Calculul termotehnic al structurilor de închidere: un exemplu de calcul și proiectare. Formula pentru calcularea calității structurilor de închidere

Crearea condițiilor confortabile pentru viața sau viața profesională este o sarcină primordială a construcției. O parte semnificativă a teritoriului țării noastre se află în latitudinile nordice cu un climat rece. Prin urmare, menținerea unei temperaturi confortabile în clădiri este întotdeauna actuală. Odată cu creșterea tarifelor la energie, reducerea consumului de energie pentru încălzire se află în prim-plan.

Caracteristicile climatice

Alegerea construcției de pereți și acoperiș depinde în primul rând de condițiile climatice ale zonei de construcție. Pentru definirea lor este necesar să se facă referire la SP131.13330.2012 "Climatology in Construction". În calcule se utilizează următoarele valori:

• Temperatura celei mai reci perioade de cinci zile este de 0,92, indicată prin Tn;
• Temperatura medie este notată de Thoth;
• Durata, este notată de ZOT.

Pentru exemplul pentru Murmansk, valorile sunt după cum urmează:

• Тн = -30 grade;
• Asta = -3,4 grade;
• ZOT = 275 de zile.

În plus, este necesar să se stabilească temperatura de proiectare în interiorul camerei TV, este stabilită în conformitate cu GOST 30494-2011. Pentru locuințe, puteți lua TV = 20 de grade.

Pentru a efectua calculul calorifer al structurilor de închidere, se calculează în avans GSOP (gradul-zi al perioadei de încălzire):
GSOP = (TV - TOT) x ZOT.
În exemplul nostru, GSOP = (20 - (-3,4)) x 275 = 6435.

Indicatori cheie

Pentru alegerea corectă a materialelor structurilor de închidere, este necesar să se determine ce caracteristici termice ar trebui să le posede. Capacitatea unei substanțe de a conduce căldură este caracterizată prin conductivitatea termică, este marcată cu litera greacă l (lambda) și este măsurată în grade W / (mx). Capacitatea unei structuri de a reține căldura este caracterizată de rezistența sa la transferul de căldură R și este egală cu raportul dintre grosime și conductivitatea termică: R = d / l.

În cazul în care structura constă din mai multe straturi, rezistența este calculată pentru fiecare strat și apoi este însumată.

Rezistența la transferul de căldură este principalul indicator al designului extern. Valoarea sa ar trebui să depășească valoarea normativă. Efectuând calculul calorifer al anvelopei clădirii, trebuie să determinăm compoziția justificată din punct de vedere economic a pereților și acoperișului.

Valori de conductivitate termică

Calitatea izolației termice este determinată în primul rând de conductivitatea termică. Fiecare material certificat este supus unor teste de laborator, care determină această valoare pentru condițiile de funcționare "A" sau "B". Pentru țara noastră, majoritatea regiunilor îndeplinesc condițiile de funcționare a "B". Efectuând calculul calorifer al structurilor de închidere ale casei, această valoare ar trebui utilizată. Valorile de conductivitate termică sunt indicate pe etichetă sau în pașaportul materialului, dar dacă acestea nu sunt disponibile, pot fi utilizate valorile de referință din Codul de Practică. Valorile pentru cele mai populare materiale sunt prezentate mai jos:

• Zidarie din caramida obisnuita - 0.81 W (m × deg.).
• Zidarie din caramida silicata - 0,87 W (m х deg.).
• Gaz și beton spumos (densitate 800) - 0,37 W (m x grade).
• Lemnul de specii conifere este de 0,18 W (gradul mx).
• Spumă de polistiren extrudat - 0,032 W (grad mx).
• Placi din vată minerală (densitate 180) - 0,048 W (m × grade).

Valoarea normativă a rezistenței la transferul de căldură

Valoarea calculată a rezistenței la transferul de căldură nu trebuie să fie mai mică decât valoarea de bază. Valoarea de bază este determinată conform Tabelului 3 SP50.13330.2012 "Protecția termică a clădirilor". Tabelul definește coeficienții pentru calcularea valorilor de bază ale rezistenței la transferul de căldură al tuturor structurilor de închidere și al tipurilor de clădiri. Continuând calculele începute cu temperaturahnichesky ale modelelor de închidere, un exemplu de calcul poate fi prezentat după cum urmează:

• Rsten = 0,00035x6435 + 1,4 = 3,65 (mx deg / W).
• Рпкр = 0,0005х6435 + 2,2 = 5,41 (m x grade / W).
• Rc = 0,00045x6435 + 1,9 = 4,79 (m x grade / W).
• Rocka = 0,00005x6435 + 0,3 = 0,62 (mx deg / W).

