РОЗРАХУНКИ

Розрахунок системи утеплення будинку

Photo

 

 

 

 

Система утеплення фасаду

 

 Расчетные значения температуры и относительной влажности воздуха сооружений

Розрахунок системи утеплення включає:

1. виконання теплотехнічних і фізико-хімічних розрахунків з урахуванням:

– умов експлуатації;
– параметрів об'єкту, для якого виконується розрахунок систему утеплення;
– характеристик зовнішніх огороджуючих конструкцій об'єкту, для якого виконується розрахунок системи утеплення;
– вимог будівельних норм і правил до будинків, зовнішнім огороджуючим конструкціям і до параметрів волого-теплових режимів в приміщенні;

2. вибір матеріалів на підставі виконаного розрахунку у відповідності теплотехнічним і фізико-хімічним показникам;

3. розробка конструктивних рішень системи утеплення
будинку в цілому, а також окремих вузлів системи утеплення;

4. складання специфікації утеплюючих матеріалів для виконання робіт по монтажу системи зовнішнього утеплення.

Умови експлуатації будинку залежать від місця розташування, від кліматичних умов певного регіону, а саме температурного режиму, відносної вологості повітря, кількості опадів, швидкості вітру, наявності та кількості шкідливих речовин в повітрі. 

 

Утеплення фасаду
Україна розміщена в північному помірному кліматичному поясі (окрім південного берега Криму, що розміщений в субтропічній зоні). На клімат України істотно впливають Кримські та Карпатські гори, що перешкоджають просуванню вологих мас із заходу і холодних арктичних мас повітря з півночі. Циклони з Атлантики приносять на північну частину України похмуру погоду з опадами і потепліннями взимку, а літом – похолодання. У південній частині України циклони спостерігаються рідше, а частіше – антициклони, що обумовлюють різке похолодання зимою і прогрівання повітря літом. Крім посилення континентального клімату із заходу на схід по довготі спостерігається зональність клімату з півночі на південь, що підтверджують дані СНІП 23.01-99 "Будівельна кліматологія". Збільшуються літні та зимові температури, зменшується відносна вологість повітря, а також зменшується кількість опадів.

Кількість днів з мінусовими температурами складає:

– в північній частині України – від 110 до 126 днів;
– в південній частині України – від 70 до 110 днів;
– на південному березі Криму – не більше 16 днів.

Наприклад, в Ялті температура повітря взимку місцями не опускається нижче 0°С.

На підставі комплексного об'єднання середньомісячної температури повітря в січні та липні, середній швидкості вітру за три зимові місяці, середньомісячній вологості повітря в січні та липні розроблено кліматичне районування території України за температурними зонами.
Кліматичне районування території України за температурними зонами
Область

Середня мінімальна температура найбільш холодного періоду, °С

Середня максимальна температура найбільш жаркого місяця, °С

Середня місячна відносна вологість найбільше холодного, %

Середня місячна відносна вологість найбільш жаркого місяця, %

Кількість опадів за рік, мм

Максимальна і мінімальна швидкість вітру, м/с

Период из средней суточной температурой воздуха ≤8°С

За січень

За липень

Тривалість, доби

Средня температура, °С

Волинська
–8
+24,4
82
55
666
6,3
0
187
–0,2
Рівненська
–9
+24,2
84
56
683
 
0
191
–0,5
Чернігівська
–10
+25,0
84
52
639
5,2
0
191
–1,7
Сумська
–12
+25,4
85
53
607
5,0
0
195
–2,5
Житомирська
–9
+24,9
83
53
666
5,4
0
192
–1,8
Київська
–110
+25,6
82
52
685
4,3
0
187
–1,1
Львівська
–10
+23,
80
58
798
6,4
0
191
–0,2
Тернопільська
–9
+24,1
81
56
678
5,1
0
190
–0,5
Хмельницька
–9
+24,1
83
41
654
5,4
0
191
–0,6
Вінницька
–10
+24,6
81
54
621
4,7
2,8
189
–1,1
Полтавська
–11
+26,5
85
49
585
5,6
4,4
187
–1,9
Харківська
–11
+26,7
81
47
609
5,0
0
189
–2,1
Луганська
–10
+29,1
81
39
487
6,8
0
180
–1,6
Закарпатська
–6
+26,1
79
53
841
3,6
0
192
–1,6
Івано-Франківська
–9
+24,6
79
56
683
5,8
0
184
–0,1
Чернівецька
–9
+24,5
80
55
712
5,4
0
179
–0,2
Черкаська
–9
+24,7
84
49
564
5,8
0
189
–1,0
Кіровоградська
–9
+23,5
85
46
561
5,9
0
185
–1,0
Дніпропетровська
–9
+28,2
83
43
558
5,5
0
175
–1,0
Донецька
–10
+27,6
88
43
524
6,2
0
183
–1,8
Запорізька
–8
+28,9
82
42
516
4,8
0
174
–0,4
Одеська
–6
+26,9
81
55
456
8,5
3,3
165
+1,0
Миколаївська
–7
+29,3
82
41
499
5,4
3,2
165
+0,4
Херсонська
–7
+29,4
83
41
419
6,2
0
165
+0,4
Кримська (Ялта)
+1
+27,9
71
56
623
4,4
0
157
+5,9

 

   Температурні зони характеризуються кількістю градусів на добу відносного періоду у відповідності ДБН В2.6.-31:2006 "Конструкції будівель і споруд. Теплова ізоляції будівлі". Температурні зони певного району будівництва або реконструкції об'єкту визначаються по карті-схемі температурних зон.

 

Карта-схема температурних зон

 

  Кількість градусів на добу опалювального періоду визначається за формулою:

S=(tз–tтоп.пероп.пер,

де tз – температура зовнішнього повітря; tтоп.пер – середня температура зовнішнього повітря опалювального періоду з середньою добовою температурою, що нижче або рівна 281 К (для кожного регіону України визначається у відповідності СНІП 23.01-99), ξоп.пер – тривалість періоду з середньою добовою температурою повітря, що нижче або рівна 8 °С (для кожного регіону визначається у відповідності СНІП 23.01-99).

  При проектуванні системи утеплення виконують теплотехнічний розрахунок за такими параметрами зовнішніх огороджуючих конструкцій:

– опір теплопередачі;
– оптимальна товщина шару утеплювача для будинку;
– теплова міцність;
– опір паропроникності.

   Розрахунок системи утеплення ґрунтується на санітарно-технічних вимогах з параметрами волого-теплового режиму в приміщенні в опалювальний період, що поширюється на усі регіони України незалежно від температурних зон, параметрів зовнішніх конструкцій, що захищають, і які регламентовані такими нормативними документами:

– ДБН В2.2.-3-97 "Будівель і споруди. Будівлі та споруди дитячих учбових закладів";
– ДБН В. 2.2-4-96 "Будівель і споруди. Будівлі та споруди дитячий дошкільних закладів";
– ДБН В. 2.2-10-2001 "Будівлі і споруди. Заклади охорони праці";
– ДБН В. 2.2-15-2005 "Будівель і споруди. Житлові будинки. Основні положення";– ДБН В. 2.6-31-2006 "Конструкцій будівель і споруд. Теплова ізоляція споруд";
– ДБН В. 2.2-9-99 "Будівель і споруди. Громадські будівлі та споруди. Основні положення".

  Розрахункові значення температури і відносної вологості повітря в приміщеннях житлових і громадських будинків, лікарнях, дитячих учбових закладах, дошкільних заклади встановлюються перерахованими вище правилами і нормами України та наведені в таблиці.

