Сопротивление теплопередаче покрытия чердака

Обновлено: 11.05.2024

ПОСОБИЕ К МГСН 2.01-99 "ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ЗДАНИЯХ"

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОЗАЩИТЫ ЖИЛЫХ
И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ

1. РАЗРАБОТАНО НИИ Строительной Физики РААСН (Матросов Ю.А. - научный руководитель; Бутовский И.Н.); Мосгосэкспертизой (Ливчак В.И.); МНИИТЭП Грудзинский М.М.; Управлением развития Генплана КПР г. Москвы (Дмитриев А.Н.).

Приложение Д разработано ЦНИИЭПжилища (Дыховичная Н.А., Любимова М.С.), приложение Е - ИНСОЛАРИНВЕСТ (Иванов Г.С.)

2. ПОДГОТОВЛЕНО к утверждению и изданию Управлением перспективного проектирования и нормативов Москомархитектуры (Щипанов Ю.Б. и Ионин В.А.)

УТВЕРЖДЕНО Указанием Москомархитектуры от 01.02.2000 N 6

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее Пособие разработано к МГСН 2.01-99 "Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и техпловодоэлектроснабжению". В нем содержатся методические материалы и примеры по теплотехническому расчету и проектированию теплозащиты жилых и общественных зданий.

Особое внимание в Пособии уделено вопросам, которые вызывают затруднение при практическом использовании МГСН 2.01-99, например, процедура установления уровня теплозащиты, расчеты: приведенного сопротивления теплопередаче неоднородных ограждающих конструкций с теплопроводными включениями сложной формы, ограждающих конструкций чердаков и подвалов.

В Пособии даны методика заполнения Энергетического паспорта здания, в частности, правила определения площадей и объемов зданий для проведения теплотехнических и энергетических расчетов, рекомендации по определению параметров энергетического паспорта, правила заполнения электронной версии Энергетического паспорта. Электронная версия Энергетического паспорта предназначена для быстрого определения энергетических характеристик здания на различных стадиях вариантного проектирования, экспертизы проекта и эксплуатации здания. Распространяется по заявкам заинтересованных организаций НИИСФ, адрес: 127238, Москва, Локомотивный пр., 21, тел./факс 482-37-10.

В приложениях даны примеры расчета приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций с использованием различных вспомогательных коэффициентов, облегчающих проведение расчетов, примеры расчета теплых чердаков и "теплых" подвалов.

Настоящее пособие построено в виде комментариев, разъясняющих и развивающих содержание отдельных пунктов МГСН 2.01-99 "Энергосбережение в зданиях. Нормативы по теплозащите и тепловодоснабжению". Структурно каждый раздел построен следующим образом: курсивом приведен текст нуждающегося в пояснениях пункта МГСН 2.01-99 или ссылка на раздел и пункт МГСН 2.01-99, к которым обычным шрифтом даются соответствующие разъяснения или рекомендации.

1. Рекомендации по выбору уровня теплозащиты зданий

п.3.6.1. Проектирование ограждающей оболочки здания на основе требований по теплозащите здания в целом выполняют в нижеприведенной последовательности:

п. 3.6.1.а. Выбирают требуемые климатические параметры согласно подразделу 3.2;

п. 3.6.1.б. Выбирают параметры воздуха внутри здания и условия комфортности согласно подразделу 3.2 и назначению здания;

п. 3.6.1.в. Разрабатывают объемно-планировочное решение и рассчитывают его геометрические размеры.

При расчете площадей пола и ограждающих конструкций следует руководствоваться указаниями раздела 3 настоящего пособия. Поскольку величины площадей имеют существенное влияние на конечный результат, то работу по их определению следует выполнить особенно тщательно.

п. 3.6.1.г. Определяют согласно подразделу 3.3 требуемое значение удельного расхода тепловой энергии системы отопления здания в зависимости от типа здания и его этажности;

Требуемый удельный расход тепловой энергии системой отопления
здания , кВт·ч/м, за отопительный период

2.11. Требуемое сопротивление теплопередаче R_о тр , м 2 ·°С/Вт, покрытия теплого чердака 1 , определяется следующим образом.

1 Источниками тепла, поступающего в теплый чердак, являются нагретый воздух вытяжной вентиляции и тепло, проходящее через чердачное перекрытие, а также тепловыделения трубопроводов отопления и горячего водоснабжения.

Если t_в пок ³t_мин пок , то требуемое сопротивление теплопередаче покрытия теплого чердака R_о тр определяется по формуле

Если t_в пок мин пок , то требуемое сопротивление теплопередаче покрытия теплого чердака следует определять по формуле

В формулах (14) и (15):

В формулах (16), (17) приняты следующие обозначения:

R_о пер , R_о ст - сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия и наружной стены чердака, м 2 ·°С/Вт, рассчитываемое по проектным данным. При этом следует предусматривать равную теплозащиту наружных стен чердака и жилых помещений; a_в пок - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности покрытия, Вт/(м 2 ·°С), принимаемый по табл. 12; t_в - расчетная температура воздуха жилого помещения, °С; t_н - расчетная зимняя температура наружного воздуха (средняя температура наиболее холодной пятидневки, °С, обеспеченностью 0,92, принимаемая по СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика»). При расчете теплого чердака для жилых зданий 12 этажей и более можно расчетную зимнюю температуру наружного воздуха принимать равной средней температуре наиболее холодного периода (см. СНиП 2.01.01-82); t_вен - температура воздуха, поступающего в чердак из вентиляционных каналов, °С, определяемая по формуле

