Crear condicions còmodes per viure o treballar és la tasca principal de la construcció. Una part important del territori del nostre país es troba a latituds nord amb un clima fred. Per tant, mantenir una temperatura agradable als edificis sempre és important. Amb el creixement de les tarifes energètiques, la reducció del consum d'energia per a la calefacció passa a primer pla.
Característiques climàtiques
L'elecció de l'estructura de la paret i el sostre depèn principalment de les condicions climàtiques de la zona de construcció. Per determinar-los, cal remetre a SP131.13330.2012 "Climatologia de la construcció". En els càlculs s'utilitzen les quantitats següents:
- la temperatura del període de cinc dies més fred amb una seguretat de 0,92, indicada per Tn;
- temperatura mitjana, indicada per Tot;
- durada, indicada per ZOT.
A l'exemple de Múrmansk, els valors tenen els valors següents:
- Тн=-30 graus;
- Tot=-3,4 graus;
- ZOT=275 dies.
A més, cal establir la temperatura de disseny a l'interior del televisor de l'habitació, es determina d'acord amb GOST 30494-2011. Per a l'habitatge, podeu agafar la televisió=20 graus.
Per realitzar un càlcul d'enginyeria tèrmica d'estructures de tancament, precalculeu el valor de GSOP (graus-dia del període d'escalfament):
GSOP=(Tv - Tot) x ZOT. Al nostre exemple, GSOP=(20 - (-3, 4)) x 275=6435.
Indicadors clau
Per a l'elecció correcta dels materials de l'envoltant de l'edifici, cal determinar quines característiques tèrmiques haurien de tenir. La capacitat d'una substància per conduir la calor es caracteritza per la seva conductivitat tèrmica, denotada amb la lletra grega l (lambda) i es mesura en W / (m x graus). La capacitat d'una estructura per retenir la calor es caracteritza per la seva resistència a la transferència de calor R i és igual a la relació entre el gruix i la conductivitat tèrmica: R=d/l.
Si l'estructura consta de diverses capes, la resistència es calcula per a cada capa i després es resumeix.
La resistència a la transferència de calor és el principal indicador de la construcció a l'aire lliure. El seu valor ha de superar el valor estàndard. Quan es realitza un càlcul d'enginyeria tèrmica de l'envolvent de l'edifici, hem de determinar la composició econòmicament justificada de les parets i la coberta.
Valors de conductivitat tèrmica
Qualitat d'aïllamentdeterminat principalment per la conductivitat tèrmica. Cada material certificat se sotmet a proves de laboratori, com a resultat de les quals aquest valor es determina per a les condicions de funcionament "A" o "B". Per al nostre país, la majoria de regions corresponen a les condicions de funcionament "B". Quan es realitza un càlcul d'enginyeria tèrmica de les estructures de tancament d'una casa, s'ha d'utilitzar aquest valor. Els valors de conductivitat tèrmica s'indiquen a l'etiqueta o al passaport del material, però si no estan disponibles, podeu utilitzar els valors de referència del Codi de pràctiques. Els valors dels materials més populars s'enumeren a continuació:
- Maó normal - 0,81 W (m x grau).
- Maçoneria de maó de silicat - 0,87 W (m x grau).
- Gas i formigó d'escuma (densitat 800) - 0,37 W (m x graus).
- Fusta tova - 0,18 W (m x graus).
- Espuma de poliestirè extruïda - 0,032 W (m x graus).
- Taulers de llana mineral (densitat 180) - 0,048 W (m x grau).
Valor habitual de la resistència a la transferència de calor
El valor calculat de la resistència a la transferència de calor no ha de ser inferior al valor base. El valor base es determina segons la Taula 3 SP50.13330.2012 "Protecció tèrmica d'edificis". La taula defineix els coeficients per calcular els valors bàsics de la resistència a la transferència de calor per a totes les estructures de tancament i tipus d'edificis. Continuant amb el càlcul termotècnic iniciat de les estructures de tancament, es pot presentar un exemple de càlcul de la següent manera:
- Rsten=0,00035x6435 + 1,4=3,65 (m x grau/W).
- Rpokr=0, 0005х6435 +2, 2=5, 41 (m x graus/W).
- Rchard=0,00045x6435 + 1,9=4,79 (m x grau/W).
- Rockna=0,00005x6435 + 0,3=0,62 (m x grau/W).
