Как сделать теплотехнический расчет кровли

Теплотехнический расчет с примером

Давным-давно здания и сооружения строились, не задумываясь о том, какими теплопроводными качествами обладают ограждающие конструкции. Другими словами, стены делались просто толстыми. И если вам когда-нибудь случалось быть в старых купеческих домах, то вы могли заметить, что наружные стены этих домов выполнены из керамического кирпича, толщина которых составляет порядка 1,5 метров. Такая толщина кирпичной стены обеспечивала и обеспечивает до сих пор вполне комфортное пребывание людей в этих домах даже в самые лютые морозы.

В настоящее же время все изменилось. И сейчас экономически не выгодно делать стены такими толстыми. Поэтому были придуманы материалы, которые могут ее уменьшить. Одни из них: утеплители и газосиликатные блоки. Благодаря этим материалам, например, толщина кирпичной кладки может быть снижена до 250 мм.

Теперь стены и перекрытия чаще всего делают 2-х или 3-х слойными, одним слоем из которых является материал с хорошими теплоизоляционными свойствами. А для того, чтобы определить оптимальную толщину этого материала, проводится теплотехнический расчет и определяется точка росы.

Как производится расчет по определению точки росы вы можете ознакомиться на следующей странице. Здесь же будет рассмотрен теплотехнический расчет на примере.

Необходимые нормативные документы

Для расчета потребуются два СНиПа, один СП, один ГОСТ и одно пособие:

Рассчитываемые параметры

В процессе выполнения теплотехнического расчета определяют:

Дальше будут приведен пример теплотехнического расчета без воздушной прослойки.

Пример. Теплотехнический расчет трехслойной стены без воздушной прослойки

Исходные данные

1. Климат местности и микроклимат помещения

Район строительства: г. Нижний Новгород.

Оптимальная температура воздуха в жилой комнате в холодный период года t_int= 20°С (ГОСТ 30494-96 табл.1).

Продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой наружного воздуха 8°С равна z_ht = 215 сут (СНиП 23-01-99 табл. 1 столбец 11);

2. Конструкция стены

Стена состоит из следующих слоев:

3. Теплофизические характеристики материалов

Значения характеристик материалов сведены в таблицу.

Примечание (*): Данные характеристики можно также найти у производителей теплоизоляционных материалов.

Расчет

4. Определение толщины утеплителя

Для расчета толщины теплоизоляционного слоя необходимо определить сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции исходя из требований санитарных норм и энергосбережения.

4.1. Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения

Определение градусо-суток отопительного периода по п.5.3 СНиП 23-02-2003:

Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче следует принимать не менее нормируемых значений, определяемых по СНИП 23-02-2003 (табл.4) в зависимости от градусо-суток района строительства:

4.1. Определение нормы тепловой защиты по условию санитарии

В нашем случае рассматривается в качестве примера, так как данный показатель рассчитывается для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м 3 и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 °С и ниже приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных).

Определение нормативного (максимально допустимого) сопротивления теплопередаче по условию санитарии (формула 3 СНиП 23-02-2003):

4.3. Норма тепловой защиты

Из приведенных выше вычислений за требуемое сопротивление теплопередачи выбираем R_req из условия энергосбережения и обозначаем его теперь R_тр0= 3,214м 2 × °С/Вт _.

5. Определение толщины утеплителя

Для каждого слоя заданной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле:

где: δi- толщина слоя, мм;

1 слой (декоративный кирпич): R₁ = 0,09/0,96 = 0,094 м 2 × °С/Вт _.

3 слой (силикатный кирпич): R₃ = 0,25/0,87 = 0,287 м 2 × °С/Вт _.

4 слой (штукатурка): R₄ = 0,02/0,87 = 0,023 м 2 × °С/Вт _.

Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала (формула 5.6 Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие»):

Толщина утеплителя равна (формула 5,7 [5]):

Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм (формула 5.8 [5]):

Из полученного результата можно сделать вывод, что

R₀ = 3,503м 2 × °С/Вт > R_тр0 = 3,214м 2 × °С/Вт → следовательно, толщина утеплителя подобрана правильно.

Влияние воздушной прослойки

В случае, когда в трехслойной кладке в качестве утеплителя применяются минеральная вата, стекловата или другой плитный утеплитель, необходимо устройство воздушной вентилируемой прослойки между наружной кладкой и утеплителем. Толщина этой прослойки должна составлять не менее 10 мм, а желательно 20-40 мм. Она необходима для того, чтобы осушать утеплитель, который намокает от конденсата.

Данная воздушная прослойка является не замкнутым пространством, поэтому в случае ее наличия в расчете необходимо учитывать требования п.9.1.2 СП 23-101-2004, а именно:

б) на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи α_ext = 10,8 Вт/(м°С).

Примечание: влияние воздушной прослойки учитывается, например, при теплотехническом расчете пластиковых стеклопакетов.

Источник

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Теплотехнический расчет

Системы отопления призваны компенсировать потери тепла через ограждающие строительные конструкции: наружные стены, полы, потолки. При проведении теплотехнического расчета учитываются следующие факторы:

Правильно подобрать конечные теплотехнические приборы можно только при условии полного учета всех перечисленных параметров. При проведении расчетов лучше несколько завысить показатели, в противном случае недостаток тепловой мощности может привести к необходимости переделки всей системы в целом.

При расчете теплотехнических расчетов показатели лучше зависеть.

Выбрать потребные для данной схемы отопления приборы, в частности, радиаторы можно по результатам теплотехнического расчета. В соответствии со СНиП 41-01-2003 «Отопление и вентиляция» рекомендуемая удельная мощность для жилых помещений составляет от 100 Вт на 1 м.кв. общей площади при высоте перекрытия не более 3000 мм. Эта величина корректируется специальными коэффициентами.

Как лучше учесть все факторы для точного расчета необходимой мощности приборов отопления? Следует учесть, что наличие в комнате одного или двух окон увеличивает теплопотери на 20-30%.

Если же они находятся на северной или на ветреной стороне, то поправку можно смело увеличивать еще на 10%.

Важно! Радиаторы призваны компенсировать потери тепла и их параметры должны быть рассчитаны с некоторым запасом

1 Общая последовательность выполнения теплотехнического расчета

В
соответствии с п. 4 настоящего пособия
определить вид здания и условия, по
которым следует рассчитывать R_отр.

по
формуле (5), если здание рассчитывается
по санитарно-гигиеническим и комфортным
условиям;

по
формуле (5а) и табл. 2, если расчет должен
вестись исходя из условий энергосбережения.

Составить
уравнение общего сопротивления
ограждающей конструкции с одним
неизвестным по формуле (4) и приравнять
его R_отр.

Вычислить
неизвестную толщину слоя утеплителя
и определить общую толщину конструкции.
При этом необходимо учесть типовые
толщины наружных стен:

толщина
кирпичных стен должна быть кратна
размеру кирпича (380, 510, 640, 770 мм);

толщина
наружных стеновых панелей принимается
250, 300 или 350 мм;

толщина
панелей типа «сэндвич» принимается
равной 50, 80 или 100 мм.

Расчет теплообменников и различные методы составления теплового баланса

При расчете теплообменников могут использоваться внутренний и внешний методы составления теплового баланса. При внутреннем методе используются величины теплоемкостей. При внешнем методе используются величины удельных энтальпий.

При применении внутреннего метода тепловая нагрузка рассчитывается по разным формулам, в зависимости от характера протекания теплообменных процессов.

Если теплообмен происходит без каких-либо химических и фазовых превращений, а соответственно и без выделений или поглощений тепла.

Соответственно тепловая нагрузка рассчитывается по формуле

Если в процессе теплообмена происходит конденсация пара или испарение жидкости, протекают какие-либо химические реакции, то используется другая форму для вычисления теплового баланса.

