Похожие разделы

Расчет системы утепления

31163

Расчет системы утепления включает:

1. выполнение теплотехнических и физико-химических расчетов с учетом:

- условий эксплуатации;
- параметров объекта, для которого выполняется расчет систему утепления;
- характеристик внешних ограждающих конструкций объекта, для которого выполняется расчет системы утепления;
- требований строительных норм и правил к домам, внешним ограждающим конструкциям и к параметрам влаго-тепловых режимов в помещении;

2. выбор материалов на основании выполненного расчета в соответствии теплотехническими и физико-механическими показателями;

3. разработка конструктивных решений системы утепления дома в целом, а также отдельных узлов системы утепления;

4. составление спецификации утепляющих материалов для выполнения работ по монтажу системы внешнего утепления.

Условия эксплуатации дома зависят от места расположения, а именно от климатических условий определенного региона и температурного режима, относительной влажности воздуха, количества осадков, скорости ветра, наличия и количества вредных веществ в воздухе.

Украина размещена в северном умеренном климатическом поясе (кроме южного берега Крыма, что размещен в субтропической зоне). На климат Украины существенно влияют Крымские и Карпатские горы, что препятствуют продвижению влажных масс с запада и холодных арктических масс воздуха с севера. Циклоны с Атлантики приносят на северную часть Украины пасмурную погоду с осадками и потеплениями зимой, а летом – похолодания. У южной части Украины циклоны наблюдаются реже, а чаще – антициклоны, что обуславливают резкое похолодание зимой и прогревания воздуха летом. Кроме усиления континентального климата из запада на восток по долготе наблюдается зональность климата с севера на юг, что подтверждают данные СНиП 23.01-99 «Строительная климатология». Увеличиваются летние и зимние температуры, уменьшается относительная влажность воздуха, а также уменьшается количество осадков.

Количество дней с отрицательными температурами составляет:

- в северной части Украины – от 110 до 126 дней;
- в южной части Украины – от 70 до 110 дней;
- на южном берегу Крыма – не более 16 дней.

Например, в Ялте температура воздуха зимой местами не опускается ниже 0 °С.

На основании комплексного объединения среднемесячной температуры воздуха в январе и июле, средней скорости ветра за три зимних месяца, среднемесячной влажности воздуха в январе и июле разработано климатическое районирование территории Украины за температурными зонами.

Климатическое районирование территории Украины за температурными зонами

Область	Средняя минимальная температура наиболее холодного периода, °С	Средняя максимальная температура наиболее жаркого месяца, °С	Средняя месячная относительная влажность наибольше холодного, %	Средняя месячная относительная влажность наиболее жаркого месяца, %	Количество осадков за год, мм	Максимальная и минимальная скорость ветра, м/с		Период из средней суточной температурой воздуха ≤8°С
Область					Количество осадков за год, мм	За январь	За июль	Длительность, суток	Средняя температура, °С
Волынская	–8	+24,4	82	55	666	6,3	0	187	–0,2
Ровенская	–9	+24,2	84	56	683		0	191	–0,5
Черниговская	–10	+25,0	84	52	639	5,2	0	191	–1,7
Сумская	–12	+25,4	85	53	607	5,0	0	195	–2,5
Житомирская	–9	+24,9	83	53	666	5,4	0	192	–1,8
Киевская	–110	+25,6	82	52	685	4,3	0	187	–1,1
Львовская	–10	+23,	80	58	798	6,4	0	191	–0,2
Тернопольская	–9	+24,1	81	56	678	5,1	0	190	–0,5
Хмельницкая	–9	+24,1	83	41	654	5,4	0	191	–0,6
Винницкая	–10	+24,6	81	54	621	4,7	2,8	189	–1,1
Полтавская	–11	+26,5	85	49	585	5,6	4,4	187	–1,9
Харьковская	–11	+26,7	81	47	609	5,0	0	189	–2,1
Луганская	–10	+29,1	81	39	487	6,8	0	180	–1,6
Закарпатская	–6	+26,1	79	53	841	3,6	0	192	–1,6
Ивано-Франковская	–9	+24,6	79	56	683	5,8	0	184	–0,1
Черновицкая	–9	+24,5	80	55	712	5,4	0	179	–0,2
Черкасская	–9	+24,7	84	49	564	5,8	0	189	–1,0
Кировоградская	–9	+23,5	85	46	561	5,9	0	185	–1,0
Днепропетровская	–9	+28,2	83	43	558	5,5	0	175	–1,0
Донецкая	–10	+27,6	88	43	524	6,2	0	183	–1,8
Запорожская	–8	+28,9	82	42	516	4,8	0	174	–0,4
Одесская	–6	+26,9	81	55	456	8,5	3,3	165	+1,0
Николаевская	–7	+29,3	82	41	499	5,4	3,2	165	+0,4
Херсонская	–7	+29,4	83	41	419	6,2	0	165	+0,4
Крымская (Ялта)	+1	+27,9	71	56	623	4,4	0	157	+5,9

Температурные зоны характеризуются количеством градусосуток относительного периода в соответствии ДБН В2.6.-31:2006 «Конструкции зданий и сооружений. Тепловая изоляции здания». Температурные зоны определенного района строительства или реконструкции объекта определяются по карте-схеме температурных зон.

Количество градусосуток отопительного периода определяется за формулой:

S=(t_вн–t_от.пер)ξ_от.пер,

где t_вн – расчетная температура внешнего воздуха; t_от.пер – средняя температура внешнего воздуха отопительного периода из средней суточной температурой, что ниже или равна 281 К (для каждого региона Украины определяется в соответствии СНиП 23.01-99), ξ_от.пер – длительность периода из средней суточной температурой воздуха, что ниже или равна 8 °С (для каждого региона определяется в соответствии СНиП 23.01-99).

При проектировании системы утепления выполняют теплотехнический расчет за такими параметрами внешних ограждающих конструкций:

- сопротивление теплопередачи;

- оптимальная толщина слоя утеплителя для дома;

- теплопрочность;
- сопротивление паропроницаемости.

Расчет системы утепления основывается на санитарно-технических требованиях с параметрами влаго-теплового режима у помещении в отопительный период, что распространяются на все регионы Украины независимо от температурных зон, параметров внешних ограждающих конструкций, и которые регламентированы такими нормативными документами:

- ДБН В2.2.-3-97 «Здания и сооружения. Здания и сооружения детских учебных заведений»;
- ДБН В.2.2-4-96 «Здания и сооружения. Здания и сооружения детских дошкольных заведений»;
- ДБН В.2.2-10-2001 «Здания и сооружения. Заведения охраны труда»;
- ДБН В.2.2-15-2005 «Здания и сооружения. Жилые дома. Основные положения»,
- ДБН В.2.6-31-2006 «Конструкции зданий и сооружений. Тепловая изоляция сооружений»;
- ДБН В.2.2-9-99 «Здания и сооружения. Общественные здания и сооружения. Основные положения».

Расчетные значения температуры и относительной влажности воздуха в помещениях жилых и общественных домов, больницах, детских учебных заведениях, дошкольных заведения устанавливаются пересчитанными выше правилами и нормами Украины и наведены в таблице.

Расчетные значения температуры и относительной влажности воздуха сооружений

Здания	Расчетное значение температуры воздуха внутри помещения t_вн, °С	Расчетное значение относительной влажности воздуха внутри помещения φ_вн, %
Жилые	20	55
Общественные и административные	20	60
Лечебные и детские учебные заведения	21	50
Дошкольные заведения	22	50

Режим влажности у помещения зданий и сооружений у зимний период зависит от относительной влажности воздуха и температуры устанавливаются в соответствии ДБН В.2.6-31:2006.