Calculul termotehnic al structurii de închidere exterioară se realizează pentru toate structurile care închid circuitul "cald" - podeaua pe pământ sau suprapunerea subteranului, pereții exteriori (inclusiv ferestrele și ușile), acoperirea combinată sau suprapunerea mansardei neîncălzite. De asemenea, calculul ar trebui efectuat pentru structurile interne, dacă diferența de temperatură în camerele adiacente este mai mare de 8 grade.

Ingineria termica a peretilor

Majoritatea pereților și plafoanelor sunt multistrat și eterogen în construcția lor. Calculul termotehnic al structurilor de închidere ale structurii multistrat este după cum urmează:
R = d1 / l1 + d2 / l2 + dn / ln,
Unde n este parametrul stratului n.

Dacă luăm în considerare un zid cărămiziat, avem următoarea construcție:

• Strat exterior de ipsos grosime 3 cm, conductivitate termică 0,93 W (grad mx);
• Cărămidă din cărămidă solidă de 64 cm, conductivitate termică 0.81 W (grad mx);
• Stratul interior al grosimii tencuielii de 3 cm, conductivitate termică 0,93 W (m × deg.).

Formula pentru calculul calorifer al structurilor de închidere este următoarea:

R = 0,03 / 0,93 + 0,64 / 0,81 + 0,03 / 0,93 = 0,85 (m × deg / W).

Valoarea obținută este semnificativ mai mică decât valoarea inițială determinată anterior a rezistenței la transferul de căldură în pereții unei clădiri rezidențiale din Murmansk 3.65 (mx deg / W). Zidul nu îndeplinește cerințele de reglementare și trebuie izolat. Folosim plăci din vată minerală de 150 mm grosime și conductivitate termică de 0,048 W (gradul mx) pentru a încălzi pereții.

După selectarea sistemului de izolare termică, este necesar să se efectueze calculul calității verificării căldurii a structurilor de închidere. Exemplul de calcul este prezentat mai jos:

R = 0,15 / 0,048 + 0,03 / 0,93 + 0,64 / 0,81 + 0,03 / 0,93 = 3,97 (mx deg / W).

Valoarea calculată rezultată este mai mare decât valoarea de bază - 3.65 (mx deg / W), peretele izolat îndeplinește cerințele normelor.

Calculul suprapunerilor și acoperirilor suprapuse se efectuează într-un mod similar.

Calcul termotehnic al pardoselilor în contact cu solul

Adesea, în case particulare sau în clădiri publice, etajele primelor etaje se efectuează pe teren. Rezistența la transferul de căldură a unor astfel de pardoseli nu este normalizată, dar cel puțin construcția de podele nu trebuie să permită căderea rocii. Calcularea structurilor care intră în contact cu solul se efectuează după cum urmează: podelele sunt împărțite în benzi (zone) de 2 metri lățime, începând de la limita exterioară. Aceste zone sunt alocate până la trei, zona rămasă aparținând celei de a patra zone. Dacă structura podelei nu asigură o izolație efectivă, rezistența la transferul de căldură al zonelor este adoptată după cum urmează:

• 1 zonă - 2,1 (m x grade / W);
• 2 zone - 4,3 (m x grade / W);
• 3 zone - 8,6 (m x grade / W);
• 4 zone - 14,3 (m x grade / W).

Este ușor de văzut că suprafața de podea este mai departe de peretele exterior, cu cât este mai mare rezistența la transferul de căldură. Prin urmare, adesea limitată la izolarea perimetrului podelei. În același timp, rezistența la transferul de căldură al structurii izolate este adăugată rezistenței de transfer termic a zonei.
Calcularea rezistenței la transferul de căldură al podelei trebuie să fie inclusă în calculul termic general al structurilor de închidere. Un exemplu de calcul al podelelor pe teren va fi luat în considerare mai jos. Luăm o suprafață de 10 x 10, egală cu 100 mp

• Zona de 1 zonă va fi de 64 de metri pătrați.
• Zona Zona 2 este de 32 de metri pătrați.
• Zona 3 este de 4 metri pătrați.

Valoarea medie a rezistenței la transferul de căldură a podelei pe pământ:
Рпола = 100 / (64 / 2,1 + 32 / 4,3 + 4 / 8,6) = 2,6 (m x grad / W).

