Comment faire un calcul thermique d'une baie vitrée. Exemple de calcul d'ingénierie thermique d'un mur extérieur

Aujourd’hui, à une époque de hausse constante des prix de l’énergie, une isolation de haute qualité est devenue l’une des principales priorités lors de la construction de maisons neuves et de la rénovation de maisons existantes. Les coûts des travaux liés à l’amélioration de l’efficacité énergétique d’une maison sont presque toujours amortis en quelques années. L'essentiel lors de leur exécution est de ne pas commettre d'erreurs qui annuleraient tous les efforts déployés. le meilleur cas de scenario, au pire, ils feront aussi du mal.

Marché moderne matériaux de construction juste rempli de toutes sortes d’isolants. Malheureusement, les fabricants, ou plus précisément les vendeurs, font tout pour que nous, développeurs ordinaires, choisissions leur matériel et leur donnions notre argent. Et cela conduit au fait que différentes sources informations (notamment sur Internet), il existe de nombreuses recommandations et conseils erronés et trompeurs. S'emmêler dedans à l'homme ordinaire plutôt facile.

Pour être honnête, il faut dire que les matériaux isolants modernes sont vraiment très efficaces. Mais pour utiliser leurs propriétés à cent pour cent, d’une part, une installation correcte doit être effectuée conformément aux instructions du fabricant et, d’autre part, l’utilisation de l’isolation doit toujours être appropriée et adaptée à chaque cas spécifique. Alors, comment faire ce qu'il faut et isolation efficace Maisons? Essayons de comprendre ce problème plus en détail...

Erreurs lors de l'isolation d'une maison

Il y a trois erreurs principales que les développeurs commettent le plus souvent :

• sélection incorrecte des matériaux et de leur séquence pour le « gâteau » de la structure enveloppante (mur, sol, toiture...) ;
• l'épaisseur de la couche d'isolant non conforme aux normes, choisie « au hasard » ;
• Pas installation correcte avec non-respect de la technologie pour chaque type spécifique d'isolation.

Les conséquences de ces erreurs peuvent être très tristes. Cela comprend une détérioration du microclimat de la maison avec une humidité accrue et une buée constante sur les fenêtres pendant la saison froide, l'apparition de condensation dans les endroits où cela n'est pas autorisé et l'apparition d'un champignon à l'odeur désagréable avec la pourriture progressive de l'intérieur. décoration ou structures d’enceinte.

Choisir une méthode d'isolation

La règle la plus importante qu’il est préférable de toujours suivre est la suivante : isolez la maison de l’extérieur, pas de l’intérieur ! Le sens de ceci recommandation importante clairement démontré dans la figure suivante :

La ligne bleu-rouge sur la figure affiche le changement de température dans l'épaisseur de la « tarte » du mur. Il montre clairement que si l’isolation est faite par l’intérieur, le mur va geler pendant la saison froide.

Voici d’ailleurs un exemple d’un tel cas, basé sur des événements bien réels. Vies Homme bon dans un appartement d'angle d'un immeuble à plusieurs étages maison à panneaux et en hiver, surtout par temps venteux, il gèle. Puis il décide d'isoler mur froid. Et comme son appartement est au cinquième étage, je ne trouve rien de mieux que de l’isoler de l’intérieur. Au même moment, un samedi après-midi, il regarde une émission à la télévision sur les réparations et voit comment, dans un appartement similaire, on isole les murs de l'intérieur à l'aide de nattes de laine minérale.

Et tout là-bas semblait être montré correctement et magnifiquement : ils ont posé la charpente, posé l'isolation, l'ont fermé film pare-vapeur et recouvert de plaques de plâtre. Mais ils n’ont pas expliqué qu’ils utilisaient de la laine minérale non pas parce que c’est la plus matériel approprié pour isoler les murs de l'intérieur, mais parce que le sponsor de leur sortie d'aujourd'hui est fabricant majeur isolation en laine minérale.

Et donc notre brave homme décide de répéter cela. Cela fait tout comme à la télévision et l'appartement devient immédiatement sensiblement plus chaud. Mais sa joie ne dure pas longtemps. Au bout d'un moment, il commence à sentir qu'une odeur étrangère est apparue dans la pièce et que l'air semble devenir plus lourd. Et après quelques jours, des taches sombres et humides ont commencé à apparaître sur les cloisons sèches au bas du mur. C'est bien que je n'aie pas eu le temps de poser le papier peint. Alors, qu'est-ce-qu'il s'est passé?

Ce qui s'est passé, c'est que le mur de panneaux, fermé de chaleur interne couche d'isolation, a rapidement gelé. Vapeur d'eau contenue dans l'air et due à la différence pressions partielles Ils s'efforcent toujours de l'intérieur d'une pièce chaude vers l'extérieur, ils ont commencé à pénétrer dans l'isolant, malgré le pare-vapeur réalisé, à travers des joints mal ou non collés, à travers des trous d'agrafeuses et de vis de fixation pour cloisons sèches. Lorsque la vapeur est entrée en contact avec le mur gelé, de la condensation a commencé à se former dessus. L'isolation a commencé à devenir humide et à accumuler de plus en plus d'humidité, ce qui a entraîné une odeur de moisi désagréable et l'apparition de champignons. De plus, la laine minérale humide perd rapidement ses propriétés d'économie de chaleur.

La question se pose : que doit alors faire une personne dans cette situation ? Eh bien, tout d'abord, vous devez encore essayer de trouver une opportunité d'isoler par l'extérieur. Heureusement, il existe désormais de plus en plus d’organisations engagées dans ce type de travail, quelle que soit leur taille. Bien entendu, leurs prix sembleront à beaucoup très élevés - 1 000 à 1 500 roubles pour 1 m² clé en main. Mais ce n’est qu’un premier coup d’œil. Si l'on calcule intégralement tous les coûts de l'isolation intérieure (isolation, son revêtement, mastics, apprêts, nouvelle peinture ou un nouveau papier peint plus les salaires des employés), alors au final la différence avec l'isolation extérieure ne devient pas fondamentale et, bien sûr, il vaut mieux la préférer.