Режим влажности в помещениях в зависимости от относительной влажности и температуры

Режим влажности	Влажность внутреннего воздуха φ_вн, % при температуры t_вн, К (°С)
Режим влажности	t_вн≤285 (12)	285 (12) < t_вн≤ 97 (25)	t_вн≥ 297 (25)
Сухой	φ_вн<60	φ_вн<50	φ_вн<40
Нормальный	60≤φ_вн≤75	50≤φ_вн≤60	40≤φ_вн≤50
Влажный	60≤φ_вн≤75	60≤φ_вн≤75	50≤φ_вн≤60
Мокрый	–	75<φ_вн	60≤φ_вн

Условия влажности эксплуатации материала в ограждающих конструкциях
(ДБН В.2.6-31:2006)

Режим влажности помещения (см. соответствующую таблицу)	Условия эксплуатации материала
Сухой	А
Нормальный	Б
Влажный	Б
Мокрый	Б

Требования ДБН В2.6-31:2006 сводятся к тому, что значения сопротивления теплопередачи, теплостойкость, паро- и воздухопроницаемости ограждающих конструкций не превышали граничных значений, что установлены этими нормами.

Расчет системы утепления для внешних ограждающих конструкций отапливаемых домов, а также внутренних межквартирных конструкций, что разделяют помещения, температура воздуха в которых отличается на 276 К (3 °С) и больше, сводится к обязательному выполнению таких условий:

R_∑cc ≥ R_{q min};

Δt_пер ≤ Δt_с-г;

τ_{в min} > t_min,

где R_∑cc – сводное сопротивление теплопередачи непрозрачной ограждающей конструкции или непрозрачной части ограждающей конструкции (для термически однородных ограждающих конструкций определяют сопротивление теплопередачи), сводное сопротивление светлопрозрачных ограждающих конструкций, м2*К/Вт; R_{q min} – минимальное допустимое значение сопротивления теплопередачи непрозрачной ограждающей конструкции, минимальное значение опору теплопередаче светопрозрачной ограждающей конструкции, м2*К/Вт; Δt_пер – температурный перепад между температурой воздуха в помещении и сводной температурой внутренних ограждающих конструкций, К; Δt_с-г – допустимая в соответствии санитарно-гигиеничных норм разница между температурой воздуха у помещении и сводной температурой внутренней поверхности ограждающих конструкций, К; τ_{в min} – минимальное значение температуры внутренней поверхности в зонах теплопроводных частей в ограждающих конструкциях, К; t_min – минимальное допустимое значение температуры внутренней поверхности за расчетных значений температуры воздуха в помещении и вне дома, К.

Минимально допустимое значение сопротивления теплопередачи непрозрачных ограждающих конструкций, светопрозрачных ограждающих конструкций и дверей жилых и гражданских домов установлены ДБН В.2.6-31:2006. Так, минимально допустимое значение опору теплопередачи внешних стен составляет

- для температурной зоны І – 2,8 м2*К/Вт;

- для температурной зоны ІІ – 2,5 м2*К/Вт,;

- для температурной зоны ІІІ – 2,2 м2*К/Вт,

- для температурной зоны IV – 2,0 м2*К/Вт.

Минимальное допустимое значение опора теплопередачи непрозрачных и светопрозрачных ограждающих конструкций, дверей и ворот промышленных и сельскохозяйственных домов устанавливают в зависимости от температурной зоны эксплуатации дома или сооружения, влажно-теплового режима и тепловой энергии ограждающие конструкции D (таблица ниже), что определяется за формулой:

D=∑R_iS_ip,

где R_i – термическое сопротивление i-го шара конструкции, S_ip – коэффициент теплопоглощения i-го шара конструкции в расчетных условиях эксплуатации, Вт/(м2*К). Общее сопротивление теплопередачи – сумма сопротивлений теплопередачи каждого шара.

