Теплотехнический расчет наружного стенового ограждения.

Общие данные для проектирования

 

Исходные данные для проектирования: - район строительства – г. Клин - климатический подрайон – II Г - температура наружного воздуха самой холодной пятидневки - минус 32⁰С - нормативная глубина промерзании грунта – 1.63м - грунты: супеси

Уровень грунтовых вод на отметке - 1.5 м от уровня земли.

Основные строительные показатели:

Площадь застройки – 118.1 м²,

Строительный объем – 812.5 м³,

наземной части – 752.14м³

2. Объемно – планировочное решение здания

 

Одноэтажный жилой дом с размерами о осях 13.05 х 9 м, высотой 5.35 м от уровня чистого пола , с высотой этажа 2.7 м.

За относительную отметку 0.000 принята отметка чистого пола первого этажа. На первом этаже располагаются кабинет, гостиная, две спальни, кухня, ванная, уборная, передняя, кладовая и веранда.

Здание имеет лестницу.

Конструктивное решение здания

 

Основания и фундаменты

 

Основанием под фундаменты служит песчаная подушка из увлажненного и уплотненного речного песка высотой 100 мм. Грунтовые воды на глубине - 1.5 м от уровня земли, грунтовые воды не агрессивны по отношению к бетону нормальной плотности. Фундаменты запроектированы из сборных железобетонных блоков. В связи с близким залкганием грунтовых вод выполняется вертикальная и горизонтальная гидроизоляция. Горизонтальная гидроизоляция запроектирована из двух слоев рубероида на битумной мастике. Вертикальная гидроизоляция обеспечивается обмазкой фундаментов горячим битумом за два раза.

Расчет глубины заложения фундамента

Расчет выполнен согласно СНиП 2.02.01-83* “Основания зданий и сооружений”.

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта d_fn, м, определена на основе теплотехнических расчетов, ее нормативное значение определено по формуле

 

 

где M_t - безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принятых по СНиП по строительной климатологии и геофизике;

d₀ - величина, принимаемая равной, м, для супесей - 0,28.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта d_f, м, определена по формуле

 

где d_fn - нормативная глубина промерзания

k_h - коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения,

 

d_fn = 0,28·5,83=1,63м

d_f = 0.7·1,63=1,14м

 

Наружные стены

 

Наружные стены выполняются из кирпича М 150 на растворе М 100 толщиой 380 мм с утеплением из пенополистирольных плит по ГОСТ 15588-86* толщиной 80 мм и штукатуркой из цементно-песчаного раствора толщиной 20 мм по сетке с внутренней стороны. Перемычки – сборные железобетонные по ГОСТ 948-84.

Теплотехнический расчет наружного стенового ограждения.

Теплотехнический расчет выполнен на основании СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” и СП 23-101-2004 “Проектирование тепловой защиты зданий ”.

Нормами установлены три показателя тепловой защиты здания:

а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания;

б) санитарно-гигиенический, включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы;

в) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величинами теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.

Требования тепловой защиты здания будут выполнены, если в жилом здании будут соблюдены требования показателей “а” и “б” либо “б” и “в”.

Согласно СНиП 23-02-2003 приведенное сопротивление теплопередачи наружных ограждений R_o^r, м^2.°С/Вт должно приниматься не ниже нормируемых значений R_req, м^2.°С/Вт определяемых по нормам СНиП 23-02-2003 в зависимости от градусо-суток отопительного периода района строительства (ГСОП) D_d.

Градусо-сутки отопительного периода D_d, определены по формуле:

 

D_d = (t_int – t_ht.) ^.z_ht ,

 

Где, t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы здания по первой позиции таблицы 4 по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий ГОСТ 30494 ( в интервале 20-22°С).

Температура внутреннего воздуха t_int =20°С.

t_ht, z_ht - средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01-99* для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8°С - при проектировании жилых домов.

Тогда ГСОП градусо-сутки отопительного периода согласно формуле составляют:

 

D_d = (20 + 3,1)216=4989,6°С^.сут.

 

Поскольку величина D_d, отличается от табличного, то определяем по формуле

R_req =a^.D_d+b=0,00035^.4989,6+1,4=3,15 м^2.°С/Вт

 

т.о. нормируемое сопротивление теплопередаче для наружной стены жилого дома составляет R_req =3,15 м^2.°С/Вт.

