Calcolo termico della parete. Calcolatore online accurato della conduttività termica delle pareti Calcolatore della resistenza al trasferimento di calore
Creazione condizioni confortevoli perché vivere o lavorare sia il compito primario della costruzione. Una parte significativa del territorio del nostro paese si trova alle latitudini settentrionali con un clima freddo. Pertanto mantenendo temperatura confortevole negli edifici è sempre rilevante. Con l’aumento delle tariffe energetiche, diventa fondamentale ridurre il consumo di energia per il riscaldamento.
Caratteristiche climatiche
La scelta della struttura delle pareti e del tetto dipende principalmente dalle condizioni climatiche dell'area di costruzione. Per determinarli è necessario fare riferimento alla SP131.13330.2012 “Climatologia dell'edilizia”. Nei calcoli vengono utilizzati i seguenti valori:
- la temperatura del quinquennio più freddo con una probabilità di 0,92 è indicata con Tn;
- temperatura media, denominata Thot;
- durata, indicata con ZOT.
Utilizzando l'esempio per Murmansk, i valori hanno i seguenti valori:
- Tn=-30 gradi;
- Totale=-3,4 gradi;
- ZOT=275 giorni.
Inoltre, è necessario impostare la temperatura stimata all'interno della sala TV, determinata secondo GOST 30494-2011. Per l'alloggio puoi prendere la TV = 20 gradi.
Per eseguire un calcolo di ingegneria termica delle strutture di recinzione, calcolare prima il valore GSOP (gradi-giorno del periodo di riscaldamento):
GSOP = (Tv - Tot) x ZOT.
Nel nostro esempio, GSOP = (20 - (-3,4)) x 275 = 6435.
Indicatori di base
Per la scelta giusta materiali delle strutture di recinzione, è necessario determinare quali caratteristiche termiche dovrebbero avere. La capacità di una sostanza di condurre il calore è caratterizzata dalla sua conduttività termica, indicata con la lettera greca l (lambda) e misurata in W/(m x deg.). La capacità di una struttura di trattenere il calore è caratterizzata dalla sua resistenza al trasferimento di calore R ed è pari al rapporto tra spessore e conducibilità termica: R = d/l.
Se la struttura è composta da più strati, la resistenza viene calcolata per ciascuno strato e poi sommata.
La resistenza al trasferimento di calore è l'indicatore principale della struttura esterna. Il suo valore deve superare il valore standard. Quando si eseguono calcoli termotecnici dell'involucro dell'edificio, dobbiamo determinare la composizione economicamente giustificata delle pareti e del tetto.
Valori di conducibilità termica
La qualità dell'isolamento termico è determinata principalmente dalla conduttività termica. Ogni materiale certificato viene sottoposto a test di laboratorio, a seguito dei quali questo valore viene determinato per le condizioni operative “A” o “B”. Per il nostro Paese, la maggior parte delle regioni corrisponde alle condizioni operative “B”. Quando si eseguono calcoli di ingegneria termica dell'involucro dell'edificio, è necessario utilizzare questo valore. I valori di conducibilità termica sono indicati sull'etichetta o nel passaporto del materiale, ma se non sono disponibili è possibile utilizzare i valori di riferimento del Codice di condotta. Di seguito sono riportati i valori per i materiali più popolari:
- Muratura in mattoni ordinari - 0,81 W (m x gradi).
- Muratura in arenaria calcarea - 0,87 W (m x gradi).
- Calcestruzzo gassoso e espanso (densità 800) - 0,37 W (m x gradi).
- Legno di conifera - 0,18 W (m x gradi).
- Polistirene espanso estruso - 0,032 W (m x gradi).
- Lastre in lana minerale (densità 180) - 0,048 W (m x gradi).
Valore standard della resistenza al trasferimento di calore
Il valore calcolato della resistenza al trasferimento di calore non deve essere inferiore al valore base. Il valore di base è determinato secondo la tabella 3 SP50.13330.2012 “edifici”. La tabella definisce i coefficienti per il calcolo dei valori di base della resistenza al trasferimento di calore di tutte le strutture di recinzione e tipi di edifici. Continuando il calcolo termotecnico avviato delle strutture di recinzione, un esempio di calcolo può essere presentato come segue:
- Rsten = 0,00035x6435 + 1,4 = 3,65 (m x gradi/W).
- Rpokr = 0,0005x6435 + 2,2 = 5,41 (m x gradi/W).
- Rcherd = 0,00045x6435 + 1,9 = 4,79 (m x gradi/W).
- Rokna = 0,00005x6435 + 0,3 = x gradi/W).
I calcoli di ingegneria termica della struttura di recinzione esterna vengono eseguiti per tutte le strutture che chiudono il circuito "caldo": il pavimento a terra o il soffitto di un sottosuolo tecnico, le pareti esterne (comprese finestre e porte), una copertura combinata o il soffitto di una soffitta non riscaldata. Inoltre, il calcolo deve essere eseguito per le strutture interne se la differenza di temperatura nelle stanze adiacenti è superiore a 8 gradi.
Calcolo termico delle pareti
La maggior parte delle pareti e dei soffitti sono multistrato ed eterogenei nel design. Il calcolo dell'ingegneria termica delle strutture di recinzione di una struttura multistrato è il seguente:
R= d1/l1 +d2/l2 +dn/ln,
dove n sono i parametri dell'n-esimo strato.
Se consideriamo un muro intonacato in mattoni, otteniamo il seguente disegno:
- strato esterno di intonaco spessore 3 cm, conduttività termica 0,93 W (m x gradi);
- muratura in mattoni pieni di argilla 64 cm, conduttività termica 0,81 W (m x gradi);
- lo strato interno di intonaco ha uno spessore di 3 cm, conduttività termica 0,93 W (m x gradi).
Formula calcolo termotecnico le strutture che racchiudono si presentano così:
R=0,03/0,93 + 0,64/0,81 + 0,03/0,93 = 0,85(m x gradi/W).
Il valore ottenuto è significativamente inferiore al valore base precedentemente determinato della resistenza al trasferimento di calore delle pareti di un edificio residenziale a Murmansk 3,65 (m x gradi/W). Il muro non soddisfa requisiti normativi e necessita di isolamento. Per isolare la parete utilizziamo uno spessore di 150 mm e una conduttività termica di 0,048 W (m x gradi).
Scelto il sistema di isolamento è necessario eseguire un calcolo termotecnico di verifica delle strutture di contenimento. Di seguito è riportato un esempio di calcolo:
R=0,15/0,048 + 0,03/0,93 + 0,64/0,81 + 0,03/0,93 = 3,97(m x gradi/W).
Il valore calcolato risultante è maggiore del valore base - 3,65 (m x gradi/W), la parete isolata soddisfa i requisiti delle norme.
Il calcolo dei pavimenti e dei rivestimenti combinati viene effettuato in modo simile.
Calcolo termotecnico dei solai a contatto con il terreno
Spesso nelle case private o negli edifici pubblici i pavimenti dei primi piani vengono posati a terra. La resistenza al trasferimento di calore di tali pavimenti non è standardizzata, ma come minimo la progettazione dei pavimenti non dovrebbe consentire la formazione di rugiada. Il calcolo delle strutture a contatto con il terreno si effettua come segue: i solai vengono suddivisi in fasce (zone) larghe 2 metri, partendo dal confine esterno. Esistono fino a tre di queste zone; l'area rimanente appartiene alla quarta zona. Se la progettazione del pavimento non fornisce un isolamento efficace, si presuppone che la resistenza al trasferimento di calore delle zone sia la seguente:
- 1 zona - 2,1 (m x gradi/W);
- Zona 2 - 4,3 (m x gradi/O);
- Zona 3 - 8,6 (m x gradi/O);
- Zona 4 - 14,3 (m x gradi/O).
È facile notare che più la superficie del pavimento è lontana dal muro esterno, maggiore è la sua resistenza al trasferimento di calore. Pertanto, spesso si limitano a isolare il perimetro del pavimento. In questo caso, la resistenza al trasferimento di calore della struttura isolata viene sommata alla resistenza al trasferimento di calore della zona.
Il calcolo della resistenza al trasferimento di calore del solaio deve essere compreso nel calcolo termotecnico generale delle strutture di recinzione. Considereremo un esempio di calcolo dei piani al piano sottostante. Prendiamo una superficie in pianta di 10 x 10 pari a 100 mq.
- L'area della zona 1 sarà di 64 metri quadrati.
- L'area della zona 2 sarà di 32 metri quadrati.
- L'area della zona 3 sarà di 4 metri quadrati.
Valore medio della resistenza alla trasmissione del calore del pavimento rispetto al terreno:
Rpol = 100 / (64/2,1 + 32/4,3 + 4/8,6) = 2,6 (m x gradi/W).
