Карта-схема температурных зон Украины

D d — кількість градусо-діб опалювального періоду I зона більше ніж 3501 градусо-діб ІІ зона менше ніж 3500 градусо-діб

Теперь рассмотрим несколько примеров теплотехнического расчета для стен и кровли

		Пример 1. Для однослойной не утепленной стены. Район строительства – г. Харьков. Стена из силикатного кирпича толщиной δ1=0,38м (коэффициент теплопроводности l1 = 0,76 Вт/м·К). R = δ1/l1 = 0,38/0,76 = 0,500 (м2 ·К/Вт); Rо = R + 0,16 = 0,50+0,16 = 0,660 (м2 ·К/Вт); Rо=0,660 < Rqmin= 3,3.
		Пример 2. Для многослойной стены. Район строительства – г. Харьков. Внутренняя стена из глиняного (красного) кирпича толщиной δ1=0,38м, (l1=0,70 Вт/м·К); воздушная прослойка δ2=5 см; кладка из силикатного кирпича δ3=0,25м (l=0,76 Вт/м·К). R = δ1/l1 + δ2/l2 + δ3/l3 = 0,38/0,70+0,14+0,25/0,76 = 1,012 (м2·К/Вт); Rо= R + 0,16 = 1,012+0,16 = 1,172 (м2 ·К/Вт); Rо=1,172 < Rqmin= 3,3.
	Пример 3. Для многослойной утепленной стены. Район строительства – г. Харьков. Стена из силикатного кирпича толщиной δ1=0,38м (l1=0,76 Вт/м·К), утепленной с применением минеральной ваты толщиной δ2=5 см (l2= 0,037 Вт/м ·К). R = δ1/l1 + δ2/l2 = 0,38/0,76+0,05/0,037 = 1,851 (м2 ·К/Вт); Rо= R + 0,16 = 1,851+0,16 = 2,011 (м2 ·К/Вт); Rо=2,011 < Rqmin= 3,3. Толщина утеплителя 50 мм не удовлетворяет требованиямДБН.
	Пример 4. Для многослойной утепленной стены. Район строительства – г. Харьков. Стена из силикатного кирпича толщиной δ1=0,38м (l1=0,76 Вт/м·К), утепленной с применением минеральной ваты толщиной δ2=10 см (l2 = 0,037 Вт/м ·К). R = δ1/l1 + δ2/l2 = 0,38/0,76+0,10/0,037 = 3,203 (м2 ·К/Вт); Rо= R + 0,16 = 3,203+0,16 = 3,363 (м2 ·К/Вт); Rо=3,363 > Rqmin= 3,3. Толщина утеплителя 100 мм удовлетворяет требованиям ДБН.

Как мы видим, утепление стены из силикатного кирпича толщиной 35см с применением теплоизоляционного материала толщиной 10 см позволяет получить минимальный требуемый ДБНом R_qmin, уменьшив при этом реальные потери тепла через стены 2-4 раза.

Для кровли теплотехнический расчет проводиться по тем же формулам, что и для стен.

Пример 1. Кровля с утеплением. Район строительства – г. Харьков. Кровля из металлочерепицы толщиной δ1=0,5мм (l1=46,5 Вт/м·К) с применением минеральной ваты толщиной δ2=15см (l2=0,037 Вт/м·К). Воздушная прослойка δ3=5см. R = δ1/l1+δ2/l2 +δ3/l3=0,0005/46,5+0,15/0,037+0,14= 4,194 (м2 ·К/Вт); Rо= R + 0,16 = 4,194+0,16 = 4,354 (м2 ·К/Вт); Rо= 4,354 < Rqmin= 5,35. Толщина утеплителя 150 мм не удовлетворяет требованиям ДБН.

Пример 2. Кровля с утеплением. Район строительства – г. Харьков. Кровля из металлочерепицы толщиной δ1=0,5мм (l1=46,5 Вт/м·К) с применением минеральной ваты толщиной δ2=20см (l2=0,037 Вт/м·К). Воздушная прослойка δ3=5см. R = δ1/l1 + δ2/l2 +δ3/l3=0,0005/46,5+0,20/0,037+0,14= 5,545 (м2 ·К/Вт); Rо= R + 0,16 = 5,545+0,16 = 5,705 (м2 ·К/Вт); Rо= 5,705 > Rqmin= 5,35. Толщина утеплителя 200 мм удовлетворяет требованиям ДБН.

