Creare condizioni confortevoli per vivere o lavorare è il compito principale della costruzione. Una parte significativa del territorio del nostro paese si trova alle latitudini settentrionali con clima freddo. Pertanto, mantenere una temperatura confortevole negli edifici è sempre importante. Con l'aumento delle tariffe energetiche, emerge la riduzione dei consumi energetici per il riscaldamento.
Caratteristiche climatiche
La scelta della struttura delle pareti e del tetto dipende principalmente dalle condizioni climatiche dell'area di costruzione. Per determinarli è necessario fare riferimento a SP131.13330.2012 "Climatologia delle costruzioni". Le seguenti quantità vengono utilizzate nei calcoli:
- la temperatura del periodo di cinque giorni più freddo con un titolo di 0,92, indicato da Tn;
- temperatura media, indicata da Tot;
- durata, indicata da ZOT.
Nell'esempio di Murmansk, i valori hanno i seguenti valori:
- Тн=-30 gradi;
- Tot=-3,4 gradi;
- ZOT=275 giorni.
Inoltre, è necessario impostare la temperatura di progetto all'interno della TV della stanza, determinata in base a GOST 30494-2011. Per l'alloggio, puoi prendere TV=20 gradi.
Per eseguire un calcolo termotecnico delle strutture di chiusura, precalcolare il valore di GSOP (grado giorno del periodo di riscaldamento):
GSOP=(Tv - Tot) x ZOT. Nel nostro esempio, GSOP=(20 - (-3, 4)) x 275=6435.
Indicatori chiave
Per la scelta corretta dei materiali dell'involucro edilizio, è necessario determinare quali caratteristiche termiche dovrebbero avere. La capacità di una sostanza di condurre calore è caratterizzata dalla sua conducibilità termica, indicata dalla lettera greca l (lambda) e si misura in W / (m x gradi). La capacità di una struttura di trattenere il calore è caratterizzata dalla sua resistenza al trasferimento di calore R ed è uguale al rapporto tra lo spessore e la conducibilità termica: R=d/l.
Se la struttura è composta da più strati, la resistenza viene calcolata per ogni strato e poi sommata.
La resistenza al trasferimento di calore è l'indicatore principale delle costruzioni per esterni. Il suo valore deve superare il valore standard. Quando si esegue un calcolo termotecnico dell'involucro edilizio, è necessario determinare la composizione economicamente giustificata delle pareti e del tetto.
Valori di conducibilità termica
Qualità dell'isolamentodeterminato principalmente dalla conducibilità termica. Ogni materiale certificato viene sottoposto a prove di laboratorio, a seguito delle quali questo valore viene determinato per le condizioni operative "A" o "B". Per il nostro paese, la maggior parte delle regioni corrisponde alle condizioni operative "B". Quando si esegue un calcolo termotecnico delle strutture che racchiudono una casa, è necessario utilizzare questo valore. I valori di conducibilità termica sono indicati sull'etichetta o nel passaporto materiale, ma se non sono disponibili è possibile utilizzare i valori di riferimento del Codice di condotta. I valori per i materiali più popolari sono elencati di seguito:
- Mattoni ordinari - 0,81 W(m x gradi).
- Mura in mattoni di silicato - 0,87 W(m x gradi).
- Calcestruzzo a gas e schiuma (densità 800) - 0,37 W(m x gradi).
- Legno tenero - 0,18 W(m x gradi).
- Styrofoam estruso - 0,032 W(m x gradi).
- Tavole in lana minerale (densità 180) - 0,048 W(m x gradi).
Valore regolare della resistenza al trasferimento di calore
Il valore calcolato della resistenza al trasferimento di calore non deve essere inferiore al valore di base. Il valore di base è determinato secondo la tabella 3 SP50.13330.2012 "Protezione termica degli edifici". La tabella definisce i coefficienti per il calcolo dei valori di base della resistenza al trasferimento di calore per tutte le strutture e le tipologie edilizie di recinzione. Continuando il calcolo termotecnico avviato delle strutture di recinzione, un esempio di calcolo può essere presentato come segue:
- Rsten=0,00035x6435 + 1,4=3,65 (m x gradi/L).
- Rpokr=0, 0005х6435 +2, 2=5, 41 (m x gradi/L).
- Rchard=0,00045x6435 + 1,9=4,79 (m x gradi/W).
- Rockna=0,00005x6435 + 0,3=0,62 (m x gradi/L).
Il calcolo termotecnico della struttura esterna di recinzione viene eseguito per tutte le strutture che chiudono il contorno "caldo" - il pavimento a terra o il pavimento del sottosuolo tecnico, le pareti esterne (compresi i serramenti), il combinato copertura o il pavimento della soffitta non riscaldata. Inoltre il calcolo deve essere effettuato per le strutture interne, se la differenza di temperatura nei locali adiacenti è superiore a 8 gradi.
Calcolo termotecnico delle pareti
La maggior parte delle pareti e dei soffitti sono multistrato ed eterogenei nel loro design. Il calcolo dell'ingegneria termica delle strutture che racchiudono una struttura multistrato è il seguente:
Se consideriamo un muro intonacato in mattoni, otteniamo la seguente costruzione:
- strato esterno di intonaco spesso 3 cm, conducibilità termica 0,93 W(m x gradi);
- muratura in mattoni pieni di argilla 64 cm, conducibilità termica 0,81 W(m x gradi);
- Strato interno di intonaco spesso 3 cm, conducibilità termica 0,93 W(m x gradi).
La formula per il calcolo termotecnico delle strutture di chiusura è la seguente:
R=0.03/0.93 + 0.64/0.81 + 0.03/0.93=0.85(m x gradi/L).
Il valore risultante è significativamente inferiore al valore di resistenza di base precedentemente determinatotrasferimento di calore delle pareti di un edificio residenziale a Murmansk 3, 65 (m x gradi / W). La parete non soddisfa i requisiti normativi e deve essere isolata. Per l'isolamento delle pareti utilizziamo pannelli in lana minerale con uno spessore di 150 mm e una conducibilità termica di 0,048 W (m x gradi).
Scelto il sistema di isolamento, è necessario eseguire una verifica termotecnica di calcolo delle strutture di chiusura. Di seguito è riportato un esempio di calcolo:
R=0.15/0.048 + 0.03/0.93 + 0.64/0.81 + 0.03/0.93=3.97(m x gradi/W).
Il valore calcolato ottenuto è maggiore del valore base - 3,65 (m x gradi / W), la parete isolata soddisfa i requisiti delle norme.
Il calcolo delle sovrapposizioni e dei rivestimenti combinati avviene in modo simile.
Calcolo termotecnico di solai a contatto con il suolo
Spesso nelle case private o negli edifici pubblici i pavimenti dei primi piani sono realizzati a terra. La resistenza al trasferimento di calore di tali pavimenti non è standardizzata, ma come minimo il progetto dei pavimenti non deve consentire la fuoriuscita di rugiada. Il calcolo delle strutture a contatto con il terreno si effettua come segue: i solai sono suddivisi in fasce (zone) larghe 2 metri, a partire dal confine esterno. Sono assegnate fino a tre di queste zone, l'area rimanente appartiene alla quarta zona. Se il progetto del pavimento non prevede un isolamento efficace, la resistenza al trasferimento di calore delle zone viene considerata come segue:
- 1 zona – 2, 1 (m x gradi/W);
- 2 zona – 4, 3 (m x gradi/W);
- 3 zona – 8, 6 (m x gradi/W);
- 4 zona – 14, 3 (m x gradi/W).
È facile vedere che più il pavimento è lontano dalla parete esterna, maggiore è la sua resistenza al trasferimento di calore. Pertanto, si limitano spesso a riscaldare il perimetro del pavimento. Allo stesso tempo, la resistenza al trasferimento di calore della struttura isolata si aggiunge alla resistenza al trasferimento di calore della zona. Di seguito verrà considerato un esempio di calcolo dei piani a terra. Prendiamo la superficie calpestabile 10 x 10, pari a 100 mq.
- L'area di 1 zona sarà di 64 metri quadrati.
- L'area della Zona 2 sarà di 32 metri quadrati.
- L'area della Zona 3 sarà di 4 metri quadrati.
Resistenza media del trasferimento di calore del pavimento al suolo:Rpavimento=100 / (64/2, 1 + 32/4, 3 + 4/8, 6)=2,6 (m x gradi/mar).
Completata la coibentazione perimetrale del solaio con una lastra di polistirene espanso di 5 cm di spessore, una fascia larga 1 metro, otteniamo il valore medio di resistenza termica:
Рpol=100 / (32/2, 1 + 32/(2, 1+0, 05/0, 032) + 32/4, 3 + 4/8, 6)=4, 09 (m x gradi/W).
È importante notare che non solo i pavimenti vengono calcolati in questo modo, ma anche le strutture murarie a contatto con il suolo (pareti di un pavimento incassato, seminterrato caldo).
Calcolo termotecnico delle porte
Il valore di base della resistenza al trasferimento di calore delle porte d'ingresso è calcolato in modo leggermente diverso. Per calcolarlo, dovrai prima calcolare la resistenza al trasferimento di calore della parete secondo il criterio sanitario e igienico (non ricadutarugiada): Rst=(Tv - Tn) / (DTn x av).
Qui ДТн - la differenza di temperatura tra la superficie interna della parete e la temperatura dell'aria nella stanza, è determinata secondo il Codice delle Regole e per le abitazioni è 4.0.
av - il trasferimento di calore coefficiente della superficie interna del muro, secondo la joint venture è 8, 7. Il valore base delle porte è preso pari a 0, 6xRst.
Per il progetto della porta prescelto, è necessario eseguire un calcolo termotecnico di verifica delle strutture di chiusura. Esempio di calcolo della porta d'ingresso:
Rdv=0,6 x (20-(-30))/(4 x 8,7)=0,86 (m x gradi/W).
Questo valore di progetto corrisponderà a una porta isolata con un pannello di lana minerale di 5 cm di spessore.
Requisiti complessi
I calcoli di pareti, pavimenti o rivestimenti vengono eseguiti per verificare i requisiti elemento per elemento delle normative. L'insieme delle regole stabilisce anche un requisito completo che caratterizza la qualità dell'isolamento di tutte le strutture di recinzione nel suo insieme. Questo valore è chiamato "caratteristica di schermatura termica specifica". Non un singolo calcolo termotecnico delle strutture di chiusura può fare a meno della sua verifica. Di seguito è riportato un esempio di calcolo di JV.
| Nome design | Quadrato | R | A/R |
| Muri | 83 | 3, 65 | 22, 73 |
| Copertura | 100 | 5, 41 | 18, 48 |
| Soffitto del seminterrato | 100 | 4, 79 | 20, 87 |
| Finestre | 15 | 0, 62 | 24, 19 |
| Porte | 2 | 0, 8 | 2, 5 |
| Importo | 88, 77 |
Kob \u003d 88, 77 / 250 \u003d 0,35, che è inferiore al valore normalizzato di 0,52 In questo caso, l'area e il volume vengono presi per una casa che misura 10 x 10 x 2,5 m. le resistenze sono uguali ai valori base.
Il valore normalizzato è determinato in accordo con la joint venture, a seconda del volume riscaldato della casa.
Oltre al complesso requisito, per redigere un passaporto energetico, effettuano anche un calcolo termotecnico delle strutture di recinzione, un esempio di passaporto è riportato in appendice a SP50.13330.2012.
Coefficiente di uniformità
Tutti i calcoli di cui sopra sono applicabili a strutture omogenee. Cosa abbastanza rara in pratica. Per tenere conto delle disomogeneità che riducono la resistenza al trasferimento di calore, viene introdotto un fattore di correzione per l'uniformità termica, r. Tiene conto della variazione della resistenza al trasferimento di calore introdotta da aperture di porte e finestre, angoli esterni, inclusioni disomogenee (ad esempio architravi, travi, nastri di armatura), ponti freddi, ecc.
Il calcolo di questo coefficiente è piuttosto complicato, quindi in forma semplificata puoi utilizzare valori approssimativi dalla letteratura di riferimento. Ad esempio, per muratura - 0,9, pannelli a tre strati - 0,7.
Isolamento efficace
Quando si sceglie un sistema di isolamento domestico, è facile assicurarsi che sia quasi impossibile soddisfare i moderni requisiti di protezione termica senza l'uso di un isolamento efficace. Quindi, se utilizzi un mattone di argilla tradizionale, avrai bisogno di una muratura di diversi metri di spessore, il che non è economicamente fattibile. Allo stesso tempo, la bassa conducibilità termica dei moderni isolanti a base di polistirene espanso o lana di roccia permette di limitarsi a spessori di 10-20 cm.
Ad esempio, per ottenere un valore di resistenza al trasferimento di calore di base di 3,65 (m x gradi/W), avresti bisogno di:
- Muro di mattoni spesso 3 m;
- posa di blocchi di calcestruzzo espanso 1, 4 m;
- isolamento in lana minerale 0,18 m.