Dopo aver isolato il perimetro del pavimento pannello in polistirolo espanso Striscia di 5 cm di spessore, larga 1 metro, otteniamo il valore medio della resistenza al trasferimento di calore:
Rpol = 100 / (32/2,1 + 32/(2,1+0,05/0,032) + 32/4,3 + 4/8,6) = 4,09 (m x gradi/O).
È importante notare che in questo modo vengono calcolati non solo i pavimenti, ma anche le strutture murarie a contatto con il suolo (pareti di un pavimento incassato, seminterrato caldo).
Calcolo termico delle porte
Il valore base della resistenza al trasferimento di calore viene calcolato in modo leggermente diverso porte d'ingresso. Per calcolarlo, dovrai prima calcolare la resistenza al trasferimento di calore del muro secondo il criterio igienico-sanitario (assenza di rugiada):
Rst = (Tv - Tn)/(DTn x av).
Qui DTn è la differenza di temperatura tra la superficie interna della parete e la temperatura dell'aria nella stanza, determinata secondo il Codice delle Regole e per l'abitazione è 4,0.
ab è il coefficiente di scambio termico della superficie interna della parete, secondo SP è 8,7.
Il valore base delle porte è considerato pari a 0,6xРst.
Per il progetto della porta selezionata è necessario eseguire un calcolo termotecnico di verifica delle strutture di contenimento. Un esempio di calcolo di una porta d'ingresso:
Rdv = 0,6 x (20-(-30))/(4 x 8,7) = 0,86 (m x gradi/W).
Questo valore calcolato corrisponderà ad una porta isolata con una lastra di lana minerale di 5 cm di spessore, la cui resistenza al trasferimento di calore sarà R=0,05 / 0,048=1,04 (m x gradi/W), che è maggiore di quella calcolata.
Requisiti completi
I calcoli di pareti, pavimenti o rivestimenti vengono eseguiti per verificare i requisiti delle norme elemento per elemento. L'insieme delle regole stabilisce inoltre un requisito globale che caratterizza la qualità dell'isolamento di tutte le strutture di recinzione nel loro insieme. Questo valore è chiamato “caratteristica specifica di protezione termica”. Non è possibile eseguire un singolo calcolo di ingegneria termica delle strutture di recinzione senza verificarlo. Di seguito è riportato un esempio di calcolo per una joint venture.
Kob = 88,77 / 250 = 0,35, che è inferiore al valore normalizzato di 0,52. IN in questo caso si presuppone l'area e il volume di una casa con dimensioni di 10 x 10 x 2,5 m. Le resistenze al trasferimento di calore sono uguali ai valori di base.
Il valore normalizzato è determinato in base all'SP in base al volume riscaldato della casa.
Oltre al complesso requisito di redigere il passaporto energetico, viene eseguito anche il calcolo termotecnico delle strutture circostanti; un esempio di come preparare il passaporto è riportato nell'appendice a SP50.13330.2012.
Coefficiente di uniformità
Tutti i calcoli di cui sopra sono applicabili per strutture omogenee. Il che in pratica è piuttosto raro. Per tenere conto delle disomogeneità che riducono la resistenza al trasferimento di calore, viene introdotto un fattore di correzione per l'omogeneità termica - r -. Tiene conto della variazione della resistenza al trasferimento di calore introdotta dalle aperture di finestre e porte, angoli esterni, inclusioni eterogenee (ad esempio architravi, travi, cinture di rinforzo), ecc.
Il calcolo di questo coefficiente è piuttosto complicato, quindi in forma semplificata è possibile utilizzare valori approssimativi dalla letteratura di riferimento. Ad esempio, per muratura - 0,9, pannelli a tre strati - 0,7.
Isolamento efficace
Quando si sceglie un sistema di isolamento domestico, è facile rendersi conto che è quasi impossibile soddisfare i moderni requisiti di protezione termica senza utilizzare un isolamento efficace. Quindi, se si utilizzano i tradizionali mattoni di argilla, sarà necessaria una muratura spessa diversi metri, il che non è economicamente fattibile. Allo stesso tempo, la bassa conduttività termica dei moderni isolanti a base di polistirene espanso o lana di roccia ci consente di limitarci a spessori di 10-20 cm.
Ad esempio, per ottenere un valore di resistenza base al trasferimento di calore pari a 3,65 (m x gradi/W), sarà necessario:
- muro di mattoni spesso 3 m;
- muratura in blocchi di cemento espanso 1,4 m;
- isolamento in lana minerale 0,18 m.
I calcoli di ingegneria termica consentono di determinare lo spessore minimo delle strutture di recinzione per garantire che non si verifichino casi di surriscaldamento o congelamento durante il funzionamento della struttura.
Recinzione di elementi strutturali di edifici pubblici e residenziali riscaldati, ad eccezione dei requisiti di stabilità e robustezza, durabilità e resistenza al fuoco, efficienza e progettazione architettonica, devono innanzitutto soddisfare gli standard di ingegneria termica. Gli elementi di recinzione vengono selezionati in base alla soluzione progettuale, alle caratteristiche climatologiche dell'area di sviluppo, Proprietà fisiche, condizioni di umidità e temperatura nell'edificio, nonché in conformità con i requisiti di resistenza al trasferimento di calore, permeabilità all'aria e permeabilità al vapore.
Qual è lo scopo del calcolo?
- Se, nel calcolare il costo di un edificio futuro, vengono prese in considerazione solo le caratteristiche di resistenza, quindi, naturalmente, il costo sarà inferiore. Si tratta tuttavia di un risparmio visibile: in seguito si spenderà molto più denaro per il riscaldamento della stanza.
- I materiali opportunamente selezionati creeranno un microclima ottimale nella stanza.
- Quando si progetta un impianto di riscaldamento è necessario anche un calcolo termotecnico. Affinché il sistema sia conveniente ed efficiente, è necessario comprenderlo possibilità reali edificio.
Requisiti termici
È importante che le strutture esterne soddisfino i seguenti requisiti termici:
- Avevano sufficienti proprietà di schermatura termica. In altre parole, non è possibile consentire il surriscaldamento dei locali in estate e un'eccessiva perdita di calore in inverno.
- La differenza di temperatura dell'aria tra gli elementi interni delle recinzioni e dei locali non dovrebbe essere superiore a valore normativo. In caso contrario, potrebbe verificarsi un raffreddamento eccessivo del corpo umano a causa dell'irradiazione del calore su queste superfici e la condensazione dell'umidità proveniente dal flusso d'aria interno sulle strutture che le racchiudono.
- In caso di variazione del flusso di calore, le fluttuazioni di temperatura all'interno della stanza dovrebbero essere minime. Questa proprietà è chiamata resistenza al calore.
- È importante che l'ermeticità delle recinzioni non provochi un forte raffreddamento dei locali e non comprometta le proprietà termoisolanti delle strutture.
- Le recinzioni devono avere condizioni di umidità normali. Poiché l'umidità eccessiva delle recinzioni aumenta la perdita di calore, provoca umidità nella stanza e riduce la durabilità delle strutture.
Affinché le strutture soddisfino i requisiti di cui sopra, vengono eseguiti calcoli di ingegneria termica e la resistenza al calore, la permeabilità al vapore, la permeabilità all'aria e il trasferimento di umidità vengono calcolati in base ai requisiti della documentazione normativa.
Qualità termiche
Dalle caratteristiche termiche dell'esterno elementi strutturali gli edifici dipendono:
- Condizioni di umidità degli elementi strutturali.
- La temperatura delle strutture interne, che garantisce che non vi sia condensa su di esse.
- Umidità e temperatura costanti nei locali, sia nella stagione fredda che in quella calda.
- La quantità di calore disperso da un edificio in periodo invernale tempo.
Pertanto, sulla base di tutto quanto sopra, il calcolo termotecnico delle strutture è considerato una fase importante nel processo di progettazione di edifici e strutture, sia civili che industriali. La progettazione inizia con la scelta delle strutture: il loro spessore e la sequenza degli strati.
Problemi di calcolo termotecnico
Pertanto, il calcolo dell'ingegneria termica degli elementi strutturali che racchiudono viene effettuato con l'obiettivo di:
- Conformità alla progettazione requisiti moderni sulla protezione termica degli edifici e delle strutture.
- Disposizioni per spazi interni microclima confortevole.
- Garantire una protezione termica ottimale delle recinzioni.
Parametri fondamentali per il calcolo
Per determinare il consumo di calore per il riscaldamento, nonché per effettuare un calcolo termotecnico dell'edificio, è necessario tenere conto di numerosi parametri a seconda delle seguenti caratteristiche:
- Scopo e tipologia dell'edificio.
- Posizione geografica dell'edificio.
- Orientamento delle pareti secondo le direzioni cardinali.
- Dimensioni delle strutture (volume, area, numero di piani).
- Tipologia e dimensioni di finestre e porte.
- Caratteristiche dell'impianto di riscaldamento.
- Il numero di persone presenti contemporaneamente nell'edificio.