Как видим, толщины утеплителя 150мм в кровли недостаточно, чтобы соответствовать требованиям украинских строительных норм. С учетом неизбежного в ближайшее время повышения цен на энергоносители следование нормам ДБН вполне соответствует здравому смыслу. Обратите внимание на вариант №2: толщина утеплителя не только удовлетворяет требованиям ДБН но и сама укладка утеплителя обеспечивает его перевязку, и устранение участков возле стропил, где из-за неплотного прилегания утеплителя могут образоваться щели. Для данного варианта теплопотери будут ниже, чем когда утеплитель будет смонтирован в теле стропил.

U — коэффициент теплопроводности, который показывает, какое количество теплоты переходит в единицу времени от более нагретого к менее нагретому теплоносителю через 1 м2 теплообменной поверхности при разности температур между теплоносителями 1К. Измеряется в Вт/м² ·К.

U=1/ R_о

Данная формула не учитывает потери тепла, возникающие вследствие неплотностей конструкций с применением теплоизоляционных материалов, а также потери тепла через имеющиеся в конструкции термические мостики. Не учитывая эти потери тепла, можно получить ошибку при расчете U до 40% (рассчитанный U = 0,3 на практике может достигать 0,42; рассчитанный U = 0,5 может достигать 0,7). Для того чтобы учесть часть потерь, существующих реально, нужно применять дополнительный коэффициент k :

— для стен с оконными и дверными проемами 0,05;

— для стен с оконными и дверными проемами и плитами балконов, проникающими через стены 0,15;

— при расчете R_о для мансард и стен скелетной конструкции считать l теплоизоляционного материала, расположенного между балками, равным 0,045 (при номинальном l = 0,037-0,038) или применять k равным 0,1.

U_k=U + k (*)

(*) Однако и в этой формуле не учитываются некоторые параметры, например, расположение здания, бытовые поступления тепла и другие, хотя они и не оказывают, как правило, существенного влияния на окончательный результат расчетов. Точный расчет по конкретному зданию может сделать только специалист, и процедура это достаточно трудоемкая.

Для стен

Пример 1: R_о = 0,660 м²·К/Вт.

U = 1/0,660 = 1,515 (Вт/м²·К);

U_k = 1,515+0,05 = 1,565 (Вт/м²·К).

Пример 2: R_о= 1,172 м²·К/Вт.

U = 1/1,172 =0,853 (Вт/м²·К);

U_k = 0,853+0,05=0,903 Вт/м^{2 о}С.

Пример 3: R_о= 2,011 м²·К/Вт.

U = 1/2,011 = 0,497 (Вт/м²·К);

U_k = 0,497+0,05 = 0,547 (Вт/м²·К).

Пример 4: R_о= 3,363 м²·К/Вт.

U = 1/3,363= 0,297 (Вт/м²·К);

U_k = 0,297+0,05=0,347 (Вт/м²·К).

Для кровли

Пример 1: R_о = 4,354 м²·К/Вт.

U = 1/4,354 = 0,230 (Вт/м²·К);

U_k = 0,230+0,05 = 0,280 (Вт/м²·К).

Пример 2: R_о = 5,705 м²·К/Вт.

U = 1/5,705 = 0,175 (Вт/м²·К);

U_k = 0,175+0,05 = 0,225 (Вт/м²·К).

С помощью U_k можно рассчитать реальное количество теплопотерь Q для конкретной ограждающей конструкции за любой промежуток времени.

Q = U_k (t_в— t_н)F,

где Q – количество энергии, передаваемой в форме тепла от воздуха внутри помещения к наружному воздуху за 1 час, Вт; F – площадь ограждающей конструкции, м²; t_в и t_н – соответственно температура внутреннего и наружного воздуха, ^оС. При температуре наружного воздуха –10^оС, а внутреннего 21^оС, формула примет следующий вид:

Q = U_k×31×F

Для расчета принимаем, что общая площадь стен здания F = 200 м²

Для стен

Пример 1: U_k = 1,565 Вт/м²·К;

Q = 1,565×31×200 = 9703,939 Вт*ч.

Пример 2: U_k = 0,903 Вт/м²·К;

Q = 0,903×31×200 = 5600,985 Вт*ч.