C'est une autre affaire s'il n'est pas possible d'obtenir une autorisation pour l'isolation par l'extérieur (par exemple, la maison a des éléments architecturaux). Dans ce cas extrême, si vous décidez d'isoler les murs par l'intérieur, utilisez des matériaux isolants à perméabilité à la vapeur minimale (presque nulle), comme le verre mousse ou la mousse de polystyrène extrudé.

Le verre mousse est plus matériau respectueux de l'environnement, mais malheureusement aussi plus cher. Ainsi, si 1 m³ de mousse de polystyrène extrudé coûte environ 5 000 roubles, alors 1 m³ de verre mousse coûte environ 25 000 roubles, soit cinq fois plus cher.

Détails sur la technologie isolation interne les murs seront discutés dans un article séparé. Nous notons maintenant seulement le fait que lors de l'installation de l'isolation, il est nécessaire d'exclure autant que possible une violation de son intégrité. Ainsi, par exemple, il est préférable de coller le PSE au mur et d'éviter complètement les chevilles (comme sur la figure), ou de réduire leur nombre au minimum. En finition, l'isolation est recouverte de plâtre mélanges de plâtre, ou encore recouverts de plaques de plâtre sans cadre et sans vis.

Comment déterminer l’épaisseur d’isolant requise ?

Nous avons plus ou moins compris qu’il vaut mieux isoler une maison de l’extérieur que de l’intérieur. Maintenant question suivante— quelle quantité d'isolation faut-il poser dans chaque cas spécifique ? Cela dépendra des paramètres suivants :

• quelles sont les conditions climatiques dans cette région ;
• quel est le microclimat requis dans la pièce ;
• quels matériaux composent le « gâteau » de la structure enveloppante.

Un peu sur la façon de l'utiliser :

Calcul de l'isolation des murs de la maison

Disons que la « tarte » de notre mur est constituée d'une couche de plaques de plâtre - 10 mm ( décoration d'intérieur), bloc de silicate de gaz D-600 - 300 mm, isolation en laine minérale - ? mm et bardage.

Nous saisissons les données initiales dans le programme conformément à la capture d'écran suivante :

Donc point par point :

1) Effectuez le calcul selon :- nous laissons le point ci-contre « SP 50.13330.2012 et SP 131.13330.2012 », car nous considérons ces normes comme plus récentes.

2) Localité:— choisissez « Moscou » ou tout autre qui figure sur la liste et est plus proche de vous.

3) Type de bâtiments et de locaux— définissez « Résidentiel ».

4) Type de structure enveloppante— sélectionnez « Murs extérieurs avec façade ventilée ». , puisque nos murs sont gainés à l'extérieur de bardage.

5) Température moyenne estimée et humidité relative air intérieur sont détectés automatiquement, nous n'y touchons pas.

6) Coefficient d'uniformité thermique « r »— sélectionnez sa valeur en cliquant sur le point d'interrogation. Nous recherchons ce qui nous convient dans les tableaux qui apparaissent. Si rien ne correspond, nous acceptons la valeur « r » des instructions de l'Expertise d'État de Moscou (indiquée en haut de la page au-dessus des tableaux). Pour notre exemple, nous avons pris la valeur r=0,85 pour les murs avec des ouvertures de fenêtres.

Ce coefficient n'est pas disponible dans la plupart des programmes en ligne similaires pour les calculs d'ingénierie thermique. Son introduction rend le calcul plus précis, puisqu'il caractérise l'hétérogénéité des matériaux des murs. Par exemple, lors du calcul maçonnerie ce coefficient prend en compte la présence de joints de mortier dont la conductivité thermique est bien supérieure à celle de la brique elle-même.

7) Options de calcul :— cochez les cases à côté des éléments « Calcul de la résistance à la perméation de vapeur » et « Calcul du point de rosée ».

8) Nous inscrivons dans le tableau les matériaux qui composent notre « tarte » du mur. Veuillez noter qu'il est fondamentalement important de les ajouter dans l'ordre de la couche externe à la couche interne.

Remarque : Si le mur comporte une couche extérieure de matériau séparée par une couche d'air ventilé (dans notre exemple il s'agit d'un bardage), cette couche n'est pas incluse dans le calcul. Elle est déjà prise en compte lors du choix du type d'ouvrage d'enceinte.

Nous sommes donc entrés dans le tableau matériaux suivants— Isolation en laine minérale KNAUF, silicate de gaz d'une densité de 600 kg/m³ et enduit chaux-sable. Dans ce cas, les valeurs des coefficients de conductivité thermique (λ) et de perméabilité à la vapeur (μ) apparaissent automatiquement.

On connaît dans un premier temps l'épaisseur des couches de silicate gazeux et de plâtre, on les insère dans le tableau en millimètres. Et nous sélectionnons l'épaisseur d'isolation requise jusqu'à l'inscription « Normes R 0 pr >R 0 (… > …) la conception répond aux exigences de transfert de chaleur.«

Dans notre exemple, la condition commence à être remplie lorsque l’épaisseur de la laine minérale est de 88 mm. Nous arrondissons cette valeur à 100 mm, car c'est l'épaisseur disponible dans le commerce.

Sous la table également, nous voyons des inscriptions indiquant que l'accumulation d'humidité dans l'isolation est impossible Et la condensation n'est pas possible. Cela indique que le schéma d'isolation et l'épaisseur de la couche isolante ont été correctement sélectionnés.

D'ailleurs ce calcul permet de voir ce qui a été évoqué dans la première partie de cet article, à savoir pourquoi il vaut mieux ne pas isoler les murs par l’intérieur. Échangeons les calques, c'est-à-dire Nous installerons une isolation à l'intérieur de la pièce. Que se passe-t-il dans ce cas, voir la capture d'écran suivante :

On constate que même si la conception répond toujours aux exigences en matière de transfert de chaleur, les conditions de perméabilité à la vapeur ne sont plus remplies et de la condensation est possible, comme indiqué sous la plaque des matériaux. Les conséquences de cela ont été discutées ci-dessus.