El càlcul termotècnic de l'estructura de tancament exterior es realitza per a totes les estructures que tanquen el contorn "càlid": el terra a terra o el terra del subterrani tècnic, les parets exteriors (incloses finestres i portes), la combinació coberta o el terra de l'àtic sense calefacció. A més, el càlcul s'ha de realitzar per a estructures internes, si la diferència de temperatura a les habitacions adjacents és superior a 8 graus.
Càlcul termotècnic de parets
La majoria de parets i sostres són de diverses capes i són heterogenis en el seu disseny. El càlcul d'enginyeria tèrmica de les estructures de tancament d'una estructura multicapa és el següent:
Si considerem una paret arrebossada de maó, obtenim la construcció següent:
- capa exterior de guix de 3 cm de gruix, conductivitat tèrmica 0,93 W (m x graus);
- obra de maó d'argila massissa 64 cm, conductivitat tèrmica 0,81 W (m x grau);
- Capa interior de guix de 3 cm de gruix, conductivitat tèrmica 0,93 W (m x graus).
La fórmula per al càlcul d'enginyeria tèrmica d'estructures de tancament és la següent:
R=0,03/0,93 + 0,64/0,81 + 0,03/0,93=0,85 (m x grau/W).
El valor resultant és significativament menor que el valor de resistència base determinat anteriormenttransferència de calor de les parets d'un edifici residencial a Murmansk 3, 65 (m x grau / W). La paret no compleix els requisits normatius i s'ha d'aïllar. Per a l'aïllament de parets, utilitzem taulers de llana mineral amb un gruix de 150 mm i una conductivitat tèrmica de 0,048 W (m x grau).
Un cop seleccionat el sistema d'aïllament, cal realitzar un càlcul termotècnic de verificació de les estructures de tancament. A continuació es mostra un exemple de càlcul:
R=0,15/0,048 + 0,03/0,93 + 0,64/0,81 + 0,03/0,93=3,97 (m x grau/W).
El valor calculat obtingut és superior al valor base: 3,65 (m x graus / W), la paret aïllada compleix els requisits de les normes.
El càlcul de solapaments i revestiments combinats es realitza de manera similar.
Càlcul d'enginyeria tèrmica de sòls en contacte amb el terra
Sovint en cases particulars o edificis públics els pisos dels primers pisos es fan a terra. La resistència a la transferència de calor d'aquests sòls no està estandarditzada, però com a mínim el disseny dels sòls no ha de permetre que la rosada caigui. El càlcul de les estructures en contacte amb el terra es realitza de la següent manera: els pisos es divideixen en franges (zones) de 2 metres d'amplada, a partir del límit exterior. S'assignen fins a tres d'aquestes zones, l'àrea restant pertany a la quarta zona. Si el disseny del sòl no proporciona un aïllament efectiu, la resistència a la transferència de calor de les zones es pren de la següent manera:
- 1 zona – 2, 1 (m x graus/W);
- Zona 2 – 4, 3 (m x graus/W);
- Zona 3 – 8, 6 (m x graus/W);
- Zona 4 – 14, 3 (m x graus/W).
És fàcil veure que com més lluny estigui el terra de la paret exterior, més gran serà la seva resistència a la transferència de calor. Per tant, sovint es limiten a escalfar el perímetre del terra. Al mateix temps, la resistència a la transferència de calor de l'estructura aïllada s'afegeix a la resistència a la transferència de calor de la zona. A continuació es considerarà un exemple del càlcul de plantes a terra. Prenem la superfície de 10 x 10, igual a 100 metres quadrats.
- L'àrea d'1 zona serà de 64 metres quadrats.
- L'àrea de la Zona 2 serà de 32 metres quadrats.
- L'àrea de la Zona 3 serà de 4 metres quadrats.
Resistència mitjana a la transferència de calor del sòl a terra:Rfloor=100 / (64/2, 1 + 32/4, 3 + 4/8, 6)=2,6 (m x graus/ dt).
Un cop acabat l'aïllament del perímetre del terra amb una placa d'escuma de poliestirè de 5 cm de gruix, una tira d'1 metre d'amplada, obtenim el valor mitjà de la resistència a la transferència de calor:
Рpol=100 / (32/2, 1 + 32/(2, 1+0, 05/0, 032) + 32/4, 3 + 4/8, 6)=4, 09 (m x graus/W).
