Výpočet termického inženýrství obvodových konstrukcí: příklad výpočtu a návrhu. Vzorec výpočtu tepelné techniky obvodových konstrukcí

Vytváření pohodlných podmínek pro život nebo pracovní život je prvoradým stavebním úkolem. Významná část území naší země je v severních zeměpisných šířkách s chladným klimatem. Proto je udržení pohodlné teploty v budovách vždy aktuální. S růstem sazeb za energii dojde k poklesu spotřeby energie na vytápění.

Klimatické vlastnosti

Výběr konstrukce stěn a střech závisí především na klimatických podmínkách oblasti výstavby. Pro jejich definici je nutné odkazovat na SP131.13330.2012 "Stavební klimatologie". Následující hodnoty se ve výpočtech používají:

• Teplota nejchladnější pětidenní periody je 0,92, označená jako Tn;
• průměrná teplota označuje Thoth;
• doba trvání je označena ZOT.

Například pro Murmansk mají hodnoty následující významy:

• Тн = -30 stupňů;
• To = -3,4 stupňů;
• ZOT = 275 dní.

Kromě toho je nutné nastavit návrhovou teplotu uvnitř televizní místnosti, je určena v souladu s normou GOST 30494-2011. Pro bydlení můžete mít TV = 20 stupňů.

Pro provedení tepelného výpočtu uzavřených konstrukcí se předem vypočítá GSOP (den výhřevnosti)
GSOP = (TV - TOT) x ZOT.
V našem příkladu GSOP = (20 - (-3,4)) x 275 = 6435.

Klíčové indikátory

Pro správnou volbu materiálů uzavřených konstrukcí je nutné určit, jaké tepelné vlastnosti by měly mít. Schopnost látky provádět teplo je charakterizována svou tepelnou vodivostí, označovanou řeckým písmenem l (lambda) a měřenou ve W / (mx deg.). Schopnost konstrukce zadržovat teplo je charakterizována svou odolností proti přenosu tepla R a rovná se poměru tloušťky k tepelné vodivosti: R = d / l.

V případě, že struktura sestává z několika vrstev, odpor se vypočte pro každou vrstvu a pak se sčítá.

Odolnost proti přenosu tepla je hlavním ukazatelem vnější struktury. Jeho hodnota by měla překročit normativní hodnotu. Provedení tepelného výpočtu obvodového pláště budov musí stanovit ekonomicky odůvodněné složení stěn a střechy.

Hodnoty tepelné vodivosti

Kvalita tepelné izolace je určena především tepelnou vodivostí. Každý certifikovaný materiál podstoupí laboratorní testy, v důsledku kterých je tato hodnota určena pro provozní podmínky "A" nebo "B". Pro naši zemi většina regionů odpovídá provozním podmínkám "B". Při výpočtu tepelné techniky obvodových konstrukcí budovy by měla být tato hodnota použita. Hodnoty tepelné vodivosti jsou uvedeny na štítku nebo v pasovém materiálu, ale pokud nejsou k dispozici, lze použít referenční hodnoty z Kodexu postupů. Hodnoty nejoblíbenějších materiálů jsou uvedeny níže:

• Zednická úprava obyčejných cihel - 0,81 W (m × deg).
• Mříže z křemičitých cihel - 0,87 W (m × deg).
• Plynový a pěnový beton (hustota 800) - 0,37 W (mx stupeň).
• Dřevo jehličnatých druhů je 0,18 W (stupeň mx).
• Extrudovaná polystyrenová pěna - 0,032 W (stupeň mx).
• Desky z minerální vlny (hustota 180) - 0,048 W (stupeň mx).

Normativní hodnota odolnosti proti přenosu tepla

Vypočtená hodnota odporu vůči přenosu tepla nesmí být nižší než základní hodnota. Základní hodnota je stanovena podle tabulky 3 SP50.13330.2012 "Tepelná ochrana budov". Tabulka definuje koeficienty pro výpočet základních hodnot odporu proti přenosu tepla u všech uzavřených konstrukcí a typů budov. Pokračujeme ve výpočtu uzavřených konstrukcí výpočtu teplotyhnichesky. Příklad výpočtu lze uvést takto:

• Rsten = 0,00035x6435 + 1,4 = 3,65 (mx deg / W).
• Rpkr = 0,0005x6435 + 2,2 = 5,41 (m x stupně / W).
• Rčard = 0,00045x6435 + 1,9 = 4,79 (m x stupně / W).
• Rockne = 0.00005x6435 + 0.3 = 0,62 (m x deg / W).