Коэффициенты теплоотдачи внутренней поверхности покрытия чердака a_в пок , Вт/(м 2 ·°С) при этажности здания

Примечание. При устройстве водосточного лотка значения коэффициентов a_в пок обследует принимать по п. 3.

n₁ - коэффициент, учитывающий теплопоступление от труб систем отопления и горячего водоснабжения, принимается равным 1,1; при отсутствии указанных теплопоступлений следует принимать n₁=l; q вен - удельные теплопоступления в чердак с воздухом вентиляции, Вт/(м 2 ·°С), определяемые по формуле

где G - расход воздуха (по нормам вытяжки из жилых помещений по СНиП 2.08.01-85 "Жилые здания"), м 3 /ч; F_пок - площадь чердачного покрытия, м 2 .

Удельные теплопоступления в чердак с воздухом вентиляции q вен , Вт/(м 2 ·°С) из кухонь

Для предварительных и общих расчетов рекомендуется принимать значение q вен по табл. 13 (с обеспеченностью 0,8); F'_ст=F_ст/F_пок" - приведенная площадь стен чердака (F_ст - площадь стен чердака, м 2 ); t_мин пок - допустимое минимальное значение температуры внутренней поверхности покрытия, °С; рекомендуется принимать по графику рис. 11; t_чер - минимально допустимая температура воздуха на чердаке (по условию обеспечения санитарно-гигиенического состояний помещений верхнего этажа), определяемая по формуле

Рис. 11. Допустимые минимальные значения температуры внутренней поверхности - основного покрытия t_min пок или холодного участка t_мин хол

Где Dt н - нормативный температурный перепад между температурой воздуха верхнего этажа и температурой внутренней поверхности чердачного перекрытия, °С, принимаемый по табл. [2*]; a_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности перекрытия, Вт/(м 2 ·°С), принимаемый по табл. [4*]; t_в пок - температура внутренней поверхности чердачного покрытия, °С, с сопротивлением теплопередаче R₀₁, определяемая по формуле

2.12. Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче R_o эк м 2 ·°С/Вт, покрытия теплого чердака следует принимать равным сопротивлению теплопередаче R_о пок того варианта покрытия, при котором обеспечивается наименьшая величина приведенных затрат П, руб/м 2 , определяемая по формуле

где С_д - единовременные затраты на покрытие теплого чердака, руб/м 2 , определяемые по п. 2.5 и [17а]; С_т - стоимость тепловой энергии, руб/ГДж, принимаемая по прил. 2; z_от.пер -продолжительность отопительного периода, сут, принимаемая в соответствии с. п. [2.15*]; q_от пер - средний за отопительный период тепловой поток через чердачное перекрытие, Вт/м 2 , определяемый по формуле

Пример 14. Расчет толщины утеплителя в двухслойных панелях покрытия теплого чердака жилого дома.

А. Исходные данные

1. Ограждающая конструкция - покрытие с несущим и утепляющим слоем из керамзитобетона на керамзитовом песке g=1200 кг/м 3 , l=0,44 Вт/м·°С; кровельный слой толщиной 50 мм из железобетона g=2500 кг/м 3 , l=1,92 Вт/м·°С. Перекрытие из однослойной железобетонной плиты толщиной 160 мм, R_о л =0,920 м 2 Х°С/Вт.

2. Район строительства - г. Горький.

3. Объект строительства - крупнопанельный газифицированный девятиэтажный дом.

4. Параметры внутреннего воздуха: температура t_в=18°С; влажностный режим помещения теплого чердака - сухой; согласно прил. [1] и [2] принимаем для ограждающих конструкций чердака условия эксплуатации А.

5. Величины теплотехнических показателей и коэффициентов: t_н=-30°С (СНиП 2.08.01-89); Dt н =6°С - для стен чердака и 4°С - для внутренней поверхности чердачного перекрытия (табл. [2*], п. 1); t_вен=t_в+1=19°С (18); a_в пер =8,7 Вт/(м 2 ·°С), a_н пер =12 Вт/(м 2 ·°С) - для перекрытия; a_в пок =9,5 Вт/(м 2 ·°С), a_н пок =23 Вт/(м 2 ·°С) - для покрытия; удельные теплопоступления в чердак с воздухом вентиляции по табл. 13 q вен =5,5 Вт/(м 2 ·°С); коэффициент, учитывающий теплопоступления от труб систем отопления и горячего водоснабжения n₁=1; приведенная площадь наружных стен F_ст=0,4; стоимость тепловой энергии С_т=3,58 руб/ГДж (по прил. 2); продолжительность и средняя температура отопительного периода z_от.пер=218 сут и t_от.пер= -4,7°С (СНиП 2.01.01-82).

Б. Порядок расчета

Сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия по формуле [4]

Требуемое сопротивление теплопередаче покрытия теплого чердака по п. 2.11.

По графику рис. 11 t_мин пок =-0,5°С, т.е. t_в пок >t_мин пок , следовательно, R_о тр =R₀₁=0,492 м 2 ·°С/Вт.

Экономически целесообразно сопротивление теплопередаче покрытия теплого чердака принимать по п. 2.12.

