dostępne, możesz skorzystać z wartości referencyjnych z Kodeksu postępowania. Poniżej wymieniono wartości dla najpopularniejszych materiałów:
- Zwykłe murowanie - 0,81 W(m x deg.).
- Mury z cegły silikatowej - 0,87 W(m x deg.).
- Gaz i pianobeton (gęstość 800) - 0,37 W(m x deg.).
- Drewno iglaste - 0,18 W(m x deg.).
- Ekstrudowany styropian - 0,032 W(m x deg.).
- Płyty z wełny mineralnej (gęstość 180) - 0,048 W(m x deg.).
Regularna wartość oporu wymiany ciepła
Wyliczona wartość oporu wymiany ciepła nie powinna być mniejsza niż wartość bazowa. Wartość bazową określa się zgodnie z Tabelą 3 SP50.13330.2012 „Ochrona cieplna budynków”. Tabela określa współczynniki do obliczania podstawowych wartości oporu przenikania ciepła dla wszystkich otaczających konstrukcji i typów budynków. Kontynuując rozpoczęte obliczenia termotechniczne konstrukcji otaczających, przykład obliczeń można przedstawić następująco:
- Rsten=0,00035x6435 + 1,4=3,65 (m x deg/W).
- Rpokr=0, 0005х6435 +2, 2=5, 41 (m x stopnie/W).
- Rchard=0,00045x6435 + 1,9=4,79 (m x stopnie/szer).
- Rockna=0,00005x6435 + 0,3=0,62 (m x stopnie/szer).
Obliczenia termotechniczne konstrukcji obudowy zewnętrznej wykonywane są dla wszystkich konstrukcji, które zamykają „ciepły” obrys – strop na gruncie lub strop technicznego podziemia, ściany zewnętrzne (w tym okna i drzwi), kombinowane przykrycie lub podłoga nieogrzewanego poddasza. Obliczenia należy również wykonać dla konstrukcji wewnętrznych, jeśli różnica temperatur w sąsiednich pomieszczeniach jest większa niż 8 stopni.
Obliczenia termotechniczne ścian
Większość ścian i sufitów jest wielowarstwowa i niejednorodna w swojej konstrukcji. Obliczenia cieplne konstrukcji otaczających konstrukcji wielowarstwowej są następujące:
Jeśli weźmiemy pod uwagę ścianę ceglaną otynkowaną, otrzymamy następującą konstrukcję:
- zewnętrzna warstwa tynku o grubości 3 cm, przewodność cieplna 0,93 W(m x deg.);
- cegła pełna 64 cm, przewodność cieplna 0,81 W(m x deg.);
- Warstwa wewnętrzna tynku o grubości 3 cm, przewodność cieplna 0,93 W(m x stopnie).
Wzór na obliczenia cieplne konstrukcji otaczających jest następujący:
R=0,03/0,93 + 0,64/0,81 + 0,03/0,93=0,85(m x stopnie/W).
Wynikowa wartość jest znacznie mniejsza niż wcześniej określona bazowa wartość rezystancjiprzenikanie ciepła ścian budynku mieszkalnego w Murmańsku 3, 65 (m x deg / W). Ściana nie spełnia wymagań prawnych i wymaga izolacji. Do ocieplenia ścian stosujemy płyty z wełny mineralnej o grubości 150 mm i przewodności cieplnej 0,048 W (m x st.).
Po wybraniu systemu ociepleń konieczne jest wykonanie weryfikacyjnych obliczeń termotechnicznych konstrukcji otaczających. Przykładowe obliczenia pokazano poniżej:
R=0,15/0,048 + 0,03/0,93 + 0,64/0,81 + 0,03/0,93=3,97(m x st./W).
Uzyskana obliczona wartość jest większa niż wartość bazowa - 3,65 (m x deg / W), ocieplona ściana spełnia wymagania norm.
Obliczanie nakładek i łączonych pokryć odbywa się w podobny sposób.
Obliczenia cieplne podłóg mających kontakt z gruntem
Często w domach prywatnych lub budynkach użyteczności publicznej podłogi na pierwszych piętrach są wykonywane na ziemi. Wytrzymałość takich podłóg na przenoszenie ciepła nie jest znormalizowana, ale konstrukcja podłóg powinna co najmniej nie dopuszczać do wypadania rosy. Obliczenia konstrukcji stykających się z gruntem przeprowadza się w następujący sposób: stropy są podzielone na pasy (strefy) o szerokości 2 metrów, zaczynając od zewnętrznej granicy. Przydzielone są do trzech takich stref, pozostały obszar należy do czwartej strefy. Jeżeli projekt podłogi nie zapewnia skutecznej izolacji, to opór przenikania ciepła stref przyjmuje się w następujący sposób:
- 1 strefa – 2, 1 (m x stopnie/W);
- 2 strefa – 4, 3 (m x st./W);
- 3 strefa – 8, 6 (m x stopnie/W);
- 4 strefa – 14, 3 (m x st./W).
Łatwo zauważyć, że im dalej podłoga jest od ściany zewnętrznej, tym wyższa jest jej odporność na przenoszenie ciepła. Dlatego często ograniczają się do ocieplenia obwodu podłogi. Jednocześnie opór wymiany ciepła izolowanej konstrukcji jest dodawany do oporu wymiany ciepła strefy. Przykład obliczenia podłóg na ziemi zostanie rozważony poniżej. Weźmy powierzchnię podłogi 10 x 10, równą 100 metrów kwadratowych.
