Тепло в доме напрямую зависит от многих факторов, в том числе от толщины утеплителя. Чем больше его толщина, тем лучше ваш дом будет защищен от холода и промерзания, и тем меньше вы будете платить за отопление.
Посчитайте стоимость 1м2 и 1 м3 утеплителя в пачке и вы увидите, что утеплять свой дом минеральной ватой на основе кварца ISOVER выгодно. Сэкономленные деньги можно потратить на утепление своего дома еще одним слоем минваты на основе кварца, тем самым сделать свой дом теплее, повысить его класс энергоэффективности и сократить счета за отопление.
В России только ISOVER производит как базальтовую вату из горных пород, так и природные утеплители на основе кварца для утепления частных домов, дач, квартир и других построек. Поэтому мы готовы предложить для каждой конструкции свой материал.
Для понимания чем лучше утеплить дом нужно учесть несколько факторов:
- Климатические особенности региона, в котором расположен дом.- Тип конструкции, которую необходимо утеплить.
- Ваш бюджет и понимание хотите ли вы самое лучшее решение, утеплитель с оптимальным соотношением «цена-качество» или просто базовое решение.
Минеральная вата ISOVER на основе кварца отличается повышенной упругостью, поэтому никакие крепежи и дополнительные балки вам не понадобятся. А главное, благодаря формостабильности и упругости нет мостиков холода, соответственно тепло не будет уходить из дома и о промерзании стен можно забыть раз и навсегда.
Хотите, чтобы стены не промерзали и тепло всегда оставалось в доме? Обращайте внимание на 2 ключевые характеристики утеплителя для стен:
1. КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛО ПРОВОДНОСТИ
2. ФОРМОСТАБИЛЬНОСТЬ
Узнайте какой материал ISOVER выбрать, чтобы сделать дом теплее и платить за отопление до 67% меньше. С помощью калькулятора ISOVER вы сможете рассчитать свою выгоду.
Сколько утеплителя и какой толщины нужно для вашего дома?
- Сколько это стоит и где выгоднее купить утеплитель?
- Сколько денег вы ежемесячно и ежегодно сэкономите на отоплении благодаря утеплению?
- На сколько ваш дом станет теплее с ISOVER?
- Как повысить энергоэффективность конструкций?
В современных условиях человек все чаще задумывается о рациональном использовании ресурсов. Электричество, вода, материалы. К экономии всего этого в мире пришли уже достаточно давно и всем понятно как это сделать. Но основную сумму в счетах на оплату составляет отопление, и не каждому понятно, как снизить расход по этому пункту.
Что такое теплотехнический расчет?
Теплотехнический расчет выполняют для того, чтобы подобрать толщину и материал ограждающих конструкций и привести здание в соответствие нормам тепловой защиты. Основным нормативным документом, регламентирующим способность конструкции сопротивляться теплопередаче, является СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».
Основным показателем ограждающей поверхности с точки зрения теплозащиты стало приведенное сопротивление теплопередаче. Это величина, учитывающая теплозащитные характеристики всех слоев конструкции, учитывая мостики холода.
Подробный и грамотный теплотехнический расчет — достаточно трудоемок. При возведении частных домов, собственники стараются учесть прочностные характеристики материалов, часто забывая о сохранении тепла. Это может привести к довольно плачевным последствиям.
Зачем выполняется расчет?
Перед началом строительства заказчик может выбрать, будет он учитывать теплотехнические характеристики или обеспечит только прочность и устойчивость конструкций.
Расходы на утепление совершенно точно увеличат смету на возведение здания, но снизят затраты на дальнейшую эксплуатацию. Индивидуальные дома строят на десятки лет, возможно, они будут служить и следующим поколениям. За это время затраты на эффективный утеплитель окупятся несколько раз.
Что получает владелец при правильном выполнении расчетов:
- Экономия на отоплении помещений. Тепловые потери здания снижаются, соответственно, уменьшится количество секций радиатора при классической системе отопления и мощность системы теплых полов. В зависимости от способа нагрева, затраты владельца на электричество, газ или горячую воду становятся меньше;
- Экономия на ремонте. При правильном утеплении в помещении создается комфортный микроклимат, на стенах не образуется конденсат, и не появляются опасные для человека микроорганизмы. Наличие на поверхности грибка или плесени требует проведения ремонта, причем простой косметический не принесет никаких результатов и проблема возникнет вновь;
- Безопасность для жильцов. Здесь, также как и в предыдущем пункте, речь идет о сырости, плесени и грибке, которые могут вызывать различные болезни у постоянно пребывающих в помещении людей;
- Бережное отношение к окружающей среде. На планете дефицит ресурсов, поэтому уменьшение потребления электроэнергии или голубого топлива благоприятно влияет на экологическую обстановку.