Un autre avantage de ce programme en ligne est qu'en cliquant sur le bouton « Rapport» en bas de page, vous pouvez obtenir l'intégralité du calcul thermique réalisé sous forme de formules et d'équations avec substitution de toutes les valeurs. Cela pourrait intéresser quelqu'un.

Calcul de l'isolation du sol des combles

Exemple de calcul d'ingénierie thermique plancher du grenier montré dans la capture d'écran suivante :

On voit que dans cet exemple, l'épaisseur de laine minérale requise pour isoler les combles est d'au moins 160 mm. Chevauchement - selon poutres en bois, la « tarte » se compose d'isolant, de planches de pin de 25 mm d'épaisseur, de panneaux de fibres - 5 mm, d'entrefer - 50 mm et de revêtement en plaques de plâtre - 10 mm. L'entrefer est présent dans le calcul en raison de la présence d'un cadre pour cloison sèche.

Calcul de l'isolation du sous-sol

Un exemple de calcul thermique pour un sous-sol est présenté dans la capture d'écran suivante :

Dans cet exemple, lorsque sous-sol est en béton armé monolithique d'une épaisseur de 200 mm et la maison a un sous-sol non chauffé, l'épaisseur minimale requise d'isolation en mousse de polystyrène extrudé est d'environ 120 mm.

Ainsi, effectuer un calcul d'ingénierie thermique permet d'assembler correctement le « gâteau » de la structure d'enceinte, de sélectionner l'épaisseur requise de chaque couche et, à terme, de réaliser une isolation efficace de la maison. Après cela, l’essentiel est d’effectuer une installation correcte et de haute qualité de l’isolation. Le choix d'entre eux est désormais très large et travailler avec chacun a ses propres caractéristiques. Cela sera certainement abordé dans d’autres articles de notre site Internet consacrés au thème de l’isolation de la maison.

Nous serons heureux de voir vos commentaires sur ce sujet!

Les murs des bâtiments nous protègent du vent, des précipitations et servent souvent structures porteuses pour le toit. Et pourtant, la fonction principale des murs, en tant que structures de clôture, est de protéger les personnes des températures inconfortables (généralement basses) de l’air ambiant.

Le calcul thermique du mur détermine épaisseurs requises couches de matériaux appliqués, fournissant isolation thermique locaux du point de vue de la garantie de conditions sanitaires et hygiéniques confortables pour qu'une personne séjourne dans le bâtiment et des exigences de la législation sur les économies d'énergie.

Plus les murs sont isolés, plus les futurs coûts d'exploitation pour le chauffage du bâtiment sont faibles, mais en même temps, plus le coût d'achat des matériaux pendant la construction est élevé. La mesure dans laquelle il est raisonnable d'isoler l'enveloppe du bâtiment dépend de la durée de vie prévue du bâtiment, des objectifs poursuivis par l'investisseur en construction et est considérée dans la pratique au cas par cas.

Les exigences sanitaires et hygiéniques déterminent la résistance minimale admissible au transfert de chaleur des sections de mur pouvant assurer le confort dans la pièce. Ces exigences doivent être respectées lors de la conception et de la construction ! Garantir les exigences en matière d'économie d'énergie permettra à votre projet non seulement de réussir l'examen et d'exiger des coûts ponctuels supplémentaires pendant la construction, mais garantira également une réduction des coûts de chauffage supplémentaires pendant l'exploitation.

Calcul de génie thermique sous Excel pour un mur multicouche.

Nous activons MS Excel et commençons à considérer un exemple de calcul d'ingénierie thermique du mur d'un bâtiment en construction dans la région - Moscou.

Avant de commencer les travaux, téléchargez : SP 23-101-2004, SP 131.13330.2012 et SP 50.13330.2012. Tous les codes de règles répertoriés sont disponibles gratuitement sur Internet.

Dans le fichier de calcul Excel, dans les notes des cellules contenant les valeurs des paramètres, des informations sont fournies sur l'endroit où ces valeurs doivent être prises, et non seulement les numéros de documents sont indiqués, mais aussi, souvent, les numéros de tableau et même de colonne.

Après avoir défini les dimensions et les matériaux des couches murales, nous vérifierons leur conformité aux normes sanitaires et hygiéniques et aux normes d'économie d'énergie, et calculerons également les températures de conception aux limites des couches.

Donnée initiale:

1…7. Sur la base des liens dans les notes vers les cellules D4-D10, nous remplissons la première partie du tableau avec les données initiales de votre région de construction.

8…15. Dans la deuxième partie des données sources dans les cellules D12-D19, nous saisissons les paramètres des couches mur extérieur– les coefficients d'épaisseur et de conductivité thermique.

Vous pouvez demander les valeurs des coefficients de conductivité thermique des matériaux aux vendeurs, les retrouver en utilisant les liens dans les notes vers les cellules D13, D15, D17, D19, ou simplement effectuer une recherche sur Internet.

Dans cet exemple :

la première couche est constituée de plaques de revêtement en plâtre (plâtre sec) d'une densité de 1050 kg/m 3 ;

la deuxième couche est constituée de briques solides en terre cuite ordinaire (1 800 kg/m3) avec un mortier de ciment et de laitier ;

troisième couche - dalles de laine minérale en fibre de pierre (25-50 kg/m3) ;

la quatrième couche est en plâtre polymère-ciment avec un treillis en fibre de verre.

Résultats:

Nous effectuerons un calcul d'ingénierie thermique du mur basé sur l'hypothèse que les matériaux utilisés dans la structure maintiennent l'uniformité thermique dans le sens de propagation du flux de chaleur.

Le calcul est effectué à l'aide des formules ci-dessous :

16. GSOP=( t vr- t n av)* Z

17. R0euhtr=0,00035* GSOP+1,4

La formule est applicable pour les calculs d'ingénierie thermique des murs de bâtiments résidentiels, d'établissements pour enfants et médicaux. Pour les bâtiments à d'autres fins, les coefficients « 0,00035 » et « 1,4 » dans la formule doivent être choisis différemment selon le tableau 3 du SP 50.13330.2012.

18. R.0str=( t vr- t n°)/( Δ tV* α dans )

19. R. 0 =1/ α dans +δ 1 / λ 1 +δ 2 / λ 2 +δ 3 /λ 3 +δ 4 / λ 4 +1/ α n

Les conditions suivantes doivent être remplies : R. 0 > R.0str Et R. 0 > R.0etr .

Si la première condition n'est pas remplie, la cellule D24 sera automatiquement remplie en rouge, signalant à l'utilisateur que la structure de mur sélectionnée est inacceptable. Si seule la deuxième condition n'est pas remplie, alors la cellule D24 sera colorée rose. Lorsque la résistance de transfert thermique calculée est supérieure aux valeurs standard, la cellule D24 est peinte en jaune clair.

20.t 1 = tréalité virtuelle — (tréalité virtuelle — tn° )/ R. 0 *1/α dans

21.t 2 = tréalité virtuelle — (tréalité virtuelle — tn° )/ R. 0 *(1/α en +δ 1 /λ1)

22.t 3 = tréalité virtuelle — (tréalité virtuelle — tn° )/ R. 0 *(1/α en +δ 1 /λ 1 +δ 2 /λ2)

23.t 4 = tréalité virtuelle — (tréalité virtuelle — tn° )/ R. 0 *(1/α en +δ 1 /λ 1 +δ 2 /λ 2+δ 3 /λ 3 )

24.t 5 = tréalité virtuelle — (tréalité virtuelle — tn° )/ R. 0 *(1/α en +δ 1 /λ 1 +δ 2 /λ 2+δ 3 /λ 3 +δ 4 /λ4)

Le calcul thermique du mur dans Excel est terminé.

Note importante.

L'air qui nous entoure contient de l'eau. Plus la température de l'air est élevée, plus grande quantité Il est capable de retenir l'humidité.

À 0°C et 100 % d’humidité relative, l’air frais du mois de novembre sous nos latitudes contient moins de 5 grammes d’eau par mètre cube. Dans le même temps, l'air chaud du désert du Sahara à +40 °C et seulement 30 % d'humidité relative, étonnamment, retient 3 fois plus plus d'eau- plus de 15 g/m3.

À mesure que l’air se refroidit et devient plus froid, il ne peut pas retenir à l’intérieur la quantité d’humidité qu’il pourrait retenir dans un état plus chaud. En conséquence, l’air émet des gouttelettes d’humidité sur les surfaces intérieures froides des murs. Pour éviter que cela ne se produise à l'intérieur, lors de la conception d'une section de mur, il est nécessaire de s'assurer que la rosée ne tombe pas sur les surfaces internes des murs.

Étant donné que l'humidité relative moyenne de l'air dans les locaux d'habitation est de 50...60 %, le point de rosée à une température de l'air de +22˚С est de +11...14˚С. Dans notre exemple, la température surface intérieure les murs +20,4˚С garantissent l'impossibilité de formation de rosée.

Mais si les matériaux sont suffisamment hygroscopiques, de la rosée peut se former à l’intérieur des couches du mur et, surtout, aux limites des couches ! Lorsque l’eau gèle, elle se dilate et détruit les matériaux des murs.

Dans l’exemple présenté ci-dessus, le point avec une température de 0˚C est situé à l’intérieur de la couche isolante et est assez proche de surface extérieure des murs. À ce stade du schéma du début de l'article, marqué jaune, la température change sa valeur de positive à négative. Il s'avère que la maçonnerie ne sera jamais exposée températures négatives. Cela contribuera à garantir la durabilité des murs du bâtiment.

Si nous échangeons les deuxième et troisième couches dans l'exemple et isolons le mur de l'intérieur, nous obtiendrons non pas une, mais deux limites de couches dans la région des températures négatives et de la maçonnerie à moitié gelée. Convainquez-vous-en en effectuant un calcul thermique du mur. Les conclusions évidentes sont évidentes.

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Il est nécessaire de déterminer l'épaisseur de l'isolation d'un mur extérieur en brique à trois couches dans un immeuble résidentiel situé à Omsk. Construction du mur : couche intérieure - maçonnerie en briques d'argile ordinaires d'une épaisseur de 250 mm et d'une densité de 1800 kg/m 3, couche extérieure - maçonnerie en briques de parementépaisseur 120 mm et densité 1800 kg/m 3 ; Entre les couches extérieure et intérieure se trouve une isolation efficace en mousse de polystyrène d'une densité de 40 kg/m 3 ; Les couches externe et interne sont reliées entre elles par des connexions flexibles en fibre de verre d'un diamètre de 8 mm, disposées par incréments de 0,6 m.

1. Données initiales

But du bâtiment – ​​immeuble résidentiel

Zone de construction - Omsk

Température estimée de l’air intérieur t int= plus 20 0 C

Température estimée de l’air extérieur texte= moins 37 0 C

Humidité de l’air intérieur estimée – 55 %

2. Détermination de la résistance normalisée au transfert de chaleur

Déterminé selon le tableau 4 en fonction du degré-jour de la période de chauffage. Degrés-jours de la saison de chauffage, D d , °С×jour, déterminé par la formule 1, basé sur la température extérieure moyenne et la durée de la période de chauffage.

Selon le SNiP 23-01-99*, nous déterminons qu'à Omsk la température moyenne de l'air extérieur pendant la période de chauffage est égale à : t ht = -8,4 0 C, durée de la période de chauffage z ht = 221 jours. La valeur des degrés-jours de la période de chauffage est égale à :

D d = (t int - c'est) z ht = (20 + 8,4)×221 = 6276 0 C jour.

Selon le tableau. 4. résistance au transfert de chaleur normalisée Rreg murs extérieurs pour bâtiments résidentiels correspondant à la valeur D d = 6276 0 C jouréquivaut à R reg = a D d + b = 0,00035 × 6276 + 1,4 = 3,60 m 2 0 C/W.

3. Choisir une solution de conception pour le mur extérieur

La solution structurelle pour le mur extérieur a été proposée dans la mission et est une clôture à trois couches avec une couche intérieure de maçonnerie en brique de 250 mm d'épaisseur, une couche extérieure de maçonnerie en brique de 120 mm d'épaisseur, avec une isolation en mousse de polystyrène entre les couches extérieure et intérieure. . Les couches externe et interne sont reliées entre elles par des attaches flexibles en fibre de verre d'un diamètre de 8 mm, disposées par incréments de 0,6 m.

