Créer des conditions confortables pour vivre ou travailler est la tâche principale de la construction. Une partie importante du territoire de notre pays est située dans les latitudes nord avec un climat froid. Par conséquent, le maintien d'une température confortable dans les bâtiments est toujours important. Avec la croissance des tarifs de l'énergie, la réduction de la consommation d'énergie pour le chauffage passe au premier plan.
Caractéristiques climatiques
Le choix de la structure des murs et du toit dépend principalement des conditions climatiques de la zone de construction. Pour les déterminer, il faut se référer au SP131.13330.2012 "Climatologie de la construction". Les quantités suivantes sont utilisées dans les calculs:
- la température de la période de cinq jours la plus froide avec une sécurité de 0,92, notée Tn;
- température moyenne, notée Tot;
- durée, notée ZOT.
Sur l'exemple de Mourmansk, les valeurs ont les valeurs suivantes:
- Тн=-30 degrés;
- Tot=-3,4 deg;
- ZOT=275 jours.
De plus, il est nécessaire de régler la température de conception à l'intérieur du téléviseur de la pièce, elle est déterminée conformément à GOST 30494-2011. Pour le logement, vous pouvez prendre TV=20 degrés.
Pour effectuer un calcul thermique des structures enveloppantes, pré-calculer la valeur de GSOP (degré-jour de la période de chauffe):
GSOP=(Tv - Tot) x ZOT. Dans notre exemple, GSOP=(20 - (-3, 4)) x 275=6435.
Indicateurs clés
Pour bien choisir les matériaux de l'enveloppe du bâtiment, il est nécessaire de déterminer quelles caractéristiques thermiques ils doivent avoir. La capacité d'une substance à conduire la chaleur est caractérisée par sa conductivité thermique, désignée par la lettre grecque l (lambda) et se mesure en W / (m x deg.). La capacité d'une structure à retenir la chaleur est caractérisée par sa résistance au transfert de chaleur R et est égale au rapport épaisseur sur conductivité thermique: R=d/l.
Si la structure est composée de plusieurs couches, la résistance est calculée pour chaque couche puis additionnée.
La résistance au transfert de chaleur est le principal indicateur de la construction extérieure. Sa valeur doit dépasser la valeur standard. Lors de l'exécution d'un calcul d'ingénierie thermique de l'enveloppe du bâtiment, nous devons déterminer la composition économiquement justifiée des murs et du toit.
Valeurs de conductivité thermique
Qualité d'isolationdéterminé principalement par la conductivité thermique. Chaque matériau certifié subit des tests en laboratoire, à la suite desquels cette valeur est déterminée pour les conditions de fonctionnement "A" ou "B". Pour notre pays, la plupart des régions correspondent aux conditions de fonctionnement "B". Lors de l'exécution d'un calcul d'ingénierie thermique des structures enveloppantes d'une maison, cette valeur doit être utilisée. Les valeurs de conductivité thermique sont indiquées sur l'étiquette ou dans le passeport matériel, mais si elles ne sont pas disponibles, vous pouvez utiliser les valeurs de référence du code de pratique. Les valeurs des matériaux les plus populaires sont répertoriées ci-dessous:
- Maçonnerie ordinaire - 0,81 W(m x deg.).
- Maçonnerie en brique de silicate - 0,87 W(m x deg.).
- Gaz et béton cellulaire (densité 800) - 0,37 W(m x deg.).
- Résineux - 0,18 W(m x deg.).
- Polystyrène extrudé - 0,032 W(m x deg.).
- Plaques en laine minérale (densité 180) - 0,048 W(m x deg.).
Valeur régulière de la résistance au transfert de chaleur
La valeur calculée de la résistance au transfert de chaleur ne doit pas être inférieure à la valeur de base. La valeur de base est déterminée selon le tableau 3 SP50.13330.2012 "Protection thermique des bâtiments". Le tableau définit les coefficients de calcul des valeurs de base de la résistance au transfert de chaleur pour toutes les structures et types de bâtiments enveloppants. En poursuivant le calcul thermotechnique commencé des structures enveloppantes, un exemple de calcul peut être présenté comme suit:
- Rsten=0.00035x6435 + 1.4=3.65 (m x deg/W).
- Rpokr=0, 0005х6435 +2, 2=5, 41 (m x degrés/L).
- Rchard=0.00045x6435 + 1.9=4.79 (m x deg/W).
- Rockna=0.00005x6435 + 0.3=0.62 (m x deg/W).
Le calcul thermotechnique de la structure d'enceinte externe est effectué pour toutes les structures qui ferment le contour "chaud" - le sol au sol ou le sol du sous-sol technique, les murs extérieurs (y compris les fenêtres et les portes), le combiné couvrir ou le plancher du grenier non chauffé. De plus, le calcul doit être effectué pour les structures internes, si la différence de température dans les pièces adjacentes est supérieure à 8 degrés.
Calcul thermotechnique des murs
La plupart des murs et des plafonds sont multicouches et hétérogènes dans leur conception. Le calcul d'ingénierie thermique des structures enveloppantes d'une structure multicouche est le suivant:
Si nous considérons un mur plâtré de briques, nous obtenons la construction suivante:
- couche extérieure de plâtre de 3 cm d'épaisseur, conductivité thermique 0,93 W(m x deg.);
- maçonnerie en briques d'argile pleine 64 cm, conductivité thermique 0,81 W(m x deg.);
- Couche intérieure de plâtre de 3 cm d'épaisseur, conductivité thermique 0,93 W(m x deg.).
La formule de calcul thermique des structures enveloppantes est la suivante:
R=0.03/0.93 + 0.64/0.81 + 0.03/0.93=0.85(m x deg/W).
La valeur résultante est nettement inférieure à la valeur de résistance de base précédemment déterminéetransfert de chaleur des murs d'un immeuble résidentiel à Mourmansk 3, 65 (m x deg / W). Le mur ne répond pas aux exigences réglementaires et doit être isolé. Pour l'isolation des murs, nous utilisons des panneaux de laine minérale d'une épaisseur de 150 mm et d'une conductivité thermique de 0,048 W (m x deg.).
Après avoir sélectionné le système d'isolation, il est nécessaire d'effectuer un calcul thermotechnique de vérification des structures d'enceinte. Un exemple de calcul est présenté ci-dessous:
R=0.15/0.048 + 0.03/0.93 + 0.64/0.81 + 0.03/0.93=3.97(m x deg/W).
La valeur calculée obtenue est supérieure à la valeur de base - 3,65 (m x deg / W), le mur isolé répond aux exigences des normes.
Le calcul des chevauchements et des revêtements combinés est effectué de la même manière.
Calcul thermique des sols en contact avec le sol
Souvent, dans les maisons privées ou les bâtiments publics, les sols des premiers étages sont réalisés au sol. La résistance au transfert de chaleur de tels planchers n'est pas normalisée, mais au minimum la conception des planchers ne doit pas permettre à la rosée de tomber. Le calcul des structures en contact avec le sol s'effectue comme suit: les sols sont divisés en bandes (zones) de 2 mètres de large, à partir de la limite extérieure. Jusqu'à trois de ces zones sont attribuées, la zone restante appartient à la quatrième zone. Si la conception du sol ne prévoit pas une isolation efficace, la résistance au transfert de chaleur des zones est prise comme suit:
- 1 zone – 2, 1 (m x deg/W);
- 2 zone – 4, 3 (m x deg/W);
- 3 zone – 8, 6 (m x deg/W);
- 4 zone – 14, 3 (m x deg/W).
Il est facile de voir que plus le sol est éloigné du mur extérieur, plus sa résistance au transfert de chaleur est élevée. Par conséquent, ils se limitent souvent à réchauffer le périmètre du sol. Dans le même temps, la résistance au transfert de chaleur de la structure isolée s'ajoute à la résistance au transfert de chaleur de la zone. Un exemple de calcul des planchers au sol sera considéré ci-dessous. Prenons la surface au sol 10 x 10, égale à 100 mètres carrés.
- La superficie de la zone 1 sera de 64 mètres carrés.
- La superficie de la Zone 2 sera de 32 mètres carrés.
- La superficie de la Zone 3 sera de 4 mètres carrés.
Résistance moyenne de transfert de chaleur du sol au sol:Rfloor=100 / (64/2, 1 + 32/4, 3 + 4/8, 6)=2,6 (m x deg/ Mar).
Après avoir terminé l'isolation du pourtour du plancher avec une plaque de mousse de polystyrène de 5 cm d'épaisseur, une bande de 1 mètre de large, on obtient la valeur moyenne de la résistance thermique:
Рpol=100 / (32/2, 1 + 32/(2, 1+0, 05/0, 032) + 32/4, 3 + 4/8, 6)=4, 09 (m x deg/W).
Il est important de noter que non seulement les planchers sont calculés de cette façon, mais également les structures murales en contact avec le sol (murs d'un plancher en retrait, sous-sol chaud).
Calcul thermotechnique des portes
La valeur de base de la résistance au transfert de chaleur des portes d'entrée est calculée quelque peu différemment. Pour le calculer, il vous faudra d'abord calculer la résistance thermique de la paroi selon le critère sanitaire et hygiénique (non retombéesrosée): Rst=(Tv - Tn) / (DTn x moy).
Ici ДТн - la différence de température entre la surface intérieure du mur et la température de l'air dans la pièce, est déterminée selon le Code of Rules et pour le logement est de 4,0.
av - le transfert de chaleur Le coefficient de la surface intérieure du mur, selon la coentreprise, est de 8, 7. La valeur de base des portes est prise égale à 0, 6xRst.
Pour la conception de porte sélectionnée, il est nécessaire d'effectuer un calcul thermotechnique de vérification des structures d'enceinte. Exemple de calcul de porte d'entrée:
Rdv=0,6 x (20-(-30))/(4 x 8,7)=0,86 (m x deg/W).
Cette valeur de conception correspondra à une porte isolée avec un panneau de laine minérale de 5 cm d'épaisseur.
Exigences complexes
Des calculs de murs, sols ou revêtements sont effectués pour vérifier élément par élément les exigences de la réglementation. L'ensemble de règles établit également une exigence complète qui caractérise la qualité de l'isolation de toutes les structures enveloppantes dans leur ensemble. Cette valeur est appelée "caractéristique spécifique de protection thermique". Pas un seul calcul thermotechnique des structures enveloppantes ne peut se passer de sa vérification. Un exemple de calcul de JV est présenté ci-dessous.
| Nom du dessin | Carré | R | A/R |
| Murs | 83 | 3, 65 | 22, 73 |
| Couverture | 100 | 5, 41 | 18, 48 |
| Plafond du sous-sol | 100 | 4, 79 | 20, 87 |
| Windows | 15 | 0, 62 | 24, 19 |
| Portes | 2 | 0, 8 | 2, 5 |
| Montant | 88, 77 |
Kob \u003d 88, 77 / 250 \u003d 0,35, ce qui est inférieur à la valeur normalisée de 0,52. Dans ce cas, la surface et le volume sont pris pour une maison de 10 x 10 x 2,5 m. Transfert de chaleur les résistances sont égales aux valeurs de base.
La valeur normalisée est déterminée conformément à la coentreprise, en fonction du volume chauffé de la maison.
En plus de l'exigence complexe d'établir un passeport énergétique, ils effectuent également un calcul d'ingénierie thermique des structures enveloppantes, un exemple de passeport est donné dans l'annexe à SP50.13330.2012.
Coefficient d'uniformité
Tous les calculs ci-dessus sont applicables pour des structures homogènes. Ce qui est assez rare en pratique. Pour tenir compte des inhomogénéités qui réduisent la résistance au transfert de chaleur, un facteur de correction pour l'uniformité thermique, r, est introduit. Il prend en compte le changement de résistance au transfert de chaleur introduit par les ouvertures de fenêtres et de portes, les angles extérieurs, les inclusions non homogènes (par exemple, les linteaux, les poutres, les ceintures de renforcement), les ponts thermiques, etc.
Le calcul de ce coefficient est assez compliqué, donc sous une forme simplifiée, vous pouvez utiliser des valeurs approximatives de la littérature de référence. Par exemple, pour la maçonnerie - 0,9, panneaux à trois couches - 0,7.
Isolation efficace
Lors du choix d'un système d'isolation pour la maison, il est facile de s'assurer qu'il est presque impossible de répondre aux exigences modernes de protection thermique sans l'utilisation d'une isolation efficace. Ainsi, si vous utilisez une brique de terre cuite traditionnelle, il vous faudra une maçonnerie de plusieurs mètres d'épaisseur, ce qui n'est pas économiquement faisable. Dans le même temps, la faible conductivité thermique des isolants modernes à base de polystyrène expansé ou de laine de roche permet de se limiter à des épaisseurs de 10 à 20 cm.
Par exemple, pour obtenir une valeur de base de résistance au transfert de chaleur de 3,65 (m x deg/W), il vous faudrait:
- mur de briques de 3m d'épaisseur;
- pose de blocs de béton mousse 1, 4 m;
- isolant en laine minérale 0,18 m.