Нормативные документы для выполнения расчета
Приведенное сопротивление и его соответствие нормируемому значению – главная цель расчета. Но для его выполнения потребуется узнать теплопроводности материалов стены, кровли или перекрытия. Теплопроводность – величина, характеризующая способность изделия проводить через себя тепло. Чем она ниже, тем лучше.
Во время проведения расчета теплотехники опираются на следующие документы:
- СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». Документ переиздан на основе СНиП 23-02-2003. Основной норматив для расчета ;
- СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». Новое издание СНиП 23-01-99*. Данный документ позволяет определить климатические условия населенного пункта, в котором расположен объект ;
- СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» более подробно, чем первый документ в списке, раскрывает тему ;
- ГОСТ 30494-96 (заменен на ГОСТ 30494-2011 с 2011 года) «Здания жилые и общественные» ;
- Пособие для студентов строительных ВУЗов Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие» .
Теплотехнический расчет не сложен. Его может выполнить человек без специального образования по шаблону. Главное очень внимательно подойти к вопросу.
Пример расчета трехслойной стены без воздушной прослойки
Давайте подробно рассмотрим пример теплотехнического расчета. Для начала необходимо определиться с исходными данными. Материалы для строительства стен Вы, как правило, выбираете сами. Мы же будем рассчитывать толщину утепляющего слоя исходя из материалов стены.
Исходные данные
Данные индивидуальные для каждого объекта строительства и зависят от места расположения объекта.
1. Климат и микроклимат
- Район строительства: г. Вологда.
- Назначение объекта: жилое.
- Относительная влажность воздуха для помещения с нормальным влажностным режимом составляет 55% ( п.4.3. табл.1).
- Температура внутри жилых помещений tint задается нормативными документами ( табл.1) и равна 20 градусов Цельсия».
text — расчетная температура воздуха снаружи. Она устанавливается по температуре самых холодных пяти дней в году. Значение можно найти в , таблице 1, столбец 5. Для заданной местности значение составляет -32ᵒС.
zht = 231 сутки – количество дней периода, когда необходимо дополнительное отопление помещения, то есть среднесуточная температура снаружи составляет меньше 8ᵒС. Значение ищут в той же таблице, что и предыдущее, но в столбце 11.
tht = -4,1ᵒС – средняя температура воздуха снаружи во время периода отопления. Значение указано в столбце 12.
2. Материалы стены
В расчет следует принимать все слои (даже слой штукатурки, если он есть). Это позволит наиболее точно рассчитать конструкцию.
В данном варианте рассмотрим стену, состоящую из следующих материалов:
- слой штукатурки, 2 сантиметра;
- внутренняя верста из кирпича керамического рядового полнотелого толщиной 38 сантиметров;
- слой минераловатного утеплителя Roсkwool, толщина которого подбирается расчетом;
- наружная верста из лицевого керамического кирпича, толщиной 12 сантиметров.
3. Теплопроводность принятых материалов
Все свойства материалов должны быть представлены в паспорте от производителя. Многие компании представляют полную информацию о продукции на своих сайтах. Характеристики выбранных материалов для удобства сводятся в таблицу.
Расчет толщины утеплителя для стены
1. Условие энергосбережения
Расчет значения градусо-суток отопительного периода (ГСОП) производится по формуле:
Dd = (tint — tht) zht.
Все буквенные обозначения, представленные в формуле, расшифрованы в исходных данных.
Dd = (20-(-4,1)) *231=5567,1 ᵒС*сут.
Нормативное сопротивление теплопередаче находим по формуле:
Коэффициенты а и b принимаются по таблице 4, столбец 3 .
Для исходных данных а=0,00045, b=1,9.
Rreq = 0,00045*5567,1+1,9=3,348 м2*ᵒС/Вт.
