3. Выбор и теплотехнический расчет ограждающих конструкций

В настоящем курсовом проекте отопления общественного здания проектирование ограждений условно ограничено только теплотехническим расчетом.

Целью теплотехнического расчета является определение необходимой толщины теплоизоляционного слоя наружных ограждений, сопротивления теплопередаче и коэффициента теплопередачи отдельных ограждающих конструкций здания. Теплотехническому расчету подлежат все виды ограждений (наружные стены, покрытия, перекрытия над подвалом, полы, перегородки, заполнения оконных и дверных проемов и т.д.).

Сопротивление теплопередаче однородного однослойного или многослойного наружного ограждения с однородными слоями (или неоднородного в характерном сечении, без теплопроводных включений)

, м²С/Вт, (3.1)

где - м²С/Вт;

- м²С/Вт;

- м²С/Вт

Термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями определяется как сумма термических сопротивлений отдельных слоев

, м²С/Вт, (3.2)

где - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²С/Вт;

- термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, м²С/Вт.

Расчетная толщина утеплителя

Окончательное толщина слоя утеплителя принимается кратной 1 см.

Значение приведенного сопротивления наружной стены (если принятая толщина отличается от расчетной)

где - окончательное расчетное сопротивление теплопередаче наружной стены.

Коэффициент теплопередачи наружной стены

Таблица 7.1

Коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции (СНиП 11-3-79*).

Нормами установлены три показателя тепловой защиты здания:

- нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций здания;

- санитарно-гигиенический, включающий нормируемый температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций, а также температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы;

- удельный расход тепловой энергии на отопление здания.

При выборе и теплотехническом расчете ограждающих конструкций определяется нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче конструкции ограждения .

Нормируемое (требуемое) приведенное сопротивление теплопередаче конструкции ограждения принимается по табл. 7 в зависимости от числа градусо-суток отопительного периода или рассчитывается по зависимости

, м²·^оС/Вт, (2)

где и - величины, определяемые по табл. 8;

– градусо-сутки отопительного периода, ^оС·сут, определяемые по формуле

, ^оС·сут, (3)

здесь - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, ˚С;

, - средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность отопительного периода, сут. Принимаются по табл. 1 СНиП 23-01 [1] для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10 ˚С – при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов- интернатов для престарелых, и не более 8 ˚С – в остальных случаях.

Расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания для теплотехнического расчета ограждающих конструкций принимается:

- для жилых зданий, лечебно-профилактических и детских учреждений, школ, интернатов, гостиниц и общежитий – по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20-22 ˚С);

- для общественных зданий, кроме указанных выше, административных и бытовых, производственных и других зданий и помещений с влажным или мокрым режимом – согласно классификации помещений и минимальных значений оптимальной температуры по ГОСТ 30494 (в интервале 16-21 ˚С).

Классификация помещений (ГОСТ 30494 - 96):

- помещения 1 категории - помещения, в которых люди в положении лежа или сидя находятся в состоянии покоя и отдыха;

- помещения 2 категории - помещения, в которых люди заняты умственным трудом, учебой;

- помещения 3а категории - помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя без уличной одежды;

- помещения 3б категории - помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении сидя в уличной одежде;

- помещения 3в категории - помещения с массовым пребыванием людей, в которых люди находятся преимущественно в положении стоя без уличной одежды;

- помещения 4 категории - помещения для занятий подвижными видами спорта;

- помещения 5 категории - помещения, в которых люди находятся в полураздетом виде (раздевалки, процедурные кабинеты, кабинеты врачей и т.п.);

- помещения 6 категории - помещения с временным пребыванием людей (вестибюли, гардеробные, коридоры, лестницы, санузлы, курительные, кладовые).

Оптимальные и допустимые нормы микроклимата в обслуживаемой зоне помещений (в установленных расчетных параметрах наружного воздуха) соответствуют значениям, приведенным в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне общественных зданий для холодного периода года

Наименование помещения или категория	Температура воздуха, °С		Относительная влажность, %		Скорость движения воздуха, м/с
	опти-мальная	допус-тимая	оптимальная	допустимая, не более	оптимальная, не более	допустимая, не более
1 категория	20-22	18-24	45-30	60	0,2	0,3
2 категория	19-21	18-23	45-30	60	0,2	0,3
3а категория	20-21	19-23	45-30	60	0,2	0,3
3б категория	14-16	12-17	45-30	60	0,2	0,3
3в категория	18-20	16-22	45-30	60	0,2	0,3
4 категория	17-19	15-21	45-30	60	0,2	0,3
5 категория	20-22	20-24	45-30	60	0,15	0,2
6 категория	16-18	14-20	НН*	НН	НН	НН
Ванные, душевые	24-26	18-28	НН	НН	0,15	0,2

Примечание: *НН - не нормируется.

Санитарно-гигиенический показатель теплозащиты (требуемое значение сопротивления теплопередаче )

, м²·^оС/Вт, (1)

где - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху по табл. 3* [1];

- расчетная зимняя температура наружного воздуха, ^оС, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99*;

– нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 2* [1];

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²·^оС), принимаемый по табл. 4 [1];

Необходимые справочные данные для расчета по санитарно-гигиеническим и комфортным условиям приведены в табл. 4 - 6.

Таблица 4

Значения коэффициента

Ограждающие конструкции	Коэффициент
1. Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые наружным воздухом), перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне	1
2. Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытия чердачные (с кровлей из рулонных материалов); перекрытия над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне	0,9
3. Перекрытия над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах	0,75
4. Перекрытия над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенные выше уровня земли	0,6
5. Перекрытия над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли	0,4

Таблица 5

Значения коэффициента теплоотдачи

Внутренняя поверхность ограждающих конструкций	Коэффициент теплоотдачи, , Вт/(м2С)
1. Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты h ребер к расстоянию а между гранями соседних ребер	8,7
2. Потолков с выступающими ребрами при отношении	7,6
3. Зенитных фонарей	9,9

Таблица 6

Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции

Здания и помещения	Нормируемый температурный перепад , С, для
	наружных стен	покрытий и чердачных перекрытий	перекрытий над проездами, подвалами и подпольями
1. Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты	4,0	3,0	2,0
2. Общественные, кроме указанных в п. 1, административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом	4,5	4,0	2,5

При определении требуемого сопротивления теплопередаче внутренних ограждений в формуле следует принимать п=1 и вместо t_H - расчетную температуру воздуха более холодного помещения.

Таблица 7

Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Здания и помещения	Градусо-сутки отопительного периода, С·сут	Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, , м2·оС/Вт
		стен	покрытий и перекрытий над проездами	перекры-тий чердачных, над неотапливаемыми подпольями и подвалами	окон и балкон-ных дверей, витрин и витражей	фонарей
Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты	2000 4000 6000 8000 10000 12000	2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6	3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2	2,8 3,7 4,6 5,5 6,4 7,3	0,30 0,45 0,60 0,70 0,75 0,80	0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55
Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом	2000 4000 6000 8000 10000 12000	1,8 2,4 3,0 3,6 4,2 4,8	2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4	2,0 2,7 3,4 4,1 4,8 5,5	0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80	0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55

Примечания: 1. Промежуточные значения R^тр_о следует определять интерполяцией.

2. Нормы сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций для помещений производственных зданий с влажным или мокрым режимом, с избытками явного тепла от 23 Вт/м.куб., а также для помещений общественных, административных и бытовых зданий с влажным или мокрым режимом следует принимать как для помещений с сухим и нормальным режимами производственных зданий.

3. Приведенное сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее, чем в 1,5 раза выше сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих изделий.

4. В отдельных обоснованных случаях, связанных с конкретными конструктивными решениями заполнения оконных и других проемов, допускается применять конструкции окон, балконных дверей и фонарей с приведенным сопротивлением теплопередаче на 5 % ниже устанавливаемого в таблице.

Таблица 8

Значения величин и для расчета приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций из условий энергосбережения

Здания и помещения	Обозначения	Значения величин и для ограждающих конструкций
		стен	покрытий и перекрытий над проездами	перекры-тий чердачных, над неотапливаемыми подпольями и подвалами	окон и балкон-ных дверей, витрин и витражей	фонарей
Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты		0,00035 1,4	0,0005 2,2	0,00045 1,9	- -	0,000025 0,25
Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом		0,0003 1,2	0,0004 1,6	0,00035 1,3	0,00005 0,2	0,000025 0,25

Теплотехнический расчет выполняется по методике СниП II-3-79* «Строительная теплотехника».

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции без учета теплопроводных включений , м²·^оС/Вт,определяется по зависимости (4) [1]

, м²·^оС/Вт,

где - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²·^оС), принимаемый по табл. 5;

….., - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²·^оС/Вт;

- термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, определяемое по прил. 4 /1/, м²·^оС/Вт;

- коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²·^оС), принимаемый по табл. 6 [1].

Термические сопротивления отдельных слоев многослойной ограждающей конструкции определяются по зависимости (3) [1]

, м²·^оС/Вт,

где – толщина слоя, м;

– расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·^оС), принимаемый по прилож. 3* [1].

Конструктивные решения и теплотехнический расчет наружных стен.

С теплотехнической точки зрения различают три вида наружных стен по числу основных слоев: однослойные, двухслойные и трехслойные.

Однослойные стены выполняют из конструкционно-теплоизоляционных материалов и изделий, совмещающих несущие и теплозащитные функции.

В трехслойных ограждениях с защитными слоями на точечных (гибких, шпоночных) связях рекомендуется применять утеплитель из минеральной ваты, стекловаты или пенополистирола с толщиной, устанавливаемой по расчету с учетом теплопроводных включений от связей. В этих ограждениях соотношение толщин наружных и внутренних слоев должно быть не менее 1:1,25 при минимальной толщине наружного слоя 50 мм.

В двухслойных стенах предпочтительно расположение утеплителя снаружи. Используются два варианта наружного утеплителя: системы с наружным покровным слоем без зазора и системы с воздушным зазором между наружным облицовочным слоем и утеплителем. Не рекомендуется применять теплоизоляцию с внутренней стороны из-за возможного накопления влаги в теплоизоляционном слое, однако в случае необходимости такого применения поверхность со стороны помещения должна иметь сплошной и долговечный пароизоляционный слой.

При проектировании стен из кирпича и других мелкоштучных материалов следует максимально применять облегченные конструкции в сочетании с плитами из эффективных теплоизоляционных материалов.

В курсовом проекте принимается несущая стена трехслойной конструкции с несущим слоем из полнотелого керамического кирпича толщиной 380 мм, бетонных блоков или железобетона (со слоем внутренней штукатурки 20 мм), слоем теплоизоляции и защитно-декоративным наружным слоем из кирпича толщиной 120 мм или известково-цементной штукатурки толщиной 25 – 30 мм (рис. 3.1). Коэффициент теплотехнической однородности без учета откосов проемов и других теплопроводных включений - 0,95.

Для защитной стенки может применяться кирпич или камни керамические лицевые (ГОСТ 7484-78) или отборные стандартные (ГОСТ 530-95) предпочтительно полусухого прессования, а также силикатный кирпич (ГОСТ 379-95). При облицовке силикатным кирпичом цоколь, пояса, парапеты и карниз выполняют из керамического кирпича.

При облицовке кирпичная кладка армируется с несущей частью стены сварными арматурными сетками, располагаемыми с шагом по высоте 600 мм.

При отделочном слое из традиционной толстослойной штукатурки толщиной 25 – 30 мм теплоизоляционные плиты крепят к несущему слою стены на клею и дополнительно распорными дюбелями.

Наружная штукатурка выполняется из известково-цементного раствора, приготавливаемого на месте из извести, песка, цемента, воды и добавок, или из готовых растворных смесей, и армируется стальной оцинкованной сеткой по ГОСТ 2715-75 с размером ячейки 20 мм и диаметром проволоки 1 – 1,6 мм.

Приведенное сопротивление теплопередаче , м ·°С/Вт, для наружных стен следует определять согласно СНиП 23-02 для фасада здания либо для одного промежуточного этажа с учетом откосов проемов без учета их заполнений с проверкой условия невыпадения конденсата на участках в зонах теплопроводных включений.

Необходимая толщина слоя теплоизоляции должна определяться с учетом коэффициента теплотехнической однородности.

Коэффициент теплотехнической однородности с учетом теплотехнических однородностей оконных откосов и примыкающих внутренних ограждений проектируемой конструкции для:

- панелей индустриального изготовления должен быть, как правило, не менее величин, установленных в табл. 6;

- для стен жилых зданий из кирпича должен быть, как правило, не менее 0,74 при толщине стены 510 мм,

0,69 - при толщине стены 640 мм и 0,64 - при толщине стены 780 мм.

Таблица 6

Минимально допустимые значения коэффициента теплотехнической однородности для конструкций индустриального изготовления

N п.п.	Ограждающая конструкция	Коэффициент
1	Из однослойных легкобетонных панелей	0,90
2	Из легкобетонных панелей с термовкладышами	0,75
3	Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и гибкими связями	0,70
4	Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками или ребрами из керамзитобетона	0,60
5	Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами	0,50

Рис. 3.1. Конструктивные решения наружных стен

1 – стена (несущая часть); 2 – защитно-декоративная кладка; 3 – рихтовочный зазор; 4 – теплоизоляция; 5 - внутренняя штукатурка; 6 – наружная штукатурка; 7 –сварная оцинкованная металлическая сетка 20х20 Ø 1,0 – 1,6; 8 – клеевой состав для приклейки плит теплоизоляции; 9 – выравнивающая штукатурка; 10 – закладная сетка; 11 - дюбель

Пример 1.

