1.Теплотехнічний розрахунок огороджувальних конструкцій.
1.1 Розрахунок стінової огороджувальної конструкції.
Ціль –визначити товщину шару утеплювача в огородженні, при якому всередині приміщення забезпечується заданий температурний режим з урахуванням необхідних економічних показників.
Згідно з ДБН В.2.6-31-2006 (Конструкції будинків і споруд) табл.1
Мінімально допустиме значення опору теплопередачі огороджувальної конструкції житлового будинку для ІІІ температурної зони
Для зовнішніх стін.
2,2 (м
C/)Вт.Обчислюємо опори тепловіддавання і сприйняття теплоти на поверхнях огородження, м
C/Вт:
[*м C)/Вт] , 
,[(м C)/Вт]де
- коефіцієнт сприйняття теплоти внутрішньою поверхнею огородження, 
- коефіцієнт тепловіддавання на зовнішніх поверхні огородження для зимових умов, прийнятий за [дод.Е].Визначаємо термічний опір окремих шарів огородження, крім шару утеплювача, м
C/Вт
[(м C)/Вт], 
[(м C)/Вт] , 
[(м C)/Вт], 
[(м C)/Вт],де
, 
, 
- товщини, м; 
, 
, 
- коефіцієнти теплопровідності конструктивних шарів огородження, Вт/(м C).Тому що
<
, =
, звідси
(м C)/Вт.Необхідну товщину утеплювача
визначаємо за формулою:
м,(приймаємо товщину утеплюю чого шару 0,2м)
(м C)/Вт.де
- коефіцієнт теплопровідності матеріалу утеплювача, Вт/(м C.)При цьому, термічний опір конструкції складає
=
==0,114+0,024+0,309+1,82+0,138+0,047+0,043=2,49 ((м
C)/Вт).Різниця між температурами у приміщенні та на внутрішній поверхні огородження
0СІз таблиці П2 визначаемо для стіни
0С, тобто умова 
виконується1.2 Розрахунок безгорищного перекриття
Послідовність розрахунку
Згідно з ДБН В.2.6-31-2006 (Конструкції будинків і споруд)
Мінімально допустиме значення опору теплопередачі огороджувальної конструкції житлового будинку
Для покриття і перекриття неопалюваних горищ для ІІІ температурної зони
3,9 (м C)/Вт.Опори сприйняття теплоти на внутрішній і зовнішній поверхні огороджувальної конструкції,( м
C)/Вт:
,( м C)/Вт, 
,( м
C)/Вт,де
- коефіцієнт сприйняття теплоти внутрішньою поверхнею огородження, - коефіцієнт тепловіддавання на зовнішніх поверхні огородження для зимових умов, прийнятий за [дод.Е].Визначаємо термічний опір окремих шарів огородження, крім шару утеплювача, (м
C)/Вт
(м C)/Вт, 
(м C)/Вт, 
(м C)/Вт, 
(м C)/Вт, 
(м C)/Вт
==
(м C)/Вт.Визначаємо товщину шару утеплювача
м
(м C)/ВтОкругляємо розрахункове значення товщини шару утеплювача до найближчого більшого нормативного типорозміру теплоізоляційних виробів( у нашому випадку до 0,3 м)
При цьому, термічний опір конструкції складає
=
==0,114+0,048+0,108+0,023+3,75+0,035+0,071+0,083=4,232 (м
C)/ВтРізниця між температурами у приміщенні та на внутрішній поверхні огородження
0СІз таблиці П2 визначаемо для стіни
0С, тобто умова виконується1.3 Розрахунок підвального перекриття.
Послідовність розрахунку
Згідно з ДБН В.2.6-31-2006 (Конструкції будинків і споруд)
Мінімально допустиме значення опору теплопередачі огороджувальної конструкції житлового будинку
Для підвального перекриття, що розташоване вище рівня землі над неопалюваними підвалами
2.2 (м C)/Вт.Необхідний опір теплопередачі, який визначено за санітарно-гігієнічними нормами
=2.2 (м C)/Вт, Опори сприйняття теплоти на внутрішній і зовнішній поверхні огороджувальної конструкції, (м
C)/Вт:
, 
,де
- коефіцієнт сприйняття теплоти внутрішньою поверхнею огородження, - коефіцієнт тепловіддавання на зовнішніх поверхні огородження для зимових умов, прийнятий за [дод.Е].Визначаємо термічний опір окремих шарів огородження, крім шару утеплювача, (м
C)/Вт
(м C)/Вт, 
(м C)/Вт, 
(м C)/Вт, 
(м C)/Вт 
(м C)/Втде
, , ,
,
- товщини, м; , , , 
, 
- коефіцієнти теплопровідності конструктивних шарів огородження, Вт/(м C). =
, звідси
==
( м C)/Вт.Визначаємо товщину шару утеплювача
м.Округляємо розрахункове значення товщини шару утеплювача до найближчого більшого нормативного типорозміру теплоізоляційних виробів (у нашому випадку до 0,1 м).
(м C)/ВтПри цьому, термічний опір конструкції складає
= ==0,114+0,108+0,024+1,25+0,032+0,174+0,015+0,166=1,88 (м
C)/Вт.Для підвального перекриття перевірка
не виконується.2. Розрахунок теплостійкості стінової огороджувальної конструкції
Розрахунок теплостійкості зовнішньої стіни виконується для самого теплого місяця року - липня.
Ціль - визначити амплітуду коливання температури на внутрішній поверхні огородження
і порівняти її з необхідною амплітудою коливання 
. Якщо > необхідно прийняти міри для зменшення дійсної амплітуди коливання температури на внутрішній поверхні стіни.Послідовність розрахунку
Для житлових та громадських будинків, навчальних та лікувальних закладів теплостійкість в літній період року зовнішніх огороджувальних конструкцій:
Обчислюємо коефіцієнт тепловіддавання на зовнішній поверхні огородження для літніх умов
Вт/(м C)де
- мінімальна із середніх швидкостей вітру по румбах за липень (приймаємо за завданням, але не менше 1 м/с)Визначаємо величину розрахункової амплітуди коливання температури зовнішнього повітря
, 
Вт/(м C)де
- максимальна амплітуда добових коливань температури зовнішнього повітря в липні згідно зі СНіП 2.01.01; , за вихідними даними; 
- коефіцієнт поглинання сонячної радіації матеріалом зовнішньої поверхні огородження; 
- максимальне і середнє значення сумарної сонячної радіації (прямої і розсіяної), Вт/м .Розраховуємо коефіцієнти теплозасвоєння зовнішньої поверхні окремих шарів огороджувальної конструкції, Y. Розрахунок починаємо з першого внутрішнього шару.
D<1
Коефіцієнт теплозасвоєння розраховуємо за формулою
Вт/(м C)Коефіцієнт теплозасвоєння зовнішньої поверхні другого шару
, Вт/(м C), 
Приймаємо залежно від величини (
). Коефіцієнт теплозасвоєння
=
= 10,9Вт/(м C)Визначаємо коефіцієнт теплозасвоєння зовнішньої поверхні третього шару
:
Вт/(м
C)Коефіцієнт теплозасвоєння зовнішньої поверхні четвертого шару
: 
Вт/(м C)Коефіцієнт теплозасвоєння зовнішньої поверхні пятого шару Y5
Теплова інерція п’ятого шару
=0,38 < 1. Коефіцієнт тепло засвоєння Y5 визначаемо таким чином:
Визначаємо величину згасання розрахункової амплітуди коливань температури зовнішнього повітря в чотирьохшаровому огородженні
==
=
де e - підстава натуральних логарифмів е = 2,718;
, 
, 
, 
, 
- розрахункові коефіцієнти теплозасвоєння матеріалів окремих шарів конструкції;D - теплова інерція конструкції.
Y – коефіцієнт тепло засвоєння зовнішньої поверхні.
- коефіцієнт затухання температурних коливань.
- коефіцієнт теплопровідності стін.Амплітуда коливання температури внутрішньої поверхні огородження
де:
- розрахункова амплітуда коливань температури зовнішнього повітря, - величина згасання розрахункової амплітуди в огороджувальній конструкції.Тому що
> , 2.5> 0.001, немає необхідності підвищувати теплостійкість огородження.3. Розрахунок опору повітропроникненню
Необхідний опір повітропроникненню стінової огороджувальної конструкцій визначається за формулою
де
- різниця тисків, що викликають рух повітря крізь огороджувальну конструкцію, Па; 
- нормативна повітропроникність, за табл.7 ДБН. Для непрозорих конструкцій житлових будинків = 0,5. 
Послідовність розрахунку
Визначаємо питому вагу повітря
у залежності від температури для внутрішнього і зовнішнього повітря
Визначаємо різницю тисків, що викликають рух повітря крізь огороджувальну конструкцію.
Різниця тиску буде дорівнювати:
Па,де Н - висота будинку від поверхні землі до верху карниза;
hi – висота від рівня підлоги першого поверху до середини і-го поверху, для якого проводиться розрахунок
- питома вага зовнішнього і внутрішнього повітря; - максимальна зі швидкостей вітру по румбах за січень, повторюваність яких складає 16% і більше ,прийнята згідно СНіП 2.01.01.
-коефіцієнт, що враховує зміну швидкості повітря залежно від висоти будівлі, за табл. Р1.Обираємо тип місцевості С- місцевість з розташованими будинками заввишки понад 25м.
Обчислюємо необхідний опір повітропроникненню стіни
.Визначаємо опір повітропроникненню
для багатошарової конструкції
,де
- опір повітропроникненню окремих шарів огороджувальної конструкції, 
, [3].Перший шар:
штукатурка вапняно-піщанна (δ=15мм) –
=142 За завданням: штукатурка вапнянно-піщанна (δ=20 мм), звідси визначаємо
= 189,33 ;Другий шар:
Кладка із суцільної цегли на цементно-піщаному розчині товщиною в одну цеглину і більше (δ=250 і більше мм)
=18 За завданням: силікатної цегли (ГОСТ 379-79) на цементно-піщаному розчині ( δ=250мм), звідси визначаємо
= 18 
;Третій шар:
- плити мінераловатні тверді (δ=50мм)-
=2 За завданням: плити м’які, напівтверді і тверді мінераловатні на синтетич. І бітумному в’яжучому (δ=200мм), звідси визначаємо
= 8 ;Четвертий шар:
- Кладка із суцільної цегли на цементно-піщаному розчині товщиною в пів цеглини (δ=120мм)-
=2 За завданням: силікатної цегли (ГОСТ 379-79) на цементно-піщаному розчині ( δ=120мм), звідси визначаємо
= 2 ;П’ятий шар:
Штукатурка цементо-піщаному розчином по камяній або цегляній кладці ( δ=15мм)
=373 За завданням: цементно-шлаковий розчин ( δ=30мм), звідси визначаємо
= 746 ;
= R11+R12+R13+R14+R15=183.33+18+8+2+746=957.33 Опір повітропроникненню
= 957.33, більше необхідного 
= 44.88 немає необхідності визначати опори повітропроникненню інших шарів.Отже заходів щодо збільшення опору повітропроникненню проводити не потрібно.4. Розрахунок вологісного режиму стінової огороджувальної конструкції
4.1. Розрахунок стінової огороджувальної конструкції на можливу конденсацію водяної пари у її товщі
Ціль розрахунку - визначити парціальний тиск водяної пари в товщі огородження і наявність зони конденсації внаслідок паропроникнення.
Послідовність розрахунку парціальних тисків
Визначаємо температури огороджувальної конструкції, яка складається з п'яти шарів, (рис.1) обчислюємо наступні температури:
-на внутрішній поверхні
=20-
=19 де -
- температура внутрішнього повітря приміщення, (вихідні дані);
- температура зовнішнього повітря (приймаємо середню температуру самого холодного місяця року (у даному випадку - січень), - термічний опір огородження, м C/Вт; 
- термічний опір сприйманню теплоти внутрішньою поверхнею огородження, м C/Вт;-на границі першого і другого шарів
-на границі другого і третього шарів
- на границі третього і четвертого шарів
- на границі четвертого і п’ятого шарів
= -0,3 -зовнішній поверхні стіни
Для контролю правильності обчислень визначаємо
Визначаємо тиск насиченої водяної пари E за отриманим значенням температур на границях шарів огородження. При:
,
,
,
,
,
.Треба мати на увазі, що залежність Е від температури є нелінійною. Для шарів, на яких температура змінюється мало, цією не лінійністю можна нехтувати. Але для шару утеплювача-теплоізолятора, на якому має місце великий перепад температури, не лінійність Е(t) треба обов’язково враховувати. Тому інтервал температур (16,2 ; 1)
розбиваємо на чотири рівних частини і в трьох проміжних точках визначаємо тиск насиченої пари:- при температурі 11,9
- Е= 1393 Па- при температурі 7,9
- Е= 1065 Па- при температурі 3,3
- Е= 775 ПаЗа допомогою цих додаткових точок будується крива Е(t) в утеплювачі.
Обчислюємо парціальний тиск водяної пари у внутрішнім повітрі приміщення. При t = 20
= 2338, Па, 
Па.Знаходимо
- загальний опір паропроникненню огородження, рівний сумі опорів усіх п'яти шарів 
огородження. Опір паропроникненню I -того шару 
визначається як 
, 
, (тут N - число шарів у конструкції). Для розглянутого варіанта огородження
=
=0,17+2,27+0,53+1,09+0,27==4,33
,де
- товщини шарів; 
- коефіцієнти паропроникнення відповідних шарів конструкції, 
, які характеризують кількість пари в міліграмах, що проникає через 1 
поверхні огородження за 1 годину при градієнті парціальних тисків водяної пари на поверхнях, який дорівнює 1 Па/м.Обчислюємо значення дійсних парціальних тисків водяної пари на границях шарів огородження.
Для розглянутого варіанта розрахунок парціальних тисків на між шарами буде мати наступний вигляд:
На межі першого і другого шарів
Пана межі другого і третього шарів
Пана межіі третього і четвертого шарів
Па-на межі четвертого і п’ятого шарів:
ПаНа зовнішній поверхні стіни парціальний тиск водяної пари
дорівнює парціальному тиску водяної пари зовнішньоного повітря: 
Па.За отриманими даними будується діаграма. Побудувавши дотичні до кривої (Е)
з точок на поверхнях огородження з парціальними тисками
і 
, визначемо вхідний та вихідний перерізи зони конденсації.Переходимо до визначення накопичення вологи в зоні конденсації.
мг/(
год)Період Z з температурами меншими за 8
складає 5 місяців (154 діб=3624 год.). Накопичення вологи за цей період:
У якості зволоженого шару обираємо 3-й шар, його товщина складає 0,2м, густина 350
. Приріст вологи складає:
Нормативне значення
для мінераловатних матів складає 2,5%. Таким чином, розрахункове накопичення вологи в огородженні є допустимим, а у самому огороджені не потрібна додаткова пароізоляція.Перелік літератури
1.Будівельна теплофізика. Методичні вказівки з виконання курсового проекту “Тепловий і вологісний розрахунок огороджувальних конструкцій будівель” для студентів фахів 6.092108 “Теплогазопостачання і вентиляція”
2.ДБН В.2.6-31-2006. Конструкції будинків і споруд.
3.СНіП 23.01.99 Будівельна кліматологія
4. СНіП 11-3-79(1998) Будівельна теплотехніка