Menciptakan kondisi yang nyaman untuk tinggal atau bekerja adalah tugas utama konstruksi. Sebagian besar wilayah negara kita terletak di garis lintang utara dengan iklim dingin. Oleh karena itu, menjaga suhu yang nyaman di dalam bangunan selalu penting. Dengan kenaikan tarif energi, pengurangan konsumsi energi untuk pemanas menjadi perhatian.
Karakteristik iklim
Pilihan struktur dinding dan atap terutama tergantung pada kondisi iklim area konstruksi. Untuk menentukannya perlu mengacu pada SP131.13330.2012 "Klimatologi Konstruksi". Besaran berikut digunakan dalam perhitungan:
- suhu periode lima hari terdingin dengan keamanan 0,92, dilambangkan dengan Tn;
- suhu rata-rata, dilambangkan dengan Tot;
- durasi, dilambangkan dengan ZOT.
Pada contoh untuk Murmansk, nilainya memiliki nilai berikut:
- Тн=-30 derajat;
- Tot=-3,4 derajat;
- ZOT=275 hari.
Selain itu, perlu untuk mengatur suhu desain di dalam ruangan TV, ditentukan sesuai dengan GOST 30494-2011. Untuk perumahan, Anda dapat mengambil TV=20 derajat.
Untuk melakukan perhitungan rekayasa panas pada struktur penutup, hitung terlebih dahulu nilai GSOP (derajat-hari dari periode pemanasan):
GSOP=(Tv - Tot) x ZOT. Dalam contoh kita, GSOP=(20 - (-3, 4)) x 275=6435.
Indikator kunci
Untuk pemilihan bahan selubung bangunan yang tepat, perlu ditentukan karakteristik termal apa yang harus dimiliki. Kemampuan suatu zat untuk menghantarkan panas dicirikan oleh konduktivitas termalnya, dilambangkan dengan huruf Yunani l (lambda) dan diukur dalam W / (m x derajat). Kemampuan suatu struktur untuk menahan panas dicirikan oleh ketahanannya terhadap perpindahan panas R dan sama dengan rasio ketebalan terhadap konduktivitas termal: R=d/l.
Jika struktur terdiri dari beberapa lapisan, maka resistansi dihitung untuk setiap lapisan dan kemudian dijumlahkan.
Resistensi perpindahan panas adalah indikator utama konstruksi luar ruangan. Nilainya harus melebihi nilai standar. Saat melakukan perhitungan rekayasa panas selubung bangunan, kita harus menentukan komposisi dinding dan atap yang dapat dibenarkan secara ekonomis.
Nilai konduktivitas termal
Kualitas isolasiditentukan terutama oleh konduktivitas termal. Setiap bahan bersertifikat menjalani tes laboratorium, akibatnya nilai ini ditentukan untuk kondisi operasi "A" atau "B". Untuk negara kita, sebagian besar wilayah sesuai dengan kondisi operasi "B". Saat melakukan perhitungan rekayasa panas dari struktur penutup rumah, nilai ini harus digunakan. Nilai konduktivitas termal ditunjukkan pada label atau di paspor bahan, tetapi jika tidak tersedia, Anda dapat menggunakan nilai referensi dari Kode Praktik. Nilai untuk bahan yang paling populer tercantum di bawah ini:
- Batu bata biasa - 0,81 W(m x derajat).
- Batu bata silikat - 0,87 W(m x derajat).
- Beton gas dan busa (densitas 800) - 0,37 W(m x derajat).
- Kayu lunak - 0,18 W(m x derajat).
- Styrofoam Ekstrusi - 0,032 W(m x derajat).
- Papan wol mineral (kepadatan 180) - 0,048 W(m x derajat).
Nilai tahanan perpindahan panas biasa
Nilai resistansi perpindahan panas yang dihitung tidak boleh kurang dari nilai dasarnya. Nilai dasar ditentukan menurut Tabel 3 SP50.13330.2012 "Perlindungan termal bangunan". Tabel tersebut mendefinisikan koefisien untuk menghitung nilai dasar resistensi perpindahan panas untuk semua struktur dan jenis bangunan yang terlampir. Melanjutkan perhitungan termoteknik mulai dari struktur penutup, contoh perhitungan dapat disajikan sebagai berikut:
- Rsten=0,00035x6435 + 1,4=3,65 (m x derajat/W).
- Rpokr=0, 0005х6435 +2, 2=5, 41 (m x derajat/L).
- Rchard=0,00045x6435 + 1,9=4,79 (m x derajat/W).
- Batu=0,00005x6435 + 0,3=0,62 (m x derajat/W).
Perhitungan termoteknik dari struktur penutup eksternal dilakukan untuk semua struktur yang menutup kontur "hangat" - lantai di tanah atau lantai bawah tanah teknis, dinding luar (termasuk jendela dan pintu), gabungan penutup atau lantai loteng yang tidak dipanaskan. Juga, perhitungan harus dilakukan untuk struktur internal, jika perbedaan suhu di ruangan yang berdekatan lebih dari 8 derajat.
Perhitungan termoteknik dinding
Sebagian besar dinding dan langit-langit memiliki desain berlapis-lapis dan heterogen. Perhitungan teknik termal dari struktur penutup dari struktur multilayer adalah sebagai berikut:
Jika kita mempertimbangkan dinding yang diplester bata, kita mendapatkan konstruksi berikut:
- lapisan luar plester setebal 3 cm, konduktivitas termal 0,93 W(m x derajat);
- Batu bata tanah liat padat 64 cm, konduktivitas termal 0,81 W(m x derajat);
- Lapisan dalam plester setebal 3 cm, konduktivitas termal 0,93 W(m x derajat).
Rumus untuk perhitungan teknik termal struktur penutup adalah sebagai berikut:
R=0.03/0.93 + 0.64/0.81 + 0.03/0.93=0.85(m x deg/W).
Nilai yang dihasilkan secara signifikan lebih kecil dari nilai resistansi dasar yang ditentukan sebelumnyaperpindahan panas dari dinding bangunan tempat tinggal di Murmansk 3, 65 (m x derajat / W). Dinding tidak memenuhi persyaratan peraturan dan perlu diisolasi. Untuk insulasi dinding, kami menggunakan papan wol mineral dengan ketebalan 150 mm dan konduktivitas termal 0,048 W (m x derajat).
Setelah memilih sistem insulasi, perlu untuk melakukan perhitungan verifikasi termoteknik dari struktur penutup. Contoh perhitungan ditunjukkan di bawah ini:
R=0,15/0,048 + 0,03/0,93 + 0,64/0,81 + 0,03/0,93=3,97(m x derajat/W).
Nilai hitung yang diperoleh lebih besar dari nilai dasar - 3,65 (m x derajat / W), dinding berinsulasi memenuhi persyaratan standar.
Perhitungan tumpang tindih dan penutup gabungan dilakukan dengan cara yang sama.
Perhitungan teknik panas lantai yang bersentuhan dengan tanah
Seringkali di rumah-rumah pribadi atau gedung-gedung publik, lantai dari lantai pertama dibuat di atas tanah. Ketahanan terhadap perpindahan panas lantai seperti itu tidak standar, tetapi setidaknya desain lantai tidak boleh membiarkan embun jatuh. Perhitungan struktur yang bersentuhan dengan tanah dilakukan sebagai berikut: lantai dibagi menjadi strip (zona) selebar 2 meter, mulai dari batas luar. Hingga tiga zona tersebut dialokasikan, area yang tersisa termasuk dalam zona keempat. Jika desain lantai tidak menyediakan insulasi yang efektif, maka resistansi perpindahan panas zona diambil sebagai berikut:
- 1 zona – 2, 1 (m x derajat/W);
- 2 zona – 4, 3 (m x derajat/W);
- 3 zona – 8, 6 (m x derajat/W);
- 4 zona – 14, 3 (m x derajat/W).
Sangat mudah untuk melihat bahwa semakin jauh lantai dari dinding luar, semakin tinggi ketahanannya terhadap perpindahan panas. Oleh karena itu, mereka sering terbatas pada pemanasan perimeter lantai. Pada saat yang sama, resistansi perpindahan panas dari struktur berinsulasi ditambahkan ke resistansi perpindahan panas dari zona tersebut. Contoh perhitungan lantai di tanah akan dipertimbangkan di bawah ini. Mari kita ambil luas lantai 10 x 10 sama dengan 100 meter persegi.
- Luas 1 zona akan menjadi 64 meter persegi.
- Luas Zona 2 akan menjadi 32 meter persegi.
- Luas Zona 3 akan menjadi 4 meter persegi.
Resistensi perpindahan panas lantai rata-rata di tanah:Rlantai=100 / (64/2, 1 + 32/4, 3 + 4/8, 6)=2,6 (m x derajat/ Sel).
Setelah menyelesaikan isolasi perimeter lantai dengan pelat busa polistiren setebal 5 cm, lebar strip 1 meter, kami memperoleh nilai rata-rata resistensi perpindahan panas:
Рpol=100 / (32/2, 1 + 32/(2, 1+0, 05/0, 032) + 32/4, 3 + 4/8, 6)=4, 09 (m x derajat/W).