При использовании внешнего метода расчет теплового баланса ведется на основании того, что в теплообменный аппарат за какую-то единицу времени поступает и выходит равное количество тепла.
Если при внутреннем методе используются данные о теплообменных процессах в самом агрегате, то при внешнем методе используются данные внешних показателей.

Для расчета теплового баланса по внешнему методу используется формула
.

Под Q1 подразумевается то количество тепла, которое поступает в агрегат и ходит из него за единицу времени.
Под подразумевается энтальпия веществ, которые входит в агрегат и выходят из него.

Если же в процессе теплообмена происходили какие-либо химические или фазовые превращения, используется формула.

Технические требования к теплотехническим приборам

Как выбрать стальные или алюминиевые радиаторы наиболее подходящие для данных конкретных условий. Общие технические требования к приборам отопления устанавливаются ГОСТ 31311-2005. Этим документом устанавливаются основные понятия и их номинальные показатели. Максимальная температура теплоносителя для водяных приборов — 70°C при расходе не менее 60 кг в минуту и давлении в 1 атм.

При покупке радиатора важно изучить его техническую документацию. Ответ на вопрос, какие выбрать устройства для систем обогрева, и в частности радиаторы, можно получить после внимательного изучения его технической документации

На предприятии изготовителе проводят паспортные испытания, результаты которых отражаются в информационных официальных изданиях завода изготовителя

Ответ на вопрос, какие выбрать устройства для систем обогрева, и в частности радиаторы, можно получить после внимательного изучения его технической документации. На предприятии изготовителе проводят паспортные испытания, результаты которых отражаются в информационных официальных изданиях завода изготовителя.

Рекомендации, какие лучше приборы для конкретных систем отопления могут дать сотрудники эксплуатационных предприятий. Наличие теплостойкого наружного покрытия не только имеет декоративное значение, но и защищает металлические детали от коррозии. Требования к качеству таких покрытий определяется в соответствии с нормативами органов санитарного надзора и должны отвечать требованиям ГОСТ 9.032-74 (класс не ниже IV).

Важно! Оборудование систем обогрева зданий не должно иметь острых углов и кромок, способных травмировать человека при неосторожном обращении. Особенно внимательно к этому вопросу следует подходить при выборе оборудования для школ, детских садов и больниц

Определение толщины утеплителя стены

Определение толщены ограждающей конструкции. Исходные данные:

Каменная кладка (котелец)

Выполняю расчёт в соответствии со СНиПом II-3-79* “Нормы проектирования. Строительная теплотехника”

А) Определяю требуемое термическое сопротивление R_{о(тр) по формуле:}

tн – расчётная зимняя tвоздуха снаружи принимаемая в соответствии с пунктом п.2.3 СНиПа“Строительная теплотехника”.

Принимаю условно 4

Определяю что tн для данного условия принимается как расчётная температура наиболее холодных первых суток: tн=t_{х(3) ; tх(1)=-20°С; tх(5)=-15°С.}

Δtн – нормативный перепад между tв воздуха и tв поверхности ограждающей конструкции, Δtн=6°С по табл. 2

αв – к-нт теплоотдачи внутренней поверхности конструкции ограждения

αв=8,7 Вт/м2°С (по табл. 4)

Для заполнения таблицы определяю условия эксплуатации ограждающей конструкции в зависимости от зон влажности и влажного режима в помещениях.

1 Влажностный режим помещений – нормальный по табл. 1

2 Зона влажности – сухая

Определяю условия эксплуатации → А

Принимаю конструктивно σ_{1(ф)=0,050 м}

3 Определяю инерционность ограждающей конструкции (массивность).

Вывод: ограждающая конструкция стены выполняется из известняка ρ=2000кг/м3, толщиной 0,390 м, утепляется пенопластом толщиной 0,050м, что обеспечивает нормальный температурно-влажностный режим помещений и отвечает санитарно- гигиеническим требованиям, предъявляемым к ним.

Классификация оборудования для систем обогрева

Стальные радиаторы наиболее распространение и у них доступная цена.

Для того чтобы правильно выбрать качественные приборы отопления необходимо получить представление в этом вопросе. Строительная индустрия предлагает большой выбор теплотехнического оборудования. Теплопередача от приборов в окружающую среду происходит за счет излучения и конвекции.

Существует несколько видов оборудования, применяемых в разных системах отопления. Как выбрать качественные радиаторы? Классификация оборудования производится по разным признакам и в том числе, по использованным в производстве материалам, по конструктивному исполнению, по способу монтажа и иным признакам.

Ответить на вопрос, какие приборы отопления лучше, помогут профессиональные продавцы консультанты из строительных супермаркетов. Наибольшее распространение получили стальные теплотехнические устройства, которые отличаются относительно невысокой стоимостью и приемлемыми прочностными характеристиками.

Хорошо зарекомендовали себя батареи из прессованного алюминиевого профиля или литые. Технология их производства определяется ГОСТ 8617-81. минимальная толщина стенки должна быть не менее полутора миллиметров. Это необходимо учитывать при подборе оборудования для обогрева помещений.

На досуге

Теплотехнический расчет систем отопления

Необходимость теплотехнического расчета систем отопления (а также других элементов и конструкций) возникает в случае проведения капитального ремонта и модернизации зданий.

Актуальность проведения таких работ на объектах повысилась последние годы в связи с большим износом зданий, построенных ещё в советские годы. Системы отопления, которыми здания оснащались еще десять лет назад, и оснащаются до сих пор, устроены таким образом, что не позволяют эффективно распределять объем тепла между этажами и отдельными элементами систем внутри здания.

Простыми словами, на некоторых участках системы отопления может отдаваться чрезмерно много тепла, а на других недостаточно. В итоге часть квартир получает переизбыток, который позволяет жильцам жить с открытыми форточками даже зимой. И наоборот — некоторые квартиры замерзают, потому что им приходит недостаточно тепла.

На первом этапе производятся замеры — выполняется съемка и специалисты-инженеры получают примерно вот такую карту. Она показывает участки с разным тепловым режимом зданий по позволяет зафиксировать имеющиеся дефекты.

Следующий шаг проведение теплотехнического расчета, позволяющего решить вопрос с равномерными распределением тепла в доме. На каждом объекте эта задача решается по-разному. В ряде случаев необходимо утеплять дом — проводить обшивку с изоляцией. В других случаях необходима балансировка систем отопления, модернизация действующих инженерных систем от ИТП.

Теплотехническая съемка позволит выявить дефекты отопления и указать инженерам и проектировщикам, какие именно конструктивные элементы требуют перерасчета. В дальнейшем производится модернизация с использованием современных технологий и современного отопительного оборудования.

Дата: Февраль 25th, 2014

При выборе радиаторов стоит учесть все факторы воздействия на них.

Поддержание комфортного температурно-влажностного режима в помещениях жилого или иного назначения в климатических условиях нашей страны невозможно без систем обогрева. Наибольшее распространение получили схемы с промежуточным теплоносителем, которые могут быть как централизованными, так и автономными.

Конечными устройствами в таких системах являются отопительные приборы, осуществляющие теплообменные процессы в помещениях.

Вопрос: как подобрать радиаторы отопления с учетом всех факторов – достаточно сложен и требует подробного рассмотрения.

2 Пример 1

Рассчитать
толщину наружной стены жилого здания,
расположенного в городе Топки Кемеровской
области.