2. Расчет нормы тепловой защиты исходя из условий санитарии
Данный показатель не рассчитывается для жилых зданий и приводится в качестве примера. Расчет проводят при избытке явного тепла, превышающем 23 Вт/м3, или эксплуатации здания весной и осенью. Также вычисления необходимы при расчетной температуре менее 12ᵒС внутри помещения. Используют формулу 3 :
Коэффициент n принимается по таблице 6 СП «Тепловая защита зданий», αint по таблице 7, Δtn по пятой таблице.
Rreq = 1*(20+31)4*8,7 = 1,47 м2*ᵒС/Вт.
Из двух полученных в первом и втором пункте значений выбирается наибольшее, и дальнейший расчет ведется по нему. В данном случае Rreq = 3,348 м2*ᵒС/Вт.
3. Определение толщины утеплителя
Сопротивление теплопередаче для каждого слоя получают по формуле:
где δ – толщина слоя, λ – его теплопроводность.
а) штукатурка R шт = 0,02/0,87 = 0,023 м2*ᵒС/Вт;
б) кирпич рядовой R ряд.кирп. = 0,38/0,48 = 0,79 м2*ᵒС/Вт;
в) кирпич лицевой Rут = 0,12/0,48 = 0,25 м2*ᵒС/Вт.
Минимальное сопротивление теплопередаче всей конструкции определяется по формуле (, формула 5.6):
Rint = 1/αint = 1/8,7 = 0,115 м2*ᵒС/Вт;
Rext = 1/αext = 1/23 = 0,043 м2*ᵒС/Вт;
∑Ri = 0,023+0,79+0,25 = 1,063 м2*ᵒС/Вт, то есть сумма чисел, полученных в пункте 3;
R_тр^ут= 3,348 – (0,115+0,043+1,063) = 2,127 м2*ᵒС/Вт.
Толщина утеплителя определяется по формуле ( формула 5.7):
δ_тр^ут= 0,038*2,127 = 0,081 м.
Найденная величина является минимальной. Слой утеплителя принимают не меньше этого значения. В данном расчете принимаем окончательно толщину минераловатного утеплителя 10 сантиметров, для того, чтобы не пришлось резать купленный материал.
Для расчетов тепловых потерь здания, которые выполняются для проектирования отопительных систем, необходимо найти фактическое значение сопротивления теплопередаче с найденной толщиной утеплителя.
Rо = Rint+Rext+∑Ri = 1/8,7 + 1/23 + 0,023 + 0,79 + 0,1/0,038 + 0,25 = 3,85 м2*ᵒС/Вт > 3,348 м2*ᵒС/Вт.
Условие выполнено.
Влияние воздушного зазора на теплозащитные характеристики
При устройстве стены, защищенной плитным утеплителем возможно устройство вентилируемой прослойки. Она позволяет отводить конденсат от материала и предотвращать его намокание. Минимальная толщина зазора 1 сантиметр. Это пространство не замкнуто и имеет непосредственное сообщение с наружным воздухом.
При наличии воздушно-вентилируемой прослойки в расчете учитываются только те слои, которые находятся до нее со стороны теплого воздуха. Например, пирог стены состоит из штукатурки, внутренней кладки, утеплителя, воздушной прослойки и наружной кладки. В расчет принимаются только штукатурка, внутренняя кладка и утеплитель. Наружный слой кладки идет после вентзазора, поэтому не учитывается. В данном случае наружная кладка выполняет лишь эстетическую функцию и защищает утеплитель от внешних воздействий.
Важно: при рассмотрении конструкций, где воздушное пространство замкнуто, оно учитывается в расчете. Например, в случае оконных заполнений. Воздух между стеклами играет роль эффективного утеплителя.
Программа «Теремок»
Для выполнения расчета с помощью персонального компьютера специалисты часто используют программу для теплотехнического расчета «Теремок». Она существует в онлайн-варианте и как приложение для оперативных систем.
Программа производит вычисления на основе всех необходимых нормативных документов. Работа с приложением предельно проста. Оно позволяет выполнять работу в двух режимах:
- расчет необходимого слоя утеплителя;
- проверка уже продуманной конструкции.
В базе данных имеются все необходимые характеристики для населенных пунктов нашей страны, достаточно лишь выбрать нужный. Также необходимо выбрать тип конструкции: наружная стена, мансардная кровля, перекрытие над холодным подвалом или чердачное.
