Требуемое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия

Обновлено: 30.04.2024

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).

Здание трехэтажное с плоской кровлей и с не отапливаемом подвалом в городе Колпашево.

Конструктивно состоит из кирпича с толщиной несущей части 640 мм, с внешней стороны утеплитель пенополистирол и облицовочный керамический кирпич толщиной 20 мм. Перекрытия состоят из ж/б пустотных плит и утеплителя полистирола.

Система отопления принята с нижней разводкой и «П» -образными стояками. Параметры теплоносителя t₁ = 95 0 C, t₂ = 70 0 C. Подключена к центральной системе отопления с параметрами T₁ = 95 0 C, T₂ = 70 0 C.

Тепловой режим здания

Расчетные параметры наружного воздуха

- Район застройки – г. Колпашево;

- Назначение здания - жилой дом.

- Число этажей - 3;

- По СНИП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика»:

- Расчётная температура наружного воздуха наиболее холодной

пятидневки обеспеченностью 0,92 - t_Н =-42 0 C;

- Продолжительность отопительного периода z_О.П.= 243 суток;

- Температура среднего отопительного периода t_СР.О.П. = -9,1 0 С;

- Средняя скорость ветра за зимнее время (января) u = 3,9 м/с.

Расчётные параметры внутреннего воздуха

- Влажность внутреннего воздуха 60%(по пункту 3.3 СНиП 2.08.01-89),

- Режим – нормальный (по таблице 1 СНиП II-3-79)

- Зона влажности – 2, нормальная (по приложению 1 СНиП II-3-79)

Принимается по [7]:

- Жилая комната t_в=20 0 С

- Угловая жилая комната t_в=22 0 С

- Лестничная клетка t_в=16 0 С

Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций

3.3.1. Определение градусо-суток отопительного периода

где z_от - продолжительность отопительного периода [4];

t_{ср. от пер} – средняя температура отопительного периода, 0 С [4];

t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, 0 С.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций принимается по приложению 2 СНиП II-3-79 - Б.

Теплотехнический расчет стен

Теплотехнический расчет заключается в нахождении толщины утеплителя и коэффициента теплопередачи ограждения, удовлетворяющего санитарно-гигиеническим нормам и условиям энергосбережения. Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R_o должно быть не менее требуемого сопротивления теплопередаче R_o тр .

Величины плотности ρ и теплопроводности λ принимаются по приложению 3 СНиП II-3-79 *

Слои 1 и 4 – штукатурка на цементно-песчаном растворе:

Слой 3 – кирпичная кладка из кирпича глиняного обыкновенного:

Слой 2 – утеплитель – плиты минераловатные:

Требуемое сопротивление теплопередаче по санитарно- гигиеническим требованиям рассчитывается по формуле:

где t_в – расчетная температура внутреннего воздуха t_в=20°С;

t_н – расчетная температура наружного воздуха t_н=-42°С;

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху (таблица 3 * СНиП II-3-79 * ) n_ст=1;

Δt_н – температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (таблица 2 * СНиП II-3-79 * ) Δt_н=4,0°С;

α_в – коэффициент теплопередачи внутренней поверхностью ограждающей конструкции (таблица 4 * СНиП II-3-79 * ) α_в=8,7 Вт/м°С;

Сопротивление теплопередаче R₀ ограждающей конструкции определяется по формуле:

Значения R₀ тр.энергосб. следует определять по формуле

R₀ тр.энергосб. = a*D_d+b = 0,00035*7071,3+1,4 = 3,87м 2 *°С/Вт,

где a, b – коэффициенты, значения которых следует принимать по

данным таблицы для соответствующих групп зданий, [5, таблица 4].

Фактическое сопротивление теплопередаче:

R₀ ф = R₀ тр.энергосб. = 1/8,7+0,03/0,93+0,38/0,81+0,02/0,93+Х/0,045+1/23 =3,87м 2 °С/Вт

Откуда получаем Х=0,143м. Округляя, принимаем δ_ут=0,150м.

Коэффициент теплопередачи определяем по формуле:

K=1/R₀=1/3,86 = 0,2584 Вт/м 2 °С

Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

Слой 1 – стяжка цементно-песчаным раствором:

Слой 2 – утеплитель - пенополистирол:

Слой 3 – пароизоляция - рубероид:

Слой 4 – выравнивающий слой на цементно-песчаном растворе:

Слой 5 – железобетонная плита перекрытия без пустот:

Толщину утеплителя считаем таким же образом, как и для стен:

R₀ тр.энергосб. = a*D_d+b = 0,00045*7071.3+1,9 = 5,082м 2 *°С/Вт

где a, b – коэффициенты, значения которых следует принимать по

данным таблицы для соответствующих групп зданий, [5, таблица 4].

R₀ ф = nR₀ тр.энергосб. = 1/12+0,04/0,93+Х/0,05+0,015/0,17+0,01/0,93+ +0,25/2,04+1/8,7 =5,082м 2 °С/Вт

Откуда Х = 0,231м.

Коэффициент теплопередачи K=1/R₀ ф =1/5,082 = 0,197 Вт/м 2 °С

Толщина чердачного перекрытия:

Теплотехнический расчет перекрытия над холодным подвалом

Слой 1 – линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове:

Слой 2 – выравнивающий слой на цементно-песчаном растворе:

Слой 3 – утеплитель – маты из стеклянного штапельного волокна «URSA»:

Слой 4 – пароизоляция – битумная мастика:

Слой 5 – железобетонная плита перекрытия без пустот:

Толщину утеплителя считаем таким же образом, как и для стен:

R₀ тр.энергосб. = a*D_d+b = 0,00045*7071,3+1,9 = 5,082м 2 *°С/Вт

где a, b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий, [5, таблица 4].

R₀ ф =nR₀ тр.энергосб. =1/12+0,002/0,23+0,02/0,93+Х/0,05+0,003/0,27+ +0,25/2,04+1/8,7 =5,082м 2 °С/Вт

Откуда Х = 0,236м. Округляя, принимаем δ_ут=0,250м

Коэффициент теплопередачи K=1/R₀ ф =1/5,062 = 0,197 Вт/м 2 °С

Толщина подпольного перекрытия:

Расчет окон

Требуемое сопротивление теплопередаче R₀ тр заполнений световых проемов следует принимать в зависимости от ГСОП по таблице 4 СНиП 23-02-2003 интерполяцией

R₀ тр =0,65 м 2 °С/Вт

Приведенное сопротивление теплопередаче определяют по приложению 6 * СНиП II-3-79 *

R₀≥R₀ тр , R₀=0,68 м 2 °С/Вт – двукамерный стеклопакет в раздельных деревянных переплетах из обычного стекла.

Расчет наружных дверей

Требуемое и фактическое сопротивление теплопередаче наружных дверей должно быть не менее 0,6×R₀ тр стен здания.

Теплотехнические характеристики наружных ограждений

Социальное обеспечение и социальная защита в РФ: Понятие социального обеспечения тесно увязывается с понятием .

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.

Чердачное перекрытие состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.

№ п/п	Наименование материала	, кг/м 3	, м	, Вт/(м·°С)	, (м 2 ·°С/Вт)
1	Железобетонная панель	2500	0,10	2,04	0,049
2	Пароизоляция – 1 слой рубитекса (ГОСТ 10293)	600	0,005	0,17	0,029
3	Цементно-песчаная стяжка	1800	0,03	0,93	0,032
4	Плиты минераловатные	30	Х	0,047	-

Б. Порядок расчета

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

= (20+3,5)·213 = 5006 ºС . сут

=0,00045·5006 + 1,9 =4,15 м 2 ·°С/Вт

=4,15 – (1/8,7 + 1/12) = 4,15 – 0,198 = 3,95 м 2 ·°С/Вт,

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:

3,95 –(0,049 + 0,029+0,032) = 3,84 м 2 ·°С/Вт.

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

R = d / l → = 3,84·0,047 = 0,18 м

Принимаем толщину утепляющего слоя 200 мм.

Определяем общее фактическое сопротивление теплопередаче ограждения с учетом принятой толщины утеплителя

м 2 · °С/Вт.

Условие, 4,56 > = 4,15 м 2 ·°С/Вт, выполняется.

В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

Читайте также: