Пример расчета

Требуется определить толщину утеплителя в трехслойной наружной стене в жилом здании расположенном в г. Омске. Конструкция стены: внутренний слой – кирпичная кладка из обыкновенного глиняного кирпича толщиной 250 мм, наружный слой – кирпичная кладка из облицовочного кирпича толщиной 120 мм; между наружным и внутренними слоями расположен эффективный утеплитель из пенополистирола; наружный и внутренний слой соединяются между собой стальными гибкими связями диаметром 8 мм, расположенными с шагом 0,6 м.

1. Исходные данные

Назначение здания – жилой дом

Район строительства – г. Омск

Расчетная температура внутреннего воздуха – +20 ⁰С

Расчетная влажность внутреннего воздуха – 55%

2. Определение требуемого сопротивления теплопередаче

Определяется по таблице 4 [1] в зависимости от градусо-суток отопительного периода. Градусо-сутки отопительного периода, D_d, °С×сут, определяют по формуле (1) исходя из средней температура наружного воздуха и продолжительности отопительного периода.

По СНиП 23-01-99* [4] определяем, что в г. Омске средняя температура наружного воздуха отопительного периода равна: t_ht = -8,4 ⁰С, продолжительность отопительного периода z_ht = 221 сут. Величина градусо-суток отопительного периода равна:

D_d = (t_int - t_ht) z_ht = (20 + 8,4)×221 = 6276 ⁰С сут.

Согласно табл. 4. [1] требуемое сопротивление теплопередаче R_red наружных стен для жилых зданий соответствующее значению D_d = 6276 ⁰С сут равно R_red = 3,60 м^{2 0}С/Вт.

3. Выбор конструктивного решения наружной стены

Конструктивное решение наружной стены предложено в задании и представляет собой трехслойное ограждение с внутренним слоем из кирпичной кладки толщиной 250 мм, наружным слоем из кирпичной кладки толщиной 120 мм, между наружным и внутренним слоем расположен утеплитель из пенополистирола. Наружный и внутренний слой соединяются между собой стальными гибкими связями диаметром 8 мм, расположенными с шагом 0,6 м.

4. Определение толщины утеплителя

Толщина утеплителя определяется по формуле 7:

d_ут = (R_red. /r – 1/a_i – d_кк/l_кк – 1/a_e)× l_ут

где R_red. – требуемое сопротивление теплопередаче, м^{2 0}С/Вт; r – коэффициент теплотехнической однородности; a_i – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности, Вт/(м²×°С); a_e – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности Вт/(м²×°С); d_кк – толщина кирпичной кладки, м; l_кк – расчетный коэффициент теплопроводности кирпичной кладки, Вт/(м×°С); l_ут – расчетный коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м×°С).

Требуемое теплопередаче определено: R_red = 3,60 м^{2 0}С/Вт.

Коэффициент теплотехнической однородности определяется по таблице 3 приложения 13 [5]. Так как плотность кирпичной кладки 1800 кг/м³, диаметр стальных гибких связей 8 мм, шаг – 0,6 м, то коэффициент теплотехнической однородности равен r = 0,87.

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности определяется по табл. 4* [5] a_i = 8,7 Вт/(м²×°С).

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности принимается по таблице 6* [5] a_e = 23 Вт/(м²×°С).

Суммарная толщина кирпичной кладки составляет 370 мм или 0,37 м.

Расчетные коэффициенты теплопроводности используемых материалов определяются в зависимости от условий эксплуатации (А или Б). Условия эксплуатации определяются в следующей последовательности:

- по табл. 1 [1] определяем влажностный режим помещений, так как расчетная температура внутреннего воздуха +20 ⁰С, расчетная влажность 55%, влажностный режим помещений – нормальный;

- по прил. В определяем, что г. Омск расположен в сухой зоне;

- по табл. 2 [1] в зависимости от зоны влажности и влажностного режима помещений определяем что условия эксплуатации ограждающих конструкций – А.

По прил. Е [6] определяем коэффициенты теплопроводности для условий эксплуатации А: для пенополистирола ГОСТ 15588-86 плотностью 40 кг/м³ l_ут = 0,041 Вт/(м×°С); для кирпичной кладки из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе плотностью 1800 кг/м l_кк = 0,7 Вт/(м×°С).

Подставим все определенные значения в формулу 7 рассчитываем толщину утеплителя из пенополистирола:

d_ут = (3,60/0,87 – 1/8,7 – 0,37/0,7 – 1/23)× 0,041 = 0,1415 м

Округляем полученное значение в большую сторону с точностью до 0,01 м: d_ут = 0,15 м. Выполняем проверочный расчет по формуле 5, умножив на коэффициент теплотехнической однородности:

R₀ = (1/a_i + d_кк/l_кк + d_ут/l_ут + 1/a_e)×r

R₀ = (1/8,7 + 0,37/0,7 + 0,15/0,041 + 1/23) × 0,87 = 3,78 м^{2 0}С/Вт

Вывод:

Толщина утеплителя из пенополистирола в трехслойной кирпичной стене составляет 150 мм. При этом сопротивление теплопередаче наружной стены R₀ = 3,78 м^{2 0}С/Вт, что больше требуемого сопротивления теплопередаче (R_red. = 3,60 м^{2 0}С/Вт) на 0,18 м^{2 0}С/Вт.

Литература

1. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий. Госстрой России, 2003.

2. СНиП 31-01-2003 Здания жилые многоквартирные. Госстрой России, 2003.

3. СНиП 2.08.02-89* Общественные здания. Госстрой СССР, 1989.

4. СНиП 23-01-99* Строительная климатология. Госстрой России, 1999.

5. СНиП II-3-79* Строительная теплотехника. Госстрой СССР, 1979.

6. СП 23-101-2000 Проектирование тепловой защиты зданий. Госстрой России, 2000.

Зав кафедрой АКП Г.У. Козачун