Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

Обновлено: 28.04.2024

Значения коэффициента теплотехнической однородности некоторых типов ограждающих конструкций, используемого для теплотехнического расчета.

- для стен с оконными проемами r = 0, 75 - 0,85 в зависимости от соотношения площади окон к площади фасада (для соотношения 0,18 величина r = 0,8);

- для глухих участков стен r = 0,92;

- для перекрытий верхнего этажа, совмещенных с покрытием кровли r = 0,95;

- для утепленного чердачного или цокольного перекрытия r = 0,97.

Вид стен и использованные материалы

Из однослойных легкобетонных панелей

Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и гибкими связями

Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками или ребрами из керамзитобетона

Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами

Из трехслойных панелей на основе древесины, асбестоцемента и других листовых материалов с эффективным утеплителем при полистовой сборке при ширине панелей 6 и 12 м без каркаса

Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из пенопласта без обрамлений в зоне стыка

Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из пенопласта с обрамлением в зоне стыка

Из трехслойных металлических панелей с утеплителем из минеральной ваты с различным каркасом

Из трехслойных асбестоцементных панелей с минераловатным утеплителем с различным каркасом

Фасадные системы с эффективным утеплителем и тонким наружным штукатурным слоем

Навесные фасадные системы с эффективным утеплителем и облицовочным слоем на относе, образующим вентилируемую воздушную прослойку

Конструкции наружных ограждений

1. Сплошная кладка из крупноформатных пустотелых пористых керамических камней

2. Сплошная кладка из пустотелого керамического, силикатного камня

3. Сплошная кладка из полнотелого и пустотелого керамического, силикатного обыкновенного и утолщенного кирпича

4. Сплошная кладка из полнотелого и пустотелого керамического, силикатного обыкновенного и утолщенного кирпича и камня, утепленная пенополиуретаном, напыляемым толщиной 30-35 мм

5. Облегченная кладка из полнотелого, пустотелого керамического силикатного кирпича или камня с внутренним слоем из плитного эффективного утеплителя с гибкими стальными связями или сетками

6. Облегченная кладка из полнотелого, пустотелого керамического кирпича или камня с внутренним слоем из плитного эффективного утеплителя с поперечными связями

7. Кладка из полистиролбетонных блоков с арматурой в растворных швах, отштукатуренная по металлической сетке с обеих сторон

8. Кладка полистиролбетонных блоков, облицованная с наружной стороны в полкирпича с поперечными металлическими сетками в растворных швах

9. Однослойные легкобетонные панели с монтажной арматурой

10. Легкобетонные панели с термовкладышами и монтажной арматурой

11. Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и гибкими стальными связями

12. Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками или поперечными ребрами из керамзитобетона

13. Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и поперечными железобетонными ребрами

14. Трехслойные металлические панели с эффективным утеплителем

15. Трехслойные асбоцементные панели с эффективным утеплителем

16. Железобетонные, кирпичные конструкции с плитным утеплителем, закрепленным дюбелями, оштукатуренные по капроновой или металлической сетке (термофасад)

17. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 20 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене двумя (на 1 м стены) стальными кронштейнами (вентилируемый фасад здания)

18. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 20 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене двумя (на 1 м стены) алюминиевыми кронштейнами с термической прокладкой (вентилируемый фасад здания)

19. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 30 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене тремя (на 1 м стены) стальными кронштейнами (вентилируемый фасад здания)

20. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 30 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене тремя (на 1 м стены) алюминиевыми кронштейнами (вентилируемый фасад здания)

21. Железобетонные и кирпичные конструкции (20-25 см) с плитным эффективным утеплителем, с вентилируемой воздушной прослойкой и облицовочным слоем (массой не более 30 кг/м) на подконструкции, прикрепленной к стене металлическими кронштейнами (4 шт/м стены) (вентилируемый фасад здания)

22. Конструкции чердачных перекрытий и над подвалами:

а) из железобетонных панелей с плитным эффективным утеплителем

б) из железобетонных плит по металлическим балкам с плитным эффективным утеплителем

в) из деревянных элементов (балок, брусьев) с плитным эффективным утеплителем

Конструкции наружных стен

Сплошная кладка из полнотелого или пустотелого керамического, силикатного кирпича или камня

Сплошная кладка из обыкновенных и крупноформатных пустотных пористых керамических камней с облицовкой из лицевого керамического кирпича, камня

Облегченная кладка из полнотелого, пустотелого керамического, силикатного кирпича или камня, слоем плитного или монолитного утеплителя

Однослойные легкобетонные панели

Легкобетонные панели с термовкладышами

Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и гибкими связями

Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками

Трехслойные железобетонные панели с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами

Трехслойные металлические панели с эффективным утеплителем

Трехслойные асбестоцементные панели с эффективным утеплителем

Кладка из полистиролбетонных, ячеистобетонных блоков на клею с проволочной арматурой в горизонтальных швах, связывающей наружную облицовку из пустотелого кирпича со слоем внутренней штукатурки

Кладка из полистиролбетонных блоков на клею с проволочной арматурой в горизонтальных швах, связывающей наружный и внутренний слои штукатурки

Продолжительность отопительного периода z_ht = 229 сут [1].

Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht = –5,9 ºС [1].

Температура холодной пятидневки t_ext = –35 ºС [1].

Расчет произведен для пятиэтажного жилого дома:

температура внутреннего воздуха t_int = + 21ºС [2];

влажность воздуха = 55 %;

влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения а_i_nt = 8,7 Вт/м 2 ·°С [2].

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения а_ext = 12 Вт/м 2 ·°С [2].

Рис. 4 Расчётная схема

Чердачное перекрытие состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.

№ п/п	Наименование материала (конструкции)	, кг/м 3	δ, м	,Вт/(м·°С)	R, м 2 ·°С/Вт
Железобетонные пустотные плиты ПК (ГОСТ 9561 – 91)	0,22	0,142
Пароизоляция – 1 слой рубитекса (ГОСТ 30547-97)	0,005	0,17	0,0294
Плиты полужёсткие минераловатные на битумных связующих (ГОСТ 4640-93)	Х	0,065	Х

Б. Порядок расчета

Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02–2003 [2]:

D_d = (t_int – t_ht)·z_ht = (21 + 5,9)·229 = 6160,1 ºС·сут.

Нормируемое значение сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия по формуле (1) СНиП 23-02–2003 [2]:

R_req = aD_d + b = 0,00045·6160,1 + 1,9 = 4,67 м 2 ·°С/Вт.

Теплотехнический расчет ведется из условия равенства общего термического сопротивления R₀ нормируемому R_req, т.е.

По формуле (7) СП 23-100–2004 определяем термическое сопротивление ограждающей конструкции R_к

= 4,67 – (1/8,7 + 1/12) = 4,67 – 0,197 = 4,473 м 2 ·°С/Вт.

Термическое сопротивление ограждающей конструкции (чердачного перекрытия) может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.

где R_ж.б – термическое сопротивление железобетонной плиты перекрытия, величина которого согласно [9] составляет 0,142 м 2 ·°С/Вт для условий эксплуатации «Б» и 0,147 м 2 ·°С/Вт - условий эксплуатации «А».

R_п.и – термическое сопротивление слоя пароизоляции;

R_ут – термическое сопротивление утепляющего слоя.

= 4,473 – (0,142 + 0,005/0,17) = 4,302 м 2 ·°С/Вт.

Используя формулу (6) СП 23-101–2004, определяем толщину утепляющего слоя

= 4,302·0,065 = 0,280 м.

Принимаем толщину утепляющего слоя равной 300 мм, тогда фактическое сопротивление теплопередаче составит

= 1/8,7 + (0,142 + 0,005/0,17 + 0,300/0,065) + 1/12 = 4,98 м 2 ·°С/Вт.

Условие = 4,98 м 2 ·°С/Вт > R_req = 4,67 м 2 ·°С/Вт выполняется.

В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

Проверяем выполнение условия :

∆t = (t_int – t_ext)/ a_int = (21+35)/4,98·8,7 = 1,29 °С.

Согласно табл. 5 СНиП 23-02–2003 или табл. 7 настоящего пособия ∆t_n = 3 °С, следовательно, условие ∆t =1,29 °С < ∆t_n = 3 °С выполняется.

Проверяем выполнение условия :

= 21 – [1(21+35) / 4,98·8,7] =

= 21 – 1,29 = 19,71 °С.

Согласно приложению (Р) СП 23-101–2004 или приложению 6 настоящего пособия для температуры внутреннего воздуха t_int = 21 °С и относительной влажности = 55 % температура точки росы t_d = 11,62 °С, следовательно, условие выполняется.

Вывод. Чердачное перекрытие удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

Пример 3

Теплотехнический расчет стеновой панели производственного здания

(определение толщины теплоизоляционного слоя в трехслойной

История государства Древнего Египта: Одним из основных аспектов изучения истории государств и права этих стран является.

Поиск по сайту

А) Приведенное сопротивление теплопередачи отдельных элементов ограждающих конструкций зданий.

Б) Санитарно-гигиенические, включающие температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций, и температурой на внутренней поверхности выше температуры точки росы.

В) Удельный расход тепловой энергии на отопление зданий, позволяющий варьировать величины теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений зданий и выбора систем поддержания микроклимата.

Регион: г. Самара

Расчет толщины утеплителя для наружной стены.

1) Климатические и теплоэнергетические параметры.

Температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 о C,

Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха не более 8 о С,

Средняя температура наружного воздуха,

Температура внутреннего воздуха в здании,

Относительная влажность воздуха в здании,

Влажностный режим – нормальный.

Условия эксплуатации – Б.

2) Градусо-сутки отопительного периода:

D_d = (20+5.2)*203=5116 [ o C*сут];

3) Нормированное значение сопротивления теплопередачи из санитарно-гигиенических условий:

[м 2 * о С/Вт], для наружных стен и покрытий n=1;

4) Нормированное сопротивление теплопередачи из условий отапливаемого периода:

Для дальнейших вычислений принимаем большее значение.

5) Теплопроводность материалов принимаем по графе – Б (зона нормальной влажности).

δ=0,02 [м]; γ=1800 [кг/м 3 ]; λ=0,93 [Вт/м 2 * о С];

- Кирпич керамический пустотелый модульный плотностью 1000 [кг/м 3 ] на цементно-песчаном растворе (для несущей кладки):

δ= 0,51 [м]; γ= 1200[кг/м 3 ]; λ=0,52 [Вт/м 2 * о С];

- Утеплитель – пенополистирол ТУ В-56-70:

δ= δ_у [м]; γ=40 [кг/м 3 ]; λ=0,05 [Вт/м 2 * о С];

6) Термическое сопротивление отдельных слоев:

7) Определение термического сопротивления ограждающей конструкции:

8) Определение сопротивления теплопередачи ограждающей конструкции:

9) Определение толщины утеплителя:

R₃=3,19-1,153=2,037 , , =2,187*0,05=0,102 м.

Вывод: к конструкции стены применяем 2 слоя утеплителя - пенополиуретан ТУ В-56-70 общей толщиной 150 мм.

Расчет толщины утеплителя в чердачном перекрытии

1) Климатические и теплоэнергетические параметры.

Температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 о C, t_ext=-29 о С;

Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха не более 8 о С,

Средняя температура наружного воздуха,

Температура внутреннего воздуха в здании,

Относительная влажность воздуха в здании,

Влажностный режим – нормальный.

Условия эксплуатации – Б.

2) Градусо-сутки отопительного периода:

D_d = (20+5.2)*203=5116 [ o C*сут];

3) Нормированное значение сопротивления теплопередачи из санитарно-гигиенических условий:

[м 2 * о С/Вт], для чердачных перекрытий n=0,9;

4) Нормированное сопротивление теплопередачи из условий отапливаемого периода:

Для дальнейших вычислений принимаем большее значение.

5) Теплопроводность материалов принимаем по графе - Б.

- Отделка гипсо-картонными листами:

δ=0, 01 [м]; γ=800 [кг/м 3 ]; λ=0,21 [Вт/м 2 * о С];

- Двухслойный деревянный накат

δ_ниж+ δ_верх = 0,05 [м]; γ=500 [кг/м 3 ]; λ= 0,18 [Вт/м 2 * о С];

- Гидроизоляционный слои вокруг утеплителя;

- Теплоизоляционный слой, пенополистирол ГОСТ 15588 :

δ = δ_у [м]; γ=40 [кг/м 3 ]; λ=0,05[Вт/м 2 * о С];

- Лаги пола с шагом 500 мм;

δ = 0,04 [м]; γ=500 [кг/м 3 ]; λ=0,18[Вт/м 2 * о С];

- Доски пола чердака толщиной 30 мм.

δ = 0,03 [м]; γ=500 [кг/м 3 ]; λ=0,18[Вт/м 2 * о С];

6) Термическое сопротивление отдельных слоев:

7) Определение термического сопротивления ограждающей конструкции:

8) Определение сопротивления теплопередачи ограждающей конструкции:

9) Определение толщины утеплителя:

R₃=4,20-0,865=3,337 , , =3,337*0,05=0,1669 м.

Вывод: к конструкции чердачного перекрытия применяем утеплитель пенополистирол ГОСТ 15588 толщиной 0,18 м.

Историческое сочинение по периоду истории с 1019-1054 г.: Все эти процессы связаны с деятельностью таких личностей, как.

Отчет по производственной практике по экономической безопасности: К основным функциональным целям на предприятии ООО «ХХХХ» относятся.

Основные идеи славянофильства: Славянофилы в своей трактовке русской истории исходили из православия как начала.

Поиск по сайту

Определить достаточность сопротивления теплопередачи наружной кирпичной стены слоистой кладки с внутренним утепляющим слоем из пенополистирольных плит с объёмной массой 40 кг/м 3 . Выполнить проверку санитарно-гигиенических требований.

А. Исходные данные

· Место строительства – г. Ярославль

· Зона влажности – нормальная [согласно СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий.].

· Продолжительность отопительного периода z_ht = 221 суток [согласно СНиП 23-01–99. Строительная климатология., табл. 1, столбец 11, в жилье отопит. период начинается при температуре ниже +8 ºС].

· Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht = –4 ºС [согласно СНиП 23-01–99. Строительная климатология., табл. 1, столбец 12, в жилье отопит. период начинается при температуре ниже +8 ºС].

· Температура холодной пятидневки t_ext = –31 ºС [согласно СНиП 23-01–99. Строительная климатология., табл. 1, столбец 5, с обеспеченностью 0,92].

Расчет произведен для пятиэтажного жилого дома:

· температура внутреннего воздуха t_int = + 21ºС [согласно СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий.Табл.1-для жилых зданий температура +20. +22 ºС. ];

· влажность воздуха: = 55 % [согласно СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий. Табл.1-для жилых зданий относительная влажность воздуха 55%]. ;

· влажностный режим помещения – нормальный [согласно СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий. Табл. 1, при темпер. +21 ºС и влажности воздуха 55% влажностный режим нормальный] .

· Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б [согласно СНиП 23-02–2003. Табл. 2 ].

· Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения а_i_nt = 8,7 Вт/м 2 °С [согласно СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий.].

· Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения a_ext = 23 Вт/м 2 ·°С [согласно СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий.- таблица 8]

Рисунок 3 -- Расчётная схема

Необходимые данные о конструктивных слоях стены для теплотехнического расчёта сведены в таблицу.

Нормируемые теплотехнические показатели материалов стены определяем по приложению Д СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» и сводим их в таблицу.

Поз.	Наименование материала	, кг/м 3	, м	,Вт/(м·°С)	, м 2 ·°С/Вт
Кирпичная кладка из пустотного кирпича	0,38	0,52	0,73
Плиты пенополистирольные	0,125	0,05	2,5
Кирпичная кладка из пустотного кирпича (облицовочного)	0,12	0,58	0,21

,Вт/(м·°С)- по прилож. Д, СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий

Б. Порядок расчета

Для наружных стен из кирпича с утеплителем следует принимать приведенное сопротивление теплопередаче с учетом коэффициента теплотехнической однородности , который для стен жилых зданий из кирпича толщиной 500 мм (без учета утеплителя) равен 0,74 по СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», п.8.17, т.е., = ,

где – общее сопротивление теплопередаче ограждения, м 2 ·°С/Вт.

где = 1/a_int=1/8,7=0,1149 Вт/(м 2 ·°С),

a_int =8.7 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м 2 ·°С), принимаемый по табл. 7 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»

R_k = R₁ + R₂ + … R_n =0,73+2,5+0,21=3,44 м 2 ·°С/Вт, - термическое сопротивление ограждающей конструкции,

где R₁, R₂, . R_n — термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции.

a_ext=23 м 2 ·°С/Вт - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, принимаемый по табл. 8 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

Определяем величину градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»

= (20+4)·221 = 5304ºС . сут,

где =+21ºС - температура внутреннего воздуха (СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», табл. 1);

= -4ºС - средняя расчетная температура отопительного периода (СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», табл. 1);

= 221 суток - продолжительность отопительного периода (СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», табл. 1)

Нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен вычисляем по формуле R_req = aD_d + b по СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» при значениях коэффициентов = 0,00035 и = 1,4 (табл. 4)

=0,00035·5304 + 1,4 =3,26 м 2 ·°С/Вт

Условие, = 2,66 > , = 3,26 м 2 · °С/Вт не выполняется, толщины утеплителя мм не достаточно для сопротивления теплопередачи наружной кирпичной стены слоистой кладки, поэтому необходимо увеличить толщину утеплителя до мм.

R_k = R₁ + R₂ + … R_n =0,73+(0,2/0,05)+0,21=4,94 м 2 ·°С/Вт, - термическое сопротивление ограждающей конструкции.

Условие, = 3,77 > , = 3,26 м 2 · °С/Вт выполняется

Проверка санитарно-гигиенических требований.

Проверяем выполнение условия .

По формуле (4) СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» определяем расчётный температурный перепад

где n - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в табл. 6 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» n=1 (стены);

t_ext - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С, = –31ºС (СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», табл. 1)

Согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», табл. 5 = 4,0°С (наружные стены в жилых зданиях) условие, = 1,55 < = 4,0ºС, выполняется.

В. Проверка санитарно-гигиенических требований 1. Проверяем выполнение условия t tn (1): t=n( t_int - t_ext ) /а_int R₀ r t=1(21+31) /8.7*3,77 = 52/32.80= 1.58ºС Согласно таб. 5 СНиП 23-02-2003: tn = 4ºС , следовательно условие (1) выполняется. 2. Проверяем выполнение условия. > td. Для расчета используем формулу (25) СП 23-101-04: = t_int - [ n ( t_int - t_ext) ] /( а_int R₀ r ) = 21-[ 1 ( 21+31 ) ]/ ( 3,77*8.7 )= = 21 – 52/32,8 = 21 – 1,58 = 19,42 ºС n- коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху. Согласно приложению Р СП 23-101-04 для температуры внутреннего воздуха t_int =20\1ºС и относительной влажности = 55 % температура точки росы td =11,62 ºС , следовательно, условие > td. выполняется. Вывод: Ограждающая конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

Задание 2

Определить толщину утеплителя чердачного перекрытия, состоящего из ж/б панели мм, пароизоляция – 1 слой рубитекса; цементно-песчаной стяжки мм и утеплителя – плиты минераловатные с объёмной массой 125 кг/м 3 в городе Ярославле.

· Место строительства – г. Ярославль

· Климатический район – II B [согласно СНиП 23-01–99. Строительная климатология., рисунок 1-схематическая карта климатического районирования для строительства].

· Зона влажности – нормальная[согласно СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий.].

· Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht = –4ºС [согласно СНиП 23-01–99. Строительная климатология., табл. 1, столбец 12, в жилье отопит. период начинается при температуре ниже +8 ºС].

Расчет произведен для пятиэтажного жилого дома:

· Температура внутреннего воздуха t_int = + 21ºС [согласно СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий.Табл.1-для жилых зданий температура +20. +22 ºС. ];

· Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б [согласно СНиП 23-02–2003. ].

· Коэффициент теловосприятия внутренней поверхности ограждения а_i_nt = 8,7 Вт/м 2 °С [согласно СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий.].

· Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения a_ext = 12Вт/м 2 ·°С [согласно СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий.- таблица 8]

Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

(определение толщины утеплителя и выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания)

А. Исходные данные

Рисунок 4-- Расчётная схема

Чердачное перекрытие состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.

Поз.	Наименование материала	, кг/м 3	, м	, Вт/(м·°С)	, (м 2 ·°С/Вт)
Железобетонная панель	0,10	2,04	0,049
Пароизоляция – 1 слой рубитекса (ГОСТ 10293)	0,005	0,17	0,029
Цементно-песчаная стяжка	0,03	0,93	0,032
Плиты минераловатные	Х	0,036	-

Б. Порядок расчета

Определяем величину градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»

= (21+4)·221 = 5525ºС . сут

Нормируемое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия вычисляем по формуле (1) СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» при значениях коэффициентов = 0,00045 и = 1,9 (табл. 4)

=0,00045·5525 + 1,9 =4,29 м 2 ·°С/Вт

Из условия равенства общего термического сопротивления нормируемому , т.е. = , определяем по формуле (7) СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» термическое сопротивление чердачного перекрытия R_к:

=4,29 – (1/8,7 + 1/12) = 4,29 – 0,198 = 4,1 м 2 ·°С/Вт,

a_ext=12 м 2 ·°С/Вт — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, принимаемый по табл. 8 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»,

a_int =8.7 — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м 2 ·°С), принимаемый по табл. 7 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

R_ут – термическое сопротивление утепляющего слоя, определяемое из выражения:

4,1 –(0,049 + 0,029+0,032) = 3,99 м 2 ·°С/Вт.

Далее по формуле (6) СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» вычисляем толщину утепляющего слоя

R = d / l → = 3,99·0,036 = 0,14 м

Принимаем толщину утепляющего слоя 140 мм.

Определяем общее фактическое сопротивление теплопередаче ограждения с учетом принятой толщины утеплителя

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.

Читайте также: