Расчет термического сопротивления ограждающих конструкций - Основы строительной теплотехники

Главная » Статьи » Утепление зданий и помещений » Основы строительной теплотехники

Расчет термического сопротивления ограждающих конструкций

При влажности внутреннего воздуха 55% (нормативное значение для жилых домов) наружные ограждающие конструкции должны обладать теплозащитными характеристиками достаточными для того, чтобы влага, находящаяся в воздухе, не выпадала на их внутренней поверхности в виде конденсата, а человек, находящийся в помещении, не переохлаждался. Исходя из этого, нормируются теплозащитные характеристики стены. Способность ограждений оказывать сопротивление потоку тепла, проходящему из помещения наружу, характеризуется сопротивлением теплопередаче R0. Согласно СНиП 2-3—79* «Строительная теплотехника» сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции следует определять по формуле

где:
ав — коэффициент теплоотдачи у внутренней поверхности ограждающей конструкции
ан —
коэффициент теплоотдачи у наружной поверхности для зимних
условий;
Rк — термическое сопротивление самой
ограждающей конструкции.

При этом согласно СНиП 23-02—2003 для жилых зданий, лечебных и детских учреждений оптимальным считается такое сопротивление теплопередаче, при котором температура внутренней поверхности стены отличается от температуры внутреннего воздуха не более чем на 4°С. Эта величина называется нормативным температурным перепадом и обозначается Dtn; измеряется она в °С. Для покрытий и чердачных перекрытий Dtn не должен превышать 3°С, а для перекрытий над проездами, подвалами и подпольями — 2°С.

Сопротивление теплопередаче каждого слоя ограждающей конструкции Rk показывает, насколько сопротивляется передаче тепла слой материала данной толщины; измеряется Rk в м² · °С/Вт. Чем выше эта величина, тем лучше теплоизоляция. Расчет ведется по формуле:

Rk = толщина материала, (м); / коэффициент теплопроводности материала, (Вт/м °С);
Способность материала сохранять тепло обратно пропорциональна коэффициенту теплопроводности, т.е. чем лучше материал сохраняет тепло, тем меньше его коэффициент теплопроводности. Производители обычно указывают расчетное значение коэффициента теплопроводности, определяемое в лабораторных условиях.

Сопротивление теплопередаче многослойной конструкции определяют как сумму сопротивлений отдельных слоев:

При этом для многослойных конструкций следует вносить поправки на неоднородность теплоизоляционного слоя.

Для однослойных плит, соединенных встык, ΔR1 = 0,10 м2 • К/ Вт; для двухслойных с перевязкой швов ΔR1 = 0,00 м2 • К/Вт. При применении стальных соединителей (связей):Поправку
на соединители не учитывают, если:
•
они проходят через воздушную
прослойку,
•   они соединяют
деревянный каркас со стеной.
•   для 4 х 04,5 мм: ΔR2 = 0,20;
•   для 4 х 06,0 мм: ΔR2 = 0,40;
•   для 4 х 08,0 мм: ΔR2 = 0,85 м² • К/Вт.
Величина, обратная Rk называется коэффициентом теплопередачи k; измеряется она в Вт/м²·°С. Этот коэффициент свидетельствует о том, какой уровень теплоизоляции обеспечивает конкретная конструкция (например, окно, крыша или стена): чем выше этот коэффициент, тем ниже теплоизоляционные свойства конструкции.

Удельные потери тепла 1 м² стены в ваттах Q можно подсчитать по формуле:
Q = Δt/R0
где Δt - разница между наружной температурой воздуха и температурой внутри помещения.

Необходимую толщину утеплителя вычисляют, исходя из минимально допустимого значения сопротивления теплопередаче всей конструкции Rq min, которое принимается согласно строительным нормам для той или иной климатической зоны. Для этого следует просчитать термическое сопротивление каждого слоя стены, сложить полученные данные и сравнить с допустимым значением. Если расчетное сопротивление окажется ниже допустимого, следует увеличить толщину утеплителя.

Согласно СНиП 23-02—2003«Тепловая защита зданий» нормативное значение сопротивления теплопередаче принимают в зависимости от градусо-суток района строительства. Количество градусо-суток отопительного периода D4 составляет:D4 = (tв - tоп) · Zоп
где
tв — расчетная температура внутреннего воздуха (для жилых, общественных и административных помещений принимается 20 °С; для промышленных зданий — 18 °С);
tоп — средняя температура отопительного периода города строительства, принимаемая при температуре наружного воздуха не выше 8 °С;
Zon — продолжительность отопительного периода, суток. (Климатические параметры для этого расчета приводятся в СНиП 23-01—99* «Строительная климатология».)Вычислив количество градусо-суток для конкретной местности, можно определить минимальное сопротивление теплопередаче той или иной ограждающей конструкции по таблице:

Согласно ДБН В.2.6-31:2006 «Конструкции зданий и сооружений. Тепловая изоляция зданий» для наружных стен в первой, самой холодной, температурной зоне Украины R = 2,8 м2- К/Вт; второй — 2,5 м2- К/Вт; третьей — 2,2 м2- К/Вт и четвертой — 2,0 м2- К/Вт .