При нажатии кнопки продолжения работы появляется новое окно, позволяющее «собрать» конструкцию. Многие материалы имеются в памяти программы. Они подразделены на три группы для удобства поиска: конструкционные, теплоизоляционные и теплоизоляционно-конструкционные. Нужно задать лишь толщину слоя, теплопроводность программа укажет сама.
При отсутствии необходимых материалов их можно добавить самостоятельно, зная теплопроводность.
Перед тем как производить вычисления, необходимо выбрать тип расчета над табличкой с конструкцией стены. В зависимости от этого программа выдаст либо толщину утеплителя, либо сообщит о соответствии ограждающей конструкции нормам. После завершения вычислений, можно сформировать отчет в текстовом формате.
«Теремок» очень удобен для пользования и с ним способен разобраться даже человек без технического образования. Специалистам же он значительно сокращает время на вычисления и оформление отчета в электронном виде.
Главным достоинством программы является тот факт, что она способна вычислить толщину утепления не только наружной стены, но и любой конструкции. Каждый из расчетов имеет свои особенности, и непрофессионалу довольно сложно разобраться во всех. Для строительства частного дома достаточно освоить данное приложение, и не придется вникать во все сложности. Расчет и проверка всех ограждающих поверхностей займет не более 10 минут.
Теплотехнический расчет онлайн (обзор калькулятора)
Теплотехнический расчет можно сделать в Интернете онлайн. Неплохим, как на мое усмотрение являться сервис: rascheta.net . Давайте вкратце рассмотрим, как с ним работать.
Перейдя на сайт онлайн калькулятора, первым делом нужно выбрать нормативы по которым будет производится расчет. Я выбираю свод правил от 2012 года, так как это более новый документ.
Дальше нужно указать регион в котором будет строятся объект. Если нет Вашего города выбирайте ближайший большой город. После этого указываем тип зданий и помещений. Скорей всего Вы будете рассчитывать жилое здание, но можно выбрать общественные, административные, производственные и другие. И последнее, что нужно выбрать — вид ограждающей конструкции (стены, перекрытия, покрытия).
Расчетную среднюю температуру, относительную влажность и коэффициент теплотехнической однородности оставляем такими же, если не знаете как их изменять.
В опциях расчета устанавливаем все две галочки, кроме первой.
В таблице указываем пирог стены начиная снаружи — выбираем материал и его толщину. На этом собственно весь расчет и закончен. Под таблицей будет результат расчета. Если какое-то из условий не выполняется меняем толщину материала или же сам материал, пока данные не будут соответствовать нормативным документам.
Если Вы желаете посмотреть алгоритм расчета, то нажимаем на кнопку «Отчет» внизу страницы сайта.
Определить требуемую толщину утеплителя из условия энергосбережения.
Исходные данные. Вариант № 40.
Здание – жилой дом.
Район строительства: г. Оренбург.
Зона влажности – 3 (сухая).
Расчетные условия
|
Наименование расчетных параметров |
Обозначение параметра |
Единица измерения |
Расчетное значение |
|
|
Расчетная температура внутреннего воздуха | ||||
|
Расчетная температура наружного воздуха | ||||
|
Расчетная температура теплого чердака | ||||
|
Расчетная температура техподполья | ||||
|
Продолжительность отопительного периода | ||||
|
Средняя температура наружного воздуха за отопительный период | ||||
|
Градусо-сутки отопительного периода |
Конструкция ограждения
Штукатурка известково-песчаная – 10мм. δ 1 = 0,01м; λ 1 = 0,7 Вт/м∙ 0 С
Кирпич обыкновенный глиняный – 510 мм. δ 2 = 0,51м; λ 2 = 0,7 Вт/м∙ 0 С
Утеплитель URSA: δ 3 = ?м; λ 3 = 0,042 Вт/м∙ 0 С
Воздушная прослойка – 60 мм. δ 3 = 0,06м; R a.l = 0,17 м 2 ∙ 0 С/Вт
Фасадное покрытие (сайдинг) – 5 мм.
Примечание: сайдинговое покрытие в расчете не принимается, т.к. слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью, в теплотехническом расчете не учитываются.
1. Градусо–сутки отопительного периода
D d = (t int – t ht) z ht
где: t int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха, °С, определяемая по табл. 1.
D d = (22 + 6,3) 202 = 5717°С∙сут
2. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче, R req , табл. 4.