Расчетная
температура наиболее холодных пяти
суток

t_н=
-39 оС
(табл.1 или прил. 1 настоящего пособия);

Средняя
температура отопительного периода
t_от.пер.=
-8,2 оС
(см. там же);

Продолжительность
отопительного периода z_от.пер.=
235 сут (там же);

Расчетная
температура внутреннего воздуха t_в=
+20 оС,

относительная
влажность внутреннего воздуха φ=
55%

(см.
прил.2 настоящего пособия);

Влажностный
режим помещения — нормальный (табл. 1
);

Зона
влажности — сухая (прил. 1*);

Условия
эксплуатации — А (прил. 2 ).

Рис.
2. Эскиз конструкции стены

Источник

Разбор теплотехнического расчета плоской кровли с учетом неоднородностей в онлайн калькуляторе.

Рассмотрим данный вопрос на конкретном примере.

Категория здания: общественные

Внутренняя температура: 18 °С

Система: «ТН-КРОВЛЯ Титан»

Для того, чтобы выполнить данный расчет, на сайте nav.tn.ru переходим в раздел «Сервисы» выбираем сервис «Онлайн калькуляторы».

Далее выбираем опцию «Рассчитать» в разделе «Теплотехнический калькулятор с учетом неоднородностей»

Нажимаем «Начать расчет»

На первой странице заполняем исходные данные.

После того, как исходные данные введены, нажимаем кнопку «Далее».

На следующей странице выбираем строительную систему, по которой будет производиться расчет.

После выбора строительной системы указываем тип утеплителя. Толщина утеплителя не указывается, т.к. является искомым значением. Если основной уклон выполнен из клиновидной теплоизоляции, можно указать его толщину в поле «Уклонообразующий слой». В нашем примере основной уклон кровли задан конструктивно, поэтому клиновидную теплоизоляцию не учитываем.

Значение теплопроводности задано по умолчанию, но если есть необходимость скорректировать значение теплопроводности или название слоя, слева от поля ввода основного слоя есть бегунок, переведя который в правое положение, данные можно вбивать вручную.

В карточке калькулятора указываем площадь покрытия. Для определения площади удобнее всего воспользоваться программой AutoCAD, для этого необходимо обвести по периметру внутренний контур кровли инструментом «полилиния» и в свойствах посмотреть искомую площадь.

Следующий шаг — это внесение информации по всем примыканиям.

Рассмотрим все шаги по порядку:

1. Сопряжение кровельного покрытия со стеной:

В «Варианте теплозащиты» выбираем один из четырех вариантов:

В нашем случае – это стена из сэндвич-панелей.

Далее выбираем наиболее близкое термическое сопротивление утеплителя панели:

Указываем протяженность сопряжения в метрах, эту величину можно получить путем измерения данного примыкания на плане кровли:

Если на кровле присутствует несколько типов сопряжения со стеной, можно добавить дополнительные стены нажатием на кнопку «+ добавить стену»

2. Примыкание к фонарю:

Указываем толщину и теплопроводность облицовочного листа. В нашем случае это лист ЦСП толщиной 12 мм.

Протяженность примыкания определяем с помощью программы AutoCAD, и заполняем данное поле.

3. Узел установки аэратора.

В данном пункте указываем только количество аэраторов на кровле.

Общее количество берем с плана кровли:

4. Прохождение колонны.

Зачастую на плане кровли не отображают фахверки для крепления сэндвич-панелей на парапетах, но данный элемент значительно влияет на термическое сопротивление кровли. Рекомендуем добавлять данный элемент в расчет. Шаг расстановки колонн составляет 6 метров, если разделить общий периметр на 6 м., получаем 45 фахверков.

Выбираем утепленный вариант теплозащиты:

Далее указываем площадь сечения колонны и общее количество таких проходок через кровлю.

На следующем шаге получаем готовый расчет.

Здесь можно посмотреть:

1. информацию по исходным данным, на основе которых выполнялся расчет;

2. данные по всем примыканиям;

3. необходимую толщину теплоизоляции;

На финальном этапе заполняем данные по объекту, автора расчета, организацию и электронный адрес. Это необходимо для выгрузки отчета.

После этого можно скачать расчет в формате Word или PDF.

Источник