După terminarea izolației perimetrului pardoselii cu o placă de polistiren cu o grosime de 5 cm, o bandă lată de 1 metru, obținem valoarea medie a rezistenței la transferul de căldură:

Rpo = 100 / (32 / 2,1 + 32 / (2,1 + 0,05 / 0,032) + 32 / 4,3 + 4 / 8,6) = 4,09 (m x grade / W).

Este important de menționat că în acest fel se calculează nu numai podelele, ci și structurile pereților care intră în contact cu solul (pereții podelei încastrate, subsolul cald).

Ingineria termica a usilor

Rezistența de bază la transferul de căldură al ușilor de intrare este calculată într-o oarecare măsură. Pentru a calcula acest lucru, va trebui mai întâi să calculați rezistența la transferul de căldură al peretelui în funcție de criteriul sanitar și igienic (roua care nu se încadrează):
Рст = (Тв - Тн) / (ДТн х ав).

Aici DTN - diferența de temperatură între suprafața interioară a peretelui și temperatura aerului în cameră este determinată de Codul de Standarde, iar pentru locuință este de 4.0.
Av este coeficientul de transfer de căldură al suprafeței interioare a peretelui, în conformitate cu proiectul comun este 8,7.
Valoarea de bază a ușilor este luată egală cu 0,6 x Pst.

Pentru proiectarea aleasă a ușii, este necesar să se efectueze un calcul de verificare a căldurii de verificare a structurilor de închidere. Exemplu de calcul al ușii de intrare:

Рдв = 0,6 х (20 - (-30)) / (4 х 8,7) = 0,86 (m x grad / W).

Aceasta este valoarea calculată care corespunde unei uși izolate cu o placă de vată minerală de 5 cm grosime. Rezistența la transferul de căldură va fi R = 0,05 / 0,048 = 1,04 (m × deg / W), care este mai mare decât valoarea calculată.

Cerințe complete

Sunt efectuate calcule de pereți, plafoane sau acoperiri pentru a verifica cerințele elementare ale standardelor. Setul de reguli stabilește, de asemenea, o cerință completă care caracterizează calitatea izolației tuturor structurilor de închidere în general. Această valoare se numește "caracteristică specifică de ecranare a căldurii". Fără verificarea sa, nici un calcul termic al structurilor de închidere nu este complet. Un exemplu de calcul conform SP este dat mai jos.

Kob = 88,77 / 250 = 0,35, care este mai mică decât valoarea normalizată de 0,52. În acest caz, suprafața și volumul sunt luate pentru o casă de 10 x 10 x 2,5 m. Rezistența la transferul de căldură este egală cu valorile de bază.

Valoarea standardizată este determinată în conformitate cu JV, în funcție de volumul încălzit al casei.

În plus față de cerința complexă, calculul caloric al structurilor de închidere este de asemenea folosit pentru a compila un pașaport energetic, un exemplu de emitere a pașaportului este dat în atașamentul la SP50.13330.2012.

Coeficientul de omogenitate

Toate calculele de mai sus sunt aplicabile structurilor omogene. Acest lucru este foarte rar în practică. Pentru a ține seama de neomogenitățile care reduc rezistența la transferul de căldură, este introdus un coeficient de corecție a uniformității termo-ingineriei. Aceasta ține cont de schimbarea rezistenței la transferul de căldură introdusă de deschiderile de ferestre și uși, de colțurile exterioare, de incluziuni neuniforme (de exemplu, traverse, grinzi, curele de consolidare), poduri reci,

Calculul acestui coeficient este destul de complicat, prin urmare, într-o formă simplificată, este posibil să se utilizeze valori aproximative din literatura de specialitate. De exemplu, pentru zidărie - 0,9, panouri cu trei straturi - 0,7.

Izolație efectivă

Alegerea unui sistem de încălzire a casei este ușor de asigurat că este practic imposibil să se îndeplinească cerințele moderne de protecție termică fără utilizarea unei izolații eficiente. Deci, dacă folosiți cărămidă tradițională de lut, veți avea nevoie de o zidărie de câteva metri grosime, care nu este practică din punct de vedere economic. În același timp, conductivitatea termică scăzută a încălzitoarelor moderne pe bază de polistiren expandat sau vată minerală ne permite să ne limităm la grosimi de 10-20 cm.

De exemplu, pentru a obține o valoare de rezistență de bază de 3,65 (m × deg / W), veți avea nevoie de:

• Un zid de cărămidă de 3 m grosime;
• Zidărie din blocuri din beton spumă de 1,4 m;
• Izolație de vată minerală 0,18 m.