Минимальное допустимое значение сопротивления теплопередачи промышленных домов в зависимости от влажно-теплового режима и тепловой энергии конструкции

Вид ограждающей конструкции и влажно-теплового режима эксплуатации дома	Значение R qmin, м2*К/Вт, для температурной зоны
	I	II	III	IV
Внешние непрозрачные стены дома:
- с сухим и нормальным режимами при:
D>1,5	1,5	1,3	1,2	0,7
D≤1,5	2,0	1,8	1,7	1,2
- с влажным и мокрым режимами при:
D>1,5	1,6	1,4	1,2	0,9
D≤1,5	2,2	2,0	1,8	1,5
- с избытком теплоты (более чем 23Вт/м3)	0,55	0,45	0,45	0,35

Термическое сопротивление i-го шара системы утепления:

R_i=δ_i/λ_ip,

где δ_i – толщина i-го шара конструкции, м; λ_ip – теплопроводность материала i-го шара конструкции за расчетных условий эксплуатации, Вт/(м*К), что определяются за ДБН В.2.6-31:2006.

Формула D=∑R_iS_ip используется для многошаровой конструкции, что состоит с однородных шаров. Если шары состоят с разных материалов (например, шар утеплителя частично состоит с минеральных и частично с полиполистерольных плит), то для конструкции или ее части, что рассчитывается, надо рассчитать среднее термическое сопротивление в пределах толщины δ_i по формуле R_i=δ_i/λ_{i сp. р}, где λ_{i сp. р} – среднее по площади значение теплопроводности за расчетных условий.

Расчет теплопередачи ограждающих конструкций с последовательно размещенными однородными шарами проводят как сумму термических сопротивлений отдельных шаров по формуле:

R_∑=1/L_вн+∑(δ_i/λ_ip)+ 1/L_внеш,

где L_вн – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2*К), что определяется с таблицы ниже; L_внеш – коэффициент теплоотдачи внешней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2*К), что приведен в таблице ниже; δ_i – толщина i-го шара конструкции, м; λ_ip – теплопроводность i-го шара конструкции за расчетных условий эксплуатации, Вт/(м*К).

Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м*К)

Тип конструкции	Коэффициент теплоотдачи
Тип конструкции	L_вн	L_внеш
Внешние стены, крыша, перекрытия над проездами плоские и с ребрами при соотношении высоты ребра h до расстояния между гранями соседних ребер b:
h/b≤0,3	8,7	23
h/b>0,3	7,6	23

Если отдельные шары конструкции не есть термически однородными, то рассчитывают сводное сопротивление теплопередачи R_∑сс, м2*К/Вт, по формуле:

R_∑сс=1/L_вн+∑(R_iF_i/F_∑)+1/L_внеш,

Также расчет можно произвести по формуле:

R_∑сс=∑(R_iF_i/F_∑)+ F_∑/(∑К_iL_i),

где R_i – термическое сопротивление термически однородной зоны; F_i – площадь i-й термически однородной зоны; F_∑ - площадь ограждающей конструкции; К_i – линейный коэффициент теплопередачи i-го теплопроводной части, что рассчитывается за результатами расчетов двух- или трехмерных температурных полей за методикой, что наведена в ДБН В.2.6-31:2006; L_i – линейный размер i-го теплопроводной части за внутренней поверхностью термически неоднородной ограждающей конструкции.

Термическое сопротивление термически однородной зоны за результатами расчета двух- или трехмерного температурного поля определяется по формуле:

R_i=(τ_ср.вн.–τ_{ср.внеш.})/q_i,

где τ_ср.вн., τ_{ср.внеш.} – средние температуры соответственно внутренней и внешней поверхности термически однородной зоны, К; q_i – плотность теплового потока сквозь термически однородную зону, Вт/м2.

Согласно данной теории смотрите статью Пример расчета системы утепления фасада.

Дата публикации: 30 августа 2009