És important tenir en compte que no només es calculen els pisos d'aquesta manera, sinó també les estructures de parets en contacte amb el terra (parets d'un terra encastat, soterrani càlid).
Càlcul termotècnic de portes
El valor base de la resistència a la transferència de calor de les portes d'entrada es calcula de manera una mica diferent. Per calcular-lo, primer haureu de calcular la resistència a la transferència de calor de la paret segons el criteri sanitari i higiènic (no caiguda).rosada): Rst=(Tv - Tn) / (DTn x av).
Aquí ДТн - la diferència de temperatura entre la superfície interior de la paret i la temperatura de l'aire a l'habitació, es determina segons el Codi de normes i per a l'habitatge és 4.0.
av - la transferència de calor coeficient de la superfície interior de la paret, segons l'empresa conjunta és 8, 7. El valor base de les portes es pren igual a 0, 6xRst.
Per al disseny de la porta seleccionat, cal realitzar un càlcul termotècnic de verificació de les estructures de tancament. Exemple de càlcul de la porta d'entrada:
Rdv=0,6 x (20-(-30))/(4 x 8,7)=0,86 (m x grau/W).
Aquest valor de disseny correspondrà a una porta aïllada amb un tauler de llana mineral de 5 cm de gruix.
Requisits complexos
Els càlculs de parets, terres o revestiments es fan per comprovar els requisits element per element de la normativa. El conjunt de normes també estableix un requisit complet que caracteritza la qualitat de l'aïllament de totes les estructures de tancament en el seu conjunt. Aquest valor s'anomena "característica específica de protecció tèrmica". Ni un sol càlcul termotècnic d'estructures de tancament pot prescindir de la seva verificació. A continuació es mostra un exemple d'un càlcul de la JV.
| Nom del disseny | quadrat | R | A/R |
| Parets | 83 | 3, 65 | 22, 73 |
| Coberta | 100 | 5, 41 | 18, 48 |
| Sostre del soterrani | 100 | 4, 79 | 20, 87 |
| Windows | 15 | 0, 62 | 24, 19 |
| Portes | 2 | 0, 8 | 2, 5 |
| Import | 88, 77 |
Kob \u003d 88, 77 / 250 \u003d 0,35, que és inferior al valor normalitzat de 0,52. En aquest cas, l'àrea i el volum es prenen per a una casa que mesura 10 x 10 x 2,5 m. Transmissió de calor les resistències són iguals als valors base.
El valor normalitzat es determina d'acord amb l'empresa conjunta, en funció del volum de calefacció de la casa.
A més del complex requisit, per elaborar un passaport energètic, també realitzen un càlcul d'enginyeria tèrmica de les estructures de tancament, un exemple de passaport es dóna a l'annex de SP50.13330.2012.
Coeficient d'uniformitat
Tots els càlculs anteriors són aplicables a estructures homogènies. La qual cosa és força rara a la pràctica. Per tenir en compte les deshomogeneïtats que redueixen la resistència a la transferència de calor, s'introdueix un factor de correcció per a la uniformitat tèrmica, r. Es té en compte el canvi de resistència a la transferència de calor introduït per les obertures de finestres i portes, cantonades exteriors, inclusions no homogènies (per exemple, llindes, bigues, cinturons de reforç), ponts freds, etc.
El càlcul d'aquest coeficient és força complicat, de manera que de forma simplificada, podeu utilitzar valors aproximats de la literatura de referència. Per exemple, per a maó - 0,9, panells de tres capes - 0,7.
Aïllament efectiu
Quan escolliu un sistema d'aïllament domèstic, és fàcil assegurar-vos que és gairebé impossible complir els requisits de protecció tèrmica moderns sense l'ús d'un aïllament efectiu. Per tant, si utilitzeu un maó d'argila tradicional, necessitareu maçoneria de diversos metres de gruix, cosa que no és viable econòmicament. Al mateix temps, la baixa conductivitat tèrmica de l'aïllament modern basat en poliestirè expandit o llana de roca permet limitar-se a gruixos de 10-20 cm.
Per exemple, per aconseguir un valor base de resistència a la transferència de calor de 3,65 (m x graus/W), necessitareu:
- 3m de gruix de paret de maó;
- col·locació de blocs de formigó d'escuma 1, 4 m;
- aïllament de llana mineral 0,18 m.