Пример 3: U_k = 0,547 Вт/м²·К;

Q = 0,547×31×200 = 3392,505 Вт*ч.

Пример 4: U_k = 0,347 Вт/м²·К;

Q = 0,347×31×200 = 2153,755 Вт*ч.

Для кровли

Пример 1: U_k = 0,280 Вт/м²·К;

Q = 0,280×31×200 = 1733,957 Вт*ч.

Пример 2: U_k = 0,225 Вт/м²·К;

Q = 0,225×31×200 = 1396,687 Вт*ч.

В каждом из примеров показано, сколько теряется тепла через стены здания за один час при температуре снаружи -10 ^оС.

Поскольку на протяжении отопительного сезона температура постоянно меняется, для теплотехнических расчетов используются средние величины за отопительный сезон. Для Харькова, например, средняя продолжительность отопительного сезона, согласно существующим нормативам, должна составлять 179 дней (4296 часа), при этом средняя температура с внешней стороны ограждающей конструкции составляет 0,4 ^оС. Средняя температура в помещении принимается 20 ^оС (и это совсем не клондайк — это нормальные комфортные условия для большинства из нас). При этом разница между средними температурами снаружи и внутри помещения составляет 19,6 ^оС.

Таблица 4. Средняя температура наружного воздуха в течение отопительного сезона для Харькова

Месяц	Кол-во дней (часов)	Средне-месячная температура, оС	Температура внутри помещения, оС	Дельта температур, оС	Градусо-сутки отопительного сезона, оС·сут	Градусо-часы отопительного сезона, о С·ч
Октябрь	15	7,5	20	12,5	188	4500
Ноябрь	30	1,0	20	19,0	570	13680
Декабрь	31	-3,7	20	23,7	735	17633
Январь	31	-5,9	20	25,9	803	19270
Февраль	28	-5,1	20	25,1	703	16867
Март	31	0,0	20	20,0	620	14880
Апрель	13	9,0	20	11,0	143	3432
За отопительный сезон	179 (4296)	0,4	20	19,6	3761	90262

Итак, зная общую площадь каждой ограждающей конструкции F и коэффициент теплопроводности U_k, мы можем рассчитать количество теплопотерь для ограждающих конструкций за отопительный сезон Q _{за сезон}. Для этого нужно умножить U_k на количество градусо-часов за отопительный сезон (см. таблицу 4), а затем на площадь ограждающей конструкции.

Q _{за сезон} = U_k*90262*F

Для стен

Пример 1: U_k = 1,565 Вт/м²·К; общая площадь стен здания 200 м².

Q _{за сезон} = 1,565*90262*200 = 28254741,21 Вт = 28254,741 (кВт/м²) = 24,358 (Гкал/м²).

Пример 2: U_k = 0,903 Вт/м²·К;

Q _{за сезон} = 0,903*90262*200 = 16308261,32 Вт = 16308,261 (кВт/м²) = 14,059(Гкал/м²).

Пример 3: U_k = 0,547 Вт/м²·К;

Q _{за сезон} = 0,547*90262*200 = 9877879,34 Вт = 9877,879 (кВт/м²) = 8,515 (Гкал/м²).

Пример 4: U_k =0,347 Вт/м²·К;

Q _{за сезон} = 0,347*90262*200 = 6271039,87 Вт = 6271,040 (кВт/м²) = 5,406 (Гкал/м²).

Для кровли

Пример 1: U_k = 0,280 Вт/м²·К;

Q_{за сезон} = 0,280*90262*200 = 5048722,73 Вт = 5048,723 (кВт/м²) = 4,352 (Гкал/м²).

Пример 2: U_k = 0,225 Вт/м²·К;

Q_{за сезон} = 0,225*90262*200 = 4066701,20 Вт = 4066,701 (кВт/м²) = 3,506 (Гкал/м²).

(*) 1 ГКал = 1160 кВт

Сведем все примеры воедино. Для своего дома умножьте площадь стен на соответствующее значение Q_{за сезон}.

Для стен

Пример 1: Для однослойной не утепленной стены. Район строительства – г. Харьков.

Стена из силикатного кирпича толщиной δ₁=0,38м (коэффициент теплопроводности l₁ = 0,76 Вт/м·К).

R = δ₁/l₁ = 0,38/0,76 = 0,500 (м² ·К/Вт);

R_о = R + 0,16 = 0,500+0,16 = 0,660 (м² ·К/Вт);

R_о=0,660 < R_qmin= 3,3;

U =1/R = 1/0,660 = 1,515 (Вт/м²·К);

U_k = 1,515+0,05 = 1,565 (Вт/м²·К);

Q _{за сезон} = 1,565*90262 = 141,274 (кВт/м²) = 0,122 (Гкал/м²).

Пример 2: Для многослойной стены. Район строительства – г. Харьков.

Внутренняя стена из глиняного (красного) кирпича толщиной δ₁=0,38м, (l₁=0,70 Вт/м·К); воздушная прослойка δ₂=5 см; кладка из силикатного кирпича δ₃=0,25м (l=0,76 Вт/м·К).

R = δ₁/l₁ + δ₂/l₂ + δ₃/l₃ = 0,38/0,70+0,14+0,25/0,76 = 1,012 (м² ·К/Вт);

R_о= R + 0,16 = 1,012+0,16 = 1,172 (м² ·К/Вт);

R_о=1,172 < R_qmin= 3,3;

U = 1/1,172 =0,853 (Вт/м²·К);

U_k = 0,853+0,05=0,903 Вт/м^{2 о}С;

Q _{за сезон} = 0,903*90262= 81,541 (кВт/м²) = 0,070 (Гкал/м²).

Пример 3: Для многослойной утепленной стены. Район строительства – г. Харьков.

Стена из силикатного кирпича толщиной δ₁=0,38м (l₁=0,76 Вт/м·К), утепленной с применением минеральной ваты толщиной δ₂=5 см (l₂= 0,037 Вт/м ·К).

R = δ₁/l₁ + δ₂/l₂ = 0,38/0,76+0,05/0,037 = 1,851 (м² ·К/Вт);

R_о= R + 0,16 = 1,851+0,16 = 2,011 (м² ·К/Вт);

R_о=2,011 < R_qmin= 3,3;

U = 1/2,011 = 0,497 (Вт/м²·К);

U_k = 0,497+0,05 = 0,547 (Вт/м²·К);

Q _{за сезон} = 0,547*90262= 49,389 (кВт/м²) = 0,043 (Гкал/м²).

Пример 4: Для многослойной утепленной стены. Район строительства – г. Харьков.

Стена из силикатного кирпича толщиной δ₁=0,38м (l₁=0,76 Вт/м·К), утепленной с применением минеральной ваты толщиной δ₂=10 см (l₂ = 0,037 Вт/м ·К).

R = δ₁/l₁ + δ₂/l₂ = 0,38/0,76+0,10/0,037 = 3,203 (м² ·К/Вт);

R_о= R + 0,16 = 3,203+0,16 = 3,363 (м² ·К/Вт);

R_о=3,363 > R_qmin= 3,3;

U = 1/3,363= 0,297 (Вт/м²·К);

U_k = 0,297+0,05=0,347 (Вт/м²·К);

Q _{за сезон} = 0,347*90262= 31,355 (кВт/м²) = 0,027 (Гкал/м²).

Для кровли

Пример 1: Кровля с утеплением. Район строительства – г. Харьков.

Кровля из металлочерепицы толщиной δ₁=0,5мм (l₁=46,5 Вт/м·К) с применением минеральной ваты толщиной δ₂=15см (l₂=0,037 Вт/м·К). Воздушная прослойка δ₃=5см.

R = δ₁/l₁ + δ₂/l₂ +δ₃/l₃ = 0,0005/46,5+0,15/0,037+0,14 = 4,194 (м² ·К/Вт);

R_о= R + 0,16 = 4,194+0,16 = 4,354 (м² ·К/Вт);

R_о= 4,354 < R_qmin= 5,35;

U = 1/4,354 = 0,230 (Вт/м²·К);

U_k = 0,230+0,05 = 0,280 (Вт/м²·К);

Q _{за сезон} = 0,280 *90262= 25,244 (кВт/м²) = 0,022 (Гкал/м²).

Пример 2: Кровля с утеплением. Район строительства – г. Харьков.

Кровля из металлочерепицы толщиной δ₁=0,5мм (l₁=46,5 Вт/м·К) с применением минеральной ваты толщиной δ2=20см (l₂=0,037 Вт/м·К). Воздушная прослойка δ3=5см.

