Теплотехнический расчет мансардной кровли онлайн: Теплотехнический расчет онлайн — калькулятор точки росы в стенах, рассчитать теплопотери дома

Калькулятор расчета кровли мансардной крыши. Как производится расчет мансардной крыши с помощью онлайн калькулятора

Вдумчивый расчет кровли каркасного дома позволяет создать надежную и долговечную крышу, которая прослужит очень долго

Расчет площади мансардной крыши дает возможность определиться не только с типом и материалом несущей системы мансарды, но также рассчитать ее будущую полезную площадь. Причем помимо проектирования мансардной кровли, просчитывается также чердачное помещение, включая площадь – полезную и глухую.

Перед возведением мансард частных домов, обязательно следует изготовить качественный проект и рассчитать конструкцию кровли. В проекте должно быть четко описано устройство системы стропил, поскольку является скелетом крыши, ее основой.

Стропильная система мансардной кровли

Внимание следует обращать на все элементы:

• узлы,
• стойки,
• стропила,
• шаг стропил,
• материал стропил.

Правильный расчет несущих конструкций позволит построить долговечную и надежную мансардную кровлю, защищающую от непогоды.

Рассчитать конструкцию крыши можно, воспользовавшись специальными калькуляторами, размещенными на многих сайтах, посвященных строительству частных домов, но целиком полагаться на такие программы не стоит. Программа не может учитывать все нюансы. Другой вариант заказать расчет в специализированной проектной организации. Если собираетесь строить мансарду самостоятельно, лучше выбирать простые конструкции крыши. Например, двускатную с фронтоном.

Двухскатная мансардная крыша – это отличный вариант для получения достаточно большого пространства жилого помещения

Типы мансардных крыш

Стропильная система и ее элементы различны для разных типов мансардных . Кровля должна быть легкой, чтобы не нагружать стены домов, при этом надежность и прочность конструкции должны соответствовать требованиям. По типам мансардных крыш различают следующие конструкции:

1. Двухскатные. Два ската и два фронтона.
2. Ломаные. Имеющие две и больше плоскости под разными углами наклона. Ломаную крышу возводить намного сложнее.
3. Вальмовые. Со скатами треугольной формы.
4. Полувальмовые. Скаты фасадов прикрывают часть площади фронтона.
5. Купольные. Характерны для домов с круглой или многоугольной конструкцией.
6. Сводчатые. С дугообразной проекцией фронтона.

Кроме того крыши делятся по конструктивным особенностям на вентилируемые и невентилируемые. Тот или иной вариант выбирается в зависимости от климатических особенностей региона и конструкции частных домов.

Совет!

При больших количествах осадков, высокой влажности следует предпочесть крыши с естественной вентиляцией. Кроме того воздушная прослойка внутри играет роль дополнительного утеплителя.

Крыши без естественной вентиляции чаще используются в сухих климатических зонах.

Ломаная мансардная крыша дает возможность воплотить самые разнообразные мечты и дизайнерские идеи

Особенности мансардной крыши

Особенность крыш для мансарды состоит в том, что на мансардную кровлю действуют не только наружные погодные факторы, но и внутренние:

• тепло от жилого помещения;
• испарения;
• конденсат, образующийся от температурной разницы в мансарде и снаружи.

Следовательно, требования к мансардным кровлям содержат дополнительные условия. Это укладка пароизоляционных материалов, теплозащитного слоя и гидроизоляция. Кроме того, необходимо обустроить эффективную вентиляцию подкровельного пространства, иначе грозит постоянная сырость в помещении.

Чтобы надежно утеплить мансарду, обычно используют минеральную или эко вату, в сочетании с гидроизоляционной и пароизоляционной пленкой получается неплохая защита от внешних и внутренних воздействий. А воздушная прослойка между разными изоляторами обеспечит вентилируемость фронтона и крыши.

Кровля мансарды должна быть легкой, поскольку кроме собственного веса на стены домов оказывает нагрузку и само помещение мансарды со всем ее содержимым. Поэтому для мансард выбирается материал с не высоким удельным весом:

• металлочерепица;
• металлический профиль;
• мягкая кровля (например, ондулин).

Более тяжелые материалы используются только в случаях необходимости соблюсти единообразие дома с соседними строениями. Но в этих частных случаях требуется дополнительно рассчитать нагрузки.

Важно!

В проекте, кроме расчета, должны содержаться сведения о конструкции стропил, схема установки балок, подсчет собственной массы крыши и предполагаемую нагрузку природных факторов (ветер, снег, дождь).

Проект крыши мансарды

Как было сказано выше, залогом надежной и прочной крыши должен быть грамотно составленный проект. Как правило, он состоит из нескольких разделов и чертежей. В нем содержатся расчеты и вся информация о конструкции кровли:

• в первую очередь проектом определяются основные параметры – форма крыши, ее размеры, наклон скатов, наличие фронтона;
• вторым, и не менее важным пунктом, идет перечень всех материалов, по каждому узлу, с указанием их количества;
• отдельный раздел должен быть посвящен расчету несущих конструкций с указанием сечения стропильных балок, размерами элементов перекрытий и других узлов;
• чертежи в различных проекциях с детализацией основных узлов;
• раздел с расчетами теплотехнических свойств конструкции крыши и указания об утеплении и гидроизоляции с перечнем рекомендуемых материалов;
• рекомендации по кровельному материалу на основании расчета максимальных нагрузок на конструкцию.

Построение мансардной многоскатной крыши

Немаловажной частью расчетов мансардной крыши является раздел посвященный утеплению. Для создания атмосферы, пригодной для проживания в мансарде, кровля должна быть надежно и качественно утеплена. Кроме того вместе с утеплителями укладываются пароизоляционные и гидроизоляционные пленки. Чтобы предотвратить протечку снаружи и накопления конденсата изнутри, применяют специальные современные материалы. Таким образом образуется «слоеный пирог», уложенный между кровельным покрытием и помещением мансарды. Такой «пирог» должен включать следующие слои:

1. Пароизоляционный. Специальные, не пропускающие воздух пленочные материалы, укладываемые изнутри помещения мансарды с герметизацией стыков. Задача этого слоя предотвратить проникновение влаги в верхние прослойки «пирога».
2. Утепляющий. В качестве теплоизолятора применяются пенопластовые или пеноплексовые плиты, минеральная вата, эко вата и проч. Укладка производится с нахлестом или с последующей заделкой швов строительной пеной.
3. Гидроизолирующий. Специальные пленочные мембраны, предохраняющие утеплитель от атмосферных осадков и предотвращающие образование конденсата. Укладываются по стропилам с сохранением воздушного зазора между пленкой и кровельным материалом.

Утепление мансардной крыши – один из ключевых этапов создания надежного кровельного пирога, который рассчитан на длительный срок эксплуатации

Расчет крыши мансарды

Еще раз подчеркнем, что расчеты должны проводиться специалистом, имеющим опыт проектирования подобных объектов. Даже небольшие погрешности могут привести к неверному распределению нагрузки несущих узлов и элементов.

Важно!

Излишний вес кровли, превышающий прочность стропильных ног может привести к ослаблению общей конструкции и печальным последствиям.

Для расчетов важным параметром является площадь мансардного помещения и размер его полезного объема. Последний вычисляется по линиям, соединяющим точки, где высота от пола до потолочной плоскости составляет 90 см. Остальное пространство принято считать не жилым, пригодным лишь для устройства чуланов и кладовок.

Общая площадь берется из планов дома и мансарды. Расчет площади кровли проводится исходя из суммарной площади внутренних конструкций. Весь кровельный каркас можно представить как совокупность элементов с различной геометрией. Высчитав площадь таких фигур по отдельности, и сложив значения, можно получить общую площадь конструкции крыши дома. Данная величина необходима не только для дальнейших расчетов прочности и веса конструкции, но и для подсчетов необходимых материалов.

Возведение на доме мансардной крыши – это самое эффективное решение, позволяющее рационально и изящно расширить жилую площадь

Следующим этапом расчетов является вычисление угла наклона скатов, размеры фронтона и подбор кровельного покрывающего материала. Неправильно выбранный наклон скатов может привести к скоплениям снежного наста, под весом которого возможно разрушение крыши. Напротив, слишком крутой уклон и высокая конструкция подвергается воздействию ветров, которая также сказывается негативно на целостности кровли.

Поэтому расчеты должны проводиться с учетом местных климатических условий.

Важным разделом расчетов должен стать раздел, посвященный утеплению, гидроизоляции и вентиляции. Правильно обустроенное подкровельное пространство позволит избежать накопления конденсированной влаги и протечек. Грамотное утепление создаст комфортные условия для пребывания в мансардном помещении. Все вместе взятое обеспечит долговечность и надежность крыше мансарды.

Расчетная схема мансардной крыши

Расчет в SCAD, подбор сечений элементов мансардной крыши

Главной причиной достаточно широкого применения ломаной крыши является то, что обычная двускатная кровля образует относительно немного свободного пространства, которого в большинстве случаев недостаточно для использования в качестве жилого помещения. В то же время, при возведении ломаной крыши во время строительства частного дома, возможно сооружение полноценной мансарды. Вместе с тем, не стоит забывать и о том, что ломаная крыша выглядит крайне привлекательно, придавая жилому дому эстетичный и солидный вид.

Особенности ломаной крыши

Конструкция ломаной кровли представляется собой разновидность обычной двускатной, с небольшим дополнением — на каждом скате имеется излом. По сути, это превращает крышу в четырехскатную. Основная цель подобного изменения — увеличение подкровельного пространства. Обычно там оборудуется мансарда, являющаяся практически полноценным жилым этажом.

Возведение ломаной крыши несколько сложнее, чем обычной двускатной, но не сильно отличается от сооружения вальмовой. Основной конструктивной особенностью рассматриваемой кровли является наличие двух разновидностей стропил:

• Нижние (наслонные). Они в большинстве случаев обладают большим углом, величина которого равна или больше 60 градусов;
• Верхние (висячие). Угол их расположения острее, обычно он не сильно отличается от 30 градусов.

Ломаная крыша наиболее часто применяется в частном домостроении. Поэтому ее ширина редко превышает 5-6 метров. Это объясняется значительно более сложной конструкцией стропильной системы при большей ширине, что усложняет работы, увеличивает их стоимость, делая данное конструктивное решение экономически нецелесообразным.

Следует учитывать и то, что конструкция ломаной кровли содержит не только стропила, но некоторые дополнительные и вспомогательные элементы в виде стоек, подкосов, затяжек и т.д. Их размеры определяются при выполнении расчета стропильной системы. Именно из-за их наличия стропильная система несколько сложнее использующейся при двухскатной конструкции.

Не следует забывать, что немаловажным достоинством ломаной крыши является то, что она придает внешнему виду здания определенную солидность, да и попросту гораздо привлекательнее выглядит, чем обычная двухскатная. Именно подобное сочетание высокой функциональности здания, выражающееся в возможности оборудования мансарды, и крайне привлекательного и эстетичного внешнего вида, во многом объясняет причину популярности рассматриваемой конструкции, несмотря на ее относительную сложность.

Расчет размеров кровли

Расчет размеров ломаной крыши условно можно разбит на две части.

Расчет площади покрытия кровли

Эта часть является наиболее простой и несложной. Для вычисления площади достаточно просто сделать ее план с нанесением всех размеров. При этом схема будет представлять собой набор простых фигур — в большинстве случаев четырехугольников, в особо сложных конструктивных решениях — и треугольников. Посчитать площади этих фигур не представляет никакой сложности, как и сложить их — для получения общей площади покрытия.

Но даже эти процедуры можно выполнить с помощью многочисленных калькуляторов, значительно облегчающих выполнение второй части расчетов.

Расчет размеров элементов и деталей стропильной системы

Расчет размеров стропильной системы для ломаной крыши гораздо сложнее, в том числе и из-за того, что она содержит множество связующих достаточно непростых узлов. Но без их правильного расчета и выполнения невозможна долгая и надежная работа крыши. На размеры стропильной системы влияет множество факторов:

1. вес составных частей кровельного пирога:
   • обрешетки и контробрешетки;
   • выполненной гидроизоляции и пароизоляции;
   • теплозоляционного материала;
   • непосредственно вес покрытия кровли;
2. геометрические размеры основных элементов крыши:
   • величина пролета от свеса карниза до конька кровли;
   • угол расположения верхних и нижних стропил;
   • выбранный шаг обрешетки и стропил;
3. эксплуатационные нагрузки (вес людей, ремонтирующих и обслуживающих кровлю, устройств инженерного и обслуживающего назначения, ограждений, аэраторов, мансардных окон и ит. д.)

Исходя из перечисленного выше списка факторов, влияющих на размеры необходимой стропильной системы, становится понятно, что ее расчет не является простой операцией. Именно поэтому разработано большое количество вспомогательных онлайн-калькуляторов, при помощи которых достаточно несложно выполнить все расчеты.

Калькуляторы прекрасно справятся с расчетом общей площади кровельного покрытия, а также необходимого количества материала для гидро — и пароизоляции.

Для расчета стропильной системы в калькулятор необходимо внести соответствующие данные, которые должны охарактеризовать каждый указанный выше влияющий фактор.

Примерная ветровая нагрузка легко определяется по соответствующей карте для каждого региона.

Полученную величину ветровой нагрузки необходимо откорректировать в зависимости от коэффициента, который учитывает высоту возводимого здания и тип местности, где расположена стройка.

Величина снеговой нагрузки, которая может воздействовать на кровлю, берется из соответствующей карты, содержащей соответствующие данные по регионам России.

Исходя из определенного по карте района можно узнать необходимую для расчета величину снеговой нагрузки.

Большинство калькуляторов самостоятельно рассчитывают этот параметр, достаточно просто указать применяемые материалы и основные геометрические размеры проектируемой кровли, а именно: шаг стропил и обрешетки, углы скатов, расстояние от конька до свеса, а также материал покрытия кровли. Все остальные расчеты программа выполнит в автономном режиме.

После введения в программу всей необходимой информации, калькулятор выдаст все необходимые размеры элементов и деталей стропильной системы, а также площадь покрытия кровли и необходимых паро- и гидроизоляционных материалов.

3592 0 0

Планируете устройство мансарды в подкровельном пространстве? В таком случае нужно знать, что на кровельный каркас приходятся большие нагрузки, которые придется посчитать до начала строительных работ. Я расскажу об основных вычислениях, с которыми вы столкнетесь при проектировании кровельного каркаса. В итоге вы сможете самостоятельно узнать параметры для проектирования крыши.

Кровля для мансарды какой она бывает

Мансардная крыша — это универсальное решение, так как она выполняет функцию ограждающей конструкции и при этом эксплуатируется как полноценное жилое помещение.

Иллюстрации	Разновидности и их описание
	Двускатная кровля . На схеме показан каркас симметричной двускатной крыши. Стропильная ферма образована двумя цельными диагональными балками, соединёнными на коньке. Стены и потолок жилого помещения образованы затяжкой и боковыми стойками. Преимущество такой системы — простота расчёта и строительства. Недостаток конструкции — чердачное пространство эксплуатируется менее рационально в сравнении с ломанной кровлей.
	Ломаная щипцовая кровля . В основе стропильной системы применены боковые стойки, установленные на балки перекрытия и соединённые в верхней части затяжкой. По периметру прямоугольника надстраиваются верхние и нижние стропила, образующие характерный излом по центру ската. Недостаток конструкции — сложность построения. Преимущество ломаной крыши — более эффективное использование подкровельного пространства.

Какие нагрузки действуют на мансарду

Иллюстрации	Виды нагрузок в соответствии со СНиП 2.01.07-85
	Снеговая . Выпавший снег оказывает существенное воздействие на конструкцию кровли. Действие снеговой нагрузки приходится только на участок кровли с уклоном меньше 30°. Если угол наклона больше 60°, снег на боковых скатах практически не задерживается.
	Ветровая . Ветер воздействует на кровлю с разных сторон и последствия такого воздействия могут быть разными, начиная со срыва покрытия и оканчивая опрокидыванием всей конструкции.
	Вес людей мебели и прочих элементов интерьера . При эксплуатации мансарды на перекрытие будет воздействовать вес людей и мебели. Эта нагрузка имеет значение при расчете параметров балок перекрытия. Нагрузка приходится только на пол жилого помещения, в то время как перекрытие в нижней точке боковых стропил остается ненагруженным.
	Общий вес кровли . Под общим весом подразумевается нагрузка, которая придется на несущие стены. Это воздействие формируется весом стропильных ног и рядов обрешетки, весом теплоизоляции и весом кровельного покрытия.

Расчеты давления снега

Величину снеговой нагрузки рассчитываем по формуле в таблице 1. Для того чтобы найти коэффициент μ, рассчитываем длину вертикальной стойки фермы и делим это число на длину накосного стропила.

Согласно полученному числу, находим подходящее значение в левой колонке таблицы 2. В колонке напротив указан угол наклона α. Далее, если α≤30°, то коэффициент μ = 1; если 30°

Обратите внимание на то, что в ломаной кровле мы принимаем во внимание только верхнюю часть, так как именно на нее приходится вес снежного покрова.

Норматив Sg определяется по СНиП 2.01.07-85 или по карте интенсивности снегового покрова. Например, для Москвы и области это значение равно 180.

Расчет давления ветра

Давление ветра рассчитываем по формуле в таблице 3. За аэродинамический коэффициент берем максимальное значение 0,8.

Коэффициент изменения находим по таблице 4 с учетом особенностей места, где проводится строительство. Нормативное значение Wo можно определить по СНиПу, а можно найти в карте ветрового давления.

Вставляя в формулу соответствующие значения, вы рассчитаете параметры ветровой нагрузки для той или иной территории. В соответствии с полученным значением можно будет скорректировать угол наклона скатов или еще на стадии проектирования усилить стропила.

Расчет веса кровли

Чтобы рассчитать нагрузку, которую окажет кровельная система на несущие стены первого этажа, нужно приплюсовать вес диагональных балок, обрешетки, чернового настила и массу изоляционных материалов, включая утеплитель и гидроизоляцию.

Необходимые данные можно найти в таблице 5. Данные представлены из расчета килограммы на квадратный метр кровельного ската.

К посчитанному весу прибавляем массу кровельного покрытия. Этот параметр указан в таблице 6.

Кроме перечисленных факторов, определяющих вес, нужно заранее решить, будут ли в системе использованы зенитные фонари. Их вес можно узнать у производителя и приплюсовать к посчитанному весу кровли.

Считаем суммарную нагрузку

После того, как все расчеты выполнены, суммируем вес кровли из расчёта килограмм на кв. метр, снеговое и ветровое давление на тот же кв. метр.

Вес людей и мебели в мансардном этаже учитываем только при выборе сечения балок перекрытия. Непосредственно на подбор стропил этот параметр не влияет.

При суммировании параметров нагрузки, нецелые числа округляем в большую сторону. Учитывая максимум ветрового и снегового давления, вы сможете подстраховаться от прогиба или срыва кровельного материала.

Выбираем шаг между стропилами

При расчете кровельного каркаса, особое внимание уделяем шагу, с которым будут устанавливаться стропила. Расстояние между соседними балками зависит от длины бруса и от размеров его поперечного сечения. Чтобы упростить расчеты и не прибегать к формулам, предлагаю таблицу 7, где приведены усредненные соотношения интересующих нас параметров.

Обратите внимание на то, что для ломаной крыши, величина шага определяется по длине верхних накосных стропил. Для систем с обычными прямыми скатами учитывается длина от конька до свеса. Шаг между досками обрешетки по всему ломаному скату делается одинаковый.

Расчет стропил с учетом нагрузок

Сечение пиломатериалов, которые образуют накосные стропила в верхней части крыши, считаем по следующим формулам:

• Если α
• Если α>30°, то H≥9,5×L×√Q/(B×R)

• Н — ширина сечения стропил
• В — толщина сечения
• R — плотность пиломатериалов (в кг/м²)

Для примера, плотность сосны 2 сорта, которая повсеместно используется для сборки стропил, составляет 130 кг/м².

Соотношение толщины и ширины хвойных пиломатериалов, выпускаемых отечественной промышленностью, можно найти в таблице 8. Просчитанные по ранее предложенным формулам параметры поперечного сечения будут усреднёнными, поэтому, если числа не будут целыми, округляем их в большую сторону.

Подведём итоги

Чтобы посчитать параметры стропил, можно применить онлайн калькулятор. Но предложенная в статье инструкция позволяет выполнить расчеты более точно и узнать габариты конструктивных элементов с минимальными погрешностями. Если остались вопросы по вычислениям, задайте их в комментариях к статье.

12 января 2018г.

Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора — добавьте комментарий или скажите спасибо!

Онлайн-калькулятор мансардной крыши поможет рассчитать углы наклона коньковых и боковых скатов крыши, количество и минимальное сечение стропил, объём обрешётки и материалов, которые понадобятся для возведения крыши. Прежде чем проектировать мансардный этаж, ознакомьтесь со СНиП 2.08.01-89 «ЖИЛЫЕ ЗДАНИЯ».

В расчётах данного калькулятора учитываются параметры, приведенные в ТКП 45-5.05-146-2009 и СНиП «Нагрузки и воздействия».

Мансардной (также ломаной, покатой) крышей называют крышу, которая имеет по два ската с разными углами наклона с каждой боковой стороны. Этот приём помогает оптимизировать пространство под крышей и создать под крышей комфортное помещение (мансарду или мансардный этаж). Подобные крыши известны с XVII века. Сегодня мансардная крыша имеет множество разновидностей. В мансарде могут находиться как хозяйственные, так и жилые помещения.

Мансардная крыша может быть построена как на первом этапе строительства, так надстроена на уже готовое здание. Таким образом, у здания можно увеличить жилую площадь без необходимости строительства полноценного второго этажа.

При построении мансардной крыши нужно учесть её специфику: крутые склоны боковых скатов требуют повышенных расходов на обустройство кровли. Также мансардный этаж нуждается в увеличенных окнах и дополнительной теплоизоляции, в особенности, если помещения в нём предназначены для жилья.

Заполняя поля калькулятора, вы можете свериться с дополнительной информацией, помеченной иконкой.

Внизу этой страницы вы можете оставить отзыв, задать свой собственный вопрос разработчикам или предложить идею по улучшению этого калькулятора.

Разъяснение результатов расчетов

Угол наклона боковых стропил

Под этим углом наклонены боковые (более крутые) стропила и боковой скат крыши. Калькулятор не только учитывает указанный вами угол, но и определяет, насколько он совместим с выбранным вами кровельным материалом. Чтобы изменить угол скатов, нужно изменить Ширину заложения (A1, A2) либо Высоту подъемов (B1, B2).

Угол наклона коньковых стропил

Под этим углом наклонены верхние (висячие) стропила и верхний (пологий, коньковый) скат крыши. Калькулятор не только учитывает указанный вами угол, но и определяет, насколько он совместим с выбранным кровельным материалом. Для изменения угла скатов следует изменить Ширину заложения (A1, A2) либо Высоту подъемов (B1, B2).

Площадь поверхности крыши

Суммарная площадь кровли (включая свесы указанной длины). Определяет количество кровельных и изоляционных материалов, которое понадобится для работ.

Площадь мансардного этажа

Общая площадь мансарды (жилая площадь мансарды). Не включает в себя место под боковыми скатами крыши.

Примерный вес кровельного материала

Предположительный суммарный вес кровельного материала, необходимого для полного покрытия площади крыши.

Количество рулонов изоляционного материала с нахлестом

Общее количество изоляционного материала в рулонах, которое потребуется для изоляции кровли. В расчетах за основу берутся рулоны длиной 15 метров и шириной 1 метр. Учитывается нахлест 10%.

Нагрузка на боковую/коньковую стропильную систему

Максимальная нагрузка, приходящаяся на боковую/коньковую стропильную систему. В расчетах учитывается вес всей кровельной системы, форма крыши, а также ветровые и снеговые нагрузки указанного вами региона.

Длина боковых стропил

Измеряется с учетом свеса крыши до стыка с коньковым стропилом.

Длина коньковых стропил

Измеряется от стыка с боковым стропилом до конька крыши.

Количество боковых и коньковых стропил

Общее количество боковых и коньковых стропил, необходимых для возведения крыши с заданным шагом.

Минимальное сечение боковых/коньковых стропил, Вес и Объем бруса для стропил

В таблицах представлены рекомендуемые размеры сечений стропил (по ГОСТ 24454-80 Пиломатериалы хвойных пород). При расчетах учитывается кровельный материал, площадь и форма конструкции крыши, а также оказываемые на кровлю нагрузки. В соседних столбцах отображается общий вес и объем стропил из расчета их использования для всей конструкции крыши.

Количество боковых/коньковых рядов обрешетки

Суммарное число боковых и коньковых рядов обрешётки, необходимых для рассчитываемой крыши.

Общее количество рядов обрешетки

Суммарное число рядов обрешётки для всей крыши. Чтобы определить количество рядов обрешетки для половины крыши, достаточно разделить полученное значение на два.

Равномерное расстояние между боковыми/коньковыми досками обрешетки

Чтобы равномерно установить обрешетку и избежать лишнего перерасхода материалов, следует использовать указанное здесь значение.

Количество досок обрешетки стандартной длиной

Для обрешетки крыши вам потребуется указанное здесь количество досок. При расчетах используется стандартная 6-метровая длина доски. Указано количество досок для всей крыши.

Объем досок обрешетки

Объем досок в метрах кубических поможет вам рассчитать стоимости затрат на обрешетку. Указан общий объем обрешетки для всей крыши.

Примерный вес досок обрешетки

Предположительный общий вес всех досок обрешетки. В расчетах используется средние значения плотности и влажности для хвойных пород дерева.

Мансардой называют жилое, отапливаемое помещение, оборудуемое в подкровельном пространстве, которое позволяет увеличить жилую площадь дома с минимальными затратами. Конструкция такой кровли отличается повышенной сложностью, так как она должна выдерживать высокие весовые нагрузки, поэтому рассчитать ее самостоятельно достаточно трудно. Чтобы выполнить расчет мансардной крыши быстро и правильно, можно использовать онлайн-калькулятор. В этой статье мы расскажем, какие вычисления необходимо произвести, чтобы избежать ошибок в проекте.

Особенности мансардной крыши

Отличается от обычной, так как они используются по-разному и имеют различное предназначение. Чтобы оборудовать жилую мансарду с достаточно высокими потолками, необходимо существенно увеличить высоту конька кровли, изменить уклон скатов, а также усилить стропильную систему.

Чтобы избежать ошибок при проектировании, лучше использовать специальную программу-калькулятор, которая автоматически выполняет точные расчет, основываясь на введенных данных. Конструктивными особенностями мансардной крыши являются:

1. Ломанная форма скатов . Чтобы максимально увеличить полезный объем подкровельного пространства, крышу приходится делать ломанного или полувалькового типа. Такая конструкция скатов позволяет сделать потолок высоким, не увеличивая угол наклона кровли.
2. Большой уклон . Мансардные крыши, как правило, имеют большой уклон скатов, позволяющий увеличить полезный объем помещения за счет высоты потолка. Эта особенность приводит к тому, что существенно возрастает вес конструкции.
3. Большая площадь скатов . Из-за крутизны и большой высоты конька мансардная крыша обладает огромной площадью соприкосновения с атмосферой, что неблагоприятно сказывается на количестве теплопотерь. Чтобы сохранить тепло в мансарде, обязательно выполняется термоизоляция кровельных скатов.

Обратите внимание! Онлайн-калькулятор не заменит опытного архитектора в вопросе создания проекта надежной мансардной кровли, однако, он поможет избежать грубых ошибок в расчетах, которые приводят к обрушению конструкции.

Расчет площади мансарды

В первую очередь, для создания функционального проекта необходимо рассчитать площадь мансарды. Этот параметр зависит от размеров доме, но также на него оказывает влияние конструкция крыши. Общая площадь мансарды складывается из 2 показателей:

• Полезный объем . Под этим термином понимают площадь подкровельного пространства, в котором высота потолков выше 0,9 м. Очевидно, что полезный объем занимает не всю площадь мансарды, а только срединную часть. Чтобы рационально распорядится свободным местом, следует освободить пространство под коньком крыши от элементов стропильной системы, сместив их в стороны.
• «Глухие» зоны . «Глухими» зонами мансарды называют углы, образованные между перекрытиями и нижней частью ската, в которых высота потолка составляет 0,9 метров и ниже. Для проживания людей эти участки непригодны, но в них можно разместить ниши или шкафчики для хранения. Лучше, рассчитывать уклон и форму крыши так, чтобы «глухие зоны» занимали меньшую часть общей площади мансарды.

Важно! Чтобы программа-калькулятор рассчитала площадь мансарды, необходимо в свободные поля ввести уклон и высоту конька крыши, размеры дома, а также форму и количество скатов. После этого у пользователя появится возможность увидеть точный расчет показателя, а также визуализировать результат вычислений с помощью схемы.

Расчет основных параметров

От правильности расчета зависит надежность, прочность и долговечность конструкции мансардной кровли, поэтому при отсутствии опыта проектной работы такой сложности лучше использовать онлайн-калькулятор.

Специальная программа поможет быстро и точно рассчитать основные параметры крыши, чтобы приобрести необходимое количество строительных материалов и удостовериться в достаточной прочности фундамента. В расчёт мансардной кровли входят следующие показатели:

1. Высота конька . Этот показатель определяет высшую точку крыши в соответствии с желаемым уклоном скатов и шириной дома. Вычисления выполняются с помощью тригонометрических формул.
2. Общий вес кровельного пирога . Для вычисления этого показателя складывается удельный вес 1 квадратного метра кровельного материала, гидроизоляции, утеплителя и элементов стропильной системы. Для жилых домов общий вес 1 квадратного метра кровельного пирога не должен превышать 50 кг.
3. Площадь скатов . Если форма ската прямоугольная, то его площадь вычисляется путем умножения длины на ширину элемента. Если крыша имеет более сложную форму, то она разбивается на простые геометрические формы, площадь которых рассчитывается отдельно, а потом складывается.

Учтите, что даже продвинутый калькулятор не застрахует от ошибок в проекте, однако, он поможет быстро прикинуть стоимость материала и сравнить разные варианты конструкции мансардной кровли.

Видео-инструкция

Калькулятор расчёта толщины утепления крыши бани

Баня традиционно самый утепляемый объект на загородном участке. И если утеплением стен все занимаются довольно тщательно, то крыше не всегда уделяется должное внимание. А зря! Теплопотери через кровлю достигают 40% от общих теплопотерь. Именно поэтому наша редакция разработала специальный калькулятор, чтобы наши самые умные читатели грамотно подошли к этому вопросу. Пользуйтесь на здоровье и не забывайте ставить лайки.

Обязательно уделите должное внимание качественному утеплению крыши

Онлайн-калькулятор расчёта необходимой толщины утепления крыши бани

 

Методика расчёта

Все вычисления базируется на основной теплотехнической зависимости:

R = h / λ, где

R — требуемое термическое сопротивление, м²·К/Вт;

h — толщина утеплителя, м;

λ — коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м·К).

Первое, что калькулятор попросит вас выбрать, это вид утеплителя. Теплоизоляционный материал напрямую влияет на коэффициент теплопроводности, входящий в формулу. Какие-то материалы лучше «держат» тепло, какие-то хуже. Играясь с разными типами, можно подобрать оптимальный вариант для себя.

Второй важный параметр — термическое сопротивление. Это нормированный параметр, определяемый СНиПом. Зависит от вида ограждающей конструкции и региона расположения бани. Определяется по специальной карте-схеме. В калькуляторе заложена возможность провести раздельный расчёт для чердачного перекрытия (синие цифры) и скатов кровли (красные цифры).

Карта-схема для определения коэффициента требуемого сопротивления теплопередаче

Также в калькуляторе учтены обшивка потолка со стороны помещения и обшивка пола на чердаке в случае расчёта чердачного перекрытия, и внутренняя обшивка мансардного помещения в случае расчёта скатов кровли. Эти параметры хоть и не оказывают сильного влияния на итоговый результат, но всё же не пренебрегайте заполнением этих полей. Удачи!

Предыдущая

КалькуляторыКалькулятор расчёта утепления потолка в доме с холодной крышей

Следующая

КалькуляторыКалькулятор расчёта толщины утепления скатов кровли

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО:

ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:

Ломаная крыша стропильная система расчет с размерами

Любой, наверное, хозяин загородного участка старается использовать свою территорию с максимально возможной полезностью. Хочется, чтобы и дом был вместительным, и чтобы было где гостей принять, и для мастерской отвести место. В то же время, на выделенных «сотках» особо не разгуляешься – необходимо оставить территорию для своих «сельхозугодий», для уютного двора, для гаража или автостоянки, для хозяйственных построек. Выход очевиден – «расти вверх». Двухэтажные полноценные здания – это доступно далеко не каждому, но можно постараться задействовать под полезную площадь чердачные помещения. Одним словом, оптимальным решением становится строительство дома с мансардой.

Ломаная крыша стропильная система расчет с размерами

Ну а если возводить мансарду, то лучше всего обратить внимание именно на ломаную конструкцию крыши. При равных размерах в плане с двускатной, такая система дает значительный выигрыш в полезной площади, пригодной в том числе и для полноценных жилых помещений. Безусловно, подобный подход в определённой мере отражается на возрастании сложности расчётов и монтажа стропильной конструкции, но для трудолюбивого, умелого и старательного хозяина это не должно стать препятствием.

Итак, настоящая публикация призвана показать, что, если выбрана ломаная крыша стропильная система, расчет с размерами вполне можно провести собственными силами, чтобы получить гарантированно прочную конструкцию. Причем, для такого самостоятельного проектирования не потребуется знаний специальных прикладных программ. Предлагаемый алгоритм, безусловно, упрощен, и не может сравниться по точности с профессиональными расчетами, и если затевается строительство крупного здания со сложной конфигурацией крыши – так или иначе, придется обратиться к специалистам. Но для типичной мансарды ломаного типа над среднестатистическим жилым загородным домом или гаражом – он вполне оправдан.

Особенности стропильной системы ломаного типа 

Принцип устройства мансардной крыши ломаного типа

Итак, что же из себя представляет стропильная система ломаного типа?

С некоторой долей условности ее можно отнести к разновидностям двускатной. Но главное отличие в том, что каждый из скатов не представляет собой единой плоскости от конька до карнизного свеса. По определенной горизонтальной линии она «ломается» на две, причем верхняя часть ската имеет куда меньший угол крутизны по сравнению с нижней.

Характерная особенность ломаной крыши понятна уже из ее названия – каждый из скатов «ломается» на две плоскости, различающихся углом наклона к горизонту

Для чего это делается? Ответ очевиден. Если организовывать жилую мансарду под обычной двускатной крышей, слишком большая площадь приходится на «мертвые зоны» — по краям чердачного помещения вдоль линии карнизов. Безусловно, предпринимаются определенные меры, чтобы полезно использовать и эти участки, но возможности все же весьма ограничены, а сделать полноценный потолок, который не будет создавать «давящего» на голову ощущения, то есть с нормальной, привычной для человека высотой, получается только в центральной области чердака. Казалось бы, можно увеличить крутизну скатов – но это приводит к совершенно не оправданному росту высоты конька – такая крыша труднее в монтаже, требует большего количества материалов, и при всем этом – чрезмерная высота всегда становится причиной роста уязвимости конструкции от ветровой нагрузки, снижения общих прочностных характеристик. Одним словом, хлопот с возведением такой стропильной системы (тем более, если это планируется делать самостоятельно) – не оберешься!

А выход прост – повысить крутизну скатов только на «обитаемом» уровне чердачного помещения, до нормальной высоты потолка, а затем перейти к малому углу уклона, чтобы крыша не получалась слишком высокой. Давайте для наглядности посмотрим на один характерный пример.

Сравнение «полезной вместимости» мансардного помещения в домах с крышей обычного двускатного и ломаного типа

Для «чистоты эксперимента» возьмем два здания, с совершенно одинаковыми размерами в основании, например, с шириной стены по фронтонной части в 6 метров (как показано на иллюстрации). Высота стены до линии перекрытия – 4 метра, и такое же расстояние отложено по вертикали от перекрытия до высшей точки крыши – конька. Различие – в конструкции крыши: слева обычная двускатная, справа – ломаного типа.

Примем, что желательная нам высота потолка в жилой мансарде должна составлять 2,5 метра, и попробуем «вписать» это помещение в пространство чердака. Если даже не обращать внимания на проставленные размеры, то результат, как говорится, виден «невооружённым глазом».

Ну а если оперировать языком цифр, то видно, что даже при весьма большой крутизне скатов в двускатной крыше (а здесь она составляет около 53 градусов), ширина пространства, удовлетворяющего требованию комфортной высоты потолка – чуть больше 2 метров. Иное дело – в мансарде со стропильной системой ломаного типа – ширина «обитаемой зоны» возросла практически вдвое. Еще показательнее это будет выглядеть, если вычислить площадь такого помещения – очевидно, что при довольно скромных размерах здания, скажем, при длине дома в 8 метров, только выигрыш в площади составит порядка 16 м². А это, согласитесь, размер вполне приличной комнаты в городской многоэтажке!

Так что, несмотря на повышенную сложность в возведении крыши ломаного типа, такая затея выглядит вполне оправданной.

Основные элементы конструкции мансардной ломаной крыши

Теперь давайте взглянем, из каких же элементов состоит конструкция стропильной системы ломаного типа. Сразу оговоримся о том, что схем существует немало, и все их рассмотреть – в масштабе одной статьи просто нет возможности. Поэтому выделим две основных, наиболее часто применяемых при самостоятельном строительстве.

Схема расположения основных деталей системы ломаного типа с опорой мансардных стропил на мауэрлат

На схеме показаны следующие детали:

Стены здания (поз.1) в которые еще при их возведении вмурованы балки чердачного перекрытия (поз. 2). Обратите внимание – в данном случае они расположены даже несколько ниже верхнего обреза стен, что дает определенный выигрыш в высоте мансардного помещения. Но нередко они укладываются и вровень с верхним окончанием стен.

По стенам (по их карнизным сторонам) установлен мауэрлат (поз. 3) – брус, который станет опорой для основных, так называемых мансардных стропильных ног (поз. 4). Чаще всего эти стропила исполняются по наслонной схеме, то есть имеют в верхней части упор на вертикальную стройку (поз. 5). Вся «анфилада» таких стоек по все длине крыши связана общим брусом — прогоном (поз. 6). В верхней части противоположные стропильные ноги, закрепленные на стойках с прогонами, соединены затяжкой (поз. 7). Эта затяжка играет роль усиливающего элемента конструкции, но кроме этого – становится основой для подшивки потока мансардного помещения. То есть ее расположение в данной схеме обычно принимается с учетом комфортной для хозяев высоты потолка.

Основные стропильные ноги, несмотря на то что являются наслонными, все же испытывают немалые нагрузки на изгиб и на сжатие – просто в силу своей длины и особенностей расположения под большим углом. Поэтому их необходимо разгружать, то есть усиливать дополнительными деталями. В этом качестве применяются подкосы – диагонально расположенные опоры (поз. 8) и (или) дополнительные затяжки (поз. 9).

Как правило, крутизна этого ската, сформированного основными, мансардными стропилами, выдерживается в диапазоне от 60 до 70 градусов, хотя может быть даже больше. Это, кстати, дает еще один «плюс» – на плоскости, расположенной с таким уклоном, зимой не будут задерживаться снежные массы, и их при расчете данных стропил можно не принимать во внимание.

Верхние скаты формируют коньковые стропила (поз. 10). Они, безусловно, значительно короче, и обычно располагаются под углом к горизонту от 15 до 30 градусов. Здесь можно применить и висячую схему расположения стропил, без центральной опоры. Но для надёжности нередко и на коньке устанавливается стойки или бабки (поз. 11) с пущенным по ним коньковым прогоном, и тогда, по сути, стропила превращаются также в наслонные.

Еще один нюанс данной схемы. Так или иначе, но создавать карнизный свес крыши над стенами, чтобы защитить их от прямого попадания влаги, придется. Значит, мансардные стропила должны иметь определённое удлинение (поз. 12) для формирования этого свеса планируемой ширины. Другой вариант – использование дополнительных деталей – так называемых «кобылок», с помощью которых наращивается длина стропильных ног. Это будет несколько подробнее рассмотрено ниже.

Цены на крепления для стропил

крепления для стропил

Пример такой конструкции крыши показан на иллюстрации ниже.

Пример стропильной системы ломаного типа с мансардными стропилами, закрепленными на мауэрлате, и с их удлинением для формирования карнизного свеса

Теперь рассмотрим вторую схему, обратив внимание на принципиальное отличие.

Карнизный свес формируется за счет выноса за пределы стен балок перекрытия

В целях максимально полезного использования объёма чердачного помещения, очень часто мансардные стропильные ноги крепят не на мауэрлате, а на балках перекрытия, уложенных на верхних торцах стен здания и вынесенных наружу на необходимое расстояние (поз. 2а). Выигрыш в ширине получающейся комнаты – очевиден. Кроме того, решается еще одна проблема. Вынос балок перекрытия сразу формирует карнизный свес необходимой ширины (поз. 12а). Впоследствии останется лишь подшить его снизу досками или панелями-софитами.

Стропильная система ломаной крыши с вынесенными за пределы стен здания балками перекрытия

Основные требования, учитываемые при проектировании ломаной стропильной системы

Чтобы закончить вопрос с общим устройством и перейти вплотную к расчетам стропильной системы, имеет смысл перечислить основные требования, которые к ней предъявляются.

• Как правило, высота потолка в мансардном помещении принимается не менее 2200 мм – в противном случае неизбежно постоянное давящее ощущение от близкорасположенной потолочной поверхности. Отсюда и начинаются основные расчеты других деталей системы.
• При определении типа кровельного покрытия стремятся выбрать материал с небольшой удельной массой – тяжелую кровлю разместить на крутом скате мансарды будет значительно сложнее, да и надежность установки может быть не гарантирована.
• Стопила, в особенности – основные, мансардные, нередко получаются весьма большой длины, и, скорее всего, потребуется установка усиливающих элементов конструкции (подкосов или затяжек). Промежуточные вертикальные стойки под круто расположенными стропильными ногами становятся малоэффективными.
• Необходимо иметь в виду, что мансарда, если она задумывается жилой и «всесезонной», всегда отличается выраженно большим количеством теплопотерь, так как, по сути, вообще не имеет со стороны скатов кровли никакой термоизоляционной преграды. Все это налагает особые требования к утеплению, которые также могут сказаться и на линейных параметрах деталей стропильной системы. Вместе с тем, слой термоизоляции кровли в большинстве случаев потребует еще и качественной вентиляции утеплителя, иначе он быстро напитается конденсационной влагой и потеряет свои качества.

Мансарда практически всегда требует надежной термоизоляции, и это может сказаться на размерах деталей ее конструкции

• Для строительства мансарды ломаного типа следует употреблять только качественный пиломатериал хорошей степени просушки (остаточная влажность не более 20%) – никому не нужны деформации этой сложной конструкции при усыхании древесины. Не следует приобретать древесину с обилием сучков, с продольными трещинами, с синевой или другими признаками биологического разложения. Перед монтажом элементов системы все они должны получить полноценную обработку специальными составами, защищающими дерево от гниения, поражения плесенью, грибком или насекомыми, повышающими противопожарные качества материала.

Обработка пиломатериалов пропиткой, повышающей их биологическую стойкость и противопожарные качества

Вот теперь, познакомившись с особенностями стропильной системы ломаного типа, можно перейти к ее самостоятельным расчетам.

Как выполнить самостоятельный расчет ломаной стропильной системы

В интернете можно, при желании, отыскать программы расчета стропильных систем, выполненных как в виде специальных приложений, так и по типу алгоритма для использования, скажем, в Microsoft Excel. Мы же предлагаем упрощенную систему расчета, которой, впрочем, будет вполне достаточно для самостоятельного проектирования ломаной крыши для собственного дома небольших размеров или хозяйственной постройки.

В отличие от предлагаемых программ, когда у пользователя только запрашиваются данные, а сама процедура расчета для него остается «за семью печатями», мы проведем вычисления поэтапно, с объяснением каждого выполняемого шага. Это, кстати, поможет и глубже разобраться в конструкции системы и в основных взаимосвязях ее элементов.

Взаимосвязь «крутизна ската – высота помещения мансарды – ширина помещения»

В качестве исходных данных у хозяина дома всегда будет ширина здания (Вд)– размер той стены, над которой станет формироваться фронтон крыши. Кроме того, наверняка имеются пожелания о высоте потолка в мансардном помещении (Нм). Значит, необходимо отследить взаимосвязь – как будет влиять крутизна нижнего ската мансардной крыши (угол а) на вместимость образующегося помещения с заданной высотой потолка, то есть его ширину (Вм). Если затем эту величину Вм разделить на два, то полученное значение покажет еще и расстояние между центром (продольной осью мансарды) и местом установки вертикальных стоек.

Схема для проведения расчетов ширины и высоты помещения

На схеме хорошо показаны те данные, которыми мы будем оперировать при расчетах. Правда, если стропильная система будет делаться по принципу выноса балок перекрытия наружу, потребуется еще один размер – величина этого выноса (Вв).

Особенности такой схемы: добавляется еще один параметр – длина выноса балки перекрытия Вв

Итак, по законам геометрии в прямоугольном треугольнике наши стороны (катеты) соотносятся следующим образом:

Вг = Нв / tg а

Вг – это длина «глухого» участка, то есть между внутренней поверхностью стойки и вершиной угла а (между скатом и балкой перекрытия).

Очевидно, что ширина полезного помещения мансарды (между вертикальными стойками) станет равна общей ширине минус два «глухих» участка.

Чтобы не «мучить» читателя самостоятельными подсчетами, постараемся каждый шаг расчетов снабдить соответствующим калькулятором.

Калькулятор зависимости крутизны мансардного ската и ширины образующегося помещения

Для удобства, в поле ввода сразу предусмотрена возможность расчета для обоих случаев – с опорой стропил на мауэрлат и с выносом балок перекрытия наружу. Просто в случае, если выноса балок нет, необходимо оставить в этом поле значение по умолчанию – «0».

Перейти к расчётам

При необходимости калькулятор позволяет решать и обратную задачу, когда известны желательные параметры комнаты, и необходимо вычислить, какой же крутизна ската должна быть при этом. Изменяя значение угла (градация сделана с точностью до 1 градуса), с ранее заданной шириной здания и высотой потолка, можно быстро прийти к необходимой ширине помещения. Такой подбор займет всего несколько лишних секунд.

Высота и крутизна конькового отдела ломаной крыши

Теперь у нас есть все необходимые величины для того, чтобы «прикинуть» общую высоту крыши, которая складывается из высоты мансардного помещения (Нм) и высоты треугольника, который можно назвать «коньковым» (Нк). Для расчета необходимо еще только определиться с углом крутизны установки коньковых стропил (b) – как уже говорилось, здесь обычно применяют скаты небольшого уклона, от 15 до 30 градусов.

Итак, высота «конькового треугольника» будет равна:

Нк = 0,5 × Вм × tg b

Калькулятор расчета высоты «конькового треугольника» мансардной ломаной крыши

Полученный результат остается суммировать с известной высотой мансардного помещения, чтобы получить суммарную высоту крыши. Для этого, наверное, уже не требуется калькулятора.

И опять же, вполне решается обратная задача. Например, необходимо узнать какую крутизну конькового ската необходимо задать, чтобы получилась крыша, допустим, общей высотой в 4 метра, при том, что потолок в мансарде планируется высотой в 2.3 метра. Простым арифметическим действием находим высоту «конькового треугольника»: 4 – 2,3 = 1,7 м, а затем, варьируя значения угла b, добиваемся нужной высоты в выдаваемом калькулятором ответе.

Расчёт длины стропильных ног

Пришла пора определиться, какой же длины, при полученных выше параметрах, будут стропильные ноги. Опять на помощь идет тригонометрическая формула:

L = Н /sin a = H / cos (90º — a)

Понятно, что для расчета длины мансардного (нижнего) стропила принимается значение высоты, соответствующее выбранной высоте мансардного помещения Нм и угол крутизны ската а, а для конькового стропила – высота «конькового треугольника» Нк и свой угол крутизны b. В остальном же различия нет, так что для поочередного расчета можно воспользоваться одним калькулятором, предлагаемым ниже.

Калькулятор расчета длины стропильной ноги

Если применяется схема с вынесенными балками перекрытия, и карнизный свес сформирован за счет этого, то на этом расчет общей длины стропильных ног закончен. Но в том варианте, когда требуется удлинение стропила для создания свеса, придётся выполнить еще одно вычисление.

Обычно ширина карнизного свеса, для полноценной защиты стен от прямого попадания осадков, задается по горизонтальной оси, то есть расстоянием от стены до края карниза. А при больших углах крутизны, характерных именно для нижних мансардных стропил, даже незначительная ширина свеса потребует довольно большого удлинения стропильных ног.

Карнизный свес, создаваемый за счет удлинения стропильных ног за линию мауэрлата

Для экономии материала, это удлинение часто делают и из досок, наращивая стропила кобылками. Значит, предлагаемый ниже расчет поможет определиться с тем, какая рабочая длина кобылок (без учета соединительного нахлеста) потребуется.

Цены на опоры для стропил

опоры для стропил

Калькулятор расчета необходимого удлинения стропила для создания карнизного свеса

Для расчета необходимо знать уже известный угол крутизны нижнего, мансардного ската а и планируемую ширину карнизного свеса k.

ΔL = k / cos a

Это соотношение заложено в расположенный ниже калькулятор:

Расчет основных нагрузок, выпадающих на стропильные ноги, определение их оптимального сечения

Следующим важным моментом становится определение нагрузок, которые будут выпадать на стропильные ноги. Этот параметр поможет определиться с сечением пиломатериала, которое обеспечит стабильность возводимой системы.

Расчет нагрузок, по правде говоря – это удел специалистов, владеющих теорией сопромата и вооружённых специальными методиками. Но в условиях строительства небольшого частного дома вполне можно применить и упрощённый алгоритм, который даст вполне приемлемый по степени точности результат.

Для подбора сечения пиломатериала мы будем оперировать распределенной нагрузкой, выпадающей на стропильные ноги. Она зависит от шага установки стропил – чем он меньше, чем ниже нагрузка, выпадающая на каждый погонный метр этой несущей детали.

А общая нагрузка складывается из нескольких составляющих – это масса самой системы с кровельным покрытием, ветровое воздействие, давление снежных масс на крышу. Плюс к этому, закладывается еще и определенный эксплуатационный запас – на случай непредвиденных нагрузок, например, стихийного или даже техногенного плана.

Ниже предложен калькулятор, который позволит быстро рассчитать распределённую нагрузку на стропильную ногу. Он, безусловно, требует некоторых пояснений по работе с ним – они также будут приведены.

Калькулятор расчета распределенной нагрузки на стропильные ноги.

Итак, для расчета потребуется ввести:

• Угол ската крыши. Обычно расчет проводится для более длинных мансардных стропил, так что вводится значение угла а. Впрочем, при желании, для сравнения можно провести вычисления и для коньковых – тогда указывается угол b. Угол ската необходим для правильного подсчета снеговой и ветровой нагрузок.
• Планируемый материал кровельного покрытия. В программу расчета, вместе с массой конкретной кровли, сразу занесено среднее значение массы характерной для нее конструкции обрешетки. Сюда же внесено примерный удельный вес  утеплителя кровли мансарды. То есть, выбирая кровлю, пользователь сразу вносит и все весовые нагрузки стропильной системы.
• Для определения уровня снеговой нагрузки необходимо указать номер зоны своего региона проживания. Узнать свою зону можно по карте-схеме, расположенной ниже. Значение средней снеговой нагрузки для каждой из зон уже внесено в алгоритм расчета.

Карта-схема распределения территории России по зонам в зависимости от уровня снеговой нагрузки

• Для учета ветровой нагрузки придется ввести несколько параметров:

— Во-первых, по аналогии со снежной нагрузкой, необходимо определить по соответствующей карте свою зону по уровню ветрового давления (данные систематизированы по итогам многолетних метеонаблюдений). Показатели ветрового давления для зон – внесены в базу данных калькулятора.

Зонирование территории России по уровню ветрового давления

— Во-вторых, необходимо определиться со своей «локальной зоной», то есть с особенностями расположения дома на местности, наличием или отсутствием естественных или искусственных преград для ветра. Тут подразумевается градация по трем типам – все они достаточно понятно изложены в интерфейсе калькулятора.

Правда, есть одна тонкость. Преграда для ветра только в том случае принимается в расчет, если она расположена в пределах круга с радиусом 30H, где Н – это высота дома над уровнем земли по линии конька. К примеру, для дома высотой в 6 метров учитываются препятствия, расположенные не дальше 180 метров от него.

Круг, в пределах которого учитываются естественные или рукотворные препятствия для ветра

— Наконец, следует указать и саму высоту будущего дома (по уровню его конька).

• Последнее поле ввода исходных значений – это планируемый шаг установки стропильных ног.

Варьируя этот параметр, оставляя неизменными все остальные исходные данные, можно наблюдать, как изменяется распределенная нагрузка, чтобы выбрать оптимальное значение.

• Итоговый результат будет выдан в килограммах на погонный метр стропильной ноги.

Располагая этим значением, можно войти в таблицу, предложенную ниже, чтобы выбрать брус или доску необходимого сечения.

Расчетная величина распределенной нагрузки (килограмм на погонный метр стропильной ноги)					Сечение пиломатериала для изготовления стропильных ног
75	100	125	150	175	доска или брус					кругляк
					толщина доски (бруса), мм					диаметр, мм
					40	50	60	80	100
Планируемый пролет стропила между точками опоры, м					высота доски (бруса), мм
4	3.5	3	2.5	2	160	150	140	130	120
4.5	4	3.5	3	2.5	180	170	160	140	120	120
5	4.5	4	3.5	3	200	190	180	160	140	140
5.5	5	4.5	4	3.5	—	210	200	180	160	160
6	5.5	5	4.5	4	—	—	220	200	180	180
6.5	6	5.5	5	4.5	—	—	—	220	200	200
—	6.5	6	5.5	5	—	—	—	240	220	220

В левой части таблицы находят ячейку на пересечении округленной (в большую сторону) распределенной нагрузки с длиной пролёта стропил (расстояния между точками опоры или усиления). Затем из этой строки в правой части таблицы выписываются рекомендуемые сечения бруса (или диаметр бревна, если стропила будут изготавливаться из кругляка).

Кстати, при подборе материала для изготовления стропил обычно учитывают еще и толщину утеплителя, который укладывается между ними. Плюс к этому – необходимо оставить вентиляционный зазор между утеплителем и расположенной над ним паропроницаемой мембраной кровельного «пирога» (еще 20-30 мм). Поэтому имеет, наверное, смысл сразу определиться и с необходимой толщиной утепления, при котором в мансарде будет поддерживаться комфортный для всесезонного проживания микроклимат.

Давайте проведем и этот расчет.

Толщина необходимого утепления мансарды

Расчет толщины утепления скатов мансарды строится на том, что суммарное термическое сопротивление создаваемого «пирога» не должно быть ниже нормированного значения, установленного СНиП.

Найти это значение можно по размещенной ниже карте-схеме. При этом необходимо брать значение «для покрытий» (показано красными цифрами). Оно всегда – самое большое, так как через кровельные покрытия происходят максимальные утечки тепла.

Цены на клееный брус

клееный брус

Карта-схема для определения нормированного значения сопротивления теплопередаче

Для утепления мансарды чаще всего применяют минеральную вату. Однако, это не догма, и можно встретить массу примеров, когда используется пенополистирол (обычный «белый пенопласт» или более безопасный и качественный экструдированный). Кроме того, в последнее время всё шире применяются напыляемые материалы – пенополиуретан или эковата.

Не будем сейчас рассматривать достоинства и недостатки каждого из утеплителей, а просто скажем, что их теплотехнические характеристики, необходимые для проведения расчета, уже внесены в программу калькулятора.

Какие материалы используются для термоизоляции частного дома?

Ассортимент подобных материалов – достаточно велик, и каждый из них обладает своими особенностями. Подробнее об основных утеплителях для дома рассказано в специальной публикации нашего портала.

Наконец, свою роль в термоизоляции мансарды может сыграть и внутренняя отделка помещения. В калькуляторе указаны основные типы материалов для обшивки стен мансарды – необходимо выбрать нужный и указать его планируемую толщину.

Калькулятор расчета толщины утепления скатов мансарды

Перейти к расчётам

Результат выдается в миллиметрах, и его можно затем округлить – привести к стандартным толщинам выпускаемых утеплительных матов или плит.

Кстати, для многих регионов России толщина утепления может оказаться весьма значительной, и для установки плит или матов такой толщины придётся неоправданно, в принципе, увеличивать сечение стропильных ног, что приводит и к удорожанию общей сметы, и к очень серьезному утяжелению конструкции.

Пример утепления скатов кровли в два слоя

Но выход есть – это практика двухслойной укладки термоизоляции. Вначале плиты укладываются между стропильных ног. А затем, для достижения необходимой расчетной толщины термоизоляции, монтируется второй слой, для установки которого достаточно вспомогательной обрешетки из легкого пиломатериала небольшого сечения.

Площадь кровли ломаной крыши

При планировании строительства крыши такого типа обязательным параметром, который необходимо узнать, является суммарная площадь получаемых скатов. Это важно в плане приобретения кровельного материала, утеплителя, требуемых по технологии гидро- и пароизоляционных мембран, для расчета обрешетки, разреженной или даже сплошной – под мягкие битумные покрытия.

(Про обрешетку в данной статье не говорилось намеренно, так как у каждого кровельного материала есть своя специфика в этом вопросе, и общих «рецептов» просто нет).

Схема для подсчета суммарной площади кровельного покрытия мансардной ломаной крыши

Подсчет площади скатов стандартной ломаной крыши, которая рассматривалась в публикации – задача буквально для начальной школы, и нет смысла облекать ее в какой-то онлайн-калькулятор. Просто воспользуйтесь следующей формулой:

S = 2 × D × (Lм + Lк)

где:

S – суммарная площадь скатов ломаной мансардной крыши;

D – длина кровли по линии карнизного свеса;

Lм – длина мансардного стропила. Если для формирования карнизного свеса применялось удлинение стропильной ноги или использование кобылки, то это тоже обязательно принимается в расчет – длина стропила принимается суммарная, с учетом ΔL;

Lк – длина конькового стропила.

Все значения указываются с максимальной точностью в метрах, ответ получается, естественно, в квадратных метрах.

Вместо заключения

Конструкция ломаной мансардной крыши на небольшом по размерам загородном доме (с шириной по линии фронтона в пределах 6÷7 метров) – настолько широко опробованная на практике, что встречается масса рекомендаций по выбору сечения пиломатериалов, даже не проводя расчетов. Так, для стропильных ног советуют использовать доски сечением 50×150 мм (если требуется толстое утепление – то его лучше провести в два слоя). Для стоек и перекрывающих их сверху балок применяют брус сечением от 80×80 до 100×100. Затяжки и подкосы – обычно выполняют из тех же материалов, что и стропильные ноги. Про обрешетку было сказано – в зависимости от выбранного кровельного материала и крутизны скатов.

Правда, при этом часто оговариваются, что такие сечения будут справедливы для районов с не слишком высокой снеговой и ветровой нагрузкой. А вот как уловить эту грань? Может, лучше все же не полениться и провести самостоятельный расчет? Дело ваше.

В завершение публикации – два видео сюжета, посвященные монтажу такой стропильной системы. Хотя  вопрос практического монтажа выходит за рамки рассмотрения данной публикации, такое знакомство с одной из существующих технологий  возведения ломаной конструкции крыши поможет лучше представить ее устройство для проведения необходимых проектировочных работ.

Видео: Вариант монтажа ломаной стропильной системы – часть 1

Видео: Вариант монтажа ломаной стропильной системы – продолжение

Мансардные крыши

Мансарда представляет собой эксплуатируемое чердачное помещение трапеци­евидной формы, приспособленное для жилья. Ардуен Монсар (1646-1708) главный ар­хитектор Людовика XIV, впервые использовал этот прием в своей практике, откуда и по­шло название — мансарда.

При устройстве мансард все горизонтальные, вертикальные и наклонные поверх­ности помещения утепляют эффективным материалом требуемой толщины (рис. 2.35— 2.36). С внутренней стороны утепляющих плит укладывают пароизоляционный слой из полиэтиленовой пленки, а затем обшивают досками, вагонкой, гипсокартонными плита­ми и другими обшивочными материалами.

Между утеплителем и покрытием кровли предусматривается воздушный зазор до 5 см, при покрытии кровли плоскими материалами: (листы оцинкованной стали) и 2,5 см при волнистой (профилированная оцинкованная сталь, волнистые асбестоцементные листы).

Теплоизоляционный слой не должен прерываться при сопряжении мансардной стены и наружной стены здания. Поэтому обязательно требуется утеплять небольшой участок чердачного перекрытия, ограниченного скатом кровли и вертикальной стеной мансарды.

На наклонных плоскостях кровли плиты утеплителя укладывают между стро­пильными ногами, но они могут быть уложены и поверх стропильных ног или подши­ты к ним снизу.

Обязательным является устройство пароизоляции из толстой полиэтиленовой пленки, укладываемой с перехлестом полотнищ на 10-15 см. Такой пароизоляционный слой служит барьером для защиты утеплителя от увлажнения водяными парами внут­реннего воздуха. Для защиты утеплителя от возможных протечек укладывают по его верху ветрозащитную, паронепроницаемую подкровельную пленку.

С внутренней стороны помещения производят отделку поверхности стены гипсо­картонными листами, фанерой, вагонкой или другими материалами.

Фрагмент утеплённой скатной крыши

Фрагмент не утеплённой скатной крыши

Подкровельная гидроизоляция ‘ Вентиляционный зазор Подкровельная гидроизоляция ОбшивкаПароизоляция ТермоизоляцияПоперечные брусьяВетроизоляция II 11 .	Полиэтиленовая плёнка
	Внутренняя обшивка

А-А

Толщина слоя теплоизоляции ЛАЙТ БАТТС, см	Сопротивление теплопередаче покрытия, (мг, “С)/Вт
15,0	3,40
17,5	3,90
20,0	4,50
22,5	5,00
25,0	5,54
27,5	6,08
30,0	6,60
32,5	7,14

кровельный материал

подшивочная

доска

А-А

— потолок + рейка

— потолок + рейка

кровельный материал брусок 50x30 мм контррейка 50x30 мм пвлквоввпыая. ддвша

проветриваемое

пространство

брусок 50×30 мм

контррейка 50×30 мм

подкровельная плёнка

— теплоизоляция •ппробарьер

/ : ч

подкровельная плёнка

деревянный настил

теплоизоляция •паробарьур

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Работа № 2.1. Схема малоэтажного здания, разрабатываемого на практических занятиях (чертеж 2.1).

Цель работы:

1. Дать в одну линию чертеж-схему плана, фасада и разреза здания, для которого будут разрабатываться конструктивные решения его несущих элементов: фундаменты, стены, крыши.

2. Разобрать основные объемно-планировочные показатели.

Первый этап. Схемы плана, разреза, фасада проектируемого здания выполняют в одну линию, соблюдая в размерах модульные параметры. Наносят координационные оси несущих стен, отметки перекрытий, конька крыши (считая ее уклон в 30° и плани­ровочную отметку земли.

Второй этап. Подсчет технико-экономических показателей разрабатываемого зда­ния.

Площадь застройки определяют умножением длины на ширину здания по внеш­нему контуру стен.

Жилая площадь включает в себя площадь жилых комнат (гостиная, столовая, спальни, детская игровая и т. п.).

Общая площадь включает в себя площадь жилых и подсобных помещений (кух­ни, санитарные узлы, коридоры, холлы, внутриквартирные лестницы).

Наземный объем здания определяют путем умножения площади первого этажа здания на высоту от нулевой отметки до верха чердачного перекрытия.

Площадь ограждающей поверхности наружных стен вычисляют умножением наружного периметра здания на высоту от нулевой отметки до верха чердачного’ пере­крытия. Кроме того подсчитывают планировочные коэффициенты.

К] — коэффициент показывает, что при уменьшении подсобной площади повыша­ется экономичность планировки квартиры. Но следует помнить, что уменьшение под­собных площадей снижается комфортность проживания.

К₂ — коэффициент, учитывающий изменение высоты здания на его технико-эко­номические показатели.

Небольшое изменение высоты этажа вызывает значительное сокращение или увеличения объема здания. Это ведет к снижению или увеличению расходов материа­лов, трудозатрат, перевозок и т. п.

К₃ — коэффициент показывает, сколько поверхности наружного ограждения при­ходится на 1 м² общей площади, т.е удорожание или удешевление затрат на поддержа­ние комфортного теплового режима.

Работа 2.2. Разработка конструкций фундамента (черт 2.2, 2.3).

Цель работы.

1. Объяснить конструктивные решения фундамента на примере его монолитной ленточной конструкции.

2. Научить работать с нормативной литературой при определении расчетной глу­бины заложения фундамента.

Первый этап. Построение плана фундамента с вычерчиванием разбивочных осей здания и привязки к ним несущих стен. Задаемся конструкцией наружных стен из кир­пича эффективной кладки, толщиной в 420 мм, внутренняя средняя стена 1,5 кирпича (380 мм) и стены лестничной клетки в 1 кирпич (250 мм).

та

Обьемно-планировсчные

параметры

Площадь застройки (Пз)

Общая площадь (По)

Жилая площадь (] 1ж)

Наземный объем здания (Озд)

Площадь ограждающей поверхности наружных стен (Пет)

Планировочные коэффициенты

^к‘ п„к — о»

² По „ Па_

Черт. 2.1. Габариты проектируемого здания

Привязка стен к модульным осям: по осям 1 и 3 по 120 мм от внутренней грани стены; для оси 2 иВ, Г по осям симметрии; по осям А и Б — «нулевая» привязка (по внутренней грани стены).

Второй этап. Выполняют план ленточного фундамента. Так как кафедра не занима­ется расчетами силовых воздействий на конструкции, то в данном случаи задаемся размера­ми фундаментных лент конструктивно. Делаем выступ за линии стен в пределах 50 — 80 мм, чтобы получить достаточно круглые цифры (размеры) толщины фундаментных лент.

Высоту заложения фундаментных стен можно определить по карте изотерм про­мерзания грунтов (прил. 4.7) или задаться наиболее распространенной для средней кли­матической зоны России — в 1,2 м для наружных стен, и 0,7 м — для внутренних стен.

Если предусматривается подвальное помещение, то глубина подошвы фундамен­та определяется конструктивно (варианты разрезаА — А на чертеже 2.2).

Третий этап. Подошвы фундамента должны опираться на ненарушенный грунт. Поэтому в фундаментных лентах могут предусматриваться перепады высот с отноше­нием длины к высоте как 2:1. Эти перепады наносят пунктиром на плане и разрезахА — А; Б — Б.(черт. 2.2).

Четвертый этап.Монолитный ленточный фундамент принимают для облегчения и ускорения работ в аудиторных условия. Конструктивный вариант из сборных элемен­тов (блоков) стен подвалов и фундаментных плит приведен узлом «а» (черт. 2.2). Сбор­ные элементы фундаментов — смотри Приложение (прил. 4.18).

Пятый этап. Варианты конструктивных решений с размещением подвала под всей площадью здания или устройством столбчатого фундамента (черт. 2.3) следует раз­рабатывать на последующем практическом занятии. Возможен вариант выдачи задания для самостоятельной домашней работы.

Работа 2.3. Определение глубины заложения подошвы фундамента.

Цель работы.

1. Ознакомление с нормативной литературой (СНиП 2.02 — 87*)

2. Проведение объяснительного расчета.

Первый этап. Для определения глубины заложения подошвы фундамента пользу­ются картой изотерм нормативных значений глубины промерзания грунтов (прил. 4.7) или рассчитывают глубину промерзания по СНиП 2.02 — 87* «Основания зданий и со­оружений».

При пучинистых грунтах глубину заложения фундамента по СНиП принимают не менее расчетной глубины промерзания по формуле c/_f= k_n—d_Uvгде d_{n— нормативная глубина сезонного промерзания в метрах, определяемая по фор­муле: d_n— d_oyjM₍;к„ — коэфициент влияния теплового режима здания на глубину про­мерзания грунта у наружных стен. Коэффициент зависит от конструктивного решения «нулевого» цикла здания и колеблется в диапазоне от 0,5 до 1,0.

Значение М_{ — определяется суммой абсолютных значений среднемесячных отри­цательных температур в зимний период для данного района по СНиП 23-01-99 «Строи­тельная климатология и геофизика» или использовать таблицу физико-технических ха­рактеристик, приведенную в «Приложении» (прил. 4.15).

При не пучинистых фунтах глубину заложения фундамента принимают не менее 0,5 м для наружных стен и 0,2 м — для внутренних стен. Для неотапливаемых подвалов

Рис. 2.29. Стальные профилированные листы кровель

‘ Сечение досок обрешетки 32 х 100 мм

Первая досока обрешетки толще примерно на 17 мм

1. Конёк

2. Уплотнитель конька

3. Металлочерепица

Ветровая доска

Саморез с неопреновой прокладкой 6 Уплотнитель обратный

7. Карнизная планка

МП МОНТЕРРЕЙ Высота профиля 39 мм Толщина листа 0,5 мм Длина профилированного листа до 8 м

МП СУПЕР МОНТЕРРЕЙ Высота профиля 46 мм Толщина листа 0,5 мм Длина профилированного листа до 8 м

МП МАКСИ Bbicoiaпрофиля 46 мм Толщина листа 0,5 мм Длина профилированного листа до 8 м

1. Металлочерепица

2. Стеновой профиль

В. Сайдинг металлический Г. Гидроизоляционная пленка Д. Вентилируемый пригон

Угол наружный Угол внутренний

Отлив подоконный

Накладка ендовы

Планка торцевая прямая

1. Конек плоскийили полукруглый

2. Фронтон (торцевая планка)

3. Ендова

4. Карниз

5. Наличник

6. Верхний отлив

7. Отлив подоконный

8. Угол наружный и внутренний

га») ‘:г600 г»⁰’

Ендова Снегозадержатеяь

Планка примыкания Карнизная планка

Планка торцевая фигурная

Плитки «Катепал»

Кровельный

вентилятор

Варианты форм и окрасок плиток «Катепал»

щш

■ viPk

щ, .i§Sk лЙЙк,.

-/ м _M

ЯИ<-. ‘4НЯ’-; ■ .•

■Медный

^:

Отте

глубину заложения фундамента принимают равной 50% глубины промерзания. Ниже приведен объяснительный расчет определения глубины заложения подошвы фундамен­та при строительстве на суглинках в районе г. Москвы.

Второй этап. Пример. Определение глубины заложения фундамента.

1. Исходные данные.

♦Уровень фунтовых вод — на глубине 3,0 м от поверхности земли

2. Определить на основе теплотехнических расчетов глубину заложения фунда­мента в соответствии с требованиями СНиП 2.0 2.01 — 87*.

1. Нормативная глубина сезонного промерзания (d^) определяется по формуле:

d_ft=d„VH^/!/’

где: M_t— безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных зна­чений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принима­емый по СНиП 23-01-99 /Строительная климатология и геофизика/ или по результатам наблюдений гидрометеорологических станций данного района;

d₀— величина, принимаемая равной для:

• суглинков и глин 0,23м.

• супесей, песков мелких и пылевидных 0,28м.

• песков гравелистых, крупных и средней крупности .. 0,30м.

• крупнообломочных фунтов 0,34м.

для города Москвы значение M_t= 34,3, определено в результате подсчета по ни­жеприведенной таблице. В целях удобства проведения практических работ абсолютные значения M_tдаются в таблице (прил. 4.15) для ряда городов РФ:

месяц	XI	XII	I	II	III
среднемесячная температура	-2,2	-7,6	-10,2	-9,66	-4,7

для суглинков d₀= 0,23 м.

d_ft=0.23л/343 = 1.26м

2. Расчетная глубина сезонного промерзания d_f(м) определяется по формуле:

d_f=Мя,

где: k_h— коэфициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения по таблице 1 СНиП 2. 02. 01 — 87*.

Данный коэффициент учитывает как среднесуточную температуру воздуха в по­мещении примыкающем к наружным фундаментам, так и конструктивные особенности цокольного перекрытия. Считая, что здание проектируется с подвалом (техническим подпольем) с температурой воздуха в помещении подвада равной 10 °С, коэффициент k_hпринимается по вышеназванной таблице 1 СНиГО. 02. 01 — 87*.

k_h= 0,6, тогда — df= 0,6 • 1.26 = 0,76м.

3. Глубина заложения фундаментов под наружные стены отапливаемых зданий должна назначаться в зависимости от отметки уровня грунтовых вод, чтобы не допус­тить морозного пучения грунтов оснований..

Глубину заложения фундамента в приведенном примере ( при суглинистом ос новании) следует назначать ниже уровня промерзания (смофи расчет пункт 2, гд<dftj=1,26 м). Поэтому назначаем глубину заложения фундамента равной 1,30м.

После разбора расчета, каждый студент получает задание на дом, в котором ука заны: город и глубина фунтовых вод. Работа выполняется на листе формата А-3. Пример такой разработки приведен на листе 2.1.

Работа 2.4. Конструкции стен малоэтажного здания.(черт.2.4)

Цель работы:

1. Объяснить правила привязки к модульным осям несущих стен кирпичног здания.

2. Ознакомить с наиболее распространенными решениями эффективных кладок

3. Объяснить системы установки перемычек и устройства вентиляционных и ды мовых каналов.

А |« .. -J _rj о о ТаО т д I1200 ; -4S70. 3376. Коэффициент, понижающий нормативную глубину промерзания утеплённый цоколь пол на лагах					I .L ■
		*			ъять
U—|		\ 1				i- ;.33Qg , ® / Ol
		i
		i
h 1—
н				-ц—i—%	7/7/7//?/;
				4870	3370
				-8243

о Определение глубины заложенияI.- коэф., учитывающий влияние тепл, режима Схема глубины заложения фундамента глубины промерзания и уровня фунтовых вод Месяц	XI	XII	1	II	III
Передне- месячная	-2.2	-7.6	-1.02	-9.6	-4.7

Москва

СНиП 2.01.01-2 стр.

Гравий скальный — d_f2 0,5м

^dfe^=doV^e!^Тм1

о

чО

1=1 ПриВязко несущих стен /М 1:100/
о	о о	1Щ
®-“	а
		ш ги

1

^-Вентиляционный канал

,_Г80ЬД_ША

480/ 4В8 /558| 1 480ч 560

0|-дьмо6о0 канал

Виды кладок

А-А

устройство каналоВ

5880

540 ,1 ,[ 1 JjI

ИИ

Г

2-2 /М 1:50/

устройство проемоВ

3-3 /М 1:50/

а/ самонеастены 6/несущие стена

тП

А — кирпично-бетонная 6=420-510-580 Б- колодцебая с плитном утеплителем и Воздушной прослойкой 6=400-530-660 В-колодцебая с засыпным утеплителем 6=420-510-530 Г-кирпичная с уширенным шВом 6=420-510

Д-с теплоизол. плитами с Внутр. стороны

Первый этап. Наносят сетку модульных осей. При плитных перекрытиях привя­зывают внутреннюю грань наружных стен к осям 1 и 3 на расстоянии 120 мм. (размер равный половине кирпича).

Считая толщину наружных стен 420 мм (эффективная кладка), наружную грань стены относят от осей на 300мм. При перекрытиях, выполненных по железобетонным или деревянным балкам, оси 1 и 3 привязывают на 200 мм. (При опирании торцов ба­лок по 180 мм.на стены). По внутренней стене, сохраняя привязку модульных осей в 120 мм. от внутренней грани,, получим при толщине стены 380 мм зазор Д = 140 мм. Поэто­му разбивочную ось проводим по центру внутренней стены, добавляя к модульным раз­мерам между осями 1, 2, и 3 по 70 мм. Получим размеры 5170 и 4370 мм.

Торцовые стены могут иметь «О» /нулевую/ привязку осиБи Д. По оси А зада­емся привязкой, равной 50 мм от внутренней грани.

Стены внутренней лестницы (осиВи Г) привязаны по геометрической оси.

Второй этап. Объясняют варианты возможных эффективных кладок, конструкции их устройства и возможные толщины. Даются схематические разрезы конструкции стены.

Третий этап. Установка перемычек в несущих, самонесущих стенах. Правило опирания на стены, устройства в оконных проемах четвертей.

Четвертый этап. Вентиляционные и дымовые каналы устанавливают во внутрен­них несгораемых стенах. Дымоходы выводят в дымовых трубах выше крыши. Внутрен­не поверхности стенок дымовых каналов должны быть гладкими, поэтому их затирают глиняным раствором. При облегченной кладке стен участки с дымовыми каналами вы­кладывают из полнотелого кирпича. Сечения каналов делают кратным размеру кирпи­ча. Толщина стенки дымохода должна быть равна 0,5-1 кирпичу.

В наружных стенах делать дымоходы не рекомендуется, т. к. зимой из-за охлаж­дения стенок каналов нарушается тяга.Если же расположение каналов оказывается не­обходимым в наружных стенах, то расстояние от внутренней поверхности дымового ка­нала до внешней поверхности стены должно быть не менее толщины стены необходи­мой по климатическим условиям, минус 0,5 кирпича. Сечения вентиляционных каналов так же кратны размерам кирпича 0,5×0,5 или 0,5×1 кирпич.

Вентиляционные каналы для усиления тяги чередуют с дымовыми каналами и вместе выводят сверх крыши в дымовых трубах.

Студентам для самостоятельной проработки выдается задание на разработку кон­струкций кирпичных и деревянных стен. Студенческая проработка темы приведена на листах 2.2 и 2.3.

Работа 2.5. Разработка танов перекрытий (черт. 2.5, 2.6, 2.7).

Цель работы:

1. Объяснить правила раскладки несущих элементов перекрытий.

2. Ознакомление с конструктивными решениями, создающими единый горизон­тальный диск перекрытия.

В зависимости от поставленной задачи могут быть рассмотрены три варианта не­сущих конструкций перекрытия:

А — железобетонные плиты с круглыми пустотами;

Б — железобетонные балки с бетонными элементами наката;

В — деревянные балки перекрытий.

Первый этап — Раскладка несущих элементов перекрытий.

На плане указывают маркировку несущих элементов и их привязку к разбивоч- ным осям.

		wo
-п—щ
			I		~
			&
							„Цжопь
	—j—^ 1?ol 400

Новое соединение брусьев еперееязку с коренным шипом

Второй этап. Дать характерные разрезы: — продольные и поперечные

Третий этап. Разработать характерные узлы соединений несущих конструктив­ных элементов.

Вариант А. Плитные перекрытия (черт. 2.5).

Первый этап. Построение плана здания: — разбивка модульных осей и привязка к ним стен. Раскладку плит перекрытий производят, используя номенклатуру плит, приве­денную на рис. 2.21 настоящего пособия. Следует стремиться к минимизации числа ти- по-размеров раскладываемых сборных элементов.

Второй этап. Разрабатывают продольные и поперечные разрезы. Производят мар­кировку плит и их привязку к осям и несущим стенам здания.

Третий этап. Разбирают характерные узлы, обеспечивающие жесткость и устой­чивость зданию (анкеровка плит в стенах, стыковка их между собой).

Вариант Б. Балочные перекрытия по железобетонным балкам (черт. 2.6).

Первый этап. Построение плана здания: — разбивка модульных осей здания и привязка к ним его стен. Раскладка железобетонных балок. Расстояние между балками диктуется шириной элементов наката (рис. 2.23). Следует обратить внимание на анке- ровку балок в стенах и соединение их между собой арматурными стержнями для обес­печения их совместной работы.

Второй этап. Разрабатывают продольный и поперечный разрезы по перекрытию.

Третий этап. Выбирают характерные конструктивные узлы и прорабатывают их.

Вариант В. Балочные перекрытия по деревянным балкам.(черт. 2.7).

Первый этап. Построение плана здания: — разбивка модульных осей и привязка к ним несущих стен. Раскладка деревянных несущих балок перекрытия, считая что нака­том служат деревянные щиты не регламентируемых габаритов.

Следует оговорить, что для обеспечения совместной работы конструктивных элементов перекрытия применяют анкерные соединения балок между собой и крепле­ние их в стенах здания.

Второй этап. Строят продольный и поперечный разрезы по плоскости перекрытия.

Третий этап. Выбирают характерные конструктивные узлы и прорабатывают их.

Работа 2.6. Разработка несущих конструкций покрытия (черт. 2.8).

Цель работы.

1. Объяснить построение плана покрытия с раскладкой стропильных конструкций.

2. Дать характерные разрезы и узлы.

Первый этап. На схеме-плане разрабатываемого здания наносят стропильные но­ги с шагом, позволяющим крайним стропилам прилегать вплотную к торцевым стенам. Для оформления свеса крыши прибивают к стропилам «кобылки». На части фрагмента плана наносят элементы обрешетки с шагом, зависящим от материала покрытия.

Второй этап. Разрабатывают схемы разрезов (продольный и поперечный) покры­тия.А

1 —1

200200 4200

блоки

шж

©

©

Варианты решения наката

®

©

неченшыи рас шор

бетонные члемен1ы

деревянный щит

ч

Ч

ч

ч

ч

ч

ч

ч

(аН

(ЗУ

l-1

©

ж

А -А

Работа 2.7.Разрез по наружной стене здания (черт 2.9).

Цель работы. 1. Объяснить схему построения разреза по стене.

2. Определить толщину ограждающей конструкции стены на основании требова­ний строительной теплотехники.

к

Первый этап. Вычерчивают контур сечения стены с привязкой к модульной оси, соответствующей сечению по плану здания. Разрез вычерчивают с разрывами по окнам так,что как бы выполняют три конструктивных узла: а — цокольный узел — от отметки подошвы фундамента до низа оконного проема первого этажа; б) междуэтажный узел — от верха оконного проема первого этажа до низа проема второго этажа; в) карнизный узел — от верха оконного проема второго этажа до карниза крыши.

Второй этап. Проставляют отметки подошвы фундамента, планировочные отмет­ки земли, оконных проемов, карниза, а также отметки примыкающих к стене перекры­тий. К конструкциям перекрытий выставляют «флажки» (состав перекрытия с указани­ем материалов и их толщины).

Третий этап. Заполнение контура сечения стены. Размещают перемычки и конст­рукцию выбранной кладки.

Четвертый этап. Теплотехнический расчет наружной стены преподаватель прово­дит объяснительный расчет одного из вариантов эффективной кладки.

Онлайн калькулятор расчета мансардной крыши дома

Мансардой называют жилое, отапливаемое помещение, оборудуемое в подкровельном пространстве, которое позволяет увеличить жилую площадь дома с минимальными затратами. Конструкция такой кровли отличается повышенной сложностью, так как она должна выдерживать высокие весовые нагрузки, поэтому рассчитать ее самостоятельно достаточно трудно. Чтобы выполнить расчет мансардной крыши быстро и правильно, можно использовать онлайн-калькулятор. В этой статье мы расскажем, какие вычисления необходимо произвести, чтобы избежать ошибок в проекте.

Особенности мансардной крыши

Конструкция мансардной крыши отличается от обычной, так как они используются по-разному и имеют различное предназначение. Чтобы оборудовать жилую мансарду с достаточно высокими потолками, необходимо существенно увеличить высоту конька кровли, изменить уклон скатов, а также усилить стропильную систему.

Чтобы избежать ошибок при проектировании, лучше использовать специальную программу-калькулятор, которая автоматически выполняет точные расчет, основываясь на введенных данных. Конструктивными особенностями мансардной крыши являются:

1. Ломанная форма скатов. Чтобы максимально увеличить полезный объем подкровельного пространства, крышу приходится делать ломанного или полувалькового типа. Такая конструкция скатов позволяет сделать потолок высоким, не увеличивая угол наклона кровли.
2. Большой уклон. Мансардные крыши, как правило, имеют большой уклон скатов, позволяющий увеличить полезный объем помещения за счет высоты потолка. Эта особенность приводит к тому, что существенно возрастает вес конструкции.
3. Большая площадь скатов. Из-за крутизны и большой высоты конька мансардная крыша обладает огромной площадью соприкосновения с атмосферой, что неблагоприятно сказывается на количестве теплопотерь. Чтобы сохранить тепло в мансарде, обязательно выполняется термоизоляция кровельных скатов.

Обратите внимание! Онлайн-калькулятор не заменит опытного архитектора в вопросе создания проекта надежной мансардной кровли, однако, он поможет избежать грубых ошибок в расчетах, которые приводят к обрушению конструкции.

Особенности мансардной кровли

Схема мансардной крыши

О калькуляторе

Онлайн-калькулятор мансардной крыши поможет рассчитать углы наклона боковых и коньковых скатов, количество и необходимое сечение стропил, объём обрешётки и других материалов для строительства крыши. Вам не придется выполнять лишние расчеты, поскольку данный калькулятор включает большинство существующих кровельных материалов, таких как битумная черепица, цементно-песчаная и керамическая черепица, металлочерепица, битумный и асбестоцементный шифер, ондулин. Если же вы используете нестандартный материал, или хотите получить более точные расчеты, вы можете указать массу собственного кровельного материала, выбрав соответствующий пункт в выпадающем списке материалов.

Прежде чем проектировать мансардный этаж, ознакомьтесь со СНиП 2.08.01-89 «ЖИЛЫЕ ЗДАНИЯ» со всей серьёзностью.

Обратите внимание!

Калькулятор производит расчеты согласно действующих СНиП «Нагрузки и воздействия» и ТКП 45-5.05-146-2009.

Устройство мансардной (ломаной, покатой) крыши отличается тем, что с каждой стороны она содержит два ската с разными углами наклона: крутой боковой и покатый висячий. Таким образом, под крышей образуется удобное пространство, которое можно использовать в роли жилого помещения. Это помещение называется мансардным этажом или просто мансардой.

Мансарды впервые были построены в 17 веке. Мансарда возводится относительно легко как при изначальном строительстве здания, так и в роли надстройки на существующее здание. Таким образом, она предоставляет альтернативу в строительстве дополнительного этажа.

Поскольку боковые скаты отличаются большой крутизной, следует тщательно подходить к выбору строительных материалов. Возможно, мансардная крыша потребует дополнительных затрат. Особенно это важно для жилых мансардных помещений: им будут нужны увеличенные фронтонные окна и улучшенная теплоизоляция.

При заполнении полей калькулятора ознакомьтесь с дополнительной информацией, расположенной под знаком .

О любых вопросах или идеях, касающихся данного калькулятора, вы можете написать нам, используя форму комментариев внизу страницы. Будем рады услышать ваше мнение.

Расчет площади мансарды

В первую очередь, для создания функционального проекта необходимо рассчитать площадь мансарды. Этот параметр зависит от размеров доме, но также на него оказывает влияние конструкция крыши. Общая площадь мансарды складывается из 2 показателей:

• Полезный объем. Под этим термином понимают площадь подкровельного пространства, в котором высота потолков выше 0,9 м. Очевидно, что полезный объем занимает не всю площадь мансарды, а только срединную часть. Чтобы рационально распорядится свободным местом, следует освободить пространство под коньком крыши от элементов стропильной системы, сместив их в стороны.
• «Глухие» зоны. «Глухими» зонами мансарды называют углы, образованные между перекрытиями и нижней частью ската, в которых высота потолка составляет 0,9 метров и ниже. Для проживания людей эти участки непригодны, но в них можно разместить ниши или шкафчики для хранения. Лучше, рассчитывать уклон и форму крыши так, чтобы «глухие зоны» занимали меньшую часть общей площади мансарды.

Важно! Чтобы программа-калькулятор рассчитала площадь мансарды, необходимо в свободные поля ввести уклон и высоту конька крыши, размеры дома, а также форму и количество скатов. После этого у пользователя появится возможность увидеть точный расчет показателя, а также визуализировать результат вычислений с помощью схемы.

Зависимость полезной площади мансарды от уклона

Сравнение площади мансарды в зависимости от формы крыши

Как выполнить самостоятельный расчет ломаной стропильной системы

В интернете можно, при желании, отыскать программы расчета стропильных систем, выполненных как в виде специальных приложений, так и по типу алгоритма для использования, скажем, в Microsoft Excel. Мы же предлагаем упрощенную систему расчета, которой, впрочем, будет вполне достаточно для самостоятельного проектирования ломаной крыши для собственного дома небольших размеров или хозяйственной постройки.

В отличие от предлагаемых программ, когда у пользователя только запрашиваются данные, а сама процедура расчета для него остается «за семью печатями», мы проведем вычисления поэтапно, с объяснением каждого выполняемого шага. Это, кстати, поможет и глубже разобраться в конструкции системы и в основных взаимосвязях ее элементов.

Взаимосвязь «крутизна ската – высота помещения мансарды – ширина помещения»

В качестве исходных данных у хозяина дома всегда будет ширина здания (Вд)– размер той стены, над которой станет формироваться фронтон крыши. Кроме того, наверняка имеются пожелания о высоте потолка в мансардном помещении (Нм). Значит, необходимо отследить взаимосвязь – как будет влиять крутизна нижнего ската мансардной крыши (угол а) на вместимость образующегося помещения с заданной высотой потолка, то есть его ширину (Вм). Если затем эту величину Вм разделить на два, то полученное значение покажет еще и расстояние между центром (продольной осью мансарды) и местом установки вертикальных стоек.

Схема для проведения расчетов ширины и высоты помещения

На схеме хорошо показаны те данные, которыми мы будем оперировать при расчетах. Правда, если стропильная система будет делаться по принципу выноса балок перекрытия наружу, потребуется еще один размер – величина этого выноса (Вв).

Особенности такой схемы: добавляется еще один параметр – длина выноса балки перекрытия Вв

Итак, по законам геометрии в прямоугольном треугольнике наши стороны (катеты) соотносятся следующим образом:

Вг = Нв / tg а

Вг – это длина «глухого» участка, то есть между внутренней поверхностью стойки и вершиной угла а (между скатом и балкой перекрытия).

Очевидно, что ширина полезного помещения мансарды (между вертикальными стойками) станет равна общей ширине минус два «глухих» участка.

Чтобы не «мучить» читателя самостоятельными подсчетами, постараемся каждый шаг расчетов снабдить соответствующим калькулятором.

Калькулятор зависимости крутизны мансардного ската и ширины образующегося помещения

Для удобства, в поле ввода сразу предусмотрена возможность расчета для обоих случаев – с опорой стропил на мауэрлат и с выносом балок перекрытия наружу. Просто в случае, если выноса балок нет, необходимо оставить в этом поле значение по умолчанию – «0».

Перейти к расчётам

При необходимости калькулятор позволяет решать и обратную задачу, когда известны желательные параметры комнаты, и необходимо вычислить, какой же крутизна ската должна быть при этом. Изменяя значение угла (градация сделана с точностью до 1 градуса), с ранее заданной шириной здания и высотой потолка, можно быстро прийти к необходимой ширине помещения. Такой подбор займет всего несколько лишних секунд.

Высота и крутизна конькового отдела ломаной крыши

Теперь у нас есть все необходимые величины для того, чтобы «прикинуть» общую высоту крыши, которая складывается из высоты мансардного помещения (Нм) и высоты треугольника, который можно назвать «коньковым» (Нк). Для расчета необходимо еще только определиться с углом крутизны установки коньковых стропил (b) – как уже говорилось, здесь обычно применяют скаты небольшого уклона, от 15 до 30 градусов.

Итак, высота «конькового треугольника» будет равна:

Нк = 0,5 × Вм × tg b

Калькулятор расчета высоты «конькового треугольника» мансардной ломаной крыши

Полученный результат остается суммировать с известной высотой мансардного помещения, чтобы получить суммарную высоту крыши. Для этого, наверное, уже не требуется калькулятора.

И опять же, вполне решается обратная задача. Например, необходимо узнать какую крутизну конькового ската необходимо задать, чтобы получилась крыша, допустим, общей высотой в 4 метра, при том, что потолок в мансарде планируется высотой в 2.3 метра. Простым арифметическим действием находим высоту «конькового треугольника»: 4 – 2,3 = 1,7 м, а затем, варьируя значения угла b, добиваемся нужной высоты в выдаваемом калькулятором ответе.

Расчёт длины стропильных ног

Пришла пора определиться, какой же длины, при полученных выше параметрах, будут стропильные ноги. Опять на помощь идет тригонометрическая формула:

L = Н /sin a = H / cos (90º — a)

Понятно, что для расчета длины мансардного (нижнего) стропила принимается значение высоты, соответствующее выбранной высоте мансардного помещения Нм и угол крутизны ската а, а для конькового стропила – высота «конькового треугольника» Нк и свой угол крутизны b. В остальном же различия нет, так что для поочередного расчета можно воспользоваться одним калькулятором, предлагаемым ниже.

Калькулятор расчета длины стропильной ноги

Если применяется схема с вынесенными балками перекрытия, и карнизный свес сформирован за счет этого, то на этом расчет общей длины стропильных ног закончен. Но в том варианте, когда требуется удлинение стропила для создания свеса, придётся выполнить еще одно вычисление.

Обычно ширина карнизного свеса, для полноценной защиты стен от прямого попадания осадков, задается по горизонтальной оси, то есть расстоянием от стены до края карниза. А при больших углах крутизны, характерных именно для нижних мансардных стропил, даже незначительная ширина свеса потребует довольно большого удлинения стропильных ног.

Карнизный свес, создаваемый за счет удлинения стропильных ног за линию мауэрлата

Для экономии материала, это удлинение часто делают и из досок, наращивая стропила кобылками. Значит, предлагаемый ниже расчет поможет определиться с тем, какая рабочая длина кобылок (без учета соединительного нахлеста) потребуется.

Цены на опоры для стропил

опоры для стропил

Калькулятор расчета необходимого удлинения стропила для создания карнизного свеса

Для расчета необходимо знать уже известный угол крутизны нижнего, мансардного ската а и планируемую ширину карнизного свеса k.

ΔL = k / cos a

Это соотношение заложено в расположенный ниже калькулятор:

Расчет основных нагрузок, выпадающих на стропильные ноги, определение их оптимального сечения

Следующим важным моментом становится определение нагрузок, которые будут выпадать на стропильные ноги. Этот параметр поможет определиться с сечением пиломатериала, которое обеспечит стабильность возводимой системы.

Расчет нагрузок, по правде говоря – это удел специалистов, владеющих теорией сопромата и вооружённых специальными методиками. Но в условиях строительства небольшого частного дома вполне можно применить и упрощённый алгоритм, который даст вполне приемлемый по степени точности результат.

Для подбора сечения пиломатериала мы будем оперировать распределенной нагрузкой, выпадающей на стропильные ноги. Она зависит от шага установки стропил – чем он меньше, чем ниже нагрузка, выпадающая на каждый погонный метр этой несущей детали.

А общая нагрузка складывается из нескольких составляющих – это масса самой системы с кровельным покрытием, ветровое воздействие, давление снежных масс на крышу. Плюс к этому, закладывается еще и определенный эксплуатационный запас – на случай непредвиденных нагрузок, например, стихийного или даже техногенного плана.

Ниже предложен калькулятор, который позволит быстро рассчитать распределённую нагрузку на стропильную ногу. Он, безусловно, требует некоторых пояснений по работе с ним – они также будут приведены.

Калькулятор расчета распределенной нагрузки на стропильные ноги.

Итак, для расчета потребуется ввести:

• Угол ската крыши. Обычно расчет проводится для более длинных мансардных стропил, так что вводится значение угла а. Впрочем, при желании, для сравнения можно провести вычисления и для коньковых – тогда указывается угол b. Угол ската необходим для правильного подсчета снеговой и ветровой нагрузок.
• Планируемый материал кровельного покрытия. В программу расчета, вместе с массой конкретной кровли, сразу занесено среднее значение массы характерной для нее конструкции обрешетки. Сюда же внесено примерный удельный вес утеплителя кровли мансарды. То есть, выбирая кровлю, пользователь сразу вносит и все весовые нагрузки стропильной системы.
• Для определения уровня снеговой нагрузки необходимо указать номер зоны своего региона проживания. Узнать свою зону можно по карте-схеме, расположенной ниже. Значение средней снеговой нагрузки для каждой из зон уже внесено в алгоритм расчета.

Карта-схема распределения территории России по зонам в зависимости от уровня снеговой нагрузки

• Для учета ветровой нагрузки придется ввести несколько параметров:

— Во-первых, по аналогии со снежной нагрузкой, необходимо определить по соответствующей карте свою зону по уровню ветрового давления (данные систематизированы по итогам многолетних метеонаблюдений). Показатели ветрового давления для зон – внесены в базу данных калькулятора.

Зонирование территории России по уровню ветрового давления

— Во-вторых, необходимо определиться со своей «локальной зоной», то есть с особенностями расположения дома на местности, наличием или отсутствием естественных или искусственных преград для ветра. Тут подразумевается градация по трем типам – все они достаточно понятно изложены в интерфейсе калькулятора.

Правда, есть одна тонкость. Преграда для ветра только в том случае принимается в расчет, если она расположена в пределах круга с радиусом 30H, где Н – это высота дома над уровнем земли по линии конька. К примеру, для дома высотой в 6 метров учитываются препятствия, расположенные не дальше 180 метров от него.

Круг, в пределах которого учитываются естественные или рукотворные препятствия для ветра

— Наконец, следует указать и саму высоту будущего дома (по уровню его конька).

• Последнее поле ввода исходных значений – это планируемый шаг установки стропильных ног.

Варьируя этот параметр, оставляя неизменными все остальные исходные данные, можно наблюдать, как изменяется распределенная нагрузка, чтобы выбрать оптимальное значение.

• Итоговый результат будет выдан в килограммах на погонный метр стропильной ноги.

Располагая этим значением, можно войти в таблицу, предложенную ниже, чтобы выбрать брус или доску необходимого сечения.

Расчетная величина распределенной нагрузки (килограмм на погонный метр стропильной ноги)					Сечение пиломатериала для изготовления стропильных ног
75	100	125	150	175	доска или брус					кругляк
					толщина доски (бруса), мм					диаметр, мм
					40	50	60	80	100
Планируемый пролет стропила между точками опоры, м					высота доски (бруса), мм
4	3.5	3	2.5	2	160	150	140	130	120
4.5	4	3.5	3	2.5	180	170	160	140	120	120
5	4.5	4	3.5	3	200	190	180	160	140	140
5.5	5	4.5	4	3.5	—	210	200	180	160	160
6	5.5	5	4.5	4	—	—	220	200	180	180
6.5	6	5.5	5	4.5	—	—	—	220	200	200
—	6.5	6	5.5	5	—	—	—	240	220	220

В левой части таблицы находят ячейку на пересечении округленной (в большую сторону) распределенной нагрузки с длиной пролёта стропил (расстояния между точками опоры или усиления). Затем из этой строки в правой части таблицы выписываются рекомендуемые сечения бруса (или диаметр бревна, если стропила будут изготавливаться из кругляка).

Кстати, при подборе материала для изготовления стропил обычно учитывают еще и толщину утеплителя, который укладывается между ними. Плюс к этому – необходимо оставить вентиляционный зазор между утеплителем и расположенной над ним паропроницаемой мембраной кровельного «пирога» (еще 20-30 мм). Поэтому имеет, наверное, смысл сразу определиться и с необходимой толщиной утепления, при котором в мансарде будет поддерживаться комфортный для всесезонного проживания микроклимат.

Давайте проведем и этот расчет.

Толщина необходимого утепления мансарды

Расчет толщины утепления скатов мансарды строится на том, что суммарное термическое сопротивление создаваемого «пирога» не должно быть ниже нормированного значения, установленного СНиП.

Найти это значение можно по размещенной ниже карте-схеме. При этом необходимо брать значение «для покрытий» (показано красными цифрами). Оно всегда – самое большое, так как через кровельные покрытия происходят максимальные утечки тепла.

Цены на клееный брус

клееный брус

Карта-схема для определения нормированного значения сопротивления теплопередаче

Для утепления мансарды чаще всего применяют минеральную вату. Однако, это не догма, и можно встретить массу примеров, когда используется пенополистирол (обычный «белый пенопласт» или более безопасный и качественный экструдированный). Кроме того, в последнее время всё шире применяются напыляемые материалы – пенополиуретан или эковата.

Не будем сейчас рассматривать достоинства и недостатки каждого из утеплителей, а просто скажем, что их теплотехнические характеристики, необходимые для проведения расчета, уже внесены в программу калькулятора.

Какие материалы используются для термоизоляции частного дома?

Ассортимент подобных материалов – достаточно велик, и каждый из них обладает своими особенностями. Подробнее об основных утеплителях для дома рассказано в специальной публикации нашего портала.

Наконец, свою роль в термоизоляции мансарды может сыграть и внутренняя отделка помещения. В калькуляторе указаны основные типы материалов для обшивки стен мансарды – необходимо выбрать нужный и указать его планируемую толщину.

Калькулятор расчета толщины утепления скатов мансарды

Перейти к расчётам

Результат выдается в миллиметрах, и его можно затем округлить – привести к стандартным толщинам выпускаемых утеплительных матов или плит.

Кстати, для многих регионов России толщина утепления может оказаться весьма значительной, и для установки плит или матов такой толщины придётся неоправданно, в принципе, увеличивать сечение стропильных ног, что приводит и к удорожанию общей сметы, и к очень серьезному утяжелению конструкции.

Пример утепления скатов кровли в два слоя

Но выход есть – это практика двухслойной укладки термоизоляции. Вначале плиты укладываются между стропильных ног. А затем, для достижения необходимой расчетной толщины термоизоляции, монтируется второй слой, для установки которого достаточно вспомогательной обрешетки из легкого пиломатериала небольшого сечения.

Площадь кровли ломаной крыши

При планировании строительства крыши такого типа обязательным параметром, который необходимо узнать, является суммарная площадь получаемых скатов. Это важно в плане приобретения кровельного материала, утеплителя, требуемых по технологии гидро- и пароизоляционных мембран, для расчета обрешетки, разреженной или даже сплошной – под мягкие битумные покрытия.

(Про обрешетку в данной статье не говорилось намеренно, так как у каждого кровельного материала есть своя специфика в этом вопросе, и общих «рецептов» просто нет).

Схема для подсчета суммарной площади кровельного покрытия мансардной ломаной крыши
Подсчет площади скатов стандартной ломаной крыши, которая рассматривалась в публикации – задача буквально для начальной школы, и нет смысла облекать ее в какой-то онлайн-калькулятор. Просто воспользуйтесь следующей формулой:

S = 2 × D × (Lм + Lк)

где:

S – суммарная площадь скатов ломаной мансардной крыши;

D – длина кровли по линии карнизного свеса;

Lм – длина мансардного стропила. Если для формирования карнизного свеса применялось удлинение стропильной ноги или использование кобылки, то это тоже обязательно принимается в расчет – длина стропила принимается суммарная, с учетом ΔL;

Lк – длина конькового стропила.

Все значения указываются с максимальной точностью в метрах, ответ получается, естественно, в квадратных метрах.

Расчет основных параметров

От правильности расчета зависит надежность, прочность и долговечность конструкции мансардной кровли, поэтому при отсутствии опыта проектной работы такой сложности лучше использовать онлайн-калькулятор.

Специальная программа поможет быстро и точно рассчитать основные параметры крыши, чтобы приобрести необходимое количество строительных материалов и удостовериться в достаточной прочности фундамента. В расчёт мансардной кровли входят следующие показатели:

1. Высота конька. Этот показатель определяет высшую точку крыши в соответствии с желаемым уклоном скатов и шириной дома. Вычисления выполняются с помощью тригонометрических формул.
2. Общий вес кровельного пирога. Для вычисления этого показателя складывается удельный вес 1 квадратного метра кровельного материала, гидроизоляции, утеплителя и элементов стропильной системы. Для жилых домов общий вес 1 квадратного метра кровельного пирога не должен превышать 50 кг.
3. Площадь скатов. Если форма ската прямоугольная, то его площадь вычисляется путем умножения длины на ширину элемента. Если крыша имеет более сложную форму, то она разбивается на простые геометрические формы, площадь которых рассчитывается отдельно, а потом складывается.

Учтите, что даже продвинутый калькулятор не застрахует от ошибок в проекте, однако, он поможет быстро прикинуть стоимость материала и сравнить разные варианты конструкции мансардной кровли.

Особенности стропильного каркаса ломанной кровли

Расчет кровельного покрытия

Расчет площади крыши необходим нам для точного расчёта необходимого количества кровельного материала.

Для того чтобы произвести расчет требуемого материала следует знать размеры материала, а также способ крепления его между собой.

Рассмотрим самые распространенные:

• Керамическая черепица. Расход на 1 м.кв. около 10 шт.;
• Металлочерепица. Длина может быть любой, ширина — от 1190 мм;
• Профнастил. Длина любая, ширина — от 750 до 1100 мм.;
• Ондулин. Длина 2000 -2400 мм. Ширина 950 — 1250 мм
• Мягкая кровля шинглас. Длина от 317 мм. Ширина 1000 мм.

Пример расчета для металлочерепицы

Покупать кровельный материал следует с запасом в 7-8 % от общей площади.

Виды кровель

Подумать о том, каким будет мансардный этаж стоит еще на стадии проектирования самого здания. Прежде всего, конечно же, следует выбрать тип самой кровли. Для обустройства жилого помещения неплохо подойдет как односкатная, так и двухскатная или четырехскатная крыша. При этом она может быть или обычной или ломаной:

Давайте рассмотрим характеристики основных видов мансард.

Односкатные крыши

Преимуществом односкатных кровель считается то, что в помещении под ними всегда имеется хотя бы одна вертикальная стена без «глухих» углов. Однако под такой крышей в большинстве случаев можно устроить только маленькую комнату.

Комната под односкатной кровлей может быть достаточно удобной

Двухскатные крыши

Рассматривая вопрос о том, какие бывают мансарды, нельзя не упомянуть об обычных двухскатных кровлях, ведь подобная конструкция встречается в загородных домах чаще всего. Проект мансардного этажа под такой крышей также может предусматривать только небольшое помещение.

Планировка мансардного этажа. Фото жилого помещения под двухскатной крышей
На заметку: Наиболее удобной для устройства мансардного этажа считается ломаная разновидность двухскатной кровли.

Четырехскатные кровли

Такие виды мансардных этажей могут иметь разную конструкцию. Конфигурация всех разновидностей четырехскатных