В качестве первого варианта принимаем (с учетом унифицированной толщины) покрытие с толщиной утепляющего слоя 0,2 м, так как она является минимальной по расчету на прочность и деформативность.

Определяем R_о пок при толщине слоя керамзитобетона 0,2 м

По формуле (23) определяем тепловой поток q_от пер через перекрытие

По формуле [17а] определяем единовременные затраты С_д:

а) оптовая цена Ц покрытия:

Ц=12,58 руб/м 2 (Прейскурант № 06-08, ч. 1 поз. 9.1568);

б) транспортные расходы Т по формуле (3) при дальности перевозки панелей покрытия 50 км. В данном случае:

Р=0,365 т/м 2 ; K₁=I; T₁=0,75 руб/т; п=1;

Н=25%; T₂=2,4 руб/т; Ц₁=0,8 руб/м 3 ; V=0,25 м 3 /м 2 .

Подставляя указанные значения величин в формулу (3), получим:

Т=0,365[1·0,75+1(1+0,01·25)2,4]+0,8·0,25=1,569 руб/м 2 ;

в) стоимость монтажа С_м покрытия определяем по сборнику ЕРЕР № 7 (Приложение к СНиП IV-5-84, поз. 7-230):

C'_м=4,97 pyб.; F=18 м 2 - площадь панели покрытия;

г) подставляя значения Ц, Т и С_м в формулу [17а], получим:

С_д=1,25[(12,58+1,569)1,02+0,276]=18,38 руб/м 2 .

Приведенные затраты по формуле (22)

П=18,38+11,3·10 -4 ·12·96·218·3,58=29,81 руб/м 2 .

Аналогично делаем расчет для покрытий толщиной 0,26 и 0,27 м с толщиной утеплителя 0,21 и 0,22 м (табл. 14).

Чердачное перекрытие должно возводиться очень крепким, с тем, чтобы удерживать проектную нагрузку и достаточно теплым, чтобы не стать источником холода для жилых помещений дома.

Перед возведением застройщик должен быть уверен, что конструкция в целом соответствует нормативным требованиям СНиП по величине пролета, поперечного сечения балок, шага их укладки, а также тепловым показателям по сопротивлению теплопередаче.

Эти параметры для чердачного перекрытия устанавливаются в процессе выполнения проекта на строительство дома.

Зачем это делать?

Чердак — это техническая или жилая зона, которая завершает строение дома. Чердачные перекрытия бывают нескольких типов балочные и безбалочные, на металлических балках или деревянных, сборно-монолитные и монолитные. Для того чтобы эта конструкция была прочной и не создавала область повышенных потерь тепла в доме ее предварительно рассчитывают на прочность и тепловое сопротивление.

Задача чердачного перекрытия распределить нагрузку от вышерасположенных стен, кровли, мебели и оборудования. Согласно СНиП, минимальная удельная эксплуатационная нагрузка для для техпомещений, установлены 150 кг/м 2 , а для жилых — 250 кг/м 2 .

Правильно выполненный расчет поможет выбрать размеры конструкции, чтобы она с запасом могла выдержать все расчетные нагрузки без повреждения основных несущих элементов дома.

Разница температур в жилой и технической зоне должна составлять не более 3°-4°. Для обеспечения этих условий утепляются не только стены и кровля, но и плита перекрытия, чтобы не допустить потерь тепла из жилых помещений.

Перед тем как оформить техническое задание на проектирование дома и чердачных перекрытий, заказчик должен четко понимать, как будет использоваться чердак, постоянно, как жилое помещение или временно, как техэтаж. От этого будет зависеть выбор его тепловой защиты, а также весовая нагрузка, которую используют для проверочных расчетов перекрытий.

Какие именно параметры нужны и почему?

Поскольку для проектирования чердачного перекрытия выполняют два вида расчетов: на сопротивление теплопередаче и прочность, потребуется рассчитать следующие показатели:

Несущую способность конструкции, данный показатель полностью зависит от стройматериала конструкции и вида перекрытия: балочное, безбалочное или монолитное.
Вертикальный предельный прогиб.
Максимальный момент Mmax и поперечную силу Qmax.
Размеры несущих балок или монолитной плиты.
Сопротивление теплопередаче каждого слоя и общее для многослойного перекрытия
Толщину теплоизоляции.
Паронепроницаемость.

Высчитываем нагрузки

Наиболее часто данные конструкции выполняют на деревянных или металлических балках. Самыми прочными считаются монолитные перекрытия, но они не везде могут устанавливаться, например, их нельзя размещать в деревянных и каркасных домах.

Есть ограничения и при использовании монолита в домах, возведенных из легкобетонных блоков. Для них потребуется дополнительное усиление стен в виде армированного железобетонного пояса.

Для того чтобы сравнить разные варианты конструкций чердачных перекрытий, можно принять за основу габариты дома 10х10 м, с жилым отапливаемым чердаком и несущей перегородкой, с пролетом — 5м.

По деревянным балкам

Расчет на прочность начинается со сбора нагрузок на перекрытие, которые бывают постоянные, связанные с весом самой конструкции и временные, вызванные пребыванием людей, единица измерения этого показателя — кг/м 2 .

Постоянная нагрузка рассчитывается по формуле:

Нормативная нагрузка Х К надежности = Расчетной нагрузке.

