Расчет теплопроводности силикатного кирпича

Теплотехнический расчет (тепловой расчет) представляет собой документ, позволяющий определить потребность в тепловой энергии отдельного помещения или здания в целом. Он выполняется согласно действующей нормативной документации и помогает разрешить вопросы о теплоснабжении объекта. Теплотехнический расчет включает в себя расчет тепловых потерь, который выполняется с целью снижения расходов на отопление и подбора оптимальных материалов ограждающих конструкций здания.

Для расчета потребуются два СНиПа, один СП, один ГОСТ и одно пособие:

СНиП 23-02-2003 (СП 50.13330.2012). «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция от 2012 года
СНиП 23-01-99* (СП 131.13330.2012). «Строительная климатология». Актуализированная редакция от 2012 года
СП 23-101-2004. «Проектирование тепловой защиты зданий»
ГОСТ 30494-96 (заменен на ГОСТ 30494-2011 с 2011 года). «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»
Пособие. Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие»

В результате проведения теплотехнического расчета определяются:

теплотехнические характеристики строительных материалов ограждающих конструкций;
приведённое сопротивление теплопередачи;
соответствие этого приведённого сопротивления нормативному значению.

Теплотехнический расчет трехслойной стены без воздушной прослойки.

1. Климат местности и микроклимат помещения

Данные для расчета:

Район строительства: г. Нижний Новгород.

Назначение здания: жилое.

Расчетная относительная влажность внутреннего воздуха из условия не выпадения конденсата на внутренних поверхностях наружных ограждений равна — 55% (СНиП 23-02-2003 п.4.3. табл.1 для нормального влажностного режима).

Наиболее оптимальная температура воздуха в жилой комнате в холодный период года t_int= 20°С (ГОСТ 30494-96 табл.1).

Расчетная температура наружного воздуха t_ext, определяемая по температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 = -31°С (СНиП 23-01-99 табл. 1 столбец 5);

Продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой наружного воздуха 8°С равна z_ht = 215 сут (СНиП 23-01-99 табл. 1 столбец 11);

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_ht = -4,1°С (СНиП 23-01-99 табл. 1 столбец 12).

Читайте так же:

Какие бывают облицовочные кирпичи

2. Конструкция стены

Стена состоит из следующих материалов:

Кирпич декоративный (бессер) толщиной 90 мм;
утеплитель (минераловатная плита), на рисунке его толщина обозначена знаком «Х», так как она будет найдена в процессе расчета;
силикатный кирпич толщиной 250 мм;
штукатурка (сложный раствор), дополнительный слой для получения более объективной картины, так как его влияние минимально, но есть.

3. Теплофизические характеристики материалов

Значения характеристик материалов сведены в таблицу.

Примечание (*): Данные характеристики можно также найти у производителей теплоизоляционных материалов.

Теплотехнический расчет

4. Определение толщины утеплителя

Для расчета толщины теплоизоляционного слоя необходимо определить сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции исходя из требований санитарных норм и энергосбережения.

4.1. Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения

Определение градусо-суток отопительного периода по п.5.3 СНиП 23-02-2003:

Примечание: также градусо-сутки имеют обозначение — ГСОП.

Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче следует принимать не менее нормируемых значений, определяемых по СНИП 23-02-2003 (табл.4) в зависимости от градусо-суток района строительства:

R_req= a×D_d + b = 0,00035 × 5182 + 1,4 = 3,214м 2 ×°С/Вт,

где: Dd — градусо-сутки отопительного периода в Нижнем Новгороде,

a и b — коэффициенты, принимаемые по таблице 4 (если СНиП 23-02-2003) или по таблице 3 (если СП 50.13330.2012) для стен жилого здания (столбец 3).

4.1. Определение нормы тепловой защиты по условию санитарии

В нашем случае рассматривается в качестве примера, так как данный показатель рассчитывается для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м 3 и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 °С и ниже приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных).

Определение нормативного (максимально допустимого) сопротивления теплопередаче по условию санитарии (формула 3 СНиП 23-02-2003):

Читайте так же:

Кирпич полнотелый цвет серый

где: n = 1 — коэффициент, принятый для наружной стены;

t_int = 20°С — значение из исходных данных;

t_ext = -31°С — значение из исходных данных;

Δt_n = 4°С — нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, в данном случае для наружных стен жилых зданий;

α_int = 8,7 Вт/(м 2 ×°С) — коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается для наружных стен.

4.3. Норма тепловой защиты

Из приведенных выше вычислений за требуемое сопротивление теплопередачи выбираемR_req из условия энергосбережения и обозначаем его теперь R_тр0=3,214м 2 ×°С/Вт_.

5. Определение толщины утеплителя

Для каждого слоя заданной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле:

где: δi- толщина слоя, мм;

λ_i — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт/(м × °С).

1 слой (декоративный кирпич): R₁ = 0,09/0,96 = 0,094 м 2 ×°С/Вт_.

3 слой (силикатный кирпич): R₃ = 0,25/0,87 = 0,287 м 2 ×°С/Вт_.

4 слой (штукатурка): R₄ = 0,02/0,87 = 0,023 м 2 ×°С/Вт_.

Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала (формула 5.6 Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие»):

где: R_int = 1/α_int = 1/8,7 — сопротивление теплообмену на внутренней поверхности;

R_ext = 1/α_ext = 1/23 — сопротивление теплообмену на наружной поверхности, α_ext принимается по таблице 14 [5] для наружных стен;

ΣR_i = 0,094 + 0,287 + 0,023 — сумма термических сопротивлений всех слоев стены без слоя утеплителя, определенных с учетом коэффициентов теплопроводности материалов, принятых по графе А или Б (столбцы 8 и 9 таблицы Д1 СП 23-101-2004) в соответствии с влажностными условиями эксплуатации стены, м 2 ·°С/Вт

Толщина утеплителя равна:

где: λ_ут — коэффициент теплопроводности материала утеплителя, Вт/(м·°С).

Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм (формула 5.8 [5]):

Читайте так же:

Печи кирпичные кирпич ребром

где: ΣR_{т, i} — сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения, в том числе и слоя утеплителя, принятой конструктивной толщины, м 2 ·°С/Вт.

Из полученного результата можно сделать вывод, что

R = 3,503м 2 ×°С/Вт > R_тр0 = 3,214м 2 ×°С/Вт →, следовательно, толщина утеплителя подобрана правильно.

Почему важно правильно рассчитать показатели утепления?

Теплоизоляция устанавливается для сокращения потерь энергии через стены, пол и крышу дома. Недостаточная толщина утеплителя приведет к перемещению точки росы внутрь здания. Это означает появление конденсата, сырости и грибка на стенах дома. Избыточный слой теплоизоляции не дает существенного изменения температурных показателей, но требует значительных финансовых затрат, поэтому является нерациональным. При этом нарушается циркуляция воздуха и естественная вентиляция между комнатами дома и атмосферой. Для экономии средств с одновременным обеспечением оптимальных условий проживания требуется точный расчет толщины утеплителя.

Характеристики пеноблоков

Пеноблок – легкий, надежный стройматериал, который обладает такими характеристиками:

Высокая прочность. Технические свойства производства ГОСТ – 3.5-5 Мпа. Это указывает на высокую прочность стройматериала, пригодность для строительства домов из 3 этажей.
Низкий вес, по сравнению с другими стройматериалами, применяющиеся при возведении стеновых перекрытий. Плотность стройматериала – 400-1600 км/м2. Если сравнивать блоки из вспененного материала с керамзитом, то его плотность в 2-3 ниже. На показатели плотности влияет марка продукции.
Теплопроводность стройматериала сравнима с деревянными брусьями. Если сравнивать этот стройматериал с кирпичом или блочными изделиями из глины толщиной до 600 мм, то блок с толщиной в 200 мм будет обеспечивать те же тепловые свойства.
Порог звукоизоляции в пеноблоке – выше, чем у кирпича. При точном соблюдении технологии строительства, а также плотной укладке блоков друг к другу, не потребуется применение дополнительных звукопоглощающих материалов.
Низкая цена. Даже если учесть транспортные расходы, этот стройматериал обойдется дешевле, чем аналоги.
Простота укладки. Еще одно важное свойство пеноблоков по сравнению с другими композитными строительными материалами. Для возведения такого дома не потребуются уникальные строительные навыки.
Простота в обработке, легкость. Стройматериал отличается податливостью в руках даже мастеров без опыта.

Профессионалы из области строительства не рекомендуют выбирать самые дешевые стройматериалы. Часто их изготавливают из низкокачественных материалов, которые не соответствуют государственным стандартам.

Сравнение толщины кирпича и Пеноплэкса

Вид материала

Читайте так же:

Что такое кирпич шлакоблок

Кладка из керамического кирпича

Кладка из силикатного кирпича

Кладка из пустотелого щелевого кирпича

Пеноплэкс плотностью 30 кг/м 3

Пеноплэкс плотностью 50 кг/м 3

Толщина, которая соответствует показателю термического сопротивления 3,28 м 2 °C/Вт

Таблица наглядно показывает, как отличается стена из кирпича от современного утеплителя Пеноплекс по теплопроводности. Делаем выводы.

Коэффициент теплопроводности.

Количество тепла, которое проходит через стены (а по научному — интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности) зависит от разности температур (в доме и на улице), от площади стен и теплопроводности материала, из которого сделаны эти стены.

Для количественной оценки теплопроводности существует коэффициент теплопроводности материалов. Этот коэффициент отражает свойство вещества проводить тепловую энергию. Чем больше значение коэффициента теплопроводности материала, тем лучше он проводит тепло. Если мы собираемся утеплять дом, то надо выбирать материалы с небольшим значением этого коэффициента. Чем он меньше, тем лучше. Сейчас в качестве материалов для утепления зданий наибольшее распространение получили утеплители из минеральной ваты, и различных пенопластов. Набирает популярность новый материал с улучшенными теплоизоляционными качествами — Неопор.

Коэффициент теплопроводности материалов обозначается буквой ? (греческая строчная буква лямбда) и выражается в Вт/(м2*К). Это означает, что если взять стену из кирпича, с коэффициентом теплопроводности 0,67 Вт/(м2*К), толщиной 1 метр и площадью 1 м2., то при разнице температур в 1 градус, через стену будет проходить 0,67 ватта тепловой энергии. Если разница температур будет 10 градусов, то будет проходить уже 6,7 ватта. А если при такой разнице температур стену сделать 10 см, то потери тепла будут уже 67 ватт. Подробней о методике расчета теплопотерь зданий можно посмотреть здесь.

Следует отметить, что значения коэффициента теплопроводности материалов указываются для толщины материала в 1 метр. Чтобы определить теплопроводность материала для любой другой толщины, надо коэффициент теплопроводности разделить на нужную толщину, выраженную в метрах.

Читайте так же:

Нормы для облицовочного кирпича

В строительных нормах и расчетах часто используется понятие «тепловое сопротивление материала». Это величина обратная теплопроводности. Если, на пример, теплопроводность пенопласта толщиной 10 см — 0,37 Вт/(м2*К), то его тепловое сопротивление будет равно 1 / 0,37 Вт/(м2*К) = 2,7 (м2*К)/Вт.

Выбор газоблоков

Выбор тех или иных стройматериалов зависит от климатических условий. Сегодня при строительстве коттеджей специалисты пользуются газоблоками, плотность которых составляет около шестисот кг/м3. Плотность необходимо учитывать в зависимости от

голоса

Рейтинг статьи