Schéma pro tepelnětechnický výpočet stěny

Již jsme četli článek „Materiál stěn. Jak si vybrat.” s různými materiály pro stavbu stěn, v tomto článku budeme hovořit o výpočtech tepelné techniky pro určení parametrů stěny.

Poté, co jsme se rozhodli pro materiál stěny, vyvstává otázka – Jak silnou stěnu udělat, aby v domě bylo v zimě teplo a v létě chlad? K tomu budeme muset provést tepelně technický výpočet stěny. Výpočet se provádí podle regulační dokumentace.

Regulační dokumenty potřebné pro výpočet:

    (SP 50.13330.2012). “Tepelná ochrana budov.” Aktualizované vydání z roku 2012. (SP 131.13330.2012). „Stavební klimatologie“. Aktualizované vydání z roku 2012. “Projektování tepelné ochrany budov.” „Budovy jsou obytné a veřejné. Parametry vnitřního mikroklimatu.”

Počáteční údaje pro výpočet:

  1. Určujeme podnebné pásmo, ve kterém budeme dům stavět. Otevíráme SNiP 23-01-99*.“Stavební klimatologie“, najdeme tabulku 1. V této tabulce najdeme naše město (nebo město ležící co nejblíže staveništi), např. pro výstavbu na vesnici nachází se poblíž města Murom, vezmeme ukazatele města Murom! ze sloupce 5 – „Teplota vzduchu nejchladnějšího pětidenního období, s pravděpodobností 0,92“ – „-30°C“;
  2. Délku topného období určíme – otevřená tabulka 1 v SNiP 23-01-99* a ve sloupci 11 (při průměrné denní teplotě venkovního vzduchu 8°C) doba trvání je zht = 214 dní;
  3. Určíme průměrnou teplotu venkovního vzduchu pro topné období, k tomu ze stejné tabulky 1 SNIP 23-01-99* vyberte ve sloupci 12 hodnotu – tht = -4,0°С.
  4. Optimální vnitřní teplota se bere podle tabulky 1 v GOST 30494-96 – odstín = 20°C;

Poté se musíme rozhodnout pro návrh samotné stěny. Vzhledem k tomu, že domy byly dříve stavěny z jednoho materiálu (cihla, kámen atd.), byly zdi velmi silné a masivní. Ale s rozvojem technologie mají lidé nové materiály, které mají velmi dobrou tepelnou vodivost, což umožnilo výrazně snížit tloušťku stěn vyrobených z hlavního (nosného materiálu) přidáním tepelně izolační vrstvy, tedy objevily se vícevrstvé stěny.

Ve vícevrstvé stěně jsou alespoň tři hlavní vrstvy:

  • 1. vrstva – nosná stěna – jejím účelem je přenesení zatížení z nadložních konstrukcí do základů;
  • 2. vrstva – tepelná izolace – jejím účelem je co nejvíce udržet teplo uvnitř domu;
  • 3. vrstva – dekorativní a ochranná – jejím účelem je udělat fasádu domu krásnou a zároveň chránit izolační vrstvu před vlivem vnějšího prostředí (déšť, sníh, vítr atd.);
READ
Jak správně vypnout klimatizaci?

Pro náš příklad zvažte následující složení stěny:

  • 1. vrstva – nosnou stěnu přijímáme z pórobetonových tvárnic tloušťky 400 mm (konstrukčně přijímáme – s přihlédnutím k tomu, že na ni budou spočívat podlahové trámy);
  • Vrstva 2 – z desky z minerální vlny, její tloušťku určíme pomocí tepelně technických výpočtů!
  • 3. vrstva – přijímáme lícové vápenopískové cihly tloušťky vrstvy 120 mm;
  • 4. vrstva – vzhledem k tomu, že vnitřek naší stěny bude pokryt vrstvou omítky z cementově pískové malty, zahrneme ji také do výpočtu a nastavíme její tloušťku na 20 mm;

Tepelnětechnický výpočet.

Přistupujeme přímo k tepelně technickému výpočtu, konkrétně potřebujeme zvolit tloušťku 2. vrstvy (izolace) na základě podmínek staveniště.
Nejprve stanovíme standard tepelné ochrany z podmínek dodržování hygienických norem.
Podle vzorce 3 z SNiP 23/02/2003 „Tepelná ochrana budov“ se vypočítá standardní (nebo jinými slovy maximální přípustný) odpor prostupu tepla, vzorec vypadá takto:

kde:
n = 1 – koeficient převzat podle tabulky 6, ze SNiP 23/02/2003 „Tepelná ochrana budov“ pro vnější stěnu (v poslední aktualizované SP však byl tento koeficient zrušen!);

odstín = 20°С – optimální pokojová teplota, z výchozích údajů;

text = -30°С – teplota nejchladnějšího pětidenního období, hodnota z původních údajů;

Δtn = 4°C – tento ukazatel je převzat podle tabulky 5, ze SNiP 23/02 „Tepelná ochrana budov“ normalizuje teplotní rozdíl mezi teplotou vzduchu uvnitř místnosti a teplotou vnitřního povrchu obestavby. konstrukce (stěna);

αint = 8,7 W/(m2×°С) – součinitel prostupu tepla vnitřního povrchu obvodové konstrukce, převzat podle tabulky 7 ze SNiP 23/02 „Tepelná ochrana budov“ pro vnější stěny.

Výpočet standardního odporu prostupu tepla

přijatý odpor přenosu tepla z hygienických norem Rreq = 1.437 m2*℃/W;

Za druhé určíme odpor prostupu tepla z podmínek úspory energie.

Určujeme den-stupeň topného období, k tomu používáme vzorec podle odstavce 5.3 v SNiP 23-02-2003 „Tepelná ochrana budov“:

Dd = (tón – tht)zht = (20 + 4,0)*214 = 5136 °C×den

Poznámka: denostupně jsou také zkráceny jako GSOP.

Dále, podle SNiP 23-02-2003 „Tepelná ochrana budov“, v závislosti na denostupu v oblasti výstavby vypočítáme standardní hodnotu sníženého odporu prostupu tepla pomocí vzorce:

Rreq= a*Dd + b = 0,00035 × 5136 + 1,4 = 3,1976 m2 × °C/W,

READ
Jak se zbavit plísně na bambusu?

kde: Dd – denostupeň topného období ve městě Murom,

a a b jsou koeficienty podle tabulky 4, sloupec 3, SNiP 23/02 „Tepelná ochrana budov“ pro stěny obytného domu.
tím jsme získali druhou hodnotu odporu prostupu tepla na základě energetické účinnosti Rreq = 3,198 m2*℃/W;

Pro další výpočet stěny vezmeme největší hodnotu ze dvou ukazatelů Rreq, které jsme vypočítali (1,437 a 3,198), a označíme ji jako Rreq = 3,198 m2*℃/W;

Stanovení tloušťky izolace

Pro každou vrstvu naší vícevrstvé stěny je nutné vypočítat tepelný odpor pomocí vzorce:

kde:
δi—tloušťka vrstvy, mm;
λi je vypočtený koeficient tepelné vodivosti materiálu vrstvy W/(m × °C).

Pro každou vrstvu vypočítáme tepelný odpor
1 vrstva (pórobetonové tvárnice): R1 = 0,4/0,29 = 0,116 m2×°C/W.
Vrstva 3 (obkladová vápenopísková cihla): R3 = 0,12/0,87 = 0,104 m2×°C/W.
4. vrstva (omítka): R4 = 0,02/0,87 = 0,023 m2×°C/W.

Stanovení minimálního přípustného (požadovaného) tepelného odporu tepelně izolačního materiálu:

Stanovení minimálního přípustného tepelného odporu materiálu

Rint = 1/αint = 1/8,7 – odpor prostupu tepla na vnitřním povrchu;

Rext = 1/αext = 1/23 – odpor prostupu tepla na vnějším povrchu,

αext se bere podle tabulky 14 [5] pro vnější stěny;

ΣRi = 0,116 + 0,104 + 0,023 – součet tepelných odporů všech vrstev stěny bez vrstvy izolace, stanovený s přihlédnutím ke součinitelům tepelné vodivosti materiálů přijatých ve sloupci A nebo B (sloupce 8 a 9 tabulky D1 SP 23-101-2004) v souladu s vlhkostními podmínkami nástěnný provoz, m2 °C/W

Tloušťka izolace je:

Výpočet minimální tloušťky izolace

kde: λth je součinitel tepelné vodivosti izolačního materiálu, W/(m °C).

Stanovení tepelného odporu stěny z podmínky, že celková tloušťka izolace bude 250 mm:

Vzorec pro výpočet tepelného odporu materiálu

kde: ΣRт,i – součet tepelných odporů všech vrstev plotu včetně izolační vrstvy o přijaté konstrukční tloušťce, m2 °C/W.

Ze získaného výsledku můžeme usoudit, že

R0 = 3,343m2×°C/W > Rtr0 = 3,198m2×°C/W → proto je tloušťka izolace zvolena správně.

Máme tedy hotový tepelnětechnický výpočet stěny a známe tloušťky všech vrstev, které ji tvoří. Abyste se nemuseli dlouze zaobírat regulační dokumentací a všechny tyto složité vzorce si spočítat sami na kalkulačce, můžete použít kalkulačku „Tepelně technický výpočet stěny“, kde stačí vybrat počáteční údaje a samotný výpočet bude proveden automaticky.