Первый показатель берется из справочника, так для многослойного перекрытия расчетная нагрузка будет состоять из суммы удельных нагрузок всех слоев конструкции:

Обрешетка: 20×1.3 = 26 кг/м 2 .
Пароизоляция: 5×1.3 = 6.5 кг/м 2 .
Дощатый пол по лагам с плотностью 550 кг/м3: 27.3×1.3 = 35,75 кг/м 2 .
Жесткие минераловатные плиты с плотностью = 370кг/м 3 : 29,6×1.2 = 35,52 кг/м 2 .
ДВП с плотностью 700кг/м 3 : 7×1.3 = 9,1 кг/м 2 .
Перегородки: 59×1.3 = 65 кг/м 2 .
Итого: 176 кг/м 2 .

Далее для расчета потребуется составить расчетную схему.

После этого по таблицам СНИП подбирает расчетные характеристики деревянных балок:

Rи = 13 МПа = 0.13т/см 2 .
E = 10000 МПа = 100000 кг/см 2 .
Вертикальный прогиб L/250.

После этого по формулам определяют наиболее возможный момент Mmax и поперечную силу Qmax.

По максимальному моменту находят момент сопротивления Wтр и необходимую высоту сечения hтр.

Мmax = qp•L2/8 = 176x5x5/8 = 55 кг•м = 5500 кг•см.
Qmax = qp•L/2 = 176×5/8 =110кг•м = 11000 кг•см.
Wтр = Мmax/Rи= 55/0.13= 423 см 3 .
hтр = √6Wтр/b=√ 6 x 423/150 x 0.1= 169 см.

Решающим показателем при подборе габаритов несущей балки является прочность, поэтому наилучший вариант будет сечением 150×200 мм.

Проверяют балочный прогиб:

Нагрузка нормативная qн = 176•0,8 = 140.8 кг/м.
f = (5•qн•L4)/(384•E•J) = (5•1.40•5004)/(384•100000•10000) = 1,13 см.

qн = 2,92 кг/cм;
момент инерции J = b•h3/12 = 15•20 x 20 x 20/12 = 10000 см 4 .

Определяют наибольший балочный прогиб:

fmax = L•1/250 = 500/250 = 2,0 см.

Сравнивают показатели:

Таким образом сечение 150×200 оптимально для данной конструкции.

По металлическим

Стальные балки рассчитывают согласно требованиям СНиП:

сталь для расчета принимается С-235;
расчётное сопротивление Rу=2100 кг/см 2 ;
E = 2100000 кг/см 2 ;
расчетная нагрузка – 400.0 кг/м 2 .

Аналогично, как и при расчете деревянных конструкций, вначале выполняется сбор нагрузок. Для двутавра они делятся на 2 вида: расчетные и нормативные. Первые применяют для проверки металлопрофиля на устойчивость и прочность. Вторые устанавливаются нормами и используются для проверки его на прогиб. Расчетные напряжения устанавливают умножением норматива на К надежности.

Чтобы балка соответствовала нужной прочности находят Wтр.

Выполняя расчет по формулам, получают:

Максимальный момент;
Mmax = 5Т;
Qmax = 2Т;
Wтр. = 212.59 см 3 .

Для выбора двутавра по прогибу устанавливают момент инерции Iтр = 4761,905 см 4 , после чего из таблиц металлопрофилей выбирают соответствующий типоразмер. В данном случае в наибольшей степени по условиям эксплуатации подходит двутавр No27, с характеристиками Wтр = 371>212 и Iтр = 5010>4761.

Цельной плиты

Вначале для монолитной плиты 10×10м, толщиной 200 мм и плотностью 2500 кг/м 3 выполняют сбор нагрузок:

Нормативная постоянная нагрузка плиты будет равна:220×2500 = 550 кг/м 2 .
Коэффициент надежности -1,2.
Расчетная постоянная нагрузка, 550×1.2 = 605 кг/м 2 .
Полезная нагрузка для жилого помещения — 150 кг/м 2 .
К надежности -1,3.
Расчетная временная нагрузка, 150×1.3 = 195 кг/м 2 .
ИТОГО: 800.0 кг/м 2

По формуле рассчитывают изгибающую нагрузку на плиту, допустимый прогиб и размеры арматурного каркаса. В результате расчета получаем все необходимые характеристики для строительства монолитной плиты чердачного перекрытия:

Периметр плиты — 40 м.
Площадь подошвы плиты — 100 м 2 .
Площадь боковой поверхности — 8.8 м 2 .
Объем бетона — 22 м 3 .
Вес бетона — 51700 кг.
Нагрузка на почву от фундамента — 0.052 кг/см 2 .
Минимальный диаметр стержней арматурной сетки — 14 мм.
Минимальный диаметр поперечных стержней арматуры (хомутов) — 6 мм.
Размер ячейки сетки — 20×20 cм.
Величина нахлеста арматуры — 66 см.
Общая длина продольной арматуры диаметром 14мм с учетом перевязки внахлест — 2111.6 м.
Общий вес продольной арматуры — 2550 кг.
Общая длина вертикальной арматуры диаметром 6мм — 426.6 м.
Общий вес вертикальной арматуры — 95 кг.
Кол-во досок для опалубки размером 15 x 600 см — 12 шт.

Как рассчитать?