Выполнить теплотехнический расчет наружной стены административного здания в г. Санкт-Петербурге. Конструкция наружной стены представлена на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Расчетная схема наружной стены

1 – цементно-известковая штукатурка; 2; 4 – кирпичная кладка; 3 – плита минераловатная «КАВИТИ БАТТС»

Решение.

1. Определяем необходимые исходные данные для теплотехнического расчета:

- расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания для теплотехнического расчета ограждающих конструкций - ˚С - минимальное значение оптимальной температуры для помещений категории 2;

- средняя температура наружного воздуха за отопительный период - °С - табл. 1 СНиП 23-01-99 [1];

- продолжительность отопительного периода - сут - табл. 1 СНиП 23-01-99 [1];

- влажностный режим помещений здания – нормальный – табл. 1 СНиП 23-02-2003;

- зона влажности для Санкт-Петербурга - влажная – прилож. В СНиП 23-02-2003;

- условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б – табл. 2 СНиП 23-02-2003.

2. Нормируемое (требуемое) приведенное сопротивление теплопередаче конструкции ограждения принимается по табл. 7 в зависимости от числа градусо-суток отопительного периода или рассчитывается по зависимости

, м²·^оС/Вт, (2)

где и - величины, определяемые по табл. 8;

– градусо-сутки отопительного периода, ^оС·сут, определяемые по формуле

, ^оС·сут, (3)

здесь - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, ˚С;

Требуемое сопротивление теплопередаче стены является функцией числа градусо-суток отопительного периода (ГСОП):

ГСОП=D=(t_в - t_{от. пер.}) · Z_{от. пер.};

где: t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, ^оС;

t_в = 20 ^оС – для помещения категории 3а по ГОСТ 30494-96;

t_от.пер, Z_от.пер – средняя температура, ^оС и продолжительность, сут. периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 ^оС по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология».

Для г. Санкт-Петербурга:

D= [20-(-1,8)]·220=4796;

R_тр =a·D+b=0,0003·4796+1,2=2,639 (м² · ^оС)/Вт.

Толщина слоя теплоизоляции при _Б = 0,044 Вт/( м·^оС) и коэффициенте теплотехнической однородности r = 0,92 составит:

Принимаем слой изоляции равным 80 мм, тогда фактическое сопротивление теплопередаче составит:

1. Объект строительства - 16-этажный односекционный крупнопанельный жилой дом, построенный в г.Кашире Московской области. Условие эксплуатации ограждений Б согласно СНиП 23-02.

2. Наружные стены - из трехслойных железобетонных панелей на гибких связях с утеплителем из пенополистирола толщиной 165 мм. Панели имеют толщину 335 мм. По периметру панелей и их проемов утеплитель имеет защитный слой из цементно-песчаного раствора толщиной 10 мм. Для соединения железобетонных слоев применены два вида гибких связей из коррозионностойкой стали диаметром 8 мм: треугольные и точечные (шпильки). Расчет приведенного сопротивления теплопередаче выполнен согласно формуле (14) и соответствующего примера расчета в приложении Н.

3. Для заполнения проемов применены деревянные оконные блоки с тройным остеклением в раздельно-спаренных переплетах .

4. В стыках применен минераловатный утеплитель , снаружи закрытый уплотнителем Вилатерм.

5. Для Московской области (г.Кашира) согласно СНиП 23-01 средняя температура и продолжительность отопительного периода составляют: . Температура внутреннего воздуха =20 °С. Тогда градусо-сутки отопительного периода согласно формуле (1) составляют

=(20+3,4)·212=4961 °С·сут.

Порядок расчета

1. По таблице 4 СНиП 23-02 =4961 °С·сут соответствует нормируемое сопротивление теплопередаче для стен жилых зданий .

2. Сопротивление теплопередаче панелей по глади, рассчитанное по формуле (8), равно

3. К числу теплопроводных включений и теплотехнических неоднородностей в стенах 16-этажного панельного дома относятся гибкие связи, оконные откосы, горизонтальные и вертикальные стыки панелей, угловые стыки, примыкание панелей к карнизу и цокольному перекрытию.

Для расчета по формуле (14) коэффициентов теплотехнической однородности различных типов панелей коэффициенты влияния теплопроводных включений и площади зон их влияния рассчитаны на основе решения задач стационарной теплопроводности на компьютере соответствующих узлов и приведены в

таблице К.1.

Таблица K.1

- для первого этажа

=0,78·0,962=0,75;

- для последнего этажа

=0,78·0,97=0,757.

Приведенный коэффициент теплотехнической однородности фасада здания

=16/(14/0,78+1/0,75+1/0,757)=0,777.

Приведенное сопротивление теплопередаче фасада 16-этажного жилого дома по формуле (23) равно

.

Следовательно, наружные стены 16-этажного жилого дома удовлетворяют требованиям СНиП 23-02.

Конструктивные решения и теплотехнический расчет покрытий.

В общественных зданиях рекомендуется применение бесчердачных (совмещенных) крыш. В случаях, когда в конструкции покрытия путем применения пароизоляции и других мероприятий исключается недопустимое влагонакопление в холодный период года, следует предусматривать невентилируемые покрытия. Вентилируемые покрытия надлежит предусматривать в тех случаях, когда конструктивные меры не обеспечивают нормального влажностного состояния конструкций.

Рекомендуемая конструкция бесчердачного (совмещенного) вентилируемого покрытия крыши может содержать следующие слои, считая от нижней поверхности:

- несущая конструкция;

- пароизолирующий слой;

- теплоизолирующий слой;

- вентилируемая прослойка, служащая для удаления влаги из конструкции покрытия или для его охлаждения;

- основание под гидроизоляцию (стяжка или кровельная плита при щелевых вентилируемых прослойках);

- многослойный гидроизолирующий кровельный ковер.

Волокнистые теплоизоляционные материалы в вентилируемых покрытиях должны быть защищены от воздействия вентилируемого воздуха паропроницаемыми пленочными покрытиями.

Осушающие воздушные прослойки и каналы следует располагать над теплоизоляцией или в верхней зоне последней. Минимальный размер поперечного сечения этих прослоек не должен быть менее 40 мм.

Приточные отверстия следует устраивать в карнизной части, а вытяжные - с противоположной стороны здания или в коньке. Суммарное сечение как приточных, так и вытяжных отверстий рекомендуется назначать в пределах 0,002-0,001 от горизонтальной проекции покрытия.

Покрытия – совмещенные из сборных железобетонных ребристых плит по серии 1.465.1-21 или многопустотных железобетонных плит толщиной 220 мм по ГОСТ 9561-91 или монолитного железобетона и кровлей по керамзитобетонной стяжке в 30 мм.

Рис. 3.3. Варианты конструкций покрытий здания

1 – железобетонная плита покрытия; 2 – выравнивающая затирка цементно-песчаным раствором толщиной 5-15 мм, грунтовка раствором битума в керосине, пароизоляция; 3 – точечная приклейка теплоизоляции битумом; 4 – теплоизоляция; 5 – кровельный ковер; 6 – многопустотная плита; 7 – уплотняющая прокладка; 8 – заделка стыка цементно-песчаным раствором

Конструктивные решения и теплотехнический расчет полов на грунте и стен ниже уровня земли.

Полы на грунте в помещениях с нормируемой температурой внутреннего воздуха, расположенных выше отмостки здания или ниже ее не более, чем на 0,5 м, должны быть утеплены в зоне примыкания пола к наружным стенам или стенам, отделяющим отапливаемые помещения от неотапливаемых на ширину 0,8 м путем укладки по грунту слоя плит теплоизоляционного материала толщиной, определяемой из условия обеспечения термического сопротивления этого слоя утеплителя не менее термического сопротивления наружной стены.

Полы на лагах с тепло- звукоизоляционным слоем из минераловатных плит или другого теплоизоляционного материала выполняются по подстилающему бетонному слою (в полах по грунту) или по железобетонному перекрытию. В полах по грунту лаги опираются на кирпичные или бетонные столбики, установленные на бетонный подстилающий слой.

В подвальных помещениях с нормируемым теплоусвоением в полах на грунте должен предусматриваться теплоизоляционный слой. В полах по грунту плиты теплоизоляционного материала укладываются на слой гидроизоляции, выполненный из рулонного битумного или битумно-полимерного материала.

В полах по железобетонному перекрытию минераловатные плиты укладываются на предварительно выровненную поверхность перекрытия, а при необходимости на слой пароизоляции.

По минераловатным плитам предусматривается монолитная или сборная стяжка из спаренных гипсоволокнистых листов, по которой выполняется покрытие пола. Монолитная стяжка выполняется на основе цементного или гипсового вяжущего и должна быть толщиной не менее 40 мм.