Tepelný výpočet vnější zdivo platí pro všechny vzory, uzavírající „teplý“ smyčku - podlahy v přízemí nebo podlaze tehpodpolya, obvodové stěny (včetně oken a dveří), kombinovaný povlak nebo překrýt nevytápěné podkroví. Také by měl být proveden výpočet pro vnitřní struktury, pokud je teplotní rozdíl v sousedních místnostech větší než 8 stupňů.

Tepelné zpracování stěn

Většina stěn a stropů je ve své konstrukci vícevrstvá a heterogenní. Tepelně technický výpočet obvodových konstrukcí vícevrstvé konstrukce je následující:
R = d1 / ll + d2 / l2 + dn / ln,
kde n jsou parametry n-té vrstvy.

Pokud uvážíme zděnou omítnutou zeď, získáváme následující konstrukci:

• vnější vrstva omítky o tloušťce 3 cm, tepelná vodivost 0,93 W (mx stupeň);
• zděné cihly z pevných jílových cihel 64 cm, tepelná vodivost 0,81 W (mx stupeň);
• vnitřní vrstva sádrové tloušťky 3 cm, tepelná vodivost 0,93 W (m × deg.).

Vzorec výpočtu tepelné techniky obvodových konstrukcí je následující:

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

Získaná hodnota je výrazně nižší než předem stanovená základní hodnota odolnosti proti přenosu tepla ve stěnách obytné budovy v Murmansku 3,65 (mx deg / W). Stěna nesplňuje požadavky předpisů a musí být izolována. Pro izolaci stěny, kterou používáme desky z minerální vlny tloušťka 150 mm a tepelná vodivost 0,048 W (stupeň mx).

Po zvolení tepelného izolačního systému je nutné provést ověřovací výpočet tepelné techniky uzavřených konstrukcí. Příklad výpočtu je uveden níže:

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

Výsledná vypočtená hodnota je větší než základní hodnota - 3,65 (mx deg / W), izolační stěna splňuje požadavky norem.

Výpočet překryvů a překrývajících se povlaků se provádí podobným způsobem.

Tepelné výpočty podlah v kontaktu se zemí

Často v soukromých domech nebo veřejných budovách jsou podlahy prvních podlaží prováděny na zemi. Odolnost proti přenosu tepla těchto podlah není standardizovaná, ale přinejmenším výstavba podlah by neměla umožňovat pádu rosy. Výpočty konstrukcí, které jsou v kontaktu se zemí, se provádějí následovně: podlahy jsou rozděleny na pásy (zóny) 2 metry široké, začínající od vnější hranice. Takové zóny jsou rozděleny do tří, zbývající oblast patří ke čtvrté zóně. Pokud podlahová konstrukce neposkytuje účinnou izolaci, je odolnost proti přenosu tepla zón přijata následovně:

• 1 zóna - 2,1 (m x stupně / W);
• 2 zóny - 4,3 (m × stupně / W);
• 3 zóny - 8,6 (m x stupně / W);
• 4 zóny - 14,3 (m × stupně / W).

Je snadné vidět, že čím je plocha podlahy dále od vnější stěny, tím vyšší je její odolnost vůči přenosu tepla. Proto se často omezuje na izolaci obvodu podlahy. V tomto případě je odolnost proti přenosu tepla izolované struktury přidána k odporu přenosu tepla zóny.
Výpočet odolnosti proti přenosu tepla podlahy musí být zahrnut do celkového tepelného výpočtu obvodových konstrukcí. Příklad výpočtu podlah na zemi bude zvážen níže. Máme podlahovou plochu 10 x 10, rovnou 100 čtverečních metrů.

• Rozloha 1 zóny bude 64 metrů čtverečních.
• Zóna 2 zóny je 32 metrů čtverečních.
• Plocha třetí zóny bude 4 metry čtvereční.