Теплотехнический расчет чердачного перекрытия должен соответствовать российской нормативной базе по энергосбережению.

— «Тепловая защита зданий». — «Проектирование тепловой защиты зданий». — «Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче». — Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий.

В результате расчетов проверяется соответствие многослойного перекрытия санитарно-гигиеническим нормам.

Поиск потерь тепла

Для примера расчета чердачного перекрытия 10×10 м, расположенного в г. Москве из климатических справочников выбирают данные для проведения расчетов:

Расчётная Т внутреннего воздуха tв — +21 С;
Число дней отопительного периода Zот.пер — 214 сут;
Средняя Т наружного воздуха за отапливаемый период tот.пер — -3.1С.

По ним рассчитывают градусо/сутки отапливаемого периода ГСОП:

ГСОП = (tв — tот.пер) • Zот.пер = (21 — (-3.1)) • 214 = 5157.4 м 2 • С/Вт
Необходимое сопротивление теплопередаче: Rтр = a • ГСОП + b = 0.00035 • 5157.4 + 1.4 = 3.2051 м 2 •С/Втэ

По исходным данным определяют тепловое сопротивление многослойного перекрытия:

Процент влажность в чердачном помещении ϕ — 55%.
Коэффициент, расположения внешней поверхности к атмосферному воздуху n — 1.
К теплоотдачи перекрытия (int) — 8.7.
К теплоотдачи поверхности стен α (ext) — 12.
Нормативный перепад температур Δt (n) — 3С.
Термосопротивление перекрытия 1.88 м 2 •С/Вт.

Далее проверяется соответствие многослойного перекрытия нормам СЭС по тепловой защите. Для этого используют формулы СНиП.

Термосопротивление поверхности перекрытия:

Сопротивление теплопередачи многослойного перекрытия:

Минимально необходимое сопротивление теплопередачи:

Например, для многослойного чердачного перекрытия в составе:

Черновая доска — 30 мм.
Пароизоляционная мембрана — 0.1 мм.
Замкнутая воздушная прослойка — 20 мм.
Обрешетка сосна и ель вдоль волокон — 25 мм.
Минеральная (каменная) вата 120-170 кг/м 3 — 70 мм.
Влагозащитная мембрана — 0.1 мм.
Плиты древесно-стружечные, плотность 800 кг/м 3 — 10 мм.

На основании расчетных формул получают результаты сопротивления теплопередачи:

перекрытия [R], 2.08 м 2 • С/Вт;
согласно нормативам СЭС [Rс] — 1.72;
нормируемое [Rэ] — 3.16 м 2 • С/Вт.

Поскольку фактическое сопротивление теплопередачи превышает требования СЭС R>Rс то выбранная конструкция обеспечивает тепловую защиту здания, а подобранный пирог многослойного перекрытия, работает без образования в нем конденсата.

Особенности в подсчетах для теплых и холодных чердаков

Чердачные перекрытия для теплых и холодных помещений отличаются между собой по температурному напору. В первом случае он минимальный, а, следовательно, тепловые потери будут стремиться к нулю, а во втором случае – максимальный, что соответственно вызовет рост тепловых потерь.

Для того чтобы обеспечить в доме санитарные требования по температуре внутреннего воздуха, во втором случае потребуется увеличить слой теплозащиты.

Так для вышепредставленного примера теплого чердачного многослойного перекрытия, обеспечить требуемую температуру внутри помещений, можно если установить толщину минваты – 70 мм. В этом случае конструкция сможет обеспечить сопротивление теплопередачи 2,08 м 2 •С/Вт, что недостаточно будет для холодного чердачного перекрытия.

Согласно расчетам, минимальный слой минваты в холодном чердачном помещении должен быть 150 мм, тогда перекрытие сможет обеспечить сопротивление теплопередачи 3,94 м 2 •С/Вт, чтобы компенсировать повышенные потери тепловой энергии в нем.

Последствия ошибок в вычислениях

Ошибки в расчетах чердачных перекрытиях приводят к сверхнормативным прогибам балок, промерзанию конструкций у внешних стен, расслоению штукатурки, образованию трещины в местах сопряжения перекрытий со стенками, высокой звукопроводности и максимальным потерям тепла.

Самые опасные ошибки в чердачных перекрытиях, те, что вызывают сверхнормативный прогиб конструкции. В этом случае, из-за перегрузки конструкции она разрушается.

В монолитном перекрытии под воздействием таких нагрузок вначале начинает растрескиваться нижний слой бетона. В этот момент преднапряженные арматурные стержни переходят из стабильной стадии в нестабильную, когда они больше не могут обеспечивать прочность перекрытию.

Прогибы не должны превышать для пролетов свыше 7.5 м — 1/250. При превышающих фактических прогибах станут проявляться дефекты в стенах. В этом случае потребуется выполнить усиление перекрытий.

Заключение

Чердачное перекрытие — ответственная конструкция, которая завершает строительство дома. Оно может выполняться, как на деревянных или металлических балках, так и монолитным. Перед установкой данной конструкции требуется провести расчеты на прочность и теплостойкость и если они окажутся ниже нормативных требований, проводят дополнительное усиление и утепление перекрытий.

9.2.2 Проверяют условие Dt £ Dt_n для перекрытия по формуле

где t_int, , — то же, что и в 9.2.1;

a_int — то же, что и в формуле (8);

Dt_n — нормируемый температурный перепад, принимаемый согласно СНиП 23-02 равным 3 °С.