R req = a∙D d + b = 0,00035∙5717 + 1,4 = 3,4 м 2 ∙ 0 С/Вт
3. Минимально допустимая толщина утеплителя определяется из условия R₀ = R req
R 0 = R si + ΣR к + R se =1/α int + Σδ/λ+1/α ext = R req
δ ут = λ ут = ∙0,042 = ∙0,042 = (3,4 – 1,28)∙0,042 = 0,089м
Принимаем толщину утеплителя 0,1м
4. Приведенное сопротивление теплопередаче, R₀, с учетом принятой толщины утеплителя
R 0 = 1/α int + Σδ/λ+1/α ext = 1/8,7 + 0,01/0,7 + 0.51/0,7 + 0,1/0,042 + 0,17 + 1/10,8 = 3,7 м 2 ∙ 0 С/Вт
5. Выполнить проверку конструкции на невыпадение конденсата на внутренней поверхности ограждения.
Температура внутренней поверхности ограждения τ si , 0 С, должна быть выше точки росы t d , 0 С, но не менее чем на 2-3 0 С.
Температуру внутренней поверхности, τ si , стен следует определять по формуле
τ si
= t int
-
/ (R о
α int)
= 22 -
0 С
где: t int – расчетная температура воздуха внутри здания;
t ext - расчетная температура наружного воздуха;
n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6;
α int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности наружного ограждения теплого чердака, Вт/ (м ·°С), принимаемый: для стен - 8,7; для покрытий 7-9-этажных домов - 9,9; 10-12-этажных - 10,5; 13 -16-этажных - 12 Вт/(м °С);
R₀ - приведенное сопротивление теплопередаче (наружных стен, перекрытий и покрытий теплого чердака), м °С/Вт.
Температура точки росы t d принимается по таблице 2.
Создание комфортных условий для проживания или трудовой деятельности является первостепенной задачей строительства. Значительная часть территории нашей страны находится в северных широтах с холодным климатом. Поэтому поддержание комфортной температуры в зданиях всегда актуально. С ростом тарифов на энергоносители снижение расхода энергии на отопление выходит на первый план.
Климатические характеристики
Выбор конструкции стен и кровли зависит прежде всего от климатических условий района строительства. Для их определения необходимо обратиться к СП131.13330.2012 «Строительная климатология». В расчетах используются следующие величины:
- температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, обозначается Тн;
- средняя температура, обозначается Тот;
- продолжительность, обозначается ZOT.
На примере для Мурманска величины имеют следующие значения:
- Тн=-30 град;
- Тот=-3.4 град;
- ZOT=275 суток.
Кроме того, необходимо задать расчетную температуру внутри помещения Тв, она определяется в соответствии с ГОСТом 30494-2011. Для жилья можно принять Тв=20 град.
Чтобы выполнить теплотехнический расчет ограждающих конструкций, предварительно вычисляют величину ГСОП (градусо-сутки отопительного периода):
ГСОП = (Тв - Тот) х ZOT.
На нашем примере ГСОП=(20 - (-3,4)) х 275 = 6435.
Основные показатели
Для правильного выбора материалов ограждающих конструкций необходимо определить, какими теплотехническими характеристиками они должны обладать. Способность вещества проводить тепло характеризуется его теплопроводностью, обозначается греческой буквой l (лямбда) и измеряется в Вт/(м х град.). Способность конструкции удерживать тепло характеризуется её сопротивлением теплопередаче R и равняется отношению толщины к теплопроводности: R = d/l.
В случае если конструкция состоит из нескольких слоёв, сопротивление рассчитывается для каждого слоя и затем суммируется.
Сопротивление теплопередачи является основным показателем наружной конструкции. Его величина должна превышать нормативное значение. Выполняя теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания, мы должны определить экономически оправданный состав стен и кровли.
Значения теплопроводности
Качество теплоизоляции определяется в первую очередь теплопроводностью. Каждый сертифицированный материал проходит лабораторные исследования, в результате которых определяется это значение для условий эксплуатации «А» или «Б». Для нашей страны большинству регионов соответствуют условия эксплуатации «Б». Выполняя теплотехнический расчет ограждающих конструкций дома, следует использовать именно это значение. Значения теплопроводности указывают на этикетке либо в паспорте материала, но если их нет, можно воспользоваться справочными значениями из Свода правил. Значения для наиболее популярных материалов приведены ниже:
- Кладка из обыкновенного кирпича - 0,81 Вт(м х град.).