Průměrná hodnota odolnosti proti přenosu tepla na zemi:
Rpo = 100 / (64 / 2,1 + 32 / 4,3 + 4 / 8,6) = 2,6 (m x stupně / W).

Po dokončení izolace obvodu podlahy polystyrenovou deskou o tloušťce 5 cm a pásem o šířce 1 metr získáme průměrnou hodnotu odolnosti proti přenosu tepla:

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

Je důležité si uvědomit, že tímto způsobem vypočteny nejen podlahy, ale také výstavba zdi v kontaktu s půdou (nástěnných zapuštěných podlahy, zateplená suterénu).

Tepelné zpracování dveří

Základní hodnota odolnosti proti přenosu tepla vstupních dveří se vypočítává trochu jinak. Chcete-li jej vypočítat, musíte nejprve vypočítat odolnost proti přenosu tepla na stěnu podle hygienického a hygienického kritéria (neklesající rosa):
Pst = (Тv - Тн) / (DTn x ac).

Zde DTN - rozdíl teplot mezi vnitřním povrchem stěny a teplotou vzduchu v místnosti, je stanoven Kodexem standardů a pro bydlení je 4,0.
av je koeficient přenosu tepla vnitřního povrchu stěny, podle společného podniku je 8,7.
Základní hodnota dveří je rovna 0,6 x Pst.

Pro zvolenou konstrukci dveří je nutné provést ověřovací výpočet tepelné techniky pro uzavřené konstrukce. Příklad výpočtu vstupních dveří:

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

Tato vypočtená hodnota bude odpovídat na dveře, izolované z minerální vlny o tloušťce 5 cm. Odolnost přenos tepla je R = 0,05 / 0048 = 1,04 (m x K / W), který je větší než vypočtená.

Komplexní požadavky

Výpočty stěn, stropů nebo povlaků jsou prováděny za účelem kontroly elementárních požadavků standardů. Sada pravidel rovněž stanoví úplný požadavek, který charakterizuje kvalitu izolace všech obvodových konstrukcí obecně. Tato hodnota se nazývá "specifická tepelná stínící charakteristika". Bez jeho ověření není dokončován výpočet tepelné techniky uzavřených konstrukcí. Příklad výpočtu SP je uveden níže.

Kob = 88,77 / 250 = 0,35, což je menší než normalizovaná hodnota 0,52. V tomto případě se plocha a objem odebírají pro dům o rozměrech 10 x 10 x 2,5 m. Odolnost proti přenosu tepla se rovná základním hodnotám.

Standardizovaná hodnota je stanovena v souladu s JV, v závislosti na vytápěném objemu domu.

Kromě komplexního požadavku se k sestavení energetického pasu používá také výpočet tepelné techniky uzavřených konstrukcí, příklad vydání cestovního pasu je uveden v příloze k dokumentu SP50.13330.2012.

Koeficient homogenity

Všechny výše uvedené výpočty platí pro homogenní struktury. To je v praxi velmi vzácné. Aby se zohlednily nehomogenity, které snižují odolnost proti přenosu tepla, je zaveden korekční koeficient rovnoměrnosti tepelné techniky r. Bere v úvahu změnu tepelného odporu zavedený okenních a dveřních otvorů, vnějšími rohy, heterogenní inkluze (například mosty, nosníky, výztužné pásy) studené mosty a další.

Výpočet tohoto koeficientu je poměrně komplikovaný, a proto v zjednodušené formě je možné použít přibližné hodnoty z referenční literatury. Například u cihel - 0,9, třívrstvé panely - 0,7.

Efektivní izolace

Při výběru domácího izolačního systému je snadné se ujistit, že splňujete moderní požadavky tepelná ochrana bez použití účinné izolace je téměř nemožné. Takže pokud používáte tradiční cihlovou cihlu, budete potřebovat zdiva o tloušťce několika metrů, což je ekonomicky nepraktické. Současně nízká tepelná vodivost moderních ohřívačů na bázi expandovaného polystyrenu nebo minerální vlny nám umožňuje omezit se na tloušťky 10-20 cm.

Například pro dosažení výchozího odporu přenosu tepla 3,65 (m × deg / W) budete potřebovat:

• cihlová zeď o tloušťce 3 m;
• zdiva z pěnobetonových bloků 1,4 m;
• izolace z minerální vlny 0,18 m.