Розрахункові значення температури і відносної вологості повітря споруд
Будівлі

Значення температури повітря всередині приміщення tз, °С

Розрахункове значення відносної вологості повітря всередині приміщення φз, %

Житлові
20
55
Громадські та адміністративні
20
60
Лікувальні та дитячі учбові заклади
21
50
Дошкільні заклади
22
50

  Режим вологості в приміщеннях будівель і споруд в зимовий період залежить від відносної вологості повітря та температури встановлюються у відповідності ДБН В. 2.6-31:2006.

Режим вологості в приміщеннях залежно від відносної вологості та температури
Режим вологості

Вологість внутрішнього повітря φз, % при температурі tз, К (°С)

tвн≤285 (12)

285 (12) < tвн≤ 97 (25)

tз≥ 297 (25)

Сухий
φз<60
φз<50
φз<40
Нормальний
60≤φз≤75
50≤φз≤60
40≤φз≤50
Вологий
60≤φз≤75
60≤φз≤75
50≤φз≤60
Мокрий
75<φз
60≤φз

  Умови вологості експлуатації матеріалу в огороджуючих конструкціях (ДБН В. 2.6-31:2006)

Режим вологості приміщення(див. відповідну таблицю)

 
Умови експлуатації матеріалу
Сухий
А
Нормальний
Б
Вологий
Б
Мокрий
Б
  Вимоги ДБН В2.6-31:2006 зводяться до того, що значення опору теплопередачі, теплостійкість, паро - і повітропроникності огороджуючих конструкцій не перевищували граничних значень, що встановлені цими нормами.

   Розрахунок системи утеплення для зовнішніх огороджуючих конструкцій опалювальних будинків а також внутрішніх міжквартирних конструкцій, що розділяють приміщення, температура повітря в яких відрізняється на 276 К (3 °С) і більше, зводиться до обов'язкового виконання таких умов:

R∑зо ≥ Rq min;

Δtпер ≤ Δtс-г;

τв min > tmin,

де R∑зо –зведений опір теплопередачі непрозорої огороджуючої конструкції, або непрозорої частини конструкції (для термічно однорідних огроджуючих конструкцій визначають опір теплопередачі), зведений опір світлопрозорих огороджуючих конструкцій, м2*К/Вт; Rq min – мінімальне допустиме значення опору теплопередачі непрозорої огороджуючої конструкції, мінімальне значення опору теплопередачі світлопрозорої конструкції, м2*К/Вт; Δtпер –температурний перепад між температурою повітря в приміщенні і зведеною температурою внутрішніх огороджуючих конструкцій, К;  Δtс-г – мінімальне значення температури внутрішньої поверхні в зонах теплопровідних частин в конструкціях, що захищають, К; τв min – мінімальне значення температури внутрішньої поверхні в зонах теплопровідних частин в конструкціях, що захищають, К; tminмінімальне допустиме значення температури внутрішньої поверхні за розрахункових значень температури повітря в приміщенні і зовні будинка, К.

  Мінімальне допустиме значення опору теплопередачі непрозорих огороджуючих конструкцій, світлопрозорих  огороджуючих конструкцій та дверей житлових і цивільних будинків встановлені ДБН В. 2.6-31:2006. Так, мінімальне допустиме значення опору теплопередачі зовнішніх стін складає:

– для температурної зони І – 2,8 м2*К/Вт;
– для температурної зони ІІ – 2,5 м2*К/Вт,;
– для температурної зони ІІІ – 2,2 м2*К/Вт
– для температурної зони IV – 2,0 м2*К/Вт.

   Мінімальне допустиме значення опора теплопередачі непрозорих та світлопрозорих огороджуючих конструкцій, дверей і воріт промислових та сільськогосподарських домів встановлюють залежно від температурної зони експлуатації будинку або споруди, волого-теплового режиму і теплової енергії огороджуючої  конструкції D (таблиця нижча), що визначається за формулою:

D=∑RiSip,

де Ri – термічний опір i-го шару конструкції, Sip – коефіцієнт теплопоглинання i-го шару конструкції в розрахункових умовах експлуатації, Вт/(м2*К). Загальний опір теплопередачі – сума опорів теплопередачі кожного щару.

