Расчет системы утепления

Украина размещена в северном умеренном климатическом поясе (кроме южного берега Крыма, что размещен в субтропической зоне). На климат Украины существенно влияют Крымские и Карпатские горы, что препятствуют продвижению влажных масс с запада и холодных арктических масс воздуха с севера. Циклоны с Атлантики приносят на северную часть Украины пасмурную погоду с осадками и потеплениями зимой, а летом – похолодания. У южной части Украины циклоны наблюдаются реже, а чаще – антициклоны, что обуславливают резкое похолодание зимой и прогревания воздуха летом. Кроме усиления континентального климата из запада на восток по долготе наблюдается зональность климата с севера на юг, что подтверждают данные СНиП 23.01-99 «Строительная климатология». Увеличиваются летние и зимние температуры, уменьшается относительная влажность воздуха, а также уменьшается количество осадков.

Количество дней с отрицательными температурами составляет:

— в северной части Украины – от 110 до 126 дней;
— в южной части Украины – от 70 до 110 дней;
— на южном берегу Крыма – не более 16 дней.

Например, в Ялте температура воздуха зимой местами не опускается ниже 0 °С.

На основании комплексного объединения среднемесячной температуры воздуха в январе и июле, средней скорости ветра за три зимних месяца, среднемесячной влажности воздуха в январе и июле разработано климатическое районирование территории Украины за температурными зонами.

Климатическое районирование территории Украины за температурными зонами

Температурные зоны характеризуются количеством градусосуток относительного периода в соответствии ДБН В2.6.-31:2006 «Конструкции зданий и сооружений. Тепловая изоляции здания». Температурные зоны определенного района строительства или реконструкции объекта определяются по карте-схеме температурных зон.

Количество градусосуток отопительного периода определяется за формулой:

S=(tвн–tот.пер)ξот.пер,

где tвн – расчетная температура внешнего воздуха; tот.пер – средняя температура внешнего воздуха отопительного периода из средней суточной температурой, что ниже или равна 281 К (для каждого региона Украины определяется в соответствии СНиП 23.01-99), ξот.пер – длительность периода из средней суточной температурой воздуха, что ниже или равна 8 °С (для каждого региона определяется в соответствии СНиП 23.01-99).

При проектировании системы утепления выполняют теплотехнический расчет за такими параметрами внешних ограждающих конструкций:

— сопротивление теплопередачи; — оптимальная толщина слоя утеплителя для дома; — теплопрочность;
— сопротивление паропроницаемости.

Расчет системы утепления основывается на санитарно-технических требованиях с параметрами влаго-теплового режима у помещении в отопительный период, что распространяются на все регионы Украины независимо от температурных зон, параметров внешних ограждающих конструкций, и которые регламентированы такими нормативными документами:

— ДБН В2.2.-3-97 «Здания и сооружения. Здания и сооружения детских учебных заведений»;
— ДБН В.2.2-4-96 «Здания и сооружения. Здания и сооружения детских дошкольных заведений»;
— ДБН В.2.2-10-2001 «Здания и сооружения. Заведения охраны труда»;
— ДБН В.2.2-15-2005 «Здания и сооружения. Жилые дома. Основные положения»,
— ДБН В.2.6-31-2006 «Конструкции зданий и сооружений. Тепловая изоляция сооружений»;
— ДБН В.2.2-9-99 «Здания и сооружения. Общественные здания и сооружения. Основные положения».

Расчетные значения температуры и относительной влажности воздуха в помещениях жилых и общественных домов, больницах, детских учебных заведениях, дошкольных заведения устанавливаются пересчитанными выше правилами и нормами Украины и наведены в таблице.

Расчетные значения температуры и относительной влажности воздуха сооружений

Режим влажности у помещения зданий и сооружений у зимний период зависит от относительной влажности воздуха и температуры устанавливаются в соответствии ДБН В.2.6-31:2006.

Режим влажности в помещениях в зависимости от относительной влажности и температуры

Условия влажности эксплуатации материала в ограждающих конструкциях
(ДБН В.2.6-31:2006)

Требования ДБН В2.6-31:2006 сводятся к тому, что значения сопротивления теплопередачи, теплостойкость, паро- и воздухопроницаемости ограждающих конструкций не превышали граничных значений, что установлены этими нормами.

Расчет системы утепления для внешних ограждающих конструкций отапливаемых домов, а также внутренних межквартирных конструкций, что разделяют помещения, температура воздуха в которых отличается на 276 К (3 °С) и больше, сводится к обязательному выполнению таких условий:

R∑cc ≥ Rq min;

δtпер ≤ δtс-г;

τв min » tmin,

где R∑cc – сводное сопротивление теплопередачи непрозрачной ограждающей конструкции или непрозрачной части ограждающей конструкции (для термически однородных ограждающих конструкций определяют сопротивление теплопередачи), сводное сопротивление светлопрозрачных ограждающих конструкций, м2*К/Вт; Rq min – минимальное допустимое значение сопротивления теплопередачи непрозрачной ограждающей конструкции, минимальное значение опору теплопередаче светопрозрачной ограждающей конструкции, м2*К/Вт; δtпер – температурный перепад между температурой воздуха в помещении и сводной температурой внутренних ограждающих конструкций, К; δtс-г – допустимая в соответствии санитарно-гигиеничных норм разница между температурой воздуха у помещении и сводной температурой внутренней поверхности ограждающих конструкций, К; τв min – минимальное значение температуры внутренней поверхности в зонах теплопроводных частей в ограждающих конструкциях, К; tmin – минимальное допустимое значение температуры внутренней поверхности за расчетных значений температуры воздуха в помещении и вне дома, К.

Минимально допустимое значение сопротивления теплопередачи непрозрачных ограждающих конструкций, светопрозрачных ограждающих конструкций и дверей жилых и гражданских домов установлены ДБН В.2.6-31:2006. Так, минимально допустимое значение опору теплопередачи внешних стен составляет

— для температурной зоны І – 2,8 м2*К/Вт; — для температурной зоны ІІ – 2,5 м2*К/Вт,; — для температурной зоны ІІІ – 2,2 м2*К/Вт, — для температурной зоны IV – 2,0 м2*К/Вт.

Минимальное допустимое значение опора теплопередачи непрозрачных и светопрозрачных ограждающих конструкций, дверей и ворот промышленных и сельскохозяйственных домов устанавливают в зависимости от температурной зоны эксплуатации дома или сооружения, влажно-теплового режима и тепловой энергии ограждающие конструкции D (таблица ниже), что определяется за формулой:

D=∑RiSip,

где Ri – термическое сопротивление i-го шара конструкции, Sip – коэффициент теплопоглощения i-го шара конструкции в расчетных условиях эксплуатации, Вт/(м2*К). Общее сопротивление теплопередачи – сумма сопротивлений теплопередачи каждого шара.

Минимальное допустимое значение сопротивления теплопередачи промышленных домов в зависимости от влажно-теплового режима и тепловой энергии конструкции

Термическое сопротивление i-го шара системы утепления:

Ri=δi/λip,

где δi – толщина i-го шара конструкции, м; λip – теплопроводность материала i-го шара конструкции за расчетных условий эксплуатации, Вт/(м*К), что определяются за ДБН В.2.6-31:2006.

Формула D=∑RiSip используется для многошаровой конструкции, что состоит с однородных шаров. Если шары состоят с разных материалов (например, шар утеплителя частично состоит с минеральных и частично с полиполистерольных плит), то для конструкции или ее части, что рассчитывается, надо рассчитать среднее термическое сопротивление в пределах толщины δi по формуле Ri=δi/λi сp. р, где λi сp. р – среднее по площади значение теплопроводности за расчетных условий.

Расчет теплопередачи ограждающих конструкций с последовательно размещенными однородными шарами проводят как сумму термических сопротивлений отдельных шаров по формуле:

R∑=1/Lвн+∑(δi/λip)+ 1/Lвнеш,

где Lвн – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2*К), что определяется с таблицы ниже; Lвнеш – коэффициент теплоотдачи внешней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2*К), что приведен в таблице ниже; δi – толщина i-го шара конструкции, м; λip – теплопроводность i-го шара конструкции за расчетных условий эксплуатации, Вт/(м*К).

Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м*К)

Если отдельные шары конструкции не есть термически однородными, то рассчитывают сводное сопротивление теплопередачи R∑сс, м2*К/Вт, по формуле:

R∑сс=1/Lвн+∑(RiFi/F∑)+1/Lвнеш, Также расчет можно произвести по формуле:

R∑сс=∑(RiFi/F∑)+ F∑/(∑КiLi),

где Ri – термическое сопротивление термически однородной зоны; Fi – площадь i-й термически однородной зоны; F∑ — площадь ограждающей конструкции; Кi – линейный коэффициент теплопередачи i-го теплопроводной части, что рассчитывается за результатами расчетов двух- или трехмерных температурных полей за методикой, что наведена в ДБН В.2.6-31:2006; Li – линейный размер i-го теплопроводной части за внутренней поверхностью термически неоднородной ограждающей конструкции.

Термическое сопротивление термически однородной зоны за результатами расчета двух- или трехмерного температурного поля определяется по формуле:

Ri=(τср.вн.–τср.внеш.)/qi,

где τср.вн., τср.внеш. – средние температуры соответственно внутренней и внешней поверхности термически однородной зоны, К; qi – плотность теплового потока сквозь термически однородную зону, Вт/м2.