- Materiale delle pareti, dei pavimenti e dei soffitti dell'ultimo piano.
- Disponibilità di sistema di fornitura di acqua calda.
- Tipologia di sistemi di ventilazione.
- Altro caratteristiche del progetto edifici.
Calcolo termotecnico: programma
Ad oggi sono stati sviluppati molti programmi per effettuare questo calcolo. Di norma, il calcolo viene effettuato sulla base della metodologia stabilita nella documentazione normativa e tecnica.
Questi programmi consentono di calcolare quanto segue:
- Resistenza termica.
- Perdita di calore attraverso le strutture (soffitto, pavimento, aperture di porte e finestre e pareti).
- La quantità di calore necessaria per riscaldare l'aria infiltrata.
- Selezione di radiatori componibili (bimetallici, ghisa, alluminio).
- Selezione di radiatori a pannello in acciaio.
Calcolo termotecnico: esempio di calcolo per pareti esterne
Per il calcolo è necessario determinare i seguenti parametri fondamentali:
- t in = 20°C è la temperatura del flusso d'aria all'interno dell'edificio, da prendere per calcolare le recinzioni in base ai valori minimi delle temperature più elevate temperatura ottimale edificio e struttura di pertinenza. È accettato secondo GOST 30494-96.
- Secondo i requisiti di GOST 30494-96, l'umidità nella stanza dovrebbe essere del 60%, di conseguenza nella stanza verranno fornite condizioni di umidità normali.
- In conformità con l'Appendice B di SNiP 23/02/2003, la zona di umidità è secca, il che significa che le condizioni operative per le recinzioni sono A.
- t n = -34 °C è la temperatura del flusso d'aria esterna in inverno, che secondo SNiP viene accettata sulla base del periodo di cinque giorni più freddo, che ha una probabilità di 0,92.
- Z ot.per = 220 giorni - questa è la durata del periodo di riscaldamento, accettato secondo SNiP, mentre la temperatura media giornaliera ambiente≤ 8°C.
- T da.trans. = -5,9 °C è la temperatura ambiente (media) accettata secondo SNiP durante il periodo di riscaldamento con una temperatura ambiente giornaliera ≤ 8 °C.
Dati iniziali
In questo caso verrà effettuato un calcolo tecnico termico della parete per determinare lo spessore ottimale dei pannelli e il materiale termoisolante per essi. Come pareti esterne verranno utilizzati pannelli sandwich (TU 5284-001-48263176-2003).
Condizioni confortevoli
Diamo un'occhiata a come vengono eseguiti i calcoli di ingegneria termica muro esterno. Innanzitutto, dovresti calcolare la resistenza al trasferimento di calore richiesta, concentrandoti su condizioni confortevoli e igieniche:
R 0 tr = (n × (t in - t n)): (Δt n × α in), dove
n = 1 è un coefficiente che dipende dalla posizione degli elementi strutturali esterni rispetto all'aria esterna. Dovrebbe essere preso secondo i dati SNiP del 23/02/2003 dalla Tabella 6.
Δt n = 4,5 °C è la differenza di temperatura standardizzata tra la superficie interna della struttura e l'aria interna. Accettato secondo i dati SNiP della Tabella 5.
α in = 8,7 W/m 2 °C è il trasferimento di calore delle strutture di recinzione interne. I dati sono presi dalla tabella 5, secondo SNiP.
Sostituiamo i dati nella formula e otteniamo:
R 0 tr = (1 × (20 - (-34)) : (4,5 × 8,7) = 1.379 m 2 °C/O.
Condizioni di risparmio energetico
Quando si esegue un calcolo termotecnico di una parete, in base alle condizioni di risparmio energetico, è necessario calcolare la resistenza al trasferimento di calore richiesta delle strutture. Viene determinato dal GSOP (periodo di riscaldamento gradi-giorno, °C) utilizzando la seguente formula:
GSOP = (t in - t da.trans.) × Z da.trans., dove
t in è la temperatura del flusso d'aria all'interno dell'edificio, °C.
Z dalla corsia e t dal.per. è la durata (giorni) e la temperatura (°C) di un periodo con una temperatura media giornaliera dell'aria ≤ 8 °C.
Così:
GSOP = (20 - (-5,9)) ×220 = 5698.
Sulla base delle condizioni di risparmio energetico, determiniamo R 0 tr mediante interpolazione secondo SNiP dalla Tabella 4:
R 0 tr = 2,4 + (3,0 - 2,4) × (5698 - 4000)) / (6000 - 4000)) = 2,909 (m 2 °C/O)
R 0 = 1/ α in + R 1 + 1/ α n, dove
d è lo spessore dell'isolamento termico, m.
l = 0,042 W/m°C è la conduttività termica del pannello in lana minerale.
α n = 23 W/m 2 °C è il trasferimento di calore degli elementi strutturali esterni, accettato secondo SNiP.
R0 = 1/8,7 + d/0,042+1/23 = 0,158 + d/0,042.
Spessore dell'isolamento
Lo spessore del materiale isolante termico viene determinato in base al fatto che R 0 = R 0 tr, mentre R 0 tr è preso in condizioni di risparmio energetico, quindi:
2,909 = 0,158 + d/0,042, da cui d = 0,116 m.
Selezioniamo la marca di pannelli sandwich dal catalogo con spessore ottimale materiale isolante termico: DP 120, mentre lo spessore totale del pannello dovrà essere di 120 mm. I calcoli termotecnici dell'intero edificio vengono eseguiti in modo simile.
La necessità di eseguire un calcolo
Progettate sulla base di calcoli di ingegneria termica, eseguiti con competenza, le strutture di recinzione possono ridurre i costi di riscaldamento, il cui costo aumenta regolarmente. Inoltre, il risparmio di calore è considerato un importante compito ambientale, perché è direttamente correlato alla riduzione del consumo di carburante, che porta ad una riduzione dell’impatto ambientale. fattori negativi sull'ambiente.
Inoltre, vale la pena ricordare che un isolamento termico eseguito in modo improprio può portare al ristagno delle strutture, con conseguente formazione di muffe sulla superficie delle pareti. La formazione di muffe, a sua volta, porterà al deterioramento decorazione d'interni(staccatura della carta da parati e della vernice, distruzione dello strato di intonaco). In casi particolarmente avanzati può essere necessario un intervento radicale.
Molto spesso, le imprese di costruzione si sforzano di utilizzare nelle loro attività tecnologie moderne e materiali. Solo uno specialista può comprendere la necessità di utilizzare un particolare materiale, sia separatamente che in combinazione con altri. È il calcolo termotecnico che aiuterà a determinare di più soluzioni ottimali, che garantirà la durabilità degli elementi strutturali e costi finanziari minimi.
Riscaldamento e ventilazione di edifici residenziali
Manuale didattico e metodologico per le lezioni pratiche
Per disciplina
« Ingegneria delle reti. Calore e ventilazione"
(esempi di calcoli)
Samara 2011
Compilato da: Dezhurova Natalya Yurievna
Nokhrina Elena Nikolaevna
UDC 628.81/83 07
Riscaldamento e ventilazione degli edifici residenziali: sussidio didattico per prove ed esercitazioni nella disciplina “Reti di ingegneria. Fornitura di calore e gas e ventilazione / Comp.:
N.Yu. Dezhurova, E.N. Norina; Stato di Samara arco. - costruisce. univ. – Samara, 2011. – 80 p.
Viene delineata la metodologia per lo svolgimento di lezioni pratiche e l'esecuzione di prove nel corso “Ingegneria delle reti e delle apparecchiature degli edifici”. Fornitura di calore e gas e ventilazione. Dato tutorial fornisce un'ampia selezione di opzioni per soluzioni di progettazione per pareti esterne, opzioni per planimetrie tipiche e fornisce dati di riferimento per i calcoli.
Progettato per studenti a tempo pieno e part-time
specialità 270102.65 "Ingegneria industriale e civile", e può essere utilizzata anche dagli studenti della specialità 270105.65 " Edificio cittadino e agricoltura."
1 Requisiti per la progettazione e il contenuto del test
lavoro (esercitazioni pratiche) e dati iniziali …………………..5
edifici ad alta efficienza energetica................................................11
3 Calcolo termotecnico delle strutture di recinzione esterne....16
3.1 Calcolo termotecnico di una parete esterna (esempio di calcolo)…..20
(esempio di calcolo)…………………25
3.3 Calcolo termotecnico piano mansardato
(esempio di calcolo) …………………...26
4 Calcolo delle dispersioni termiche nei locali dell'edificio ……………28
4.1 Calcolo delle perdite di calore nei locali dell'edificio (esempio di calcolo)…34
5 Sviluppo del sistema riscaldamento centralizzato ………………………..44
6 Calcolo dei dispositivi di riscaldamento……………..46
6.1 Esempio di calcolo dei dispositivi di riscaldamento……………50
7 Soluzioni progettuali per la ventilazione di un edificio residenziale………………..55
7.1 Calcolo aerodinamico degli scarichi naturali
ventilazione………………...……...59
7.2 Calcolo dei canali ventilazione naturale ……………………….62
Bibliografia.................................................................66
Appendice A Mappa delle zone di umidità……………….67
Appendice B Condizioni operative per le strutture di recinzione
a seconda delle condizioni di umidità dei locali e delle zone di umidità………………68
Appendice B Caratteristiche termofisiche dei materiali…….. ..69
Opzioni della sezione Appendice D pavimento tipico …………………...70
Appendice E Valori del coefficiente di portata d'acqua nei gruppi strumentali con radiatori sezionali e a pannelli .....75
Appendice E Flusso di calore di 1 m a cielo aperto liscio verticale tubi metallici, dipinto pittura a olio, Q, W/m ……………………………………….76
Appendice G Tabella per il calcolo dei condotti dell'aria rotondi in acciaio a lattina= 20 ºС …………………………..77
Appendice 3 Fattori di correzione per la perdita di pressione dovuta all'attrito, tenendo conto della rugosità del materiale
condotti dell'aria………………….78
Appendice I Coefficienti di resistenza locale per vari
elementi del condotto dell'aria…………….79
1 Requisiti per la progettazione e il contenuto del test
lavoro (esercitazioni pratiche) e dati iniziali
La prova è composta da una parte di calcolo e nota esplicativa e da una parte grafica.
Tutti i dati iniziali necessari vengono accettati secondo la Tabella 1 in conformità con l'ultima cifra del codice studente.
La nota transattiva e illustrativa si compone delle seguenti sezioni:
1. Dati climatici
2. Scelta delle strutture di recinzione e loro ingegneria termica
calcolo
3. Calcolo della perdita di calore nei locali dell'edificio
4. Sviluppo di uno schema di riscaldamento centralizzato (posizionamento di dispositivi di riscaldamento, colonne montanti, linee e unità di controllo)
5. Calcolo dei dispositivi di riscaldamento
6. Soluzione progettuale per il sistema di ventilazione naturale
7. Calcolo aerodinamico del sistema di ventilazione.
Nota esplicativa eseguita su fogli A4 o quaderni a quadretti.
La parte grafica è realizzata su carta millimetrata, incollata su un quaderno e contiene:
1. Pianta di sezione di un pavimento tipico M 1:100 (vedi appendice)
2. Pianta seminterrato M 1:100
3. Pianta sottotetto M 1:100
4. Schema assonometrico dell'impianto di riscaldamento M 1:100.
Sulla base della planimetria vengono disegnate la pianta del seminterrato e della mansarda
pavimento tipico.
La prova prevede il calcolo di un edificio residenziale a due piani; i calcoli vengono effettuati per una sezione. L'impianto di riscaldamento è monotubo con cablaggio aereo, senza uscita.
La soluzione costruttiva per i piani sopra il seminterrato non riscaldato e la mansarda calda dovrebbe essere presa per analogia con l'esempio di calcolo.
Le caratteristiche climatiche dell'area di costruzione riportate nella Tabella 1 sono estratte da SNiP 23-01-99* Climatologia della costruzione:
1) la temperatura media del quinquennio più freddo con probabilità 0,92 (Tabella 1, colonna 5);
2) temperatura media del periodo di riscaldamento (Tabella 1
colonna 12);
3) durata del periodo di riscaldamento (Tabella 1
colonna 11);
4) il massimo delle velocità medie del vento per direzione per gennaio (Tabella 1, colonna 19).
Le caratteristiche termofisiche dei materiali di recinzione vengono prese in base alle condizioni operative della struttura, che sono determinate dalle condizioni di umidità della stanza e dalla zona di umidità del cantiere.
Accettiamo le condizioni di umidità dello spazio abitativo normale, in base alla temperatura impostata di +20 ºС e all'umidità relativa dell'aria interna del 55%.
Utilizzando la mappa, l'Appendice A e l'Appendice B, determiniamo le condizioni
funzionamento delle strutture di recinzione. Inoltre, secondo l'Appendice B, accettiamo le principali caratteristiche termofisiche dei materiali degli strati di recinzione, vale a dire i coefficienti:
conduttività termica, W/(m·ºС);
assorbimento di calore, W/(m 2 ·ºС);
permeabilità al vapore, mg/(m h Pa).
Tabella 1
Dati iniziali per completare il test
| Dati iniziali | Valori numerici dipendenti dall'ultima cifra della cifra | ||||||||||
| Numero dell'opzione della pianta della sezione del pavimento standard (Appendice D) | |||||||||||
| Altezza del pavimento (da pavimento a pavimento) | 2,7 | 3,0 | 3,1 | 3,2 | 2,9 | 3,0 | 3,1 | 2,7 | 3,2 | 2,9 | |
| Opzione di progettazione della parete esterna (Tabella 2) | |||||||||||
| Parametri della città | Mosca | San Pietroburgo | Kaliningrad | Čeboksary | Nizhny Novgorod | Voronež | Saratov | Volgograd | Orenburg | Penza | |
| , ºС | -28 | -26 | -19 | -32 | -31 | -26 | -27 | -25 | -31 | -29 | |
| , ºС | -3,1 | -1,8 | 1,1 | -4,9 | -4,1 | -3,1 | -4,3 | -2,4 | -6,3 | -4,5 | |
| , giorni | |||||||||||
| , SM | 4,9 | 4,2 | 4,1 | 5,0 | 5,1 | 5,1 | 5,6 | 8,1 | 5,5 | 5,6 | |
| Orientamento secondo le direzioni cardinali | CON | YU | Z | IN | NE | NO | SE | SW | IN | Z | |
| Spessore interpiano | 0,3 | 0,25 | 0,22 | 0,3 | 0,25 | 0,22 | 0,3 | 0,25 | 0,22 | 0,3 | |
| Cucine con piano cottura a due fuochi, tre fuochi, quattro fuochi | + - - | - + - | - - + | + - - | - + - | - - + | + - - | - + - | + - - | - + - |
Misura finestra 1,8 x 1,5 (per soggiorni); 1,5 x 1,5 (per cucina)
Misura porta esterna 1,2 x 2,2
Tavolo 2
Opzioni per soluzioni progettuali per pareti esterne
 | opzione 1 1 strato – malta calcareo-sabbia; 2° strato – calcestruzzo monolitico di argilla espansa  |
 | opzione 2 1 strato – malta calcareo-sabbia; 2° strato – calcestruzzo monolitico di argilla espansa  ; 3° strato – malta cemento-sabbia; Strato 4 – strato strutturato del sistema di facciata |
 | Opzione 3 1 strato – malta calcareo-sabbia; 2° strato – calcestruzzo monolitico di argilla espansa  3° strato – malta cemento-sabbia; Strato 4 – strato strutturato del sistema di facciata |
 | Opzione 4 1 strato – malta calcareo-sabbia; 2° strato – muratura in mattoni di silicato; 3° strato – calcestruzzo monolitico di argilla espansa  |
| | Opzione 5 1° strato – malta calcareo-sabbia; 2° strato – muratura composta da mattoni in ceramica; 3° strato – calcestruzzo monolitico di argilla espansa, ; 4° strato – malta cemento-sabbia; Strato 5 – strato strutturato del sistema di facciata |
 | Opzione 6  |
 | Opzione 7 1 strato – malta calcareo-sabbia; 2° strato – calcestruzzo monolitico di argilla espansa, ; 3° strato – muratura in ceramica |
 | Opzione 8 1 strato – malta calcareo-sabbia; 2° strato – calcestruzzo monolitico di argilla espansa, |
 | Opzione 9 1 strato – malta calcareo-sabbia; 2° strato – calcestruzzo monolitico di argilla espansa, ; 3° strato – muratura in arenaria calcarea |
 | Opzione 10 1 strato – malta calcareo-sabbia; 2° strato – muratura in mattoni di silicato; 3° strato – calcestruzzo monolitico di argilla espansa, ; 4 strati – muratura mattone ceramico |
Tabella 3
Valori del coefficiente di omogeneità termica
| NO. | Veduta della struttura muraria esterna | R |
| Pareti esterne portanti monostrato | 0,98 0,92 | |
| Pareti esterne autoportanti monostrato in edifici a telaio monolitico | 0,78 0,8 | |
| Pareti esterne a doppio strato con isolamento interno | 0.82 0,85 | |
| Pareti esterne a doppio strato con sistemi di facciata non ventilata del tipo LNPP | 0,92 0,93 | |
| Pareti esterne a doppio strato con facciata ventilata | 0,76 0,8 | |
| Pareti esterne a tre strati utilizzando materiali isolanti efficaci | 0,84 0,86 |
2 Soluzioni progettuali per pareti esterne
edifici ad alta efficienza energetica
Soluzioni strutturali per pareti esterne di edifici ad alta efficienza energetica utilizzati nella costruzione di edifici residenziali e pubblici
le strutture possono essere divise in 3 gruppi (Fig. 1):
1) monostrato;
2) due strati;
3) tre strati.
Le pareti esterne monostrato sono realizzate in blocchi di cemento cellulare, che, di norma, sono progettati per essere autoportanti con appoggio piano per piano sugli elementi del pavimento, con protezione obbligatoria dagli influssi atmosferici esterni mediante applicazione di intonaco,
rivestimento, ecc. La trasmissione delle forze meccaniche in tali strutture viene effettuata tramite colonne in cemento armato.
Le pareti esterne a due strati contengono strati portanti e isolanti termici. In questo caso, l'isolamento può essere posizionato come
fuori così come dentro.
All'inizio dell'attuazione del programma di risparmio energetico in Regione di Samara principalmente utilizzato isolamento interno. Come materiali di isolamento termico sono stati utilizzati pannelli in polistirene espanso e fibra di vetro in fiocco URSA. Lato ambiente l'isolamento è stato protetto con cartongesso o intonaco. Per
Per proteggere l'isolamento dall'umidità e dall'accumulo di umidità, è stata installata una barriera al vapore sotto forma di film di polietilene.
Durante l'ulteriore funzionamento degli edifici, sono stati rilevati molti difetti legati all'interruzione del ricambio d'aria nei locali, all'aspetto punti neri, muffe e funghi sulle superfici interne delle pareti esterne. Pertanto, attualmente, l'isolamento interno viene utilizzato solo durante l'installazione della ventilazione meccanica di mandata e di scarico. Come isolanti vengono utilizzati materiali con basso assorbimento d'acqua, ad esempio penoplex e schiuma di poliuretano spruzzato.
I sistemi con isolamento esterno hanno un numero significativo
benefici. Questi includono: elevata uniformità termica, manutenibilità, fattibilità soluzioni architettoniche di varie forme.
Nella pratica di costruzione, vengono utilizzate due opzioni
sistemi di facciata: con strato di intonaco esterno; con intercapedine d'aria ventilata.
Nella prima forma di realizzazione dei sistemi di facciata come
I pannelli in polistirene espanso vengono utilizzati principalmente per l'isolamento.
L'isolamento dagli agenti atmosferici esterni è protetto da uno strato adesivo di base, rete rinforzata in fibra di vetro e uno strato decorativo.
Riso. 1. Tipi di pareti esterne degli edifici ad alta efficienza energetica:
a - monostrato, b - due strati, c - tre strati;
1 – intonaco; 2 – cemento cellulare;
3 – strato protettivo; 4 – muro esterno;
5 – isolamento; 6 – sistema di facciata;
7 – membrana antivento;
8 – intercapedine d'aria ventilata;
11 – mattone faccia a vista; 12 – collegamenti flessibili;
13 – pannello in cemento espanso in argilla; 14 – strato strutturato.
Le facciate ventilate utilizzano solo isolanti non infiammabili sotto forma di lastre di fibra di basalto. L'isolamento è protetto da
esposizione all’umidità atmosferica lastre di facciata, che vengono fissati al muro mediante staffe. Tra le lastre e l'isolante è previsto un intercapedine d'aria.
Quando si progettano sistemi di facciata ventilata, si creano le condizioni di calore e umidità più favorevoli per le pareti esterne, poiché il vapore acqueo che passa attraverso la parete esterna si mescola con l'aria esterna che entra attraverso l'intercapedine d'aria e viene rilasciata sulla strada attraverso i condotti di scarico.
Le pareti a tre strati erette in precedenza erano utilizzate principalmente sotto forma di muratura a pozzo. Erano realizzati con prodotti di piccole dimensioni situati tra l'esterno e strati interni isolamento. Il coefficiente di omogeneità termica delle strutture è relativamente piccolo ( R< 0,5) из-за наличия architravi in mattoni. Quando si implementa la seconda fase di risparmio energetico in Russia, è necessario ottenere i valori richiesti di ridotta resistenza al trasferimento di calore
beh la muratura non è possibile.
Nella pratica costruttiva, sono ampiamente utilizzate pareti a tre strati che utilizzano connessioni flessibili, per la fabbricazione delle quali viene utilizzato rinforzo in acciaio, con le corrispondenti proprietà anticorrosive dell'acciaio o rivestimenti protettivi. Come strato interno viene utilizzato il cemento cellulare e i materiali di isolamento termico sono polistirene espanso, pannelli minerali e penoizol. Lo strato di rivestimento è in mattoni ceramici.
Tre strati muri di cemento A costruzione di alloggi a pannelli di grandi dimensioni sono stati utilizzati per molto tempo, ma con un valore ridotto inferiore
resistenza al trasferimento di calore. Per migliorare le prestazioni termiche
deve essere utilizzata l'omogeneità delle strutture dei pannelli
collegamenti flessibili in acciaio sotto forma di aste singole o loro combinazioni. Il polistirolo espanso viene spesso utilizzato come strato intermedio in tali strutture.
Attualmente, a tre strati
pannelli sandwich per la realizzazione di centri commerciali e strutture industriali.
Come strato intermedio in tali strutture usano
materiali isolanti termici efficaci: lana minerale, polistirene espanso, schiuma poliuretanica e penoizol. Le strutture di recinzione a tre strati sono caratterizzate da eterogeneità dei materiali in sezione trasversale, geometria complessa e giunti. Per ragioni strutturali, la formazione di legami tra i gusci richiede che materiali più resistenti attraversino o penetrino nell'isolamento termico, interrompendo così l'uniformità dell'isolamento termico. In questo caso si formano i cosiddetti ponti freddi. Esempi tipici di tali ponti freddi sono le nervature dei pannelli a tre strati con isolamento efficace edifici residenziali, montaggio ad angolo trave di legno pannelli a tre strati con rivestimento e isolamento in truciolare, ecc.
3 Calcolo termotecnico delle strutture di recinzione esterne
La ridotta resistenza al trasferimento di calore delle strutture di contenimento R 0 deve essere presa in conformità con le specifiche di progettazione, ma non inferiore ai valori richiesti di R 0 tr, determinati in base alle condizioni sanitarie e igieniche, secondo la formula (1), e condizioni di risparmio energetico secondo la Tabella 4.
1. Determiniamo la resistenza al trasferimento di calore richiesta della recinzione, in base alle condizioni sanitarie, igieniche e confortevoli:
(1)
Dove N– coefficiente preso in funzione della posizione della superficie esterna della struttura di recinzione rispetto all'aria esterna, tabella 6;
Temperatura invernale stimata dell'aria esterna, pari alla temperatura media del quinquennio più freddo con una probabilità di 0,92;
Differenza di temperatura standardizzata, °C, tabella 5;
Coefficiente di trasferimento del calore della superficie interna della struttura di recinzione, preso secondo la tabella. 7, W/(m 2 ·ºС).
2. Determiniamo la necessaria ridotta resistenza al trasferimento di calore della recinzione, in base alle condizioni di risparmio energetico.
I gradi giorno del periodo di riscaldamento (CDD) devono essere determinati utilizzando la formula:
GSOP= , (2)
dove è la temperatura media, ºС, e la durata del periodo di riscaldamento con una temperatura media giornaliera dell'aria di 8 ºС. Il valore della resistenza ridotta richiesta al trasferimento di calore è determinato dalla tabella. 4
Tabella 4
È richiesta una ridotta resistenza al trasferimento di calore
involucri edilizi
| Edifici e locali | Gradi giorno del periodo di riscaldamento, °C giorno. | Resistenza ridotta al trasferimento di calore delle strutture di contenimento, (m 2 °C)/W: | |||
| muri | coperture e soffitti sopra i passi carrai | piani mansardati, su vespai freddi e scantinati | finestre e porte balcone | ||
| Istituti residenziali, medici e preventivi e istituti per bambini, collegi. | 2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6 | 3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2 | 2,8 3,7 4,6 5,5 6,4 7,3 | 0,30 0,45 0,60 0,70 0,75 0,80 | |
| Pubblico, ad eccezione di quelli sopra elencati, amministrativo e domestico, ad eccezione dei locali con condizioni umide o bagnate | 1,6 2,4 3,0 3,6 4,2 4,8 | 2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4 | 2,0 2,7 3,4 4,1 4,8 5,5 | 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 | |
| Produzione con modalità secca e normale | 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 | 1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4 | 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 | ||
| Note: 1. I valori intermedi di R 0 tr dovrebbero essere determinati mediante interpolazione. 2. Norme di resistenza al trasferimento di calore delle strutture di recinzione traslucide per locali di edifici industriali con condizioni umide e bagnate, con calore sensibile in eccesso da 23 W/m 3, nonché per locali di edifici pubblici, amministrativi e domestici con condizioni umide o bagnate le condizioni dovrebbero essere prese come per i locali con modalità asciutte e normali di edifici industriali. 3. La ridotta resistenza al trasferimento di calore della parte cieca delle porte dei balconi non deve essere inferiore a 1,5 volte superiore alla resistenza al trasferimento di calore della parte traslucida di questi prodotti. 4. In alcuni casi giustificati legati a soluzioni progettuali specifiche per il riempimento di finestre e altre aperture, è consentito utilizzare progetti di finestre e portefinestre con una resistenza ridotta al trasferimento di calore inferiore del 5% rispetto a quella stabilita nella tabella. |
I valori della ridotta resistenza al trasferimento di calore delle singole strutture di recinzione dovrebbero essere considerati pari a non inferiori a
valori determinati dalla formula (3) per pareti di edifici residenziali e edifici pubblici, o secondo la formula (4) - per il restante allegato
disegni:
(3)
(4)
dove sono le resistenze di scambio termico standardizzate che soddisfano i requisiti della seconda fase di risparmio energetico, (m 2 °C)/W.
3. Trovare la ridotta resistenza al trasferimento di calore
struttura di contenimento secondo la formula
, (5)
Dove R 0 arbitrario.
R– coefficiente di uniformità termica, determinato secondo la Tabella 2.
Determinare il valore R 0 arbitrario per parete esterna multistrato
(m2°C)/W, (6)
Dove R a– resistenza termica della struttura che lo racchiude, (m 2 °C)/W;
– coefficiente di scambio termico (per condizioni invernali) la superficie esterna della struttura di recinzione, determinata secondo la tabella 7, W/(m 2 °C); 23 W/(m2°C).
(m2°C)/W, (7)
Dove R1, R2, …Rn– resistenza termica dei singoli strati della struttura, (m 2 °C)/W.
Resistenza termica R, (m 2 °C)/W, strato multistrato
la struttura di contenimento dovrebbe essere determinata dalla formula
dov'è lo spessore dello strato, m;
Coefficiente di conducibilità termica calcolato del materiale dello strato,
W/(m°C) (Appendice B).
Misurare R predisponiamo in base al disegno della parete esterna progettata.
4. Confrontiamo la resistenza al trasferimento di calore con i valori richiesti, in base a condizioni confortevoli e di risparmio energetico, scegliendo un valore maggiore.
La disuguaglianza deve essere rispettata
Se è soddisfatto, il progetto soddisfa i requisiti termici. Altrimenti è necessario aumentare lo spessore dell'isolante e ripetere il calcolo.
Basato sulla reale resistenza al trasferimento di calore R 0 arbitrario Trovare
coefficiente di trasferimento termico della struttura di recinzione K, W/(m 2 ºС), secondo la formula
Calcolo termotecnico di una parete esterna (esempio di calcolo)
Dati iniziali
1. Zona di costruzione – Samara.
2. La temperatura media del periodo di cinque giorni più freddo con una probabilità di 0,92 T n5 = -30 °C.
3. Temperatura media del periodo di riscaldamento = -5,2 °C.
4. La durata del periodo di riscaldamento è di 203 giorni.
5. Temperatura dell'aria all'interno dell'edificio lattina=20°C.
6. Umidità relativa =55%.
7. Zona di umidità – secca (Appendice A).
8. Condizioni operative delle strutture di recinzione - A
(Appendice B).
La Tabella 5 mostra la composizione della recinzione e la Figura 2 mostra l'ordine degli strati nella struttura.
Procedura di calcolo
1. Determiniamo la resistenza al trasferimento di calore richiesta della parete esterna, in base a criteri sanitari, igienici e confortevoli
condizioni:
Dove N– coefficiente preso a seconda della posizione
la superficie esterna della struttura di recinzione rispetto all'aria esterna; per pareti esterne N = 1;
Temperatura di progetto dell'aria interna, °C;
La temperatura stimata dell'aria esterna invernale è pari alla temperatura media del quinquennio più freddo
sicurezza 0,92;
Differenza di temperatura standard, °C, tabella 5, per pareti esterne di edifici residenziali 4 °C;
Coefficiente di trasferimento del calore della superficie interna della struttura di recinzione, preso secondo la tabella. 7, 8,7 W/(m 2 ·ºС).
Tabella 5
Composizione della scherma
2. Determiniamo la ridotta resistenza al trasferimento di calore richiesta della parete esterna, in base alla condizione di risparmio energetico. I gradi giorno del periodo di riscaldamento (CDD) sono determinati dalla formula
GSOP= = (20+5,2)·203 = 5116 (ºС·giorno);
dove è la temperatura media, ºС, e la durata del periodo di riscaldamento con una temperatura media giornaliera dell'aria di 8 ºС
(m2 ·ºС)/W.
È richiesta una ridotta resistenza al trasferimento di calore
determinato dalla tabella. 4 con il metodo dell'interpolazione.
3. Di due valori 1,43 (m 2 ·ºС)/W e 3,19 (m 2 ·ºС)/W
prendiamo il valore più alto di 3,19 (m 2 ·ºС)/W.
4. Determinare lo spessore isolante richiesto in base alle condizioni.
La ridotta resistenza al trasferimento di calore della struttura di contenimento è determinata dalla formula
Dove R 0 arbitrario.– resistenza al trasferimento di calore della superficie della parete esterna senza tener conto dell’influenza degli angoli esterni, dei giunti e dei soffitti, pendenze delle finestre e inclusioni termoconduttrici, (m 2 °C)/W;
R– coefficiente di uniformità termica, a seconda del progetto della parete, determinato secondo la Tabella 2.
Accetta per pareti esterne a doppio strato con
isolamento esterno, vedere tabella. 3.
(m2°C)/W
6. Determinare lo spessore dell'isolamento
M è il valore standard dell'isolamento.
Accettiamo il valore standard.
7. Determinare la ridotta resistenza al trasferimento di calore
strutture di recinzione, basate su spessore standard isolamento
(m2°C)/W
(m2°C)/W
La condizione deve essere soddisfatta
3,38 > 3,19 (m 2 °C)/W - condizione rispettata
8. Sulla base dell'effettiva resistenza al trasferimento di calore della struttura di recinzione, troviamo il coefficiente di trasferimento del calore della parete esterna
W/(m2°C)
9. Spessore della parete
Porte finestre e balconi
Secondo la tabella 4 e secondo GSOP = 5116 ºС giorno troviamo per finestre e porte balcone (m 2 °С)/W
W/(m2°C).
Porte esterne
L'edificio accetta doppie porte esterne con vestibolo
tra di loro (m 2 °C)/W.
Coefficiente di scambio termico della porta esterna
W/(m2°C).
3.2 Calcolo termico del solaio sottotetto
(esempio di calcolo)
La tabella 6 mostra la composizione della struttura del solaio e la figura 3 mostra l'ordine degli strati nella struttura.
Tabella 6
Composizione della struttura
| NO. | Nome | Spessore, m | Densità, kg/m3 | Coefficiente di conducibilità termica, W/(m o C) |
| Lastra in cemento armato soffitto cavo | 0,22 | 1,294 | ||
| Stuccatura con malta cemento-sabbia | 0,01 | 0,76 | ||
| Impermeabilizzazione: uno strato di tecnoelast EPP | 0,003 | 0,17 | ||
| Calcestruzzo argilloso espanso | 0,05 | 0,2 | ||
| Massetto da malta cementizia-sabbia | 0,03 | 0,76 |
Calcolo termotecnico del soffitto di una mansarda calda
Per l'edificio residenziale in questione:
14ºС; 20ºС; -5,2ºС; 203 giorni; - 30ºС;
GSOP = 5116 ºС giorno.
Definiamo
|
Determiniamo il valore della resistenza al trasferimento di calore richiesta del pavimento di una soffitta calda, secondo.
Dove 
4,76 · 0,12 = 0,571 (m2°C)/W.
dove 12 W/(m 2 ·ºС) per i solai, R= 1
1/8,7+0,22/1,294+0,01/0,76+
0,003/0,17+0,05/0,2+ 0,03/0,76+
1/12 = 0,69 (m2oC)/W.
Coefficiente di scambio termico di un solaio caldo
W/(m2°C)
Spessore solaio sottotetto
3.3 Calcolo termico del solaio sovrastante
seminterrato non riscaldato
La tabella 7 mostra la composizione della recinzione. La Figura 4 mostra l'ordine degli strati nella struttura.
Per i piani sopra un seminterrato non riscaldato, si presuppone che la temperatura dell'aria nel seminterrato sia di 2 ºС; 20ºС; -5,2 ºС 203 giorni; GSOP = 5116 ºС giorno;
La resistenza al trasferimento di calore richiesta è determinata dalla tabella. 4° GDPR più grande
4,2 (m2°C)/W.
Secondo dove 
4,2 · 0,36 = 1,512 (m2°C)/W.
