3. Методика теплотехнічного розрахунку

При виконанні теплотехнічного розрахунку огороджувальних конструкцій будівель чи споруд (зовнішні стіни, покриття й перекриття і ін.) визначаються наступні параметри:

• встановлюється температурна зона району будівництва відповідно до карти-схеми температурних зон України (рис. 2. 1);

• визначається мінімально допустиме значення опору теплопередачі R _{q min}, м²∙К/Вт, в залежності від призначення будівлі і виду огороджувальної конструкції (табл. 2.1);

• визначається тепловологісний режим приміщень будівлі в опалювальний період, за яким встановлюються умови експлуатації матеріалу (А чи Б) в огороджувальних конструкціях (додаток Б);

• приймаються значення розрахункових теплофізичних характеристик будівельних матеріалів огороджувальної конструкції, що проектується, у відповідності до умов її експлуатації (додаток Г);

• розраховується за теплотехнічними характеристиками необхідна товщина теплозахисного шару (утеплювача) δ_у ,м, за формулою

δ_у =( ; (2.5)

• приймається товщина утеплювача згідно виробничим параметрам теплоізоляційних матеріалів і виробів стосовно їх розмірів, чинних ДСТУ або ГОСТ , але не менше розрахункових значень;

• встановлюються остаточні розміри загальної товщини огороджувальної конструкції, що проектується, за наслідками теплотехнічного розрахунку з обліком конструктивних і техніко-економічних чинників, фізико-механічних властивостей і розмірів будівельних матеріалів і виробів, єдиної модульної системи та будівельних норм і правил;

• розраховується сумарний опір теплопередачі за формулою 2.3;

• виконується перевірка виконання обов’язкової умови проектування огороджувальних конструкцій за теплотехнічними та санітарно-гігієнічними вимогами за формулами 2.1, 2.2.

4. Приклади теплотехнічного розрахунку огороджувальних конструкцій

В даній роботі розглядаються приклади теплотехнічного розрахунку в зимових умовах термічно однорідних зовнішніх багатошарових конструкцій, що складаються з однорідних шарів.

Якщо зовнішня стіна прийнята з цегляного мурування, враховується те, що кладка стіни завжди кратна розмірам половинок цегли, тож приймається товщина огороджувальної оболонки найближчою до відповідних розмірів, що досягається за рахунок улаштування повітряного прошарку або заповнення його конструкційно-теплоізоляційними матеріалами.

Приклад 4.1. Визначити за теплотехнічними умовами товщину зовнішньої стіни 2-во поверхового житлового будинку, виконаної із цегли силікатної.

Вихідні дані:

Район будівництва – м. Дніпропетровськ:

а) знову споруджуваний житловий будинок;

б) зовнішня стіна – облегшена кладка із цегли силікатної багатошарової конструкції з використанням гнучких зв’язків (табл. 4.1).

Таблиця 4.1

Конструкція стіни та розрахункові характеристики матеріалів

Конструкція стіни

Розрахункові характеристики матеріалів

δ3 δ2 δ1 120 δу-? 250 δ

1 шар – кладка цегляна з повнотілої цегли силікатної на цементно-пісчаному розчині: 0=1800 кг/м3; 1 = 250 мм = 0,25м; 1Б = 0,87 Вт/м·К. 2 шар – утеплювач: мінераловатні плити на синтетичному зв’яжучому негофрованої структури: 0 =175 кг/м3; у – ? уБ = 0,072 Вт/м·К. 3 шар – кладка цегляна з повнотілої лицьової цегли силікатної на цементно-пісчаному розчині: 0=1800 кг/м3; 3 = 120 мм = 0,12 м; 3Б = 0,87 Вт/м·К.

Виконання розрахунку:

За картою-схемою температурних зон України (рис. 2.1) визначаємо, що м. Дніпропетровськ розташоване в I температурній зоні.

Мінімально допустиме значення опору теплопередачі зовнішніх стін житлових будинків для І температурної зони становить:

R _{q min} = 3,3 м²∙К/Вт.

За розрахунковими значеннями температури та вологості внутрішнього повітря житлових будинків (t_в = 20°С і φ_в = 55%) визначаємо вологісний режим приміщень в опалювальний період – нормальний.

Умови експлуатації матеріалу в огороджувальних конструкціях при нормальному вологісному режимі – «Б».

За умовами експлуатації (Б) визначаємо розрахункові характеристики матеріалів (додаток Г). Дані зведені в табл. 4.1.

Для здійснення теплотехнічного розрахунку приймаємо значення коефіцієнтів тепловіддачі внутрішньої α_в=8,7 та зовнішньої α_з=23,0 Вт/(м² ·К) поверхонь огороджувальної конструкції, що проектується (табл. 2.3).

Розраховуємо за теплотехнічними показниками необхідну товщину теплозахисного шару (утеплювача) δ_у , м, за формулою 2.5

Приймаємо товщину утеплювача δ_у =0,2 м =200 мм.

Розраховуємо сумарний опір теплопередачі за формулою 2.3

(м² ·К) / Вт

Виконуємо перевірку виконання обов’язкової умови проектування огороджувальних конструкцій за теплотехнічними вимогами за формулою 2.1

R_Σ ≥ R _{q min}

3,37  3,3 (м² ·К) / Вт

Обов’язкова умова виконується.

За розрахованими даними товщина зовнішньої стіни становить:

 = ₁ + ₃ +_у = 0.25 + 0.12 + 0.2 = 0.57 (м) = 570 (мм).

Враховуючи, що кладка стіни завжди кратна розмірам половинок цегли, то найближчий розмір товщини стіни буде 640 мм.

Збільшуємо товщину утеплювача, яка складе:

640-250-120=270 (мм)

Приймаємо товщину утеплювача δ_у =0,27 м =270 мм.

Розраховуємо сумарний опір теплопередачі за формулою 2.3

((м² ·К) / Вт)

Виконуємо перевірку виконання обов’язкової умови проектування огороджувальних конструкцій за теплотехнічними вимогами за формулою 2.1

R_Σ ≥ R _{q min}

4,34  3,3 ((м² ·К) / Вт)

Обов’язкова умова виконується.

За розрахованими даними товщина зовнішньої стіни становить:

 = ₁ + ₃ +_у = 0.25 + 0.12 + 0.27 = 0.64 (м) = 640 (мм).

Таблиця 4.1.1