Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №13 имени Р.А.Наумова

Муниципальное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа №13 имени Р.А.Наумова
г. Буя Костромской области
Исследовательский проект по физике
«Утепление дома»
Выполнила учащаяся 10 а класса
Шабалкина Дарья
Учитель Останина Л.В.
Буй
2014
Гипотеза: Утепление дома будет качественным и экономичным,
если использовать в утеплении пенопласт.
Цель проекта :предложение оптимального варианта утепления
двух фасадов дома с учетом наименьших теплопотерь и экономии
(срока окупаемости).
Задачи:
• Изучить литературу, материалы в сети Интернет об утеплении
домов.
• Опросить жильцов дома по данной теме.
• Выяснить общие и отличительные особенности материалов,
используемых при утеплении.
• Произвести расчет всех вариантов утепления.
• Найти более экономичный и качественный способ утепления дома.
Объект: теплоизоляция.
Предмет: утепление частного дома.
Методы исследования: наблюдения, опрос, сравнение,
эксперимент.
Оглавление
Введение.
Тепловые процессы внутри дома.
Сбор данных для теплового расчета.
Измерение площади утепляемых фасадов.
Определение расположения фасадов по отношению к сторонам света.
Климатические данные утепляемого дома, необходимые для расчета.
Сравнительный тепловой расчет с различными утеплителями.
Расчёт теплопотерь через существующие ограждающие конструкции.
Выбор утеплителя.
Характеристики пенопласта: достоинства и недостатки.
Характеристики минеральной ваты: достоинства и недостатки.
Расчёт теплопотерь через дополнительно утепленные существующие
ограждающие конструкции.
Экономический расчет.
Срок окупаемости утепления ограждающих конструкций.
Выводы.
Источники.
Измерение площади утепляемых фасадов.
Изучение строительного проекта дома
Главный фасад
6600
5000
Обмер утепляемых фасадов с
целью получения недостающих
размеров.
4,600
3,400
2,400
1,900
0,700
0,000
-0,700
-1,200
-1,500
-1,800
1
3
Боковой фасад
6600
Подсчет площади утепляемых
фасадов из полученных чертежей:
5000
2,400
0,000
-1,500
Б
А
Утепляемая площадь одного
фасада:
F=70 м2
Определение расположения фасадов по отношению к сторонам света.
Северо-Восточный
утепляемый фасад
Юго-Западный
утепляемый фасад
Климатические данные утепляемого дома, необходимые для расчета
Средняя температура наружного воздуха
отопительного периода tн=-3,9 °С
Продолжительность отопительного периода
- периода со средней суточной
температурой воздуха ниже или равной 8 °С
Lот =222 сут
Расчетная температура внутреннего воздуха
tв=20 °С
Формула расчёта теплопотерь помещения через ограждающие конструкции ( Вт ):

Qогр = K · F · ( tв – tн ) · n · ( 1 + Σ ß )
K – коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции равный К=1/R (Вт/ (м2 oC)

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности
ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху

tв – расчетная температура внутреннего воздуха, оС, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88
и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений;

tн – расчетная температура наружного воздуха, оС средняя за отопительный период

ß – коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери.

F – Площадь отдельных ограждений, м2
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции (м2 оС)/Вт
R = d/l
d – толщина материала ограждающей конструкции, м
l – коэффициент теплопроводности материала ограждающей конструкции (Вт/ (м oC )
Исходные данные строительных
материалов ограждающих
конструкций
Кладка из силикатного кирпича
Цементная штукатурка
Пенопласт
Минеральная вата
l, Коэффициент
d,Толщина R, Сопротивление
теплопроводности,
Вт/ (м oC)
материала, теплопередаче,
м
R=d/l, (м2 оС) / Вт
0,860
0,930
0,041
0,056
0,64
0,01
0,10
0,10
0,74
0,01
2,44
1,79
Сопротивление теплопередаче для каждого слоя :

Rк = dк/lк =0,64/0,86=0,74 (м2 оС)/Вт

Rш = dш/lш =0,01/0,93=0,01 (м2 оС)/Вт
Общее сопротивление теплопередаче стены в целом составит:

R(сумм.)= Rк + Rш = 0,64/0,86+0,01/0,93=0,74+0,01=0,75 (м2 оС)/Вт
Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции

К=1/R=1/0,75=1,33 Вт / (м2 оС)
Теплопотери юго-западного фасада:

Qюз = K * F* ( tв- tн ) * n * ( 1 + Σ ß )=1,33* 70* (20+3,9)* 1* (1+0,1)=2447,60 Вт
Теплопотери северо-восточного фасада:

Qсв = K* F* ( tв- tн )* n * (1 + Σ ß )=1,33* 70* (20+3,9)* 1* (1+0,1+0,1)=2670,11 Вт
Суммарные теплопотери:

Q= Qюз + Qсв=2447,60+2670,11=5117,71 Вт











Низкая теплопроводность
Невысокое термическое раширение
Высокая прочность при низкой
плотности
Не поглощает воду
Стойкий к биологическому воздействию
Легко транспортировать , так как мало
весит
Низкая стоимость
Легкость обработки, его легко резать и
склеивать
Изготовление пенопласта не вредит
окружающей среде и человеку. Это
экологически чистый материал
Является долговечным материалом,
свойства материала не изменятся в
течение 50 и более лет
Не гниет и не подвергается коррозии.





Горючесть!
Во время сгорания пенопласт выделяет
токсичные вещества.
Разрушается под воздействием
растворителей.
Разрушается под воздействием
ультрафиолета
Обладает более низкими
звукоизоляционными свойствами по
сравнению с минеральной ватой .







простоте производства
неограниченность сырьевых запасов
малая гигроскопичность
небольшой стоимости
Негорючесть!
При хранении уплотняется, комкуется, часть
волокон ломается и превращается в пыль.
Должна быть защищена от механических
воздействий, так как имеет очень малую
прочность.
Исходные данные строительных
материалов ограждающих
конструкций
l, Коэффициент
d,Толщина R, Сопротивление
теплопроводности,
Вт/ (м oC)
материала,
м
Цементная штукатурка
Пенопласт
Минеральная вата
R=d/l, (м2 оС) / Вт
0,64
0,01
0,10
0,10
0,860
0,930
0,041
0,056
Кладка из силикатного кирпича
теплопередаче,
0,74
0,01
2,44
1,79
Qюз, Теплопотери
ПЕРВЫЙ вариант огражд.
конструкции(существующий):
кладка из силикатного кирпича,
штукатурка по внутренней
поверхности
ВТОРОЙ вариант
огражд.конструкции:кладка из
силикатного кирпича,
штукатурка по внутренней
поверхности, пенопласт с
наружной поверхности
ТРЕТИЙ вариант
огражд.конструкции:кладка из
силикатного кирпича,
штукатурка по внутренней
поверхности, минвата с
наружной поверхности
R, Сопротивление
K - коэффициент
теплопередаче,
теплопередачи,
R=d/l
K=1/Rсумм,Вт/ (м 2 oC )
, (м2 оС) / Вт
через ограждающие
конструкции югозападного фронтона,
Вт
Qсв, Теплопотери
Q, Суммарные
теплопотери,
через ограждающие
Q= Qюз+ Qсв,
конструкции северовосточного фронтона, Вт Вт
0,75
1,33
2447,6
2670,11
5117,71
3,19
0,3
552,09
602,28
1154,37
2,54
0,39
717,72
782,96
1500,68
Q
ю
зQ, Суммарные
Варианты фасадов:
ПЕРВЫЙ вариант огражд.
конструкции(существующий):
кладка из силикатного кирпича,
штукатурка по внутренней
поверхности
ВТОРОЙ вариант
огражд.конструкции:кладка из
силикатного кирпича,
штукатурка по внутренней
поверхности, пенопласт с
наружной поверхности
ТРЕТИЙ вариант
огражд.конструкции:кладка из
силикатного кирпича,
штукатурка по внутренней
поверхности, минвата с
наружной поверхности
теплопотери,
Qот, теплопотери за
,
ТQ= Qюз+ Qсв, отопительный период,
еВт
Qот=Q*Lот, Вт*час
2
4
4
7
Wг, Расход газа,
Wг=Qот/ ϰг ,
Цот, Стоимость газа
за отопительный
период,
Цот=Wг*Цг , руб
м.куб
5117,71
27267159
2726,74
8180,23
1154,37
6150483
615,05
1845,16
1500,68
7995623
799,57
2398,71
•
•
Срок окупаемости:
при утеплении пенопластом: t= 2,65 года
при утеплении минеральной ватой: t=3,63 года





СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий"
СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий"
ГОСТ Р 54851—2011 "Конструкции строительные
ограждающие неоднородные. Расчет приведенного
сопротивления теплопередаче"
СТО 00044807-001-2006 "Теплозащитные свойства
ограждающих конструкций зданий"
Л.С.Жданов, Г.Л. Жданов ФИЗИКА для средних специальных
учебных заведений, Москва «Наука» Главная редакция физикоматематической литературы, 1984 год
Спасибо
за
внимание!