Tabella 7
Composizione della struttura
Determiniamo la resistenza ridotta della struttura:
dove 6 W/(m 2 ·ºС) tabella. 7, - per i piani sopra un seminterrato non riscaldato, R= 1
1/8,7+0,003/0,38+0,03/0,76+0,05/0,044+0,22/1,294+1/6=1,635(m 2 oC)/O.
Coefficiente di scambio termico del pavimento sopra un seminterrato non riscaldato
W/(m2°C)
Spessore del pavimento sopra un seminterrato non riscaldato
4 Calcolo della perdita di calore nei locali dell'edificio
Il calcolo della perdita di calore dovuta alle recinzioni esterne viene effettuato per ciascuna stanza del primo e del secondo piano per metà dell'edificio.
Le perdite di calore dei locali riscaldati sono costituite da quelle principali e aggiuntive. Le perdite di calore nei locali di un edificio sono determinate come la somma delle perdite di calore attraverso le singole strutture di recinzione
(pareti, finestre, soffitto, pavimento sopra un seminterrato non riscaldato) arrotondato a 10 W. ; H – 16 ºС.
Le lunghezze delle strutture di recinzione vengono prese in base alla planimetria. In questo caso lo spessore delle pareti esterne dovrà essere ricavato rispettando i dati di calcolo termotecnico. L'altezza delle strutture di recinzione (muri, finestre, porte) viene presa in base ai dati iniziali dell'attività. Quando si determina l'altezza del muro esterno, è necessario tenere conto dello spessore del pavimento o della struttura del sottotetto (vedere Fig. 5).
;
dove è l'altezza del muro esterno, rispettivamente, del primo e
secondi piani;
Lo spessore dei pavimenti sopra il seminterrato non riscaldato e
sottotetto (accettato da calcoli termotecnici);
Lo spessore della soletta dell'interpiano.
|
|
Riso. 5. Determinazione delle dimensioni delle strutture di recinzione nel calcolo della perdita di calore della stanza (NS - pareti esterne,
Pl - pavimento, Pt - soffitto, O - finestre):
a – sezione dell'edificio; b – pianta dell'edificio.
Oltre alle principali perdite di calore, è necessario tenerne conto
perdita di calore dovuta al riscaldamento dell’aria di infiltrazione. L'aria di infiltrazione entra nella stanza a una temperatura vicina a
temperatura dell'aria esterna. Pertanto durante la stagione fredda deve essere riscaldato a temperatura ambiente.
Il consumo di calore per il riscaldamento dell'aria di infiltrazione viene calcolato secondo la formula
dov'è il consumo specifico di aria rimossa, m 3 / h; per residenziale
edifici, sono ammessi 3 m 3 / h per 1 m 2 di superficie del soggiorno e della cucina;
Per comodità di calcolo della perdita di calore, è necessario numerare tutte le stanze dell'edificio. La numerazione va fatta piano per piano, iniziando, ad esempio, con stanze d'angolo. Ai locali al primo piano sono assegnati i numeri 101, 102, 103..., al secondo - 201, 202, 203.... Il primo numero indica a quale piano si trovano i locali in questione. Nel compito, agli studenti viene data una planimetria tipica, quindi sopra la stanza 101 c'è la stanza 201, ecc. Le scale sono designate LK-1, LK-2.
Il nome delle strutture di recinzione è appropriato
abbreviato come: muro esterno - NS, doppia finestra - DO, porta del balcone– BD, parete interna – BC, soffitto – PT, pavimento – PL, porta esterna ND.
L'orientamento abbreviato delle strutture di recinzione rivolte a nord è N, est è E, sud-ovest è SW, nord-ovest è NW, ecc.
Quando si calcola l'area delle pareti, è più conveniente non sottrarre da esse l'area delle finestre; pertanto, la perdita di calore attraverso le pareti è alquanto sovrastimata. Quando si calcola la perdita di calore attraverso le finestre, il coefficiente di scambio termico è considerato pari a . Lo stesso vale se nella parete esterna sono presenti porte balcone.
Il calcolo della perdita di calore viene effettuato per i locali del primo piano, quindi per il secondo. Se la stanza ha una disposizione e un orientamento rispetto ai punti cardinali simili alla stanza calcolata in precedenza, la perdita di calore non viene ricalcolata e nel modulo della perdita di calore di fronte al numero della stanza viene scritto: "Lo stesso del n."
(indicare il numero di una stanza simile precedentemente calcolata) e il valore finale della perdita di calore per questa stanza.
Perdita di calore scala determinato generalmente su tutta la sua altezza, come per una stanza.
Perdita di calore attraverso barriere edili tra ambienti riscaldati adiacenti, ad esempio attraverso pareti interne, dovrebbe essere preso in considerazione solo se la differenza nelle temperature calcolate dell'aria interna di questi locali è superiore a 3 ºС.
Tabella 8
Perdita di calore nei locali
| Numero di Camera | Nome della stanza e sua temperatura interna | Caratteristiche della recinzione | Coefficiente di scambio termico k, W/(m 2o C) | Differenza di temperatura stimata (t in - t n5) n | Ulteriore perdita di calore | Somma delle perdite di calore aggiuntive | Perdita di calore attraverso le recinzioni D o, W | Consumo di calore per il riscaldamento dell'aria di infiltrazione Q inf, W | Emissioni di calore domestico Q vita, W | Perdita di calore nella stanza Q pom, W | ||||
| Nome | orientamento | dimensioni axb, m | superficie F, m 2 | per l'orientamento | altro | |||||||||
Determinare lo spessore isolante richiesto in base alle condizioni di risparmio energetico.
Dati iniziali. Opzione numero 40.
L'edificio è un edificio residenziale.
Zona di costruzione: Orenburg.
Zona di umidità – 3 (asciutta).
Condizioni di progettazione
|
Nome dei parametri di progettazione |
Designazione dei parametri |
Unità |
Valore stimato |
|
|
Temperatura dell'aria interna stimata | ||||
|
Temperatura dell'aria esterna stimata | ||||
|
Temperatura di progetto di una mansarda calda | ||||
|
Temperatura stimata del sottosuolo tecnico | ||||
|
Durata della stagione di riscaldamento | ||||
|
Temperatura media dell'aria esterna durante il periodo di riscaldamento | ||||
|
Gradi-giorno della stagione di riscaldamento |
Progettazione di recinzioni
Intonaco calcareo – 10 mm. δ1 = 0,01 m; λ 1 = 0,7 W/m∙ 0 C
Mattone in argilla ordinaria – 510 mm. δ2 = 0,51 m; λ2 = 0,7 W/m∙ 0 C
Isolamento URSA: δ 3 = ?m; λ3 = 0,042 W/m∙0C
Traferro – 60 mm. δ3 = 0,06 m; R a.l = 0,17 m 2 ∙ 0 C/O
Rivestimento della facciata (rivestimento) – 5 mm.
Nota: la copertura del raccordo non viene presa in considerazione nel calcolo, perché gli strati della struttura situati tra l'intercapedine d'aria e la superficie esterna non vengono presi in considerazione nei calcoli di ingegneria termica.
1. Gradi-giorno del periodo di riscaldamento
D d = (t int – t ht) z ht
dove: t int - temperatura media calcolata dell'aria interna, °C, determinata dalla tabella. 1.
D d = (22 + 6,3) 202 = 5717°С∙giorno
2. Valore standardizzato della resistenza al trasferimento di calore, R req, tabella. 4.
R req = a∙D d + b = 0,00035∙5717 + 1,4 = 3,4 m 2 ∙ 0 S/O
3. Lo spessore isolante minimo consentito risulta dalla condizione R₀ = R req
R 0 = R si + ΣR k + R se =1/α int + Σδ/λ+1/α ext = R req
δ ut = λ ut = ∙0,042 = ∙0,042 = (3,4 – 1,28)∙0,042 = 0,089 m
Accettiamo uno spessore dell'isolamento pari a 0,1 m
4. Ridotta resistenza al trasferimento di calore, R₀, tenendo conto dello spessore isolante accettato
R 0 = 1/α int + Σδ/λ+1/α ext = 1/8,7 + 0,01/0,7 + 0,51/0,7 + 0,1/0,042 + 0,17 + 1/10 ,8 = 3,7 m 2 ∙ 0 S/O
5. Controllare la struttura per la formazione di condensa sulla superficie interna della recinzione.
La temperatura della superficie interna della recinzione τ si, 0 C, deve essere superiore al punto di rugiada t d, 0 C, ma non inferiore a 2-3 0 C.
La temperatura della superficie interna, τ si, delle pareti dovrebbe essere determinata dalla formula
τ si = t int - / (R o α int) = 22 - 
0C
dove: t int – temperatura stimata dell'aria all'interno dell'edificio;
t ext - temperatura stimata dell'aria esterna;
n – coefficiente che tiene conto della dipendenza della posizione della superficie esterna delle strutture di recinzione rispetto all'aria esterna ed è riportato nella Tabella 6;
α int - coefficiente di scambio termico della superficie interna dell'involucro esterno di un sottotetto caldo, W/ (m °C), accettato: per pareti - 8,7; per rivestimenti di edifici di 7-9 piani - 9,9; Edifici di 10-12 piani - 10,5; Edifici da 13 a 16 piani - 12 W/(m °C);
R₀ - ridotta resistenza al trasferimento di calore (pareti esterne, soffitti e rivestimenti di un sottotetto caldo), m °C/W.
La temperatura del punto di rugiada t d viene presa secondo la Tabella 2.
Quando si determina la necessità di un isolamento aggiuntivo di una casa, è importante conoscere in particolare la perdita di calore delle sue strutture. Il calcolatore online della conduttività termica delle pareti ti aiuterà a eseguire calcoli in modo rapido e preciso.
In contatto con
Perché hai bisogno di un calcolo?
La conduttività termica di un dato elemento costruttivo è la capacità di un edificio di condurre il calore attraverso un'unità della sua superficie quando la differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno della stanza è di 1 grado. CON.
I calcoli termotecnici delle strutture di recinzione eseguiti dal servizio sopra menzionato sono necessari per i seguenti scopi:
- selezionare le apparecchiature di riscaldamento e il tipo di sistema che consenta non solo di compensare la perdita di calore, ma anche di creare una temperatura confortevole all'interno dei locali residenziali;
- determinare la necessità di un ulteriore isolamento dell'edificio;
- durante la progettazione e la costruzione di un nuovo edificio per la selezione materiale della parete fornire la minima perdita di calore in determinate condizioni climatiche;
- per creare una temperatura confortevole nella stanza non solo durante la stagione di riscaldamento, ma anche in estate quando fa caldo.
Attenzione! Svolgimento indipendente calcoli termici strutture murali, utilizzare i metodi e i dati descritti in documenti normativi come SNiP II 03 79 “Construction Heat Engineering” e SNiP 02/23/2003 “ Protezione termica edifici."
Da cosa dipende la conducibilità termica?
Il trasferimento di calore dipende da fattori quali:
- Il materiale con cui è costruita la struttura è vari materiali differiscono nella loro capacità di condurre il calore. Sì, concreto diversi tipi i mattoni contribuiscono a una grande perdita di calore. Tronchi zincati, legname, blocchi di schiuma e gas, al contrario, con uno spessore inferiore, hanno una conduttività termica inferiore, che garantisce ritenzione del calore all'interno della stanza e costi molto inferiori per l'isolamento e il riscaldamento dell'edificio.
- Spessore della parete: maggiore è questo valore, minore sarà il trasferimento di calore attraverso il suo spessore.
- Umidità del materiale: maggiore è l'umidità della materia prima con cui è costruita la struttura, più calore conduce e più velocemente collassa.
- La presenza di pori d'aria nel materiale - i pori riempiti d'aria impediscono una perdita di calore accelerata. Se questi pori sono pieni di umidità, aumenta la perdita di calore.
- La presenza di isolamento aggiuntivo: le pareti rivestite con uno strato isolante all'esterno o all'interno presentano valori di perdita di calore molte volte inferiori a quelli non isolati.
Nella costruzione, insieme alla conduttività termica delle pareti, si è diffusa una caratteristica come la resistenza termica (R). Viene calcolato tenendo conto dei seguenti indicatori:
- coefficiente di conduttività termica del materiale della parete (λ) (W/m×0С);
- spessore della struttura (h), (m);
- presenza di isolamento;
- contenuto di umidità del materiale (%).
Più basso è il valore di resistenza termica, più la parete è suscettibile alle dispersioni di calore.
I calcoli di ingegneria termica delle strutture di recinzione per questa caratteristica vengono eseguiti utilizzando la seguente formula:
R=h/λ; (m2×0С/W)
Esempio di calcolo della resistenza termica:
Dati iniziali:
- la parete portante è realizzata con travi a secco di pino dello spessore di 30 cm (0,3 m);
- il coefficiente di conducibilità termica è 0,09 W/m×0С;
- calcolo del risultato.
Pertanto, la resistenza termica di tale muro sarà:
R=0,3/0,09=3,3 m2×0С/W
I valori ottenuti come risultato del calcolo vengono confrontati con quelli standard secondo SNiP II 03 79. In questo caso, viene preso in considerazione un indicatore come il grado giorno del periodo durante il quale continua la stagione di riscaldamento .
Se il valore ottenuto è uguale o superiore al valore standard, il materiale e lo spessore delle strutture delle pareti sono selezionati correttamente. Altrimenti l'edificio dovrà essere isolato per raggiungere il valore standard.
Se è presente l'isolamento, la sua resistenza termica viene calcolata separatamente e sommata con lo stesso valore del materiale della parete principale. Inoltre, se il materiale della struttura del muro ha alta umidità, applicare il coefficiente di conduttività termica appropriato.
Per calcolare con maggiore precisione la resistenza termica di una determinata struttura, al risultato ottenuto vengono aggiunti valori simili per finestre e porte fronte strada.
Valori validi
Quando si esegue un calcolo di ingegneria termica di un muro esterno, viene presa in considerazione anche la regione in cui verrà posizionata la casa:
- Per le regioni meridionali con inverni caldi e piccoli sbalzi di temperatura, è possibile erigere pareti di piccolo spessore con materiali con un grado medio di conducibilità termica - ceramica monocottura e bicottura e argilla, e ad alta densità. Lo spessore delle pareti per tali regioni non può essere superiore a 20 cm.
- Allo stesso tempo, per le regioni settentrionali è più opportuno ed economicamente vantaggioso costruire strutture murarie di chiusura di medio e grande spessore con materiali con elevata resistenza termica - tronchi arrotondati, gas e calcestruzzo espanso di media densità. Per tali condizioni vengono erette strutture murarie spesse fino a 50-60 cm.
- Per le regioni dal clima temperato e alternato condizioni di temperatura in inverno sono adatti con resistenza termica elevata e media: cemento gassoso e espanso, legno, diametro medio. In tali condizioni, lo spessore delle strutture di recinzione delle pareti, tenendo conto dell'isolamento, non è superiore a 40–45 cm.
Importante! Il calcolo più accurato della resistenza termica delle strutture murali è il calcolatore della perdita di calore, che tiene conto della regione in cui si trova la casa.
Trasferimento di calore di vari materiali
Uno dei principali fattori che influenzano la conduttività termica di un muro è il materiale da costruzione con cui è costruito. Questa dipendenza è spiegata dalla sua struttura. Pertanto, i materiali con bassa densità hanno la conduttività termica più bassa, in cui le particelle sono disposte in modo piuttosto lasco e c'è un gran numero di pori e vuoti pieni d'aria. Questi includono vari tipi di legno, cemento leggero poroso: schiuma, gas, calcestruzzo di scorie e mattoni cavi di silicato.
I materiali con elevata conduttività termica e bassa resistenza termica includono vari tipi di calcestruzzo pesante e mattoni monolitici di arenaria calcarea. Questa caratteristica è spiegata dal fatto che le particelle in esse contenute si trovano molto vicine tra loro, senza vuoti o pori. Ciò contribuisce a un trasferimento di calore più rapido attraverso lo spessore della parete e a una maggiore perdita di calore.
Tavolo. Coefficienti di conducibilità termica materiali da costruzione(SNiP II 03 79)
Calcolo di una struttura multistrato
Il calcolo termotecnico di una parete esterna composta da più strati viene eseguito come segue:
- utilizzando la formula sopra descritta si calcola il valore della resistenza termica di ciascuno degli strati della “torta murale”;
- si sommano i valori di questa caratteristica di tutti gli strati, ottenendo la resistenza termica totale della struttura multistrato della parete.
Sulla base di questa tecnica è possibile calcolare lo spessore. Per fare ciò, è necessario moltiplicare la resistenza termica mancante allo standard per il coefficiente di conduttività termica dell'isolamento: il risultato è lo spessore dello strato isolante.
Utilizzando il programma TeReMOK i calcoli termici vengono eseguiti automaticamente. Affinché il calcolatore della conduttività termica delle pareti possa eseguire i calcoli, è necessario inserire i seguenti dati iniziali:
- tipologia di edificio – residenziale, industriale;
- materiale della parete;
- spessore della struttura;
- regione;
- temperatura e umidità richieste all'interno dell'edificio;
- presenza, tipo e spessore dell'isolamento.
Video utile: come calcolare autonomamente la perdita di calore in una casa
Pertanto, il calcolo termotecnico delle strutture di recinzione è molto importante sia per una casa in costruzione che per un edificio costruito molto tempo fa. Nel primo caso un corretto calcolo termico ti permetterà di risparmiare sul riscaldamento; nel secondo potrai selezionare l’isolamento ottimale in termini di spessore e composizione.
