3. Примеры расчета

Пример 1. Определить толщину наружной многослойной стены пятиэтажного жилого дома в городе Уфе. В конструкцию стены входит пять слоев (рисунок 2.1): 1 слой штукатурки из цементно-песчаного раствора; 2 несущий слой из керамического пустотного кирпича плотностью 1400 кг/м на цементно-песчаном растворе; 3 утеплитель – пенополистирол плотностью 100 кг/м ;

4 вентилируемая наружным воздухом воздушная прослойка; 5 облицовочный слой из керамического пустотного кирпича плотностью 1400 кг/м на цементно-песчаном растворе.

Необходимые данные для расчета. Температура внутреннего воздуха (СНиП 2.08.01-89) – t_В=20ºС. Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92, по приложению А –

– t_Н= -35 °С. Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха  8С по приложению А – z_{ОТ. ПЕР} = =213 сут.; t_ОТ.ПЕР. = -5,9°С. Влажность внутреннего воздуха φ_В=55 %.

Рисунок 2.1

Решение. Весь расчет сводится к определению необходимой толщины утеплителя.

1 Определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям по формуле 1:

м² ·°С/Вт,

где n = 1 – таблица 3;

= 4 – таблица 2;

= 8,7 – таблица 4.

2 Определяем градусо-сутки отопительного периода по формуле 2:

ГСОП = (t_В – t_{ОТ. ПЕР.}) z_{ОТ. ПЕР.}=(20+5,9)·213=5517.

3 По таблице 1 определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих условиям энергосбережения (интерполяцией)

м² ·°С/Вт.

Так как требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих условиям энергосбережения, больше требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям (3,331 м² ·°С/Вт > 1,58 м² ·°С/Вт), то используется в дальнейшем расчете большее значение.

4 В соответствии с п. 1.6 слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждающей конструкции, в расчете не учитываются. Так как, в рассматриваемом примере, воздушная прослойка вентилируемая, то в расчете учитываем только 1, 2 и 3 слои. По приложению Е определим необходимые для расчета характеристики материалов.

Таблица 7

Номер слоя по рисунку 2.1	Наименование материала	δ, м	γ, кг/м³	λ, Вт/(м²·°С)
1 2 3	Штукатурка – цементно-песчаный раствор Несущий слой из керамического пустотного кирпича плотностью 1400 кг/м на цементно-песчаном растворе Утеплитель – пенополистирол	0,01 0,38 Х	1800 1600 100	0,76 0,58 0,041

5 Используя формулы (3,4,5), находим толщину утеплителя, подставляя в формулу 4 вместо .

м² ·°С/Вт;

где = 23 – таблица 5;

м

Округляем полученное значение толщины утеплителя в большую сторону до значения, ближайшего по ГОСТ на плиты из пенополистирола (приложение И) – мм.

6 Проверка: м² ·°С/Вт

Полная толщина стены, без учета штукатурки, составила: 120+20+110+380= =630 мм.

Условие выполняется: 3,51 м² ·°С/Вт >3,331 м² ·°С/Вт.

Пример 2. Определить толщину наружной трехслойной стеновой панели на гибких связях одноэтажного производственного здания в городе Колпашево Томской области. В конструкцию стены (рисунок 2.2) входят следующие слои: 1 железобетон; 2 утеплитель – пенополистирол плотностью 100 кг/м ; 3 железобетон.

Н еобходимые данные для расчета. Температура внутреннего воздуха (ГОСТ 12.1.005 – 88) – t_В=16 ºС. Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92, по приложению А – t_Н= -42 °С. Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха  8С по приложению А – z_{ОТ. ПЕР .} = =243 сут.; t_{ОТ. ПЕР.} = -9,1°С. Влажность внутреннего воздуха φ_В=50 %.

Решение. Весь расчет сводится к определению необходимой толщины утеплителя.

1 Определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиени-

ческим и комфортным условиям по формуле 1. Предварительно, для определения

Рисунок 2.2 (таблица 2), по приложению Б нахо-

дим значение температуры точки росы – t_Р=5,6 °С. Отсюда °С.

м² ·°С/Вт,

где n = 1 – таблица 3; = 8,7 – таблица 4.

2 Определяем градусо-сутки отопительного периода по формуле 2:

ГСОП = (t_В – t_{ОТ. ПЕР.}) z_{ОТ. ПЕР.}=(16+9,1)·243=6099.

3 По таблице 1 определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих условиям энергосбережения (интерполяцией):

м² ·°С/Вт;

Так как требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих условиям энергосбережения, больше требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям (2,22 м² ·°С/Вт > 0,952 м² ·°С/Вт), то используем в дальнейшем расчете большее значение.

По приложению Е определим необходимые для расчета характеристики материалов.

Таблица 8

Номер слоя по рисунку 2.2	Наименование материала	δ, м	γ, кг/м³	λ, Вт/(м²·°С)
1 2 3	Железобетон Утеплитель – пенополистирол Железобетон	0,10 Х 0,06	2500 100 2500	1,92 0,041 1,92

5 Используя формулы (3,4,5), находим толщину утеплителя, подставляя в формулу 4 вместо .

м² ·°С/Вт

где = 23 – таблица 5;

м

Округляем полученное значение толщины утеплителя в большую сторону до значения, ближайшего по ГОСТ на плиты из пенополистирола (приложение И) – мм.

6 Проверка: м² ·°С/Вт

Полная толщина стены составила 60+90+100=250 мм, что соответствует стандартной толщине стеновой панели. (Нормативные толщины стеновых панелей составляют – 200; 250; 300; 350; 400 мм.)

Условие выполняется: 2,437 м² ·°С/Вт >2,22 м² ·°С/Вт.

Пример 3. Определить толщину утеплителя покрытия административного здания в городе Бисер Пермской области. В конструкцию покрытия входит 7 слоев (рисунок 2.3): 1 железобетонная многопустотная плита покрытия; 2 пароизоляция – пергамин (один слой); 3 керамзит по уклону (минимальная толщина 20 мм); 4 плитный утеплитель – плиты минераловатные повышенной жесткости на органо-фосфатном связующем; 5 гидроизоляция – пергамин (один слой); 6 цементно-песчаная стяжка; 7 четырехслойный рубероидный кровельный ковер.

Необходимые данные для расчета. Температура внутреннего воздуха (СНиП 2.09.04-87) – t_В=18 ºС. Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92, по приложению А – t_Н=-36 °С. Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха  8С по приложению А – z_{ОТ. ПЕР.}=254 сут.; t_{ОТ. ПЕР.}= = -6,8°С. Влажность внутреннего воздуха φ_В=55 %.

Рисунок 2.3

Решение. 1 В данном примере предварительно необходимо рассчитать приведенное термическое сопротивление железобетонной плиты покрытия с круглыми пустотами по п. 1.8 а), б); так как такая конструкция является неоднородной. Расчет производится для участка плиты длиной 1 метр.

Заменим круглое отверстие квадратным.

м

Рисунок 2.4

Расчет проводим в два этапа:

а) Плоскостями параллельными тепловому потоку, разделим расчетный участок плиты, площадью 1 0,185 м, на два участка.

Участок I. Первый слой – железобетон: м; кг/м³; Вт/(м² ·°С); второй слой – воздушная прослойка: м; =0,15 м² ·°С/Вт (приложение Ж); третий слой – железобетон: м; кг/м³; Вт/(м² ·°С).

м² ·°С/Вт;

м² ·°С/Вт;

Расчетная площадь I участка – м².

Участок II. Один слой железобетона: м; кг/м³;

Вт/(м² ·°С).

м² ·°С/Вт;

Расчетная площадь II участка – м².

Отсюда по формуле 6 находим:

м² ·°С/Вт.

б) Плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку, разделяем расчетный участок плиты на три слоя. Первый и третий слои – железобетон: м; кг/м³; Вт/(м² ·°С);

м² ·°С/Вт.

Второй слой – замкнутая воздушная прослойка + железобетон:

воздушная прослойка – =0,15 м² ·°С/Вт (приложение Ж); =0,14 м²;

железобетон – м; кг/м³; Вт/(м² ·°С);

; м²;

м² ·°С/Вт.

Отсюда находим:

м² ·°С/Вт.

Окончательно, приведенное термическое сопротивление плиты находим по формуле 7.

м² ·°С/Вт.

2 Определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям по формуле 1:

м²·°С/Вт,

где n = 1 – таблица 3;

= 4 – таблица 2;

= 8,7 - таблица 4.

3 Определяем градусо-сутки отопительного периода по формуле 2:

ГСОП = (t_В – t_{ОТ. ПЕР.}) z_{ОТ. ПЕР.}=(18+6,8) ·254=6299.

4 По таблице 1 определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих условиям энергосбережения (интерполяцией).

м² ·°С/Вт.

Так как требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих условиям энергосбережения, больше требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям (4,12 м²·°С/Вт > 1,552 м²·°С/Вт), то используем в дальнейшем расчете большее значение.

По приложению Е определим необходимые для расчета характеристики материалов.

Таблица 9

Номер слоя по рисунку 2.3	Наименование материала	δ, м	γ, кг/м³	λ, Вт/(м²·°С)
1 2 3 4 5 6 7	Железобетонная многопустотная плита покрытия – Rплиты= 0,162 м² ·°С/Вт Пароизоляция – пергамин (1 слой) Керамзит по уклону (min 20 мм) Плитный утеплитель – плиты минераловатные повышенной жесткости на органо-фосфатном связующем Гидроизоляция – пергамин (1 слой) Цементно-песчаная стяжка Четырехслойный рубероидный кровельный ковер	0,22 0,003 0,02 Х 0,003 0,02 0,02	600 800 200 600 1800 600	0,17 0,21 0,07 0,17 0,76 0,17

5 Используя формулы (3,4,5), находим толщину утеплителя, подставляя в формулу 4 вместо .

м² ·°С/Вт,

где = 23 – таблица 5;

м

Округляем полученное значение толщины утеплителя в большую сторону до значения, ближайшего по ГОСТ на плиты минераловатные повышенной жесткости на органо-фосфатном связующем (приложение И) – мм.

6 Проверка.

м² ·°С/Вт

Условие выполняется: 4,17 м² ·°С/Вт ≥4,12 м² ·°С/Вт.