Мінімальне допустиме значення опору теплопередачі промислових будинків залежно від волого-теплового режиму і теплової енергії конструкції

Вид огороджуючої конструкції та волого-теплового режиму експлуатації будинку

Значення R qmin, м2*К/Вт, для температурної зони

I
II
III
IV
Зовнішні непрозорі стіни будинку:
 
 
 
 
– з сухим і нормальним режимами при:   
 
 
 
 
D>1,5
1,5
1,3
1,2
0,7
D≤1,5
2,0
1,8
1,7
1,2
– з вологим і мокрим режимами при:
 
 
 
 
D>1,5
1,6
1,4
1,2
0,9
D≤1,5
2,2
2,0
1,8
1,5
– з надміром теплоти (більш ніж 23Вт/м3)
0,55
0,45
0,45
0,35

Термічний опір i-го шару системи утеплення:

Riiip,

де δi – товщина i-го шару конструкції, м; λip –теплопровідність матеріалу i-го шару конструкції за розрахункових умов експлуатації, Вт/(м*К), що визначаються за ДБН В. 2.6-31:2006.

 

Формула D=∑RiSipвикористовується для багатошарової конструкції, що складається з однорідних шарів. Якщо шари з різних матеріалів (наприклад, шар утеплювача частково з мінеральних і частково з поліполістирольних плит), то для конструкції або її частини, що розраховується, потрібно розрахувати середній термічний опір в межах товщини  δi по формулі Riii сp. р, де λi сp. р – середнє за площею значення теплопровідності за розрахункових умов.

 
Розрахунок теплопередачі огороджуючих конструкцій з послідовно розміщеними однорідними шарами проводять як суму термічних опорів окремих шарів по формулі:
 

R=1/Lвн+∑(δiip)+ 1/Lзовн,

 
де Lвн – коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні огороджуючої конструкції, Вт/(м2*К), що визначається з таблиці нижче; Lзовн – коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні огороджуючої конструкції, Вт/(м2*К), що приведений в таблиці нижче; δi – товщина i-го шару конструкції, м; λip – теплопровідність i-го шару конструкції за розрахункових умов експлуатації, Вт/(м*К).

Коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м*К)
Тип конструкції

Коефіцієнт тепловіддачі

Lвн
Lзовн

Зовнішні стіни, дах, перекриття над проїздами плоскі та з ребрами при співвідношенні висоти ребра h до відстані між гранями сусідніх ребер  b:

 
 
h/b≤0,3
8,7
23
h/b>0,3
7,6
23

Якщо окремі шари конструкції не є термічно однорідними, то розраховують зведений опір теплопередачі R?зо, м2*К /Вт, по формулі:

R∑сс=1/Lвн+∑(RiFi/F)+1/Lзовн,

Також розрахунок можна обраховувати по формулі:

R∑сс=∑(RiFi/F)+ F/(∑КiLi),

де Ri – термічний опір термічно однорідної зони; Fi – площа i-ої термічно однорідної зони; F - площа огороджуючої конструкції; Кi – лінійний коефіцієнт теплопередачі i-ї теплопровідної частини, що розраховується за результатами розрахунків дво- або тривимірних температурних полів за методикою, що наведена в ДБН В. 2.6-31:2006;  Li – лінійний розмір i-ї теплопровідної частини за внутрішньою поверхнею термічно неоднорідних огороджуючих конструкцій.

Термічний опір термічно однорідної зони за результатами розрахунку дво- або тривимірного температурного поля визначається по формулі:

Ri=(τср.вн.–τср.зовн.)/qi,

де τср.вн., τср.внеш. – середні температури відповідно до внутрішньої і зовнішньої поверхні термічно однорідної зони, К; qi – щільність теплового потоку крізь термічно однорідну зону, Вт/м2.

Приклад розрахунку системи утеплення фасаду на підставі представленого матеріалу.


Читайте також

Всі публікації