Рис. 3.4. Конструкции полов

1 - покрытие пола; 2 - клеевой слой; 3 - монолитная стяжка из раствора на основе цемента или гипса; 4 – цементно-песчаная стяжка; 5 – теплоизоляция; 6 – перекрытие; 7 - бетонный подстилающий слой; 8 - гидроизоляция; 9 – пароизоляция; 10 - полиэтиленовая пленка; 11 - подстилающий слой из песка; 12 - покрытие пола из железобетона; 13 - утрамбованный щебень; 14 – грунт; 15 – система обогрева; 16 - армированная цементно-песчаная стяжка; 17 – дощатое покрытие пола; 18 – лага

Сопротивление теплопередаче полов на грунте следует определять:

а) для неутепленных полов на грунте и стен, расположенных ниже уровня земли, с коэффициентом теплопроводности Вт/(м·ºС) - по зонам шириной 2 м, параллельным наружным стенам, принимая , равным:

м²·^оС/Вт – для I зоны;

м²·^оС/Вт – для II зоны;

м²·^оС/Вт – для III зоны;

м²·^оС/Вт – для IV зоны;

б) для утепленных полов на грунте и стен, расположенных ниже уровня земли, с коэффициентом теплопроводности утепляющего слоя Вт/(м·ºС) толщиной , м:

м²·^оС/Вт;

в) для полов на лагах

м²·^оС/Вт.

В качестве утепляющего слоя пола на лагах следует учитывать воздушную прослойку, настил по лагам и слой теплоизоляции (при его наличии).

Конструктивные решения и теплотехнический расчет стены подвала, расположенной выше уровня земли.

Стены подвала имеют несущую часть, выполненную из кирпича или камней толщиной 510 мм или из бетонных блоков толщиной 500 мм с отделочным штукатурным слоем толщиной 20 мм со стороны помещения.

Теплоизоляция стен подвалов необходима при размещении в подвалах служебно-вспомогательных помещений, складов и т.п.. В результате достигается снижение затрат на отопление, исключается возможность образования конденсата на стенах, повышается комфортность и улучшаются условия работы конструкций.

Требуемое сопротивление теплопередаче стен подвала над уровнем земли принимается равным сопротивлению теплопередаче наружных стен здания, которое находится по табл. 4 СНиП 23-02-2003 в зависимости от значения градусо-суток отопительного периода.

Теплоизоляция стен подвала рассчитывается только для «теплых» подвалов, в которых предусмотрена нижняя разводка труб систем отопления, горячего водоснабжения, а также труб систем водоснабжения и канализации.

Требуемое сопротивление теплопередаче стен подвала над уровнем земли принимается равным сопротивлению теплопередаче наружных стен здания, которое находится по табл. 4 СНиП 23-02-2003 в зависимости от значения градусо-суток отопительного периода.

Требуемая толщина теплоизоляции стены подвала, расположенной выше уровня земли, принимается равной толщине теплоизоляции наружной стены и вычисляется по формуле:

,

где – приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены, принятое в зависимости от значения ГСОП, м²·^оС/Вт;

– толщина несущей части стены, м;

 - коэффициент теплопроводности материала несущей части стены, Вт/(м · ^оС).

Приведенное сопротивление теплопередаче, м²·^оС/Вт, стены подвала, расположенной ниже уровня земли, определяется по формуле:

где – толщина теплоизоляции, м;

– коэффициент теплопроводности материала теплоизоляции, Вт/(м·^оС).

Требуемая толщина теплоизоляции стены подвала, расположенной ниже уровня земли, находится из условия и вычисляется по формуле:

Требуемая толщина теплоизоляции в полах по необогреваемому грунту принимается по расчету в соответствии с указаниями СНиП 23-02-2003. При этом пол должен удовлетворять требованиям по показателю теплоусвоения.

ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ТЕХНИЧЕСКИХ ПОДВАЛОВ

Технические подвалы (техподполье) - это подвалы при наличии в них нижней разводки труб систем отопления, горячего водоснабжения, а также труб системы водоснабжения и канализации.

Расчет ограждающих конструкций техподполий следует выполнять в приведенной в 9.3.2-9.3.6 последовательности.

1. Нормируемое сопротивление теплопередаче , м ·°С/Вт, части цокольной стены, расположенной выше уровня грунта, определяют согласно СНиП 23-02 для стен в зависимости от градусосуток отопительного периода климатического района строительства. При этом в качестве расчетной температуры внутреннего воздуха принимают расчетную температуру воздуха в техподполье , °С, равную не менее плюс 2 °С при расчетных условиях.

Определяют приведенное сопротивление теплопередаче , м ·°С/Вт, ограждающих конструкций заглубленной части техподполья, расположенных ниже уровня земли.

Для неутепленных полов на грунте в случае, когда материалы пола и стены имеют расчетные коэффициенты теплопроводности Вт/(м·°С), приведенное сопротивление теплопередаче определяют по таблице 13 в зависимости от суммарной длины , м, включающей ширину техподполья и две высоты части наружных стен, заглубленных в грунт.

Для утепленных полов на грунте в случае, когда материалы пола и стены имеют расчетные коэффициенты теплопроводности Вт/(м·°С), приведенное сопротивление теплопередаче определяют по нормативной документации.

2. Нормируемое сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия над техподпольем , м ·°С/Вт, определяют по формуле

, (39)

где - нормируемое сопротивление теплопередаче перекрытий над техподпольем, определяемое согласно СНиП 23-02 в зависимости от градусо-суток отопительного периода климатического района строительства;

- коэффициент, определяемый по формуле

, (40)

, - то же, что и в 9.2.1;

- то же, что и в 9.3.2.

3. Температуру воздуха в техподполье , °С, определяют по формуле

(41)

где - расчетная температура воздуха в помещении над техподпольем, °С;

, , , - то же, что и в формуле (32);

- площадь техподполья (цокольного перекрытия), м ;

- нормируемое сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия, м ·°С/Вт, устанавливаемое согласно 9.3.4;

- объем воздуха, заполняющего пространство техподполья, м ;

- кратность воздухообмена в подвале, ч : при прокладке в подвале газовых труб =1,0 ч , в остальных случаях =0,5 ч ;

- плотность воздуха в техподполье, кг/м , принимаемая равной =1,2 кг/м ;

- площадь пола и стен техподполья, контактирующих с грунтом, м ;

- то же, что и в 9.3.3;

- площадь наружных стен техподполья над уровнем земли, м ;

- то же, что и в 9.3.2.

Если , отличается от первоначально заданной температуры, расчет повторяют по 9.3.3-9.3.5 до получения равенства величин в предыдущем и последующем шагах.

4. Проверяют по формуле (4) СНиП 23-02 полученное расчетом нормируемое сопротивление теплопередаче цокольного перекрытия на удовлетворение требования по нормируемому температурному перепаду для пола первого этажа, равному =2 °С.

Пример 2.

Выполнить расчет толщины тепловой изоляции стены подвала.

Тип здания – жилой дом с нижней разводкой систем отопления и горячего водоснабжения;

Место строительства – Москва;

Конструкция стены – кирпичная с толщиной несущей части 640 мм, утепленная плитным экструзионным пенополистиролом ПЕНОПЛЭКС с _Б = 0,031 Вт/(м · ^оС) и защитным слоем из цементно-известковой штукатурки толщиной 30 мм.

Решение.

1. Определяем значение градусо-суток отопительного периода:

ГСОП = (t_в – t_от.п.) · Z_от.п. = (20+3,1) · 214 = 4943

2. По СНиП 23-02-2003 г. находим значение приведенного сопротивления теплопередачи:

(м² · ^оС)/Вт

3. Требуемая толщина теплоизоляции стены подвала, расположенной выше уровня земли:

м

Принимаем толщину теплоизоляции равной 70 мм;

4. Вычисляем толщину теплоизоляции стены подвала, расположенной ниже уровня земли:

м

Принимаем толщину теплоизоляции равной 40 мм;

Пример 3.

Определить показатель теплоусвоения поверхности пола подвала административного здания. Конструкция пола приведена на рис. 3.5.

Рис. 3.5. Конструкция пола

Решение.

Таблица 3.3

физико-технических характеристик составляющих пола

№ п/п	Материал	Толщина слоя, м	Плотность материала в сухом состоянии, о, кг/м3	Коэффициенты при условии эксплуатации А		Термическое сопротивление, R, м2оС/Вт
				Теплопроводность, , Вт/моС	Теплоусвоения, s, Вт/м2оС
1	Линолеум	0,003	1600	0,33	7,52	0,009
2	Мастика водостойкая	0,001	1000	0,18	4,56	0,0055
3	Стяжка из цементно-керамзитового раствора	0,03	1200	0,47	6,16	0,06
4	Теплоизоляция из плит ПЕНОПЛЭКС	0,02	35	0,03	0,36	0,67
5	Бетонный подстилающий слой	0,08	2400	1,74	16,77	0,046

Тепловую инерцию каждого слоя определяем по формуле:

D₁ = R₁ · S₁ = 0,009 · 7,52 = 0,068;

D₂ = R₂ · S₂ = 0,0055 · 4,56 = 0,025;

D₃ = R₃ · S₃ = 0,06 · 6,16 = 0,37;

D₅ = R₅ · S₅ = 0,046 · 16,77 = 0,77.