R = δ₁/l₁ + δ₂/l₂ +δ₃/l₃ = 0,0005/46,5+0,20/0,037+0,14 = 5,545 (м² ·К/Вт);

R_о= R + 0,16 = 5,545+0,16 = 5,705 (м² ·К/Вт);

R_о= 5,705 > R_qmin= 5,35;

U = 1/5,705 = 0,175 (Вт/м²·К);

U_k = 0,175+0,05 = 0,225 (Вт/м²·К);

Q _{за сезон} = 0,225 *90262= 20,334 (кВт/м²) = 0,018 (Гкал/м²).

Имея расчетные цифры, справочные данные, которые приводятся в табл. 5, вы можете рассчитать стоимость отопления собственного дома и сравнить полученные данные со своими реальными расходами.

Таблица 5. Сравнительные показатели применения различных видов топлива

Вид отопления	Ед. измер	Сред. цена, грн	Теплота сгорания ед., Гкал	КПД котла, %	Стоимость 1Гкал с учетом КПД котла, грн	Удельная стоимость 1Гкал к центр. отопл., %	Расход топлива на 1Гкал
Центральное отопление (счетчик) для предприятий	Гкал	960,73	1	100	960,73	100	1
Центральное отопление (счетчик) для жилого сектора	Гкал	203,26	1	100	203,26	21,16	1
Электроэнергия	КВт* час	0,75	0,00086	100	872,09	90,77	1160
Мазут	Тн	5700	10,2	85	657,44	68,43	0,115
Уголь	Тн	1750	5	85	411,76	42,86	0,235
Газ	1000м3	4700	8,25	91	626,04	65,16	0,133
Дровяные отходы	м3	20	1,92	80	13,02	1,36	0,651

К сожалению, успевать за подорожанием отдельных видов топлива удается не всегда, так что когда вы будете знакомиться с этими данными, они могут уже устареть. Точно можно быть уверенным только в одном: топливо дешевле не становится.

В заключение раздела, посвященного расчетам и предваряя рассмотрение конкретных технических решений по утеплению, хотелось бы отметить следующее: требования государственных строительных норм (ДБН) к сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций постоянно пересматриваться в сторону увеличения. Поэтому при строительстве и реконструкции существующих зданий уже сейчас желательно ориентироваться на оптимальные показатели толщины теплоизоляционного слоя и сопротивления теплопередаче*.

Таблица 6. Рекомендуемые показатели U_опт и R_о

Параметр	Стена многослойная		Каркасная конструкция
	Центральное отопление	Электрообогрев*	Центральное отопление	Электрообогрев
Оптимальная толщина теплоизоляции dопт(м)	0,146	0,27	0,153	0,273
Оптимальный показатель коэффициента теплопроводности Uопт (Вт/м2 оС)	0,241	0,138	0,278	0,159
Минимально рекомендуемый показатель R (м2 оС/Вт)	³ 4	³ 6	³ 4	³ 6

* Расчеты производились польскими специалистами.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЕМЫМ МОЖЕТ СЧИТАТЬСЯ ДОМ, КОТОРЫЙ ИМЕЕТ СЛЕДУЮЩИЕ ПОКАЗАТЕЛИ R:

для мансард и покрытий	³ 6,0
для стен	³ 4,0
для полов над неотапливаемыми подвалами	³ 2,0
для полов на грунте	³ 3,0

Приложение 1

Расчетные значения коэффициентов теплопередачи внутренней α_в и внешней α_з поверхности ограждающей конструкции

Тип конструкції	Коэффициент теплопередачи,Вт/(м2 · К)
	αв	αз
Зовнішні стіни, дахи, покриття, перекриття над проїздами плоскі та з ребрами при відношенні висоти ребра h до відстані між гранями b сусідніх ребер h/b ≤ 0,3 h/b > 0,3	8,7 7,6	23 23
Перекриття горищ та холодних підвалів	8,7	12
Перекриття над холодними підвалами та технічними поверхами, що розташовані нижче рівня землі	8,7	6
Вікна, балконні двері, вітражі та світлопрозорі фасадні системи	8,0	23
Зенітні ліхтарі	9,9	23

 

---

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 274; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!