Опір теплопередачі. Опір теплопередачі огороджувальної конструкції

Теплопередача огороджувальних конструкцій - це складний процес, що включає конвекцию, теплопровідність і випромінювання. Всі вони відбуваються спільно при переважанні одного з них. Теплоізоляційні властивості конструкцій огорожі, які відображаються через опір теплопередачі, повинні відповідати чинним будівельним нормам.

Як відбувається теплообмін повітря з огороджувальними конструкціями

У будівництві задають нормативні вимоги до величини потоку тепла через стінку і через нього визначають її товщину. Одним з параметрів для його розрахунку служить температурний перепад зовні і всередині приміщення. За основу беруть найхолоднішу пору року. Іншим параметром є коефіцієнт теплопередачі К - кількість тепла, переданого за 1 с через площу 1 м², при різниці температури зовнішнього і внутрішнього середовища в 1 º-С. Величина До залежить від властивостей матеріалу. У міру його зниження зростають теплозахисні властивості стіни. Крім того, холод в приміщення буде проникати менше, якщо буде більше товщина огорожі.

Конвекція і випромінювання зовні і зсередини також впливають на витік тепла з будинку. Тому за батареями на стінах встановлюють відображають екрани з алюмінієвої фольги. Подібну захист роблять також всередині вентильованих фасадів зовні.

Теплопередача через стіни будинку

Зовнішні стіни складають максимальну частину площі будинку і через них енергетичні втрати досягають 35-45%. Будівельні матеріали, з яких виготовлені захисні конструкції, мають різну захист від холоду. Найменшою теплопровідністю володіє повітря. Тому пористі матеріали мають найнижчі значення коефіцієнтів теплопередачі. Наприклад, у будівельної цегли К = 0,81 Вт / (м²·-^проС), у бетону К = 2,04 Вт / (м²·-^проС), у фанери К = 0,18 Вт / (м²·-^проС), а у пінополістирольних плит К = 0,038 Вт / (м²·-^проС).

У розрахунках застосовують величину, зворотну коефіцієнту К, - опір теплопередачі огороджувальної конструкції. Воно є нормованою величиною і не повинно бути нижче певного заданого значення, оскільки від нього залежать витрати на опалення і умови перебування в приміщеннях.

На коефіцієнт К впливає вологість матеріалу огороджувальних конструкцій. У сирого матеріалу вода витісняє повітря з пор, а її теплопровідність вище в 20 разів. В результаті погіршуються теплозахисні властивості огорожі. Волога цегляна стіна пропускає на 30% більше тепла в порівнянні з сухою. Тому фасад і дахи будинків намагаються облицьовувати матеріалами, на яких вода не утримується.

Втрати тепла через стіни і стики прорізів в значній мірі залежать від вітру. Несучі конструкції - повітропроникні, і повітря через них проходить зовні (інфільтрація) і зсередини (ексфільтрація).

облицювання будівель

зовнішнє облицювання вентильованих фасадів встановлюється з зазором, в якому циркулює повітря. Вона не впливає на опір теплопередачі стін, але добре протистоїть вітрового навантаження, зменшуючи інфільтрацію. Повітря може проникати в місця з`єднання віконних і дверних коробок зі стінними отворами. Через це зменшується опір теплопередачі вікон на крайніх ділянках. У цих місцях поміщають ефективну ізоляцію, перешкоджає відтоку тепла по найбільш короткому шляху. Опір теплопередачі стін і вікон в місцях сполучення буде мінімальним, і конденсат на склопакеті не утворюється, якщо розташувати рами посередині укосу.

Необхідні захисні властивості і енергозбереження досягається застосуванням теплоізоляційних багатошарових панелей, якими захищають весь фасад будинку зовні і зсередини. Системи навісного вентильованого фасаду встановлюються в будь-який час року і при будь-якій погоді. За рахунок додаткового утеплення усуваються «містки холоду» і підвищується комфорт проживання.

Втрати тепла через перекриття першого поверху

Через пів поверху втрати тепла досягають 3-10%. Будівельники мало дбають про їх утеплення, залишаючи щілини. У кращому випадку проводиться їх косметична закладення цементним розчином. Якщо температура поверхні підлоги нижче, ніж в приміщенні, на 2 º-С, значить, теплоізоляція цоколя виконана неякісно.

Тепловтрати через дах

особливо великі втрати тепла через дах в одно- і двоповерхових будинках. Вони досягають 35%. Сучасні теплоізолюючі дозволяють надійно захистити стелю і дах від дії зовнішнього середовища і втрат тепла зсередини.

Як визначається опір теплопередачі

У фізичному сенсі опір теплопередачі огороджувальної конструкції характеризує рівень її теплоізоляційних властивостей і знаходиться зі співвідношення

• R = 1 / К (м²·-^проЗ / Вт).

Захисні властивості стіни визначаються процесами температурного обміну на її зовнішній і внутрішній поверхнях, а також в товщі матеріалу. Для складного огорожі сумарний опір теплопередачі матиме вигляд:

• R₀ = (R₁ + R₂ + ... + R_n) + R_в + R_н ,

де R₁, R₂, R_n характеризують властивості окремих шарів, а R_в, R_н - Внутрішнє і зовнішнє взаємодія з повітрям.

Приведений опір теплопередачі

На практиці конструкції є неоднорідними і містять елементи кріплення шарів і інші зв`язки, що утворюють «містки холоду». Неоднорідність конструкцій може значно знижувати опір теплопередачі всієї конструкції. Тому його приводять до деякого усередненого значення R<sub>0</sub><sup>`</sup> для еквівалентного огорожі з рівномірними властивостями по всій площі. Наприклад, в розрахунках товщини стін будівлі враховуються тепловтрати в віконних і дверних укосах, воротах, окремих елементах будівлі через величину приведеного опору теплопередачі. На зображенні стрілками показано, як теплопровідність бетонне перекриття витягує тепло назовні.

Відео: ELCUT Вебінар: Розрахунки конструкцій. Частина 1 (2)

Приведений опір теплопередачеопределяется після визначення всіх основних майданчиків дії різних теплових потоків. Після цього, відповідно до ГОСТ 26254-84, проводиться розрахунок за формулою:

• R₀^` = F / (F₁ / R₀₁+ F₂ / R₀₂+...+ F_n / R_0n), Де:

F - площа огороджувальної конструкції;

F_n - Площа характерною n-ї зони;

R_0n -опір теплопередачі характерною n-ї зони.

Таким чином, фактичні теплові потоки через складну конструкцію наводяться до рівномірної теплопередачі через її проекцію.

Згідно ГОСТ Р 54851-2011, питомий тепловий потік через огороджувальні конструкци­-і визначається з виразу:

• q = (t_вн - t_н) / R₀^` ,

де t_вн і t_н - Температура повітря в приміщенні, що обирається, по ГОСТ 30494, і температура зовні, що визначається як середня по найхолоднішою п`ятиденки за рік.

Інфрачервона технологія дозволяє визначати місця, де опір теплопередачі знижується. На зображенні видно «містки холоду», де відбувається велика втрата тепла. Температура в зоні синього кольору на 8 º-С менше решті.

Втрати тепла через віконні прорізи

Вікна займають невелику частину поверхні будинку, але навіть у подвійних склопакетів теплозахист в 2-3 рази слабкіше, ніж у стін. Сучасні енергозберігаючі вікна за влучним висловом температурного захисту наближаються до властивостей стін.

Для кожного склопакета існують свої експлуатаційні характеристики. На першому місці серед них стоїть приведений опір теплопередачі, в залежності від величини якого кожен виріб поділяють за класами.

Найнижчий клас - Д2 - представляють одношарові склопакети з товщиною скла 4 мм (R₀^` = 0,35 - 0,39 м·- ° С / Вт). Якщо вікно має опір теплопередачі склопакетів нижче наведених мінімальних значень, то його ніяк не класифікують. У міру збільшення температурного захисту енергоефективні вікна знижують світлопропускання.

Найвищий клас опору теплопередачі - А1 - представляють двокамерні енергозберігаючі вікна з інертним газом і захисними покриттями (R₀^` gt; = 0,8 м·- ° С / Вт). Їх теплозахисні властивості вище, ніж у деяких стін з будівельних матеріалів.

Опір теплопередачі склопакетів залежить від наступних факторів:

• співвідношення площ засклення і всього блоку;
• розмірів перетинів стулки і рами;
• матеріалу і конструкції віконного блоку;
• характеристики склопакета;
• якості ущільнень між стулкою і рамою.

Коли розраховується опір теплопередачі вікон і балконних дверей, необхідно враховувати вплив крайової зони, оскільки в місці з`єднання склопакета з профілем вікна може випадати конденсат. При монтажі також слід звертати увагу на якість ущільнення прорізів. Через термографічне пристрій можна побачити, як холод проникає в будинок через верхню і праву частини двері (картинка знизу).Якими б ефективними не були склопакети, при вільному проходженні повітря між рамами і стінами всі їхні переваги будуть втрачені.

Відео: Терехова І.О. Особливості практичних розрахунків приведеного опору теплопередачі стін

Вибір вікон разом з балконними дверима для кожного регіону проводиться відповідно до необхідної величиною опору теплопередачі R₀^` і кліматичними умовами, обумовленими кількістю градусо-діб періоду опалення.

висновок

Нормовані опору теплопередачі стін і вікон дозволяють зводити енергоефективні будівлі і споруди. При розрахунках температурних характеристик стін необхідно враховувати неоднорідні властивості конструктивних елементів. Для підтримки мікроклімату потрібна надійний захист всіх частин будинку від холоду. Це дозволяють зробити сучасні утеплювачі.