4. Détermination de l'épaisseur de l'isolant

L'épaisseur de l'isolant est déterminée par la formule 7 :

d ut = (R reg ./r – 1/a int – d kk /l kk – 1/a ext)× l ut

Où Rreg. – résistance au transfert thermique normalisée, m 2 0 C/E ; r– coefficient d'homogénéité thermique ; un int– coefficient de transfert thermique de la surface intérieure, W/(m 2 ×°C); un poste– coefficient de transfert thermique de la surface extérieure, W/(m 2 ×°C); d kk- l'épaisseur de la maçonnerie, m; je kk– coefficient de conductivité thermique calculé de la maçonnerie, W/(m×°С); je suis– coefficient de conductivité thermique calculé de l'isolation, W/(m×°С).

La résistance normalisée au transfert de chaleur est déterminée : R reg = 3,60 m 2 0 C/W.

Le coefficient d'uniformité thermique pour un mur de briques à trois couches avec des connexions flexibles en fibre de verre est d'environ r=0,995, et peuvent ne pas être pris en compte dans les calculs (à titre indicatif, si des connexions flexibles en acier sont utilisées, alors le coefficient d'uniformité thermique peut atteindre 0,6-0,7).

Le coefficient de transfert de chaleur de la surface intérieure est déterminé à partir du tableau. 7 a int = 8,7 W/(m 2 ×°C).

Le coefficient de transfert de chaleur de la surface extérieure est pris selon le tableau 8 a ext = 23 W/(m 2 ×°C).

L'épaisseur totale de la maçonnerie est de 370 mm ou 0,37 m.

Les coefficients de conductivité thermique calculés des matériaux utilisés sont déterminés en fonction des conditions opératoires (A ou B). Les conditions de fonctionnement sont déterminées dans l'ordre suivant :

D'après le tableau 1 nous déterminons le régime hygrométrique des locaux : puisque la température calculée de l'air intérieur est de +20 0 C, l'humidité calculée est de 55 %, le régime hygrométrique des locaux est normal ;

A l'aide de l'annexe B (carte de la Fédération de Russie), nous déterminons que la ville d'Omsk est située dans une zone sèche ;

D'après le tableau 2, en fonction de la zone humide et des conditions hygrométriques des locaux, on détermine que les conditions de fonctionnement des ouvrages d'enceinte sont UN.

Selon l'adj. D nous déterminons les coefficients de conductivité thermique pour les conditions de fonctionnement A : pour le polystyrène expansé GOST 15588-86 d'une densité de 40 kg/m 3 l ut = 0,041 W/(m×°C); pour maçonnerie en briques d'argile ordinaires sur mortier ciment-sable densité 1800 kg/m 3 lkk = 0,7 W/(m×°C).

Remplaçons toutes les valeurs définies dans la formule 7 et calculons l'épaisseur minimale de l'isolant en mousse de polystyrène :

dut = (3,60 – 1/8,7 – 0,37/0,7 – 1/23)× 0,041 = 0,1194 m

Nous arrondissons la valeur obtenue au 0,01 m supérieur : dut = 0,12 m. Nous effectuons un calcul de vérification à l'aide de la formule 5 :

R 0 = (1/a i + d kk /l kk + d ut /l ut + 1/a e)

R 0 = (1/8,7 + 0,37/0,7 + 0,12/0,041 + 1/23) = 3,61 m 2 0 S/O

5. Limitation de la condensation de température et d’humidité sur la surface intérieure de l’enveloppe du bâtiment

Δt o, °C, entre la température de l'air intérieur et la température de la surface interne de la structure enveloppante ne doit pas dépasser les valeurs normalisées Δtn, °С, établi dans le tableau 5, et est défini comme suit

Δt o = n(t int – texte)/(R 0 a int) = 1(20+37)/(3,61 x 8,7) = 1,8 0 C soit inférieur à Δt n = 4,0 0 C, déterminé à partir du tableau 5.

Conclusion :épaisseur de l'isolant en mousse de polystyrène en trois couches mur de briques est de 120 mm. Dans le même temps, la résistance au transfert de chaleur de la paroi extérieure R 0 = 3,61 m 2 0 S/O, qui est supérieure à la résistance normalisée au transfert de chaleur Rreg. = 3,60 m 2 0 C/O sur 0,01 m 2 0 C/O. Différence de température estimée Δt o, °C, entre la température de l'air intérieur et la température de la surface interne de la structure enveloppante ne dépasse pas la valeur standard Δtn,.

Un exemple de calcul d'ingénierie thermique de structures enveloppantes translucides

Les structures enveloppantes translucides (fenêtres) sont sélectionnées selon la méthode suivante.

Résistance au transfert de chaleur normalisée Rreg déterminé selon le tableau 4 du SNiP 23/02/2003 (colonne 6) en fonction du degré-jour de la période de chauffage D d. Parallèlement, le type de bâtiment et D d pris comme dans l'exemple précédent de calcul d'ingénierie thermique de structures enveloppantes opaques à la lumière. Dans notre cas D d = 6276 0 C jour, puis pour une fenêtre d'immeuble résidentiel R reg = a D d + b = 0,00005 × 6276 + 0,3 = 0,61 m 2 0 C/W.

La sélection des structures translucides s'effectue en fonction de la valeur de la résistance réduite au transfert thermique R ou r obtenu à la suite d'essais de certification ou selon l'Annexe L du Code des Règles. Si la résistance réduite au transfert de chaleur de la structure translucide sélectionnée R ou r, plus ou égal Rreg, alors cette conception satisfait aux exigences des normes.

Conclusion: pour un immeuble résidentiel à Omsk, nous acceptons les fenêtres à cadres en PVC avec des fenêtres à double vitrage en verre dur revêtement sélectif et remplir l'espace interverre avec de l'argon dans lequel R ou r = 0,65 m 2 0 C/W plus R reg = 0,61 m 2 0 C/W.