Т.к. суммарная тепловая инерция первых трех слоев D₁+D₂+D₃=0,068+0,025+0,37 = 0,463<0,5, а суммарная тепловая инерция трех плюс пятый слой D₁+D₂+D₃+D₅ = 0,463 + 0,77 + 1,23>0,5. Следовательно показатель теплоусвоения пола Y_п следует определять последовательно расчетом показателей теплоусвоения поверхностей слоев конструкции, начиная с третьего слоя:

> 12;

что не удовлетворяет требованиям СНиП предъявляемым к теплоусвоению поверхности пола в жилых, больничных и других подобных зданиях (1 группа зданий и помещений). Поэтому вводим в конструкцию пола дополнительный слой из плит ПЕНОПЛЭКС:

< 12

Таким образом выбранная конструкция отвечает требованиям СНиП для зданий и помещений всех трех групп.

Конструктивные решения и теплотехнический расчет светопрозрачных ограждающих конструкций.

Нормируемое сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций следует определять по табл. 4 СНиП 23-02-2003 или по зависимости (2)

, м²·^оС/Вт,

где и - величины, определяемые по табл. 8 для окон.

Заполнение световых проемов зданий выполняется в зависимости от градусо-суток отопительного периода в виде двухслойного, трехслойного или четырехслойного остекления (стеклопакетов или отдельных стекол), закрепляемого в переплетах из малотеплопроводных материалов.

Выбор светопрозрачной конструкции осуществляется по значению приведенного сопротивления теплопередаче (табл. 3.5). Если приведенное сопротивление теплопередаче выбранной светопрозрачной конструкции ( , м²·^оС/Вт), больше или равно, то эта конструкция удовлетворяет требованиям норм.

Коэффициент теплопередачи окон

, Вт/(м²·^оС).

Таблица 3.5

Уровни теплозащиты окон в деревянных и пластмассовых переплетах

Заполнения светопроемов	Сопротивление теплопередаче, м2·°С/Вт, и область применения ( , °С·сут) по типам окон
	из обычного стекла	с твердым селективным покрытием	с мягким селективным покрытием
Однокамерный стеклопакет в одинарном переплете	0,38/3067	0,51/4800	0,56/5467
Двойное остекление в спаренных переплетах	0,4/3333	0,55/5333	-
Двойное остекление в раздельных переплетах	0,44/3867	0,57/5600	-
Двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете с межстекольным расстоянием:
8 мм	0,51/4800	-	-
12 мм	0,54/5200	0,58/5733	0,68/7600
Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах	0,55/5333	0,60/6000	-
Стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах	0,56/5467	0,65/7000	0,72/8800
Стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах	0,68/7600	0,74/9600	0,81/12400
Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах	0,7/8000	-	-
Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах	0,74/9600	-	-
Четыре стекла в двух спаренных переплетах	0,8/12000	-	-

Примечания: 1. В числителе (перед чертой) - значения приведенного сопротивления теплопередаче, в знаменателе (за чертой) - предельное значение градусо-суток отопительного периода, при котором применимо заполнение светопроема.

2. Значения приведенного сопротивления теплопередаче даны для случаев, когда отношение площади остекления к площади заполнения светового проема равно 0,75. При использовании светопрозрачных конструкций с другими значениями отношений площадей следует корректировать табличное значение следующим образом: для конструкций с деревянными или пластмассовыми переплетами при каждом увеличении на величину 0,1 следует уменьшать значение на 5% и наоборот - при каждом уменьшении на величину 0,1 следует увеличить значение на 5%.

Оконные блоки и балконные двери (ГОСТ 23166, ГОСТ 24700, ГОСТ 30674) следует размещать в оконном проеме на глубину обрамляющей «четверти» (50-120 мм) от плоскости фасада теплотехнически однородной стены или посередине теплоизоляционного слоя в многослойных конструкциях стен. При выборе окон и балконных дверей следует отдавать предпочтение конструкциям, имеющим по ширине не менее 90 мм коробки. Рекомендуемая ширина коробки 100-120 мм.

Суммарная площадь окон общественных зданий должна быть не более 25% суммарной площади светопрозрачных и непрозрачных ограждающих конструкций, если приведенное сопротивление теплопередаче окон меньше: 0,51 м °С/Вт при градусо-сутках 3500 и ниже; 0,56 м²·°С/Вт – при градусо-сутках выше 3500 до 5200; 0,65 м²·°С/Вт – при градусо-сутках выше 5200 до 7000 и 0,81 м²·°С/Вт – при градусо-сутках выше 7000. При определении этого соотношения в суммарную площадь непрозрачных конструкций следует включать все продольные и торцевые стены.

Теплотехнический расчет входных дверей.

Приведенное сопротивление теплопередаче входных дверей должно быть не менее произведения

, м²·^оС/Вт, (1)

где - требуемое значение сопротивления теплопередаче по санитарно-гигиеническому показателю теплозащиты, м²·^оС/Вт;

, м²·^оС/Вт.

Коэффициент теплопередачи наружных дверей

, Вт/(м²·^оС).