- Кладка из силикатного кирпича - 0,87 Вт(м х град.).
- Газо- и пенобетон (плотностью 800) - 0,37 Вт(м х град.).
- Древесина хвойных пород - 0,18 Вт(м х град.).
- Экструдированный пенополистирол - 0,032 Вт(м х град.).
- Плиты минераловатные (плотность 180) - 0,048 Вт(м х град.).
Нормативное значение сопротивления теплопередаче
Расчётное значение сопротивления теплопередаче не должно быть меньше базового значения. Базовое значение определяется по таблице 3 СП50.13330.2012 « зданий». В таблице определены коэффициенты для расчета базовых значений сопротивления теплопередаче всех ограждающих конструкций и типов зданий. Продолжая начатый теплотехнический расчет ограждающих конструкций, пример расчета можно представить следующим образом:
- Рстен = 0,00035х6435 + 1,4 = 3,65 (м х град/Вт).
- Рпокр = 0,0005х6435 + 2,2 = 5,41 (м х град/Вт).
- Рчерд = 0,00045х6435 + 1,9 = 4,79 (м х град/Вт).
- Рокна = 0,00005х6435 + 0,3 = х град/Вт).
Теплотехнический расчет наружной ограждающей конструкции выполняется для всех конструкций, замыкающих «теплый» контур - пол по грунту или перекрытие техподполья, наружные стены (включая окна и двери), совмещенное покрытие или перекрытие неотапливаемого чердака. Также расчет необходимо выполнять и для внутренних конструкций, если перепад температур в смежных комнатах составляет более 8 градусов.
Теплотехнический расчет стен
Большинство стен и перекрытий по своей конструкции многослойны и неоднородны. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций многослойной структуры выглядит следующим образом:
R= d1/l1 +d2/l2 +dn/ln,
где n - параметры n-го слоя.
Если рассматривать кирпичную оштукатуренную стену, то получим следующую конструкцию:
- наружный слой штукатурки толщиной 3 см, теплопроводность 0,93 Вт(м х град.);
- кладка из полнотелого глиняного кирпича 64 см, теплопроводность 0,81 Вт(м х град.);
- внутренний слой штукатурки толщиной 3 см, теплопроводность 0,93 Вт(м х град.).
Формула теплотехнического расчета ограждающих конструкций выглядит следующим образом:
R=0,03/0,93 + 0,64/0,81 + 0,03/0,93 = 0,85(м х град/Вт).
Полученное значение существенно меньше определенного ранее базового значения сопротивления теплопередаче стен жилого дома в Мурманске 3,65 (м х град/Вт). Стена не удовлетворяет нормативным требованиям и нуждается в утеплении. Для утепления стены используем толщиной 150 мм и теплопроводностью 0,048 Вт(м х град.).
Подобрав систему утепления, необходимо выполнить проверочный теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Пример расчета приведён ниже:
R=0,15/0,048 + 0,03/0,93 + 0,64/0,81 + 0,03/0,93 = 3,97(м х град/Вт).
Полученная расчётная величина больше базовой - 3,65 (м х град/Вт), утеплённая стена удовлетворяет требованиям норм.
Расчёт перекрытий и совмещённых покрытий выполняется аналогично.
Теплотехнический расчёт полов, соприкасающихся с грунтом
Нередко в частных домах или общественных зданиях полы первых этажей выполняются по грунту. Сопротивление теплопередаче таких полов не нормируется, но как минимум конструкция полов не должна допускать выпадения росы. Расчет конструкций, соприкасающихся с грунтом, выполняется следующим образом: полы разбиваются на полосы (зоны) шириной по 2 метра, начиная с внешней границы. Таких зон выделяется до трех, оставшаяся площадь относится к четвертой зоне. Если в конструкции пола не предусмотрен эффективный утеплитель, то сопротивление теплопередаче зон принимается следующим:
- 1 зона - 2,1 (м х град/Вт);
- 2 зона - 4,3 (м х град/Вт);
- 3 зона - 8,6 (м х град/Вт);
- 4 зона - 14,3 (м х град/Вт).
Нетрудно заметить, что чем дальше участок пола находится от внешней стены, тем выше его сопротивление теплопередаче. Поэтому зачастую ограничиваются утеплением периметра пола. При этом к сопротивлению теплопередаче зоны добавляется сопротивление теплопередаче утепленной конструкции.