- Powierzchnia 1 strefy wyniesie 64 metry kwadratowe.
- Powierzchnia Strefy 2 wyniesie 32 metry kwadratowe.
- Powierzchnia Strefy 3 wyniesie 4 metry kwadratowe.
Średni opór przenikania ciepła przez podłogę na gruncie:Rpodłoga=100 / (64/2, 1 + 32/4, 3 + 4/8, 6)=2,6 (m x st/wt).
Po wykonaniu izolacji obwodu podłogi płytą styropianową o grubości 5 cm i szerokości pasa 1 m otrzymujemy średnią wartość oporu przenikania ciepła:
Рpol=100 / (32/2, 1 + 32/(2, 1+0, 05/0, 032) + 32/4, 3 + 4/8, 6)=4, 09 (m x stopni/W).
Ważne jest, aby pamiętać, że w ten sposób obliczane są nie tylko podłogi, ale także konstrukcje ścian stykające się z gruntem (ściany wpuszczonej podłogi, ciepła piwnica).
Obliczenia termotechniczne drzwi
Bazową wartość oporu przenikania ciepła drzwi wejściowych oblicza się nieco inaczej. Aby to obliczyć, należy najpierw obliczyć opór przenikania ciepła ściany zgodnie z kryterium sanitarno-higienicznym (bez opadurosa): Rst=(Tv - Tn) / (DTn x av).
Tu ДТн - różnica temperatur między wewnętrzną powierzchnią ściany a temperaturą powietrza w pomieszczeniu, określana jest zgodnie z regulaminem i dla mieszkania wynosi 4.0.
av - przenikanie ciepła współczynnik wewnętrznej powierzchni ściany, według joint venture, wynosi 8,7. Przyjmuje się wartość bazową drzwi równą 0,6xRst.
Dla wybranego projektu drzwi wymagane jest wykonanie weryfikacyjnych obliczeń termotechnicznych konstrukcji zamykających. Przykład obliczenia drzwi wejściowych:
Rdv=0,6 x (20-(-30))/(4 x 8,7)=0,86 (m x stopnie/W).
Ta wartość projektowa odpowiada drzwiom izolowanym płytą z wełny mineralnej o grubości 5 cm.
Złożone wymagania
Obliczenia ścian, podłóg lub pokryć wykonywane są w celu sprawdzenia wymagań poszczególnych elementów w przepisach. Zbiór zasad ustanawia również pełne wymaganie, które charakteryzuje jakość izolacji wszystkich otaczających konstrukcji jako całości. Wartość ta nazywana jest „specyficzną charakterystyką osłony termicznej”. Żadne obliczenia termotechniczne konstrukcji otaczających nie mogą się obejść bez ich weryfikacji. Przykład obliczenia JV pokazano poniżej.
| Nazwa projektu | Kwadrat | R | A/R |
| Ściany | 83 | 3, 65 | 22, 73 |
| Pokrycie | 100 | 5, 41 | 18, 48 |
| Sufit piwnicy | 100 | 4, 79 | 20, 87 |
| Windows | 15 | 0, 62 | 24, 19 |
| Drzwi | 2 | 0, 8 | 2, 5 |
| Kwota | 88, 77 |
Kob \u003d 88, 77/250 \u003d 0,35, czyli mniej niż znormalizowana wartość 0,52. W tym przypadku powierzchnia i objętość są brane pod uwagę dla domu o wymiarach 10 x 10 x 2,5 m. Przenikanie ciepła rezystancje są równe wartościom podstawowym.
Znormalizowana wartość jest określana zgodnie ze wspólnym przedsięwzięciem, w zależności od ogrzewanej kubatury domu.
Oprócz złożonego wymogu sporządzenia paszportu energetycznego, wykonują oni również obliczenia cieplne konstrukcji otaczających, przykład paszportu jest podany w załączniku do SP50.13330.2012.
Współczynnik jednorodności
Wszystkie powyższe obliczenia mają zastosowanie do konstrukcji jednorodnych. Co w praktyce jest dość rzadkie. Aby uwzględnić niejednorodności, które zmniejszają opór przenoszenia ciepła, wprowadza się współczynnik korekcji jednorodności termicznej r. Uwzględnia zmianę oporów przenikania ciepła wprowadzanych przez otwory okienne i drzwiowe, narożniki zewnętrzne, wtrącenia niejednorodne (np. nadproża, belki, pasy wzmacniające), mostki cieplne itp.
Obliczanie tego współczynnika jest dość skomplikowane, więc w uproszczonej formie można użyć przybliżonych wartości z literatury referencyjnej. Na przykład do muru - 0,9, panele trójwarstwowe - 0,7.
Skuteczna izolacja
Wybierając system izolacji domu, łatwo jest się upewnić, że spełnienie współczesnych wymagań w zakresie ochrony termicznej jest prawie niemożliwe bez zastosowania skutecznej izolacji. Jeśli więc użyjesz tradycyjnej cegły glinianej, będziesz potrzebować muru o grubości kilku metrów, co nie jest ekonomicznie wykonalne. Jednocześnie niska przewodność cieplna nowoczesnej izolacji na bazie styropianu lub wełny kamiennej pozwala ograniczyć się do grubości 10-20 cm.
Na przykład, aby osiągnąć podstawową wartość oporu wymiany ciepła wynoszącą 3,65 (m x deg/W), potrzebujesz:
- 3m grubości mur z cegły;
- układanie bloczków z pianobetonu 1, 4 m;
- izolacja z wełny mineralnej 0,18 m.