Руководствуясь целью сокращению потерь тепла в зимний период и поступления тепла в летний период сконструированы наружные кирпичные стены из эффективной кладки – комбинированной многослойной облегченной с теплоизоляционным слоем и отштукатуренной поверхностью: -- кирпич керамический пустотелый (на цементно-песчаном растворе) толщиной =120мм, l₁=0,41 Вт/(м ×°С)

-- воздушная прослойка толщиной =10мм, l₂=0,041Вт/(м ×°С)

--плиты пенополистирольные толщиной =Х мм, l₃=0,81 Вт/(м ×°С)

-- кирпич керамический полнотелый (ГОСТ 530-95*) (на цементно-песчаном растворе) толщиной =250мм, l₄=0,41 Вт/(м ×°С)

-- цементно-песчаная штукатурка толщиной =20мм, l₅=0,93 Вт/(м ×°С)

Коэффициенты теплопроводности материалов приняты по таблице приложения СП 23-101-2004.

Определяем  исходя из основного требования предъявляемого к ограждающим конструкциям - R_o м^2.°С/Вт - приведенное сопротивление теплопередаче окружающей конструкции (наружной стены), не должно быть менее нормируемого значения сопротивления теплопередаче наружной стены, которое для г.Клин R_req =3,15 м^2.°С/Вт.

Термическое сопротивление ограждающей конструкции R_k м^2.°С/Вт, с последовательно расположенными однородными слоями определяем как сумму термических сопротивлений отдельных слоев

R_k = R₁ + R₂ + ... + R_n + R_a.l. ,

 

где R₁, R_2, …, R_n - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции м^2.°С/Вт, определяемые по формуле термического сопротивления R м^2.°С/Вт, одного слоя многослойной ограждающей конструкции, определяем по формуле:

 

,

 

где - толщина слоя, м; l - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м ×°С),  R_a.l. - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по СНиП 23-02-2003.

Таким образом, для многослойной стены с воздушной прослойкой с учетом штукатурного слоя на внутренней поверхности будем иметь:

 

R_w= + R₁ + R₂ +R₃+R₄+ R_a.l. + = + + + + R_a.l.> R_req=3,15м^2.°С/Вт

 

Минимальную толщину утеплителя будем определять по формуле:

 

> , (R_req- - - - R_a.l )=0,041

(3,15- - - - 0,13 )=0,041∙(3,13-0,23-0,68-0,023-0,13)=0,076 м^2.°С/Вт.

Для многослойной кладки с учетом слоя внутренней штукатурки с применением кирпича глиняного обыкновенного по ГОСТ 530-95*

Минимальная потребная толщина слоя утеплителя из плит пенополистирольных составит 80 мм.

Принимаем утеплитель из плит пенополистирольных по ГОСТ 15588-86.

Проверим запроектированную ограждающую конструкцию на обеспечение комфортных условий в помещениях и на невыпадение конденсата в местах теплопроводных включений согласно показателю “б”, т.е. проверим выполнение условия по ограничению температуры на внутренней поверхности ограждающей конструкции.

Расчетный температурный перепад Dt₀, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин Dt_n, °С, установленных в СНиП 23-02-2003, и определяется по формуле:

 

 

где n - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и определяемый по СНиП 23-02-2003. Для наружных стен n =1.

∆t_n - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха t_int и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по СНиП 23-02-2003. Для наружных стен ∆t_n =4.

α_int- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м ×°С), принимаемый по СНиП 23-02-2003 мы получаем α_int =8,7 Вт/(м ×°С).

t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая для расчета по СНиП 23-02-2003 по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494. t_int =23°С.

t_ext - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С, для всех зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99*. t_ext = -28°С.

R₀ - приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, м^2.°С/Вт.

 

 

 Требования по двум показателям тепловой защиты зданий (а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания; б) санитарно-гигиенический, включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы; СНиП 23-02-2003) выдержаны.

Т.о., запроектированное наружное стеновое ограждение удовлетворяет требованиям СНиП 23-01-2003 “Тепловая защита зданий”.