Penting untuk dicatat bahwa tidak hanya lantai yang dihitung dengan cara ini, tetapi juga struktur dinding yang bersentuhan dengan tanah (dinding lantai tersembunyi, ruang bawah tanah yang hangat).
Perhitungan termoteknik pintu
Nilai dasar dari hambatan perpindahan panas pintu masuk dihitung dengan cara yang agak berbeda. Untuk menghitungnya, Anda harus terlebih dahulu menghitung resistansi perpindahan panas dinding sesuai dengan kriteria sanitasi dan higienis (non-falloutembun): Rst=(Tv - Tn) / (DTn x av).
Di sini - perbedaan suhu antara permukaan bagian dalam dinding dan suhu udara di dalam ruangan, ditentukan sesuai dengan Kode Aturan dan untuk perumahan adalah 4.0.
av - perpindahan panas koefisien permukaan bagian dalam dinding, menurut joint venture adalah 8, 7. Nilai dasar pintu diambil sama dengan 0, 6xRst.
Untuk desain pintu yang dipilih, diperlukan verifikasi perhitungan termoteknik dari struktur penutup. Contoh perhitungan pintu masuk:
Rdv=0,6 x (20-(-30))/(4 x 8,7)=0,86 (m x derajat/L).
Nilai desain ini akan sesuai dengan pintu yang diisolasi dengan papan wol mineral setebal 5 cm.
Persyaratan kompleks
Perhitungan dinding, lantai atau penutup dilakukan untuk memeriksa persyaratan elemen demi elemen dari peraturan. Serangkaian aturan juga menetapkan persyaratan lengkap yang mencirikan kualitas isolasi semua struktur penutup secara keseluruhan. Nilai ini disebut "karakteristik pelindung panas spesifik". Tidak ada satu pun perhitungan termoteknik dari struktur penutup yang dapat dilakukan tanpa verifikasinya. Contoh perhitungan JV ditunjukkan di bawah ini.
| Nama desain | Persegi | R | A/R |
| Dinding | 83 | 3, 65 | 22, 73 |
| Meliputi | 100 | 5, 41 | 18, 48 |
| Plafon basement | 100 | 4, 79 | 20, 87 |
| Windows | 15 | 0, 62 | 24, 19 |
| Pintu | 2 | 0, 8 | 2, 5 |
| Jumlah | 88, 77 |
Kob \u003d 88, 77 / 250 \u003d 0,35, yang lebih kecil dari nilai normal 0,52. Dalam hal ini, luas dan volume diambil untuk rumah berukuran 10 x 10 x 2,5 m. Perpindahan panas resistansi sama dengan nilai dasar.
Nilai yang dinormalisasi ditentukan sesuai dengan usaha patungan, tergantung pada volume rumah yang dipanaskan.
Selain persyaratan yang rumit, untuk membuat paspor energi, mereka juga melakukan perhitungan rekayasa panas dari struktur penutup, contoh paspor diberikan dalam Lampiran SP50.13330.2012.
Koefisien keseragaman
Semua perhitungan di atas berlaku untuk struktur homogen. Yang cukup langka dalam praktiknya. Untuk memperhitungkan ketidakhomogenan yang mengurangi resistensi terhadap perpindahan panas, faktor koreksi untuk keseragaman termal, r, diperkenalkan. Ini memperhitungkan perubahan resistensi perpindahan panas yang disebabkan oleh bukaan jendela dan pintu, sudut luar, inklusi yang tidak homogen (misalnya, ambang pintu, balok, sabuk penguat), jembatan dingin, dll.
Penghitungan koefisien ini cukup rumit, jadi dalam bentuk yang disederhanakan, Anda dapat menggunakan nilai perkiraan dari literatur referensi. Misalnya, untuk bata - 0,9, panel tiga lapis - 0,7.
Insulasi efektif
Saat memilih sistem insulasi rumah, mudah untuk memastikan bahwa hampir tidak mungkin untuk memenuhi persyaratan proteksi termal modern tanpa menggunakan insulasi yang efektif. Jadi, jika Anda menggunakan batu bata tanah liat tradisional, Anda akan membutuhkan pasangan bata setebal beberapa meter, yang secara ekonomi tidak layak. Pada saat yang sama, konduktivitas termal rendah dari insulasi modern berdasarkan polistiren yang diperluas atau wol batu memungkinkan Anda membatasi diri hingga ketebalan 10-20 cm.
Misalnya, untuk mencapai nilai resistansi perpindahan panas dasar 3,65 (m x derajat/W), Anda memerlukan:
- 3m tebal dinding bata;
- peletakan balok beton busa 1, 4 m;
- isolasi wol mineral 0,18 m.