Если условие Dt £ Dt_n не выполняется, то следует увеличить сопротивление теплопередаче перекрытия до значения, обеспечивающего это условие.

9.2.3 Требуемое сопротивление теплопередаче покрытия , м 2 ·°С/Вт, определяют по формуле

где t_int, t_ext, — то же, что и в 9.2.1;

G_ven — приведенный (отнесенный к 1 м 2 пола чердака) расход воздуха в системе вентиляции, кг/(м 2 ·ч), определяемый по таблице 11;

с — удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг·°С);

t_ven — температура воздуха, выходящего из вентиляционных каналов, °С, принимаемая равной t_int + 1,5;

— требуемое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия теплого чердака, м 2 ·°С/Вт, устанавливаемое согласно 9.2.1;

q_pi — линейная плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции, приходящаяся на 1 м длины трубопровода i-го диаметра с учетом теплопотерь через изолированные опоры, фланцевые соединения и арматуру, Вт/м; для чердаков и подвалов значения q_pi приведены в таблице 12;

l_pi — длина трубопровода i-го диаметра, м, принимается по проекту;

a_g_._w — приведенная (отнесенная к 1 м 2 пола чердака) площадь наружных стен теплого чердака, м 2 /м 2 , определяемая по формуле

A_g_._w — площадь наружных стен чердака, м 2 ;

A_g_._f — площадь перекрытия теплого чердака, м 2 ;

— нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен теплого чердака, м 2 ·°С/Вт, определяемое согласно 9.2.4.

Таблица 11 — Приведенный расход воздуха в системе вентиляции

Этажность здания	Приведенный расход воздуха G_ven, кг/(м 2 ·ч), при наличии в квартирах
газовых плит	электроплит
9,6
19,5	15,6
—	20,4
—	26,4
—	35,2
—	39,5

Таблица 12 — Нормируемая плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции трубопроводов на чердаках и подвалах

Условный диаметр трубопровода, мм	Средняя температура теплоносителя, °С
Линейная плотность теплового потока q_pi, Вт/м
7,7	9,4	13,6	15,1
9,1	15,8	17,8	21,6
10,6	12,7	18,1	20,4	25,2
14,4	20,4	22,8	27,6
13,3	15,8	22,2	24,7
14,6	17,3	23,9	26,6	32,4
14,9	17,7	34,2
20,3	28,3	31,7	38,4
19,2	22,8	31,8	35,4	42,6
20,9	35,2	39,2	47,4
24,7	39,8	44,2	52,8
27,6	32,4	44,4	49,1	58,2
Примечание — Плотность теплового потока в таблице определена при средней температуре окружающего воздуха 18 °С. При меньшей температуре воздуха плотность теплового потока возрастает с учетом следующей зависимости , (34) где q₁₈ — линейная плотность теплового потока по таблице 12; t_T — температура теплоносителя, циркулирующего в трубопроводе при расчетных условиях; t — температура воздуха в помещении, где проложен трубопровод.

9.2.4 Нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен теплого чердака , м 2 ·°С/Вт, определяют согласно СНиП 23-02 в зависимости от градусо-суток отопительного периода климатического района строительства при расчетной температуре воздуха в чердаке .

9.2.5 Проверяют наружные ограждающие конструкции на невыпадение конденсата на их внутренних поверхностях. Температуру внутренней поверхности стен , перекрытий и покрытий чердака следует определять по формуле

где , t_ext — то же, что и в 9.2.1;

— коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности наружного ограждения теплого чердака, Вт/(м 2 ·°С), принимаемый: для стен — 8,7; для покрытий 7—9-этажных домов — 9,9; 10—12-этажных — 10,5; 13—16-этажных — 12 Вт/(м 2 ·°С);

R_o — нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен , перекрытий и покрытий теплого чердака, м 2 ·°С/Вт.

Температура точки росы t_d вычисляется следующим образом:

определяется влагосодержание воздуха чердака f_g по формуле

где f_ext — влагосодержание наружного воздуха, г/м 3 , при расчетной температуре t_ext, определяется по формуле

f_ext = 0,794 e_ext / (1 + t_ext / 273), (37)

е_ех_t — среднее за январь парциальное давление водяного пара, гПа, определяемое согласно СНиП 23-01;

Df — приращение влагосодержания за счет поступления влаги с воздухом из вентиляционных каналов, г/м 3 , принимается: для домов с газовыми плитами — 4,0 г/м 3 , для домов с электроплитами — 3,6 г/м 3 ;

рассчитывается парциальное давление водяного пара воздуха в теплом чердаке е_g, гПа, по формуле

по таблицам парциального давления насыщенного водяного пара согласно приложению С определяется температура точки росы t_d по значению Е = е_g.

Полученное значение t_d сопоставляется с соответствующим значением t_sj (стен , перекрытий и покрытий ) на удовлетворение условия t_d < t_si.

ГОСТ Р 54851-2011

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КОНСТРУКЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫЕ ОГРАЖДАЮЩИЕ НЕОДНОРОДНЫЕ

Расчет приведенного сопротивления теплопередаче

Dissimilar building envelopes. Calculation of reduced total thermal resistance

Дата введения 2012-05-01

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Учреждением "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений международного стандарта ИСО 14683:2007* "Тепловые мостики при строительстве зданий - Линейная теплопередача - Упрощенные методы и стандартные значения" (ISO 14683:2007 "Thermal bridges in building construction - Linear thermal transmittance - Simplified methods and default values, NEQ")

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Настоящий стандарт устанавливает методы определения теплозащитных характеристик ограждающих конструкций зданий и сооружений в соответствии с требованиями Федерального закона N 384-ФЗ от 30 декабря 2009 г. "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений", согласно которому здания и сооружения, с одной стороны, должны исключать в процессе эксплуатации нерациональный расход энергетических ресурсов, а с другой - не создавать условия для недопустимого ухудшения параметров среды обитания людей и условий осуществления различных технологических процессов.

Настоящий стандарт разработан с целью подтверждения соответствия теплотехнических характеристик наружных ограждений зданий и сооружений нормативным значениям и требованиям контроля этих показателей согласно [1] с учетом требований ГОСТ Р 51380 и ГОСТ Р 51387. Настоящий стандарт позволяет оценить уровень теплозащиты ограждающих конструкций при приемке зданий и последующей эксплуатации, наметить мероприятия по повышению уровня теплозащиты зданий в случае отклонения энергопотребления от действующих нормативных требований.

В рамках реализации Федерального закона N 261-ФЗ от 23 ноября 2009 г. "Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности" настоящий стандарт является одним из базовых стандартов, обеспечивающих теплотехническими параметрами энергетический паспорт и энергоаудит эксплуатируемых зданий.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы расчета приведенного сопротивления теплопередаче неоднородных ограждающих конструкций помещений жилых, общественных, административных, бытовых, сельскохозяйственных, производственных зданий и сооружений, а также совокупности ограждающих конструкций, отделяющих внутренний объем здания от наружной среды.

В зависимости от типа ограждающей конструкции и теплотехнических неоднородностей, входящих в структуру ограждения, настоящий стандарт предлагает методы теплотехнического расчета обобщенной теплозащитной характеристики теплотехнически неоднородного ограждения, разделяющего пространства с различными температурно-влажностными средами (в пределах одного помещения, группы соседних помещений, этажа, всего фасада здания, ограждений, контактирующих снаружи с грунтом, и т.д.). Настоящий стандарт также учитывает в теплотехнических расчетах наружных ограждений такие виды теплотехнических неоднородностей, как примыкания элементов ограждения здания (наружные и внутренние углы, примыкания стен к покрытиям и перекрытиям первого этажа над холодным подвалом или уложенным по грунту, примыкание наружных ограждений к внутренним), и отдельных элементов наружных ограждений (стыки между соседними панелями, откосы проемов, связи между облицовочными слоями ограждений).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 51263-99 Полистиролбетон. Технические условия

ГОСТ Р 51380-99 Энергосбережение. Методы подтверждения соответствия показателей энергетической эффективности энергопотребляющей продукции их нормативным значениям

ГОСТ Р 51387-99 Энергосбережение. Нормативно-методическое обеспечение. Основные положения

ГОСТ 11024-84 Панели стеновые наружные бетонные и железобетонные для жилых и общественных зданий. Общие технические условия

ГОСТ 19010-82 Блоки стеновые бетонные и железобетонные для зданий. Общие технические условия

ГОСТ 21562-76 Панели металлические с утеплителем из пенопласта. Общие технические условия

ГОСТ 23486-79 Панели металлические трехслойные стеновые с утеплителем из пенополиуретана. Технические условия

ГОСТ 24594-81 Панели и блоки стеновые из кирпича и керамических камней. Общие технические условия

ГОСТ 25485-89 Бетоны ячеистые. Технические условия

ГОСТ 25820-2000 Бетоны легкие. Технические условия

ГОСТ 26254-84 Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

ГОСТ 26602.1-99 Блоки оконные и дверные. Методы определения сопротивления теплопередаче

ГОСТ 30494-96 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях

ГОСТ 31310-2005 Панели стеновые трехслойные железобетонные с эффективным утеплителем. Общие технические условия

ГОСТ 31359-2007 Бетоны ячеистые автоклавного твердения. Технические условия

ГОСТ 31360-2007 Изделия стеновые неармированные из ячеистого бетона автоклавного твердения. Технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 теплопередача: Перенос теплоты от одной окружающей среды через ограждающую конструкцию к другой окружающей среде.

3.2 наружная ограждающая конструкция здания: Конструктивный элемент здания, защищающий внутреннее пространство, в котором поддерживаются требуемые параметры микроклимата, от воздействий наружной среды.

3.3 линейная теплотехническая неоднородность: Линейная зона примыкания двух ограждающих конструкций, влияющего на изменение теплового потока, проходящего через наружное ограждение (стык между соседними панелями, угол, образованный из двух наружных ограждений или наружного ограждения с внутренним, откос проема, соединительное ребро внутри ограждения и др.).

3.4 точечная теплотехническая неоднородность: Локальный соединительный элемент многослойного наружного ограждения, обеспечивающий его конструктивную целостность и повышающий теплопотери в зоне его прохождения (гибкие связи, дюбели, шпонки и другие точечные соединения, проходящие через теплоизоляционные слои ограждения),

3.5 условное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции , м·°С/Вт: Величина, характеризующая уровень сопротивления прохождению теплоты через однородную часть наружного ограждения при разности температур воздушных сред, расположенных по обе его стороны.