Расчет сопротивления теплопередаче пола необходимо включать в общий теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Пример расчета полов по грунту рассмотрим ниже. Примем площадь пола 10 х 10, равную 100 м кв.
- Площадь 1 зоны составит 64 м кв.
- Площадь 2 зоны составит 32 м кв.
- Площадь 3 зоны составит 4 м кв.
Среднее значение сопротивления теплопередаче пола по грунту:
Рпола = 100 / (64/2,1 + 32/4,3 + 4/8,6) = 2,6 (м х град/Вт).
Выполнив утепление периметра пола пенополистирольной плитой толщиной 5 см, полосой шириной 1 метр, получим среднее значение сопротивления теплопередаче:
Рпола = 100 / (32/2,1 + 32/(2,1+0,05/0,032) + 32/4,3 + 4/8,6) = 4,09 (м х град/Вт).
Важно отметить, что подобным образом рассчитываются не только полы, но и конструкции стен, соприкасающихся с грунтом (стены заглубленного этажа, теплого подвала).
Теплотехнический расчет дверей
Несколько иначе рассчитывается базовое значение сопротивления теплопередаче входных дверей. Для его расчета понадобится сначала вычислить сопротивление теплопередаче стены по санитарно-гигиеническому критерию(невыпадению росы):
Рст = (Тв - Тн)/(ДТн х ав).
Здесь ДТн - разница температур между внутренней поверхностью стены и температурой воздуха в комнате, определяется по Своду правил и для жилья составляет 4,0.
ав - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены, по СП составляет 8,7.
Базовое значение дверей берется равным 0,6хРст.
Для выбранной конструкции двери требуется выполнить проверочный теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Пример расчета входной двери:
Рдв = 0,6 х (20-(-30))/(4 х 8,7) = 0,86 (м х град/Вт).
Этому расчетному значению будет соответствовать дверь, утепленная минераловатной плитой толщиной 5 см. Её сопротивление теплопередаче составит R=0,05 / 0,048=1,04 (м х град/Вт), что больше расчетного.
Комплексные требования
Расчеты стен, перекрытий или покрытия выполняются для проверки поэлементных требований нормативов. Сводом правил также установлено комплектное требование, характеризующее качество утепления всех ограждающих конструкций в целом. Эта величина называется «удельная теплозащитная характеристика». Без ее проверки не обходится ни один теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Пример расчета по СП приведен ниже.
Коб = 88,77 / 250 = 0,35, что меньше нормируемого значения 0,52. В данном случае площади и объем приняты для дома размерами 10 х 10 х 2,5 м. Сопротивления теплопередачи - равные базовым величинам.
Нормируемое значение определяется в соответствии с СП в зависимости от отапливаемого объёма дома.
Помимо комплексного требования, для составления энергетического паспорта также выполняют теплотехнический расчет ограждающих конструкций, пример оформления паспорта дан в приложении к СП50.13330.2012.
Коэффициент однородности
Все приведенные выше расчеты применимы для однородных конструкций. Что на практике встречается довольно редко. Чтобы учесть неоднородности, снижающие сопротивление теплопередаче, вводится поправочный коэффициент теплотехнической однородности - r. Он учитывает изменение сопротивления теплопередаче, вносимые оконными и дверными проемами, внешними углами, неоднородными включениями (например перемычками, балками, армирующими поясами), и пр.
Расчет этого коэффициента достаточно сложен, поэтому в упрощенном виде можно воспользоваться примерными значениями из справочной литературы. Например, для кирпичной кладки - 0,9, трехслойных панелей - 0,7.
Эффективное утепление
Выбирая систему утепления дома, легко убедиться, что выполнить современные требования тепловой защиты без использования эффективного утеплителя практически невозможно. Так, если использовать традиционный глиняный кирпич, потребуется кладка толщиной в несколько метров, что экономически нецелесообразно. Вместе с тем низкая теплопроводность современных утеплителей на основе пенополистирола либо каменной ваты позволяет ограничиться толщинами в 10-20 см.
Например, чтобы достичь базового значения сопротивления теплопередаче 3,65 (м х град/Вт), потребуется:
- кирпичная стена толщиной 3 м;
- кладка из пенобетонных блоков 1,4 м;
- минераловатный утеплитель 0,18 м.