LITTÉRATURE

1. SNiP 23/02/2003. Protection thermique des bâtiments.
2. SP23-101-2004. Conception de protection thermique.
3. SNIP 23-01-99*. Climatologie du bâtiment.
4. SNiP 31/01/2003. Immeubles résidentiels à plusieurs appartements.
5. SNIP 2.08.02-89 *. Bâtiments et structures publics.

Création conditions confortables car vivre ou travailler est la tâche première de la construction. Une partie importante du territoire de notre pays est située en latitudes septentrionales avec un climat froid. Maintenir donc température confortable dans les bâtiments est toujours pertinent. Avec la hausse des tarifs de l’énergie, la réduction de la consommation d’énergie pour le chauffage devient une priorité.

Caractéristiques climatiques

Le choix de la conception 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 du bâtiment ». Les valeurs suivantes sont utilisées dans les calculs :

• la température de la période de cinq jours la plus froide avec une probabilité de 0,92 est désignée Tn ;
• température moyenne, désignée Thot ;
• durée, notée ZOT.

En utilisant l'exemple pour Mourmansk, les valeurs ont les valeurs suivantes :

• Tn=-30 degrés ;
• Tot=-3,4 degrés ;
• ZOT=275 jours.

De plus, vous devez définir température de conception TV intérieure, il est déterminé conformément à GOST 30494-2011. Pour le logement, vous pouvez prendre TV = 20 degrés.

Pour effectuer un calcul d'ingénierie thermique des structures enveloppantes, calculez d'abord la valeur GSOP (degrés-jours de la période de chauffage) :
GSOP = (Tv - Tot) x ZOT.
Dans notre exemple, GSOP = (20 - (-3,4)) x 275 = 6435.

Indicateurs de base

Pour le bon choix matériaux des structures enveloppantes, il est nécessaire de déterminer quelles caractéristiques thermiques elles 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 mesurée en W/(m x deg.). La capacité d'une structure à retenir la chaleur est caractérisée par sa résistance au transfert thermique R et est égale au rapport épaisseur/conductivité thermique : R = d/l.

Si la structure est constituée de plusieurs couches, la résistance est calculée pour chaque couche puis additionnée.

La résistance au transfert de chaleur est l'indicateur principal structure externe. Sa valeur doit dépasser la valeur standard. Lors de la réalisation de calculs thermiques de l’enveloppe du bâtiment, il est nécessaire de déterminer la composition économiquement justifiée des murs et du toit.

Valeurs de conductivité thermique

La qualité de l'isolation thermique est déterminée principalement par la conductivité thermique. Chaque matériau certifié est soumis à 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 des calculs d'ingénierie thermique de l'enveloppe du bâtiment, 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 bonnes pratiques. Les valeurs des matériaux les plus populaires sont indiquées ci-dessous :

• Maçonnerie en brique ordinaire - 0,81 W (m x deg.).
• Maçonnerie de brique silico-calcaire- 0,87 W (mxdeg.).
• Béton gazeux et mousse (densité 800) - 0,37 W (m x deg.).
• Bois de conifères - 0,18 W (m x deg.).
• Mousse de polystyrène extrudé - 0,032 W (m x deg.).
• Dalles de laine minérale (densité 180) - 0,048 W (m x deg.).

Valeur standard 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 « bâtiments ». Le tableau définit les coefficients de calcul des valeurs de base de la résistance au transfert de chaleur de toutes les structures enveloppantes et types de bâtiments. Poursuivant le calcul d'ingénierie thermique commencé des structures d'enceinte, un exemple de calcul peut être présenté comme suit :

• Rsten = 0,00035x6435 + 1,4 = 3,65 (m x deg/W).
• Rpokr = 0,0005x6435 + 2,2 = 5,41 (m x deg/W).
• Rcherd = 0,00045x6435 + 1,9 = 4,79 (m x deg/W).
• Rokna = 0,00005x6435 + 0,3 = x deg/W).

Les calculs d'ingénierie thermique de l'enceinte extérieure sont effectués pour toutes les structures qui ferment le circuit « chaud » - le plancher au sol ou le plafond d'un sous-sol technique, les murs extérieurs (y compris les fenêtres et les portes), un revêtement combiné ou le plafond de un grenier non chauffé. Le calcul doit également être effectué pour structures internes, si la différence de température dans chambres communicantes est supérieur à 8 degrés.

Calcul thermique des murs

La plupart des murs et plafonds sont multicouches et de conception hétérogène. Le calcul d'ingénierie thermique des structures enveloppantes d'une structure multicouche est le suivant :
R= d1/l1 +d2/l2 +dn/ln,
où n sont les paramètres de la nième couche.

Si l'on considère un mur en brique plâtré, nous obtenons la conception suivante :

• couche extérieure de plâtre de 3 cm d'épaisseur, conductivité thermique 0,93 W (m x deg.) ;
• maçonnerie en brique pleine d'argile 64 cm, conductivité thermique 0,81 W (m x deg.) ;
• la couche intérieure de plâtre a une épaisseur de 3 cm, une conductivité thermique de 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 obtenue est nettement inférieure à la valeur de base précédemment déterminée de la résistance au transfert de chaleur des murs d'un immeuble résidentiel à Mourmansk, 3,65 (m x deg/W). Le mur ne satisfait pas exigences réglementaires et a besoin d'isolation. Pour isoler le mur, nous utilisons une épaisseur de 150 mm et une conductivité thermique de 0,048 W (m x deg.).

Après avoir sélectionné un système d'isolation, il est nécessaire d'effectuer un calcul de vérification thermique des structures d'enceinte. Un exemple de calcul est donné 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 résultante est supérieure à la valeur de base - 3,65 (m x deg/W), le mur isolé répond aux exigences des normes.

Le calcul des sols et des revêtements combinés s'effectue de la même manière.

Calcul thermique des sols en contact avec le sol

Souvent dans des maisons privées ou bâtiments publiques Les sols des premiers étages sont réalisés au sol. La résistance au transfert de chaleur de ces sols n'est pas normalisée, mais au minimum, la conception des sols ne doit pas permettre la formation de rosée. Le calcul des structures en contact avec le sol s'effectue de la manière suivante : les sols sont répartis en bandes (zones) de 2 mètres de large, à partir de la bordure extérieure. Il existe jusqu'à trois zones de ce type ; la zone restante appartient à la quatrième zone. Si la conception du sol ne fournit pas une isolation efficace, alors la résistance au transfert de chaleur des zones est supposée être la suivante :

• 1 zone - 2,1 (m x deg/W) ;
• Zone 2 - 4,3 (m x deg/W) ;
• Zone 3 - 8,6 (m x deg/W) ;
• Zone 4 - 14,3 (m x deg/W).

Il est facile de remarquer que plus la surface au sol est éloignée mur extérieur, plus sa résistance au transfert de chaleur est élevée. Ils se limitent donc souvent à isoler le périmètre du sol. Dans ce cas, la résistance au transfert thermique de la structure isolée s'ajoute à la résistance au transfert thermique de la zone.
Le calcul de la résistance au transfert thermique du sol doit être inclus dans le calcul thermique général des structures d'enceinte. Nous considérerons un exemple de calcul des étages au sol ci-dessous. Prenons une superficie au sol de 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.

Valeur moyenne de résistance au transfert thermique du sol au sol :
Rpol = 100 / (64/2,1 + 32/4,3 + 4/8,6) = 2,6 (m x deg/W).

Après avoir isolé le périmètre du sol panneau de mousse de polystyrène En bande de 5 cm d'épaisseur et 1 mètre de large, on obtient la valeur moyenne de la résistance au transfert thermique :

Rpol = 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 D'une manière similaire non seulement les sols sont calculés, mais aussi les structures des murs en contact avec le sol (murs d'un plancher en retrait, sous-sol chaleureux).

Calcul thermique des portes

La valeur de base de la résistance au transfert de chaleur est calculée légèrement différemment portes d'entrée. Pour le calculer, il faudra d'abord calculer la résistance au transfert thermique du mur selon le critère sanitaire et hygiénique (pas de rosée) :
Rst = (Tv - Tn)/(DTn x moy).

Ici, DTn est la différence de température entre la surface intérieure du mur et la température de l'air dans la pièce, déterminée selon le Code des règles et pour le logement est de 4,0.
ab est le coefficient de transfert de chaleur de la surface intérieure du mur, selon SP est de 8,7.
La valeur de base des portes est prise égale à 0,6xРst.

Pour la conception de porte sélectionnée, il est nécessaire d'effectuer un calcul de vérification thermique des structures d'enceinte. Un exemple de calcul d'une porte d'entrée :

Rdv = 0,6 x (20-(-30))/(4 x 8,7) = 0,86 (m x deg/W).

Cette valeur calculée correspondra à une porte isolée avec une dalle de laine minérale de 5 cm d'épaisseur. Sa résistance au transfert thermique sera R=0,05 / 0,048=1,04 (m x deg/W), ce qui est supérieur à celle calculée.

Exigences complètes

Des calculs de murs, sols ou revêtements sont effectués pour vérifier les exigences élément par élément des normes. L'ensemble des règles établit également une exigence globale caractérisant la qualité de l'isolation de toutes les structures d'enceinte dans leur ensemble. Cette valeur est appelée « caractéristique spécifique de protection thermique ». Aucun calcul d'ingénierie thermique des structures enveloppantes ne peut être effectué sans le vérifier. Un exemple de calcul pour une coentreprise est donné ci-dessous.

Kob = 88,77 / 250 = 0,35, ce qui est inférieur à la valeur normalisée de 0,52. DANS dans ce cas la surface et le volume sont supposés pour une maison de dimensions 10 x 10 x 2,5 m. Les résistances de transfert de chaleur sont égales aux valeurs de base.

La valeur normalisée est déterminée conformément au SP en fonction du volume chauffé de la maison.

En plus de l'exigence complexe d'établir un passeport énergétique, un calcul d'ingénierie thermique des structures d'enceinte est également effectué, un exemple de préparation d'un passeport est donné dans l'annexe du SP50.13330.2012.

Coefficient d'uniformité

Tous les calculs ci-dessus sont applicables pour des structures homogènes. Ce qui en pratique est assez rare. Pour prendre en compte les inhomogénéités qui réduisent la résistance au transfert thermique, un facteur de correction de l'homogénéité thermique - r - est introduit. Il prend en compte le changement de résistance au transfert de chaleur introduit par la fenêtre et portes, coins extérieurs, inclusions inhomogènes (par exemple linteaux, poutres, ceintures de renfort), etc.

Le calcul de ce coefficient est assez compliqué, donc sous une forme simplifiée, vous pouvez utiliser des valeurs approximatives tirées de la littérature de référence. Par exemple, pour la maçonnerie - 0,9, les panneaux à trois couches - 0,7.

Isolation efficace

Lors du choix d'un système d'isolation domestique, il est facile de s'assurer que exigences modernes la protection thermique sans l’utilisation d’une isolation efficace est presque impossible. Ainsi, si vous utilisez des briques traditionnelles en terre cuite, vous aurez besoin d’une maçonnerie de plusieurs mètres d’épaisseur, ce qui n’est pas économiquement réalisable. Dans le même temps, la faible conductivité thermique des isolants modernes à base de mousse de polystyrène ou laine de roche permet de se limiter à des épaisseurs de 10-20 cm.

Par exemple, pour atteindre une valeur de résistance de base au transfert thermique de 3,65 (m x deg/W), vous aurez besoin de :

• mur de briques de 3 m d'épaisseur ;
• maçonnerie en blocs de béton mousse 1,4 m ;
• isolation en laine minérale 0,18 m.

Afin de garder votre maison au chaud lors des gelées les plus sévères, il est nécessaire de choisir le bon système d'isolation thermique - pour cela, un calcul d'ingénierie thermique du mur extérieur est effectué. Le résultat des calculs montre l'efficacité de l'isolation réelle ou conçue. la méthode d'isolation est.

Comment faire un calcul d'ingénierie thermique d'un mur extérieur

Tout d’abord, vous devez préparer les données initiales. Les facteurs suivants influencent le paramètre calculé :

• la région climatique dans laquelle se situe la maison ;
• destination des locaux - immeuble d'habitation, bâtiment de fabrication, hôpital;
• mode de fonctionnement du bâtiment – ​​saisonnier ou à l'année ;
• la présence d'ouvertures de portes et de fenêtres dans la conception ;
• humidité intérieure, différence entre les températures intérieure et extérieure ;
• nombre d'étages, caractéristiques des étages.

Après avoir collecté et enregistré les informations initiales, les coefficients de conductivité thermique des matériaux de construction à partir desquels le mur est constitué sont déterminés. Le degré d’absorption et de transfert de chaleur dépend du degré d’humidité du climat. A cet égard, pour calculer les coefficients, des cartes d'humidité établies pour Fédération Russe. Après cela, toutes les valeurs numériques nécessaires au calcul sont saisies dans les formules appropriées.

Calcul thermique d'un mur extérieur, exemple pour un mur en béton cellulaire

A titre d'exemple, les propriétés de protection thermique d'un mur constitué de blocs de mousse, isolé avec du polystyrène expansé d'une densité de 24 kg/m3 et enduit des deux côtés avec du mortier chaux-sable sont calculées. Les calculs et la sélection des données tabulaires sont basés sur règlement de construction.Données initiales : zone de construction - Moscou ; humidité relative - 55%, température moyenne dans la maison tв = 20О C. L'épaisseur de chaque couche est fixée : δ1, δ4=0,01 m (plâtre), δ2=0,2 m (béton mousse), δ3=0,065 m (polystyrène expansé "SP Radoslav" ).
Le calcul thermique d'un mur extérieur a pour but de déterminer la résistance au transfert de chaleur requise (Rtr) et réelle (Rph).
Calcul

1. Selon le tableau 1 SP 53.13330.2012, dans des conditions données, le régime d'humidité est supposé normal. La valeur requise de Rtr est trouvée à l'aide de la formule :
   Rtr=aGSOP+b,
   où a, b sont pris selon le tableau 3 SP 50.13330.2012. Pour un immeuble d'habitation et un mur extérieur a = 0,00035 ; b = 1,4.
   GSOP – degrés-jours de la période de chauffage, ils se trouvent à l'aide de la formule (5.2) SP 50.13330.2012 :
   GSOP=(tv-tot)zot,
   où tв=20О С; tot – température moyenne de l'air extérieur pendant la période de chauffage, selon le tableau 1 SP131.13330.2012 tot = -2,2°C ; zfrom = 205 jours. (durée saison de chauffage selon le même tableau).
   En substituant les valeurs du tableau, ils trouvent : GSOP = 4551О С*jour ; Rtr = 2,99 m2*C/W
2. Selon le tableau 2 SP50.13330.2012 pour humidité normale choisir les coefficients de conductivité thermique de chaque couche du « gâteau » : λB1=0,81 W/(m°C), λB2=0,26 W/(m°C), λB3=0,041 W/(m°C), λB4=0,81 W/ (m°C).
   À l'aide de la formule E.6 SP 50.13330.2012, la résistance au transfert de chaleur conditionnelle est déterminée :
   R0condition=1/αint+δn/λn+1/αext.
   où αext = 23 W/(m2°C) de la clause 1 du tableau 6 SP 50.13330.2012 pour les murs extérieurs.
   En remplaçant les nombres, nous obtenons R0cond=2,54 m2°C/W. Elle s'éclaire à l'aide du coefficient r=0,9, en fonction de l'homogénéité des structures, de la présence de nervures, de renforts et de ponts thermiques :
   Rf=2,54 0,9=2,29 m2 °C/W.

Le résultat obtenu montre que la résistance thermique réelle est inférieure à celle requise, la conception du mur doit donc être reconsidérée.

Calcul thermique d'un mur extérieur, le programme simplifie les calculs

Des services informatiques simples accélèrent les processus de calcul et la recherche des coefficients requis. Cela vaut la peine de vous familiariser avec les programmes les plus populaires.

1. "TeReMok". Les données initiales sont saisies : type de bâtiment (résidentiel), température intérieure 20O, régime d'humidité - normal, zone de résidence - Moscou. La fenêtre suivante ouvre la valeur calculée de la résistance de transfert de chaleur standard - 3,13 m2*оС/W.
   Sur la base du coefficient calculé, un calcul d'ingénierie thermique est effectué à partir d'un mur extérieur constitué de blocs de mousse (600 kg/m3), isolé avec de la mousse de polystyrène extrudé « Flurmat 200 » (25 kg/m3) et enduit de mortier de ciment-chaux. Sélectionnez dans le menu matériel nécessaire, en indiquant leur épaisseur (bloc de mousse - 200 mm, plâtre - 20 mm), laissant la cellule avec l'épaisseur de l'isolant vide.
   En cliquant sur le bouton « Calcul », l’épaisseur requise de la couche d’isolation thermique est obtenue – 63 mm. La commodité du programme n'élimine pas son inconvénient : il ne prend pas en compte les différentes conductivités thermiques matériau de maçonnerie et solution. Merci à l'auteur, vous pouvez dire à cette adresse http://dmitriy.chiginskiy.ru/teremok/
2. Le deuxième programme est proposé par le site http://rascheta.net/. Sa différence avec le service précédent est que toutes les épaisseurs sont réglées indépendamment. Le coefficient d'uniformité thermique r est introduit dans le calcul. Il est choisi dans le tableau : pour les blocs de béton cellulaire avec renfort filaire dans les joints horizontaux r = 0,9.
   Après avoir rempli les champs, le programme émet un rapport indiquant quelle est la résistance thermique réelle de la structure sélectionnée et si elle répond conditions climatiques. De plus, une séquence de calculs avec des formules, des sources normatives et des valeurs intermédiaires est fournie.

Lors de la construction d'une maison ou de la réalisation de travaux d'isolation thermique, il est important d'évaluer l'efficacité de l'isolation du mur extérieur : un calcul d'ingénierie thermique, réalisé de manière autonome ou avec l'aide d'un spécialiste, permet de le faire rapidement et avec précision.