Как рассчитать толщину стены: Рассчитываем толщину стен

Расчет толщины стен

Стены должны быть теплыми! Что такое теплые? Это по теплопроводности опережающие СНиП! Для начала нужно разобраться какими они должны быть в соответствии со СНиПом. Это не так сложно, как кажется на первый взгляд.

Первым делом возникает вопрос: «а сколько дней в году длиться отопительный сезон?», может нам вообще ничего отапливать не надо и живем мы в Индии… Однако суровые реальности подсказывают, что из 365 дней 202 температура воздуха ≤ 8 °C. Но это в моей Липецкой области, а в вашей наверняка другие цифры. Какие? На этот вопрос вам ответит СНиП 23-01-99. В нем ищем таблицу №1 в ней ищем 11 столбик и свой населенный пункт. Цифра на пересечении и есть количество дней где температура ниже 8 градусов.

Зачем все это было нужно? Для того чтобы открыть СНиП 23-02-2003, найти в нем формулу, и определить градусо-сутки отопительного периода. Величина показывает температурную разницу наружного и внутреннего воздуха, то есть «на сколько нагревать». Умноженную на количество этих суток, то есть «сколько суток нагревать»

Ну узнали… Толк-то от этого какой? А такой! На Данном этапе мы получаем какую-то цифру, в моем случае получилась 5050. По этой цифре, того же самого СНиПа в таблице 4 ищем чему равно нормируемое значение сопротивление теплопередаче стен (3-й столбик). Получается что-то между 2,8-3,5 путем интерполяции находим точное значение (если надо и интересно) или берем максимальное. У меня получилось 3,2°С/Вт.

Теперь, чтобы посчитать толщину стены, нам необходимо воспользоваться формулой R = s / λ (м2•°С/Вт). Где R — сопротивление теплопередаче, s — толщина стены (м), а λ — теплопроводность. Теперь представим, что мы решили построить свою стену из газосиликатных блоков, полностью. В моем случае это блоки Липецкого силикатного завода. Нужно узнать коэффициент теплопроводности. Для этого идем на сайт производителя вашего материала, находим свой материал и смотрим описания характеристик. В моем случае это блоки из ячеистого бетона и коэффициент теплопроводности равен 0,10-0,14. Возьмем 0,14 (влажность и все такое). По вышеуказанной формуле нам нужно найти S. S = R * λ, то есть S = 3,2 * 0,14 = 0,45 м.

Хорошая получилась стена. И дорогая. Наверное есть способ сэкономить… Что если мы возьмем блок толщиной 20 см и сделаем из него стену. Получим сопротивление теплопередачи у такой стены равное 1,43 (м2•°С/Вт), а в нашем регионе 3,2 (м2•°С/Вт). Маловато будет! А что если мы сделаем многослойную стену и снаружи стены используем пенопласт, а лучше минеральную вату, потому как они с примерно одинаковыми коэффициентами теплопроводности, но минвата экологически чище и не горит к томуже. Да и мышки ее как-то не жалуют. Нам осталось добрать теплопередачи… 3,2 — 1,43 = 1,77 (м2•°С/Вт). Теперь тут опять все просто. Так как стена у меня трехслойная и снаружи еще обложена кирпичом, то нужно подобрать утеплитель который лучше всего подходит для этого дела. Я выбрал ROCKWOOL КАВИТИ БАТТС максимально обозначенная теплопроводность у него λ = 0,041 Вт/(м·К) по ней и посчитал, S = 1. 77 * 0.041 = 0.072. У меня получилась стена из газосиликатного блока 20 см и 7 см каменной ваты. Согласитесь лучше чем 45 см газосиликата? А может плюнуть на все и сделать каркасник с утеплителем? Можно))) в Канаде и многих европейских странах все так и делают. Но мы то русские! Поэтому обложим все это хозяйство облицовочным кирпичом, и будет у нас красиво и практично! Почему мы в расчет не принимали облицовочный кирпич? Просто он не несет никаких энергосберегающих функций. Более того в нем необходимо сделать вентиляционные зазоры. Но это уже другая история.

В конечном итоге, решив, что требования СНиПов постоянно повышаются, я сделал утеплитель толщиной 10 см. Тем более, что стоило это не на много дороже.

Далее немного про паропроницаемость стен.

P.S.: Если в ручную считать немного лень, то вот тут я наваял калькулятор, который работает по этой формуле. Правда, он пока считает только однослойные стены.

 

Толщина наружных стен дома с примером расчета на газобетоне

Методический материал для самостоятельного расчета толщины стен дома с примерами и теоретической частью.

Часть 1. Сопротивление теплопередаче – первичный критерий определения толщины стены

Чтобы определится с толщиной стены, которая необходима для соответствия нормам энергоэффективности, рассчитывают сопротивление теплопередаче проектируемой конструкции, согласно раздела 9 «Методика проектирования тепловой защиты зданий» СП 23-101-2004.

Сопротивление теплопередаче – это свойство материала, которое показывает, насколько способен удерживать тепло данный материал. Это удельная величина, которая показывает насколько медленно теряется тепло в ваттах при прохождении теплового потока через единичный объем при перепаде температур на стенках в 1°С. Чем выше значение данного коэффициента – тем «теплее» материал.

Все стены (несветопрозрачные ограждающие конструкции) считаются на термоспротивление по формуле:

R=δ/λ (м²·°С/Вт), где:

δ – толщина материала, м;

λ — удельная теплопроводность, Вт/(м ·°С) (можно взять из паспортных данных материала либо из таблиц).

Полученную величину R_общ сравнивают с табличным значением в СП 23-101-2004.

Чтобы ориентироваться на нормативный документ необходимо выполнить расчет количества тепла, необходимого для обогрева здания. Он выполняется по СП 23-101-2004, получаемая величина «градусо·сутки». Правила рекомендуют следующие соотношения.

Таблица 1. Уровни теплозащиты рекомендуемых ограждающих конструкций наружных стен

Материал стены		Сопротивление теплопередаче (м2·°С/Вт) / область применения (°С·сут)
конструкционный	теплоизоляционный	Двухслойные с наружной теплоизоляцией	Трехслойные с изоляцией в середине	С невентили- руемой атмосферной прослойкой	С вентилируемой атмосферной прослойкой
Кирпичная кладка	Пенополистирол	5,2/10850	4,3/8300	4,5/8850	4,15/7850
	Минеральная вата	4,7/9430	3,9/7150	4,1/7700	3,75/6700
Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки)	Пенополистирол	5,2/10850	4,0/7300	4,2/8000	3,85/7000
	Минеральная вата	4,7/9430	3,6/6300	3,8/6850	3,45/5850
Блоки из ячеистого бетона с кирпичной облицовкой	Ячеистый бетон	2,4/2850	—	2,6/3430	2,25/2430
Примечание. В числителе (перед чертой) – ориентировочные значения приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены, в знаменателе (за чертой) — предельные значения градусо-суток отопительного периода, при которых может быть применена данная конструкция стены.

Полученные результаты необходимо сверить с нормами п. 5. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Также следует учитывать климатические условия зоны, где возводится здание: для разных регионов разные требования из-за разных температурных и влажностных режимов. Т.е. толщина стены из газоблока не должна быть одинаковой для приморского района, средней полосы России и крайнего севера. В первом случае необходимо будет скорректировать теплопроводность с учетом влажности (в большую сторону: повышенная влажность снижает термосопротивление), во втором – можно оставить «как есть», в третьем – обязательно учитывать, что теплопроводность материала вырастет из-за большего перепада температур.

Часть 2.

Коэффициент теплопроводности материалов стен

Коэффициент теплопроводности материалов стен – эта величина, которая показывает удельную теплопроводность материала стены, т.е. сколько теряется тепла при прохождении теплового потока через условный единичный объем с разницей температур на его противоположных поверхностях в 1°С. Чем ниже значение коэффициента теплопроводности стен – тем здание получится теплее, чем выше значение – тем больше придется заложить мощности в систему отопления.

По сути, это величина обратная термическому сопротивлению, рассмотренному в части 1 настоящей статьи. Но это касается только удельных величин для идеальных условий. На реальный коэффициент теплопроводности для конкретного материала влияет ряд условий: перепад температур на стенках материала, внутренняя неоднородная структура, уровень влажности (который увеличивает уровень плотности материала, и, соответственно, повышает его теплопроводность) и многие другие факторы. Как правило, табличную теплопроводность необходимо уменьшать минимум на 24% для получения оптимальной конструкции для умеренных климатических зон.

Часть 3. Минимально допустимое значение сопротивления стен для различных климатических зон.

Минимально допустимое термосопротивление рассчитывается для анализа теплотехнических свойств проектируемой стены для различных климатических зон. Это нормируемая (базовая) величина, которая показывает, каким должно быть термосопротивление стены в зависимости от региона. Сначала вы выбираете материал для конструкции, просчитываете термосопротивление своей стены (часть 1), а потом сравниваете с табличными данными, содержащимися в СНиП 23-02-2003. В случае, если полученное значение окажется меньше установленного правилами, то необходимо либо увеличить толщину стены, либо утеплить стену теплоизоляционным слоем (например, минеральной ватой).

Согласно п. 9.1.2 СП 23-101-2004, минимально допустимое сопротивление теплопередаче R_о (м²·°С/Вт) ограждающей конструкции рассчитывается как

R_о = R₁+ R₂+R₃, где:

R₁=1/α_вн, где α_вн – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м² × °С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02-2003;

R₂ = 1/α_внеш, где α_внеш — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м² × °С), принимаемый по таблице 8 СП 23-101-2004;

R₃ – общее термосопротивление, расчет которого описан в части 1 настоящей статьи.

При наличии в ограждающей конструкции прослойки, вентилируемой наружным воздухом, слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью, в этом расчете не учитываются. А на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой воздухом снаружи прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи α_внеш равным 10,8 Вт/(м²·°С).

Таблица 2. Нормируемые значения термосопротивления для стен по СНиП 23-02-2003.

Жилые здания для различных регионов РФ	Градусо-сутки отопительного периода, D, °С·сут	Нормируемые значения сопротивления теплопередаче , R, м2·°С/Вт, ограждающих конструкций для стен
Астраханская обл., Ставропольский край, Краснодарский край	2000	2,1
Белгородская обл., Волгоградская обл.	4000	2,8
Алтай, Красноярский край, Москва, Санкт Петербург, Владимирская обл.	6000	3,5
Магаданская обл.	8000	4,2
Чукотка, Камчатская обл., г. Воркута	10000	4,9
	12000	5,6

Уточненные значения градусо-суток отопительного периода,  указаны в таблице 4.1 справочного пособия к СНиП 23-01-99* Москва, 2006.

Часть 4. Расчет минимально допустимой толщины стены на примере газобетона для Московской области.

Рассчитывая толщину стеновой конструкции, берем те же данные, что указаны в Части 1 настоящей статьи, но перестраиваем основную формулу: δ = λ·R, где δ – толщина стены, λ – теплопроводность материала, а R – норма теплосопротивления по СНиП.

Пример расчета минимальной толщины стены из газобетона с теплопроводностью 0,12 Вт/м°С в Московской области со средней температурой внутри дома в отопительный период +22°С.

1. Берем нормируемое теплосопротивление для стен в Московском регионе для температуры +22°C: R_req= 0,00035·5400 + 1,4 = 3,29 м²°C/Вт
2. Коэффициент теплопроводности λ для газобетона марки D400 (габариты 625х400х250 мм) при влажности 5% = 0,147 Вт/м∙°С.
3. Минимальная толщина стены из газобетонного камня D400: R·λ = 3,29·0,147 Вт/м∙°С=0,48 м.

Вывод: для Москвы и области для возведения стен с заданным параметром теплосопротивления нужен газобетонный блок с габаритом по ширине не менее 500 мм , либо блок с шириной 400 мм и последующим утеплением (минвата+оштукатуривание, например), для обеспечения характеристик и требований СНиП в части энергоэффективности стеновых конструкций.

Таблица 3. Минимальная толщина стен, возводимых из различных материалов, соответствующих нормам теплового сопротивления согласно СНиП.

Материал	Толщина стены, м	Тепло- проводность,  Вт/м∙°С	Прим.
Керамзитоблоки	0,46	0,14	Для строительства несущих стен используют марку не менее D400.
Шлакоблоки	0,95	0,3-0,5
Силикатный кирпич	1,25	0,38-0,87
Газосиликатные блоки d500	0,40	0,12-0,24	Использую марку от D400 и выше для домостроения
Пеноблок	0,20-0.40	0,06-0,12	строительство только каркасным способом
Ячеистый бетон	От 0,40	0,11-0,16	Теплопроводность ячеистого бетона прямо пропорциональна его плотности: чем «теплее» камень, тем он менее прочен.
Арболит	0,23	0,07 – 0,17	Минимальный размер стен для каркасных сооружений
Кирпич керамический полнотелый	1,97	0,6 – 0,7
Песко-бетонные блоки	4,97	1,51	При 2400 кг/м³ в условиях нормальной температуры и влажности воздуха.

Часть 5. Принцип определения значения сопротивления теплопередачи в многослойной стене.

Если вы планируете построить стену из нескольких видов материала (например, строительный камень+минеральный утеплитель+штукатурка), то R рассчитывается для каждого вида материала отдельно (по этой же формуле), а потом суммируется:

R_общ= R₁+ R₂+…+ R_n+ R_a.l где:

R₁-R_n — термосопротивления различных слоев

R_{a. l} – сопротивление замкнутой воздушной прослойки, если она присутствует в конструкции (табличные значения берутся в СП 23-101-2004, п. 9, табл. 7)

Пример расчета толщины минераловатного утеплителя для многослойной стены (шлакоблок — 400 мм, минеральная вата — ? мм, облицовочный кирпич — 120 мм) при значении сопротивления теплопередаче 3,4 м²*Град С/Вт (г. Оренбург).

R=Rшлакоблок+Rкирпич+Rвата=3,4

Rшлакоблок = δ/λ = 0,4/0,45 = 0,89 м²×°С/Вт

Rкирпич = δ/λ = 0,12/0,6 = 0,2 м²×°С/Вт

Rшлакоблок+Rкирпич=0,89+0,2 = 1,09 м²×°С/Вт (<3,4).

Rвата=R-(Rшлакоблок+Rкирпич) =3.4-1,09=2,31 м²×°С/Вт

δвата=Rвата·λ=2,31*0,045=0,1 м=100 мм (принимаем λ=0,045 Вт/(м×°С) – среднее значение теплопроводности для минеральной ваты различных видов).

Вывод: для соблюдения требований по сопротивлению теплопередачи можно использовать керамзитобетонные блоки в качестве основной конструкции с облицовкой ее керамическим кирпичом и прослойкой из минеральной ваты теплопроводностью не менее 0,45 и толщиной от 100 мм.

Калькулятор толщины трубы

в соответствии с ASME B31.3 — The Piping Engineering World

Этот калькулятор толщины трубы рассчитывает требуемую толщину трубы для технологической трубы на основе кода ASME B31.3. Подробная информация о скрытых расчетах приведена в конце этого калькулятора.

Этот калькулятор рассчитывает требуемую толщину трубы, находящейся под внутренним давлением, на основе критериев, указанных в разделах 302.1.1 и 302.2.2 ASME B31.3 Нормы для трубопроводов под давлением.

Требуется ввод

1. Трубный материал конструкции.
2. Трубный АФД.
3. Тип конструкции трубы: бесшовная, EFW, ERW и т. д.
4. Расчетная температура.
5. Расчетное давление.
6. Допуск на коррозию для материалов и условий эксплуатации.
7. Механический припуск.
8. Точность фрезерования.

[калькулятор толщины трубы]

Как известно, ASME B31.3 содержит формулу и рекомендации для расчета трубы под давлением. Хотя формула довольно проста, найти правильные значения отдельных факторов иногда бывает непросто. Этот калькулятор толщины технологической трубы использует следующую формулу для расчета толщины стенки.

304.1.2 (a) уравнение 3a:

1. Бесшовные трубы: расчетная толщина t = (PD)/2(SE+PY)
2. Сварные трубы: Расчетная толщина t = (PD)/2(SEW+PY)

Где:

P : Внутреннее расчетное манометрическое давление

D : Внешний диаметр трубы

В этом калькуляторе внешний диаметр берется из Американских стандартов труб для выбранного номинального диаметра трубы:

1. ASME B 36.10 : Сварные и бесшовные трубы из кованой стали.
2. ASME B36.19: Трубы из нержавеющей стали.

S : Значение допустимого напряжения для материала из Таблицы A-1

Это значения допустимого напряжения для различных материалов при разных температурах. Приведено в таблице A-1 стандарта ASME B31.3. Я включил в этот калькулятор часто используемые материалы труб. Если вы хотите, чтобы были включены дополнительные материалы ASTM, укажите это в разделе комментариев ниже.

[google-square-ad]

E : Коэффициент качества продольного сварного шва

1. Применимо согласно ASME B31.3, таблица A-1A или A-1B.
2. 1 Для бесшовных труб.
3. 0,60 для труб, сваренных встык.
4. 0,85 для труб, сваренных сопротивлением.

W : Коэффициент снижения прочности сварного соединения

1. Применяется согласно параграфу 302.3.5(e) ASME B31.3
2. Применяется только для сварных труб.
3. W принимается за 1 для бесшовных труб.
4. Значение W принимается равным 1,0 при температуре 510°C (950°F) и ниже и 0,5 при 815°C (1500°F) для всех материалов.
5. Значение линейно интерполировано для промежуточных температур.

Y : Коэффициент из таблицы 304.1.1,

Действительно для t < D/6 и для показанных материалов. Значение Y может быть интерполировано для промежуточных температур.

Добавление припусков

Расчетная расчетная толщина стенки должна быть дополнена припуском на коррозию, механическим припуском на нарезание канавок, резьбы и т. д., а также производственным допуском для получения окончательного значения. Следующее более высокое стандартное значение толщины в соответствии со стандартами труб, такими как ASME B36.10 и ASME B36.19.используется.

Требуемая толщина = Расчетная толщина + припуски.

[google-square-ad]

Выбор толщины стенки

Проектировщик должен выбрать толщину из таблиц номинальной толщины, содержащихся в таблице 1, указанной в ASME B36.10 и B36.19, чтобы она соответствовала значению, рассчитанному для выполнения условий для чего нужна труба.

Пожалуйста, оставьте свои комментарии / предложения в поле для комментариев ниже.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Как рассчитать минимальную требуемую толщину стенки для труб

В расчетах кода ASME, включающих цилиндрические компоненты для энергетики 3-го класса, вам необходимо знать, как рассчитать минимальную требуемую толщину стенки для труб.

Трубки, которые вам могут потребоваться для определения минимальной толщины, могут быть, помимо прочего, трубами пароперегревателя или трубами водотрубного котла. Этот пост помогает объяснить материал, описанный в:

 

Все указанные ниже номера страниц взяты из кода ASME для котлов и сосудов под давлением 2007 .

Формула

Чтобы определить минимальную требуемую толщину труб, вы будете использовать формулу, содержащуюся в коде ASME для котлов и сосудов под давлением PG-27 «Цилиндрические компоненты под внутренним давлением». В частности, PG-27.2.1 на стр. 8 .

PG-27.2.1 Трубки — до 5 дюймов включительно. (125 мм) наружный диаметр . Важно помнить об этом моменте, поскольку любой кусок материала с внешним диаметром более 125 мм теперь считается трубой, и необходимо использовать уравнение, приведенное в PG-27.2.2, стр. 10.

Формула для расчета минимальной требуемой толщины:

 

 

Переменные формулы

Символы, используемые в формулах PG-27, содержатся в абзаце ПГ-27. 3 стр. 10 и определяются следующим образом .

C = Минимальный припуск на резьбу и устойчивость конструкции (мм) (PG-27.4, примечание 3)  стр. 11 is Наружный диаметр цилиндра (мм) «В данном случае трубка»

E = Эффективность продольных сварных соединений или связок между отверстиями, в зависимости от того, что меньше (значения, допустимые для E, перечислены в PG-27.4, примечание 1)  стр. 11

e = Коэффициент толщины расширенных концов труб (мм) (см. PG-27.4, примечание 4)  стр. 11

P = Максимально допустимое рабочее давление «Избыточное давление» (МПа) (см. PG-21, относится к манометрическому давлению)

R = Внутренний радиус цилиндра (мм) «В данном случае трубка»

S = Максимально допустимое значение напряжения при рабочей температуре металла (раздел II, часть Г, табл. 1А. См. ПГ-27.4, примечание 2)  стр. 11.  Важно при определении предельно допустимого значения напряжения проверить (пластинчатые материалы ПГ-6)  стр. 4  и (материалы котельных труб ПГ-9) стр. 5  перед началом расчетов, так как эта информация определит правильную таблицу напряжений для использования, указав, является ли материал углеродистой сталью или легированной сталью.

T = минимальная требуемая толщина (мм) (см. PG-27,4, примечание 7) Page 12

Y = температурный коэффициент (см. PG-27.4, примечание 6) Стр. 11

Как рассчитывать Толщина стенки для трубок

Примечание: Все кодовые вопросы должны быть рассчитаны в (мм) и (МПа), если не указано иное. Преобразуйте соответственно и правильно перед расчетом.

Как определить минимальную требуемую толщину стенки для трубки. Практический вопрос № 1

Как определить минимальную требуемую толщину стенки для трубки. Практический вопрос № 2

Резюме

Надеемся, что приведенные примеры помогут вам понять, как рассчитать минимум Требуемая толщина стенки трубы. Если у вас есть дополнительные вопросы, отзывы или идеи по улучшению предоставленного контента, сообщите мне об этом в разделе комментариев ниже.