3.6 приведенное сопротивление теплопередаче ограждения , м·°С/Вт: Средневзвешенное по площади сопротивление теплопередаче совокупности видов ограждающих фрагментов и их элементов, образующих теплотехнически неоднородную конструкцию (панель, окно, витраж, светпропускающий фонарь, наружную дверь, ворота), часть здания (стену, фасад, покрытие, перекрытие над холодным подвалом или подпольем, ограждение, контактирующее с грунтом, ограждение, разделяющее помещения с различными температурами внутреннего воздуха) или наружное ограждение здания в целом.

3.7 коэффициент теплотехнической однородности : Безразмерный показатель, оценивающий снижение уровня теплозащиты ограждения вследствие наличия в нем различного вида теплотехнических неоднородностей (соединительных элементов облицовок ограждения, пронзающих теплоизоляционные слои, стыков между элементами ограждающих конструкций с примыканием к ним внутренних ограждений, откосов, угловых соединений, в том числе примыканий стен к покрытиям, перекрытиям над холодными пространствами, мест закрепления в стенах балконных плит и т.п.) и численно выражаемый отношением приведенного сопротивления теплопередаче ограждения к сопротивлению теплопередаче его зоны, удаленной от теплопроводных включений.

4 Методы расчета приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций

4.1 Общие положения

4.1.1 Приведенное сопротивление теплопередаче наружной неоднородной ограждающей конструкции здания , м·°С/Вт, представляет собой основную теплозащитную характеристику наружного ограждения, в основу расчета которого положена усредненная по площади плотность теплового потока , Вт/м, проходящего через ограждение в расчетных условиях эксплуатации

Численные значения теплового потока, проходящего через неоднородное ограждение, определяют на основе расчета одно-, двух- и трехмерных температурных полей. Участки многослойного ограждения, имеющие однородные теплоизоляционные, конструкционные и прочие слои, расположенные перпендикулярно к направлению теплового потока, возникающего при эксплуатации здания, и удаленные от всякого рода теплотехнических неоднородностей и теплопроводных включений, обеспечивают равномерную по площади теплопередачу и характеризуются условным (по глади) сопротивлением теплопередаче.

При проектировании наружных ограждающих конструкций здания в силу конструктивных особенностей оболочки здания и видов наружных ограждений возникают различного рода теплотехнические неоднородности: они в силу конструктивных особенностей примыкания наружных и внутренних ограждений имеют преимущественно линейный характер (наружные и внутренние углы наружных стен, примыкания наружных стен к внутренним стенам и перекрытиям, примыкания наружных стен к покрытиям и перекрытиям первого этажа над холодным подвалом или уложенным по грунту, стыки между соседними панелями, откосы проемов). Теплопотери через эти виды теплотехнических неоднородностей определяют расчетом на ЭВМ двухмерных стационарных температурных полей фрагментов наружных ограждений при расчетных значениях температур разделяемых воздушных сред и условиях теплообмена на поверхностях расчетного фрагмента.

В многослойных ограждающих конструкциях для обеспечения конструктивной целостности и устойчивости в эксплуатационных условиях вводят различные типы связей между облицовочными слоями (соединительные ребра, в т.ч. перфорированные, гибкие стержневые связи, шпонки). К этой категории неоднородностей относятся угловые примыкания откосов проемов, примыкания угла наружных стен к покрытию или перекрытию первого этажа. Теплопотери через эти виды теплопроводных включений или примыканий определяют расчетом на ЭВМ двухмерных (в цилиндрических координатах) или трехмерных стационарных температурных полей фрагментов при расчетных значениях температур и условиях теплообмена.

4.1.2 Таким образом, теплотехнический расчет неоднородных наружных ограждающих конструкций, содержащих углы, проемы с заполнениями (оконными и дверными блоками, воротами), соединительные элементы между наружными облицовочными слоями (ребра, шпонки, стержневые связи), сквозные и несквозные теплопроводные включения, выполняют на основе расчета температурных полей. Приведенное сопротивление теплопередаче , м·°С/Вт, неоднородной ограждающей конструкции или ее участка (фрагмента) вычисляют по формуле

где - площадь неоднородной ограждающей конструкции (стены, окна, двери, ворот) или ее фрагмента, м, по размерам с внутренней стороны, включая откосы оконных и дверных проемов (для стен);

- суммарный тепловой поток через конструкцию или ее фрагмент площадью , Вт, определяемый на основе расчета температурного поля на ЭВМ либо экспериментально по ГОСТ 26254 или ГОСТ 26602.1 с внутренней стороны;

- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаемый в соответствии с таблицей 6 [1] с учетом примечания к этой таблице;

- расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по ГОСТ 30494;

- расчетная температура наружного воздуха, °С, принимаемая по средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92, см. [1].

4.1.3 На основе расчета на ЭВМ температурных полей ограждающей конструкции определяют также температуры на их поверхностях . По полученным значениям устанавливают соответствие требуемым температурным характеристикам наружных ограждений:

- расчетному перепаду температур между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, определяемому по формуле (4) [1]; при этом расчетный перепад температур не должен превышать нормируемых значений , установленных в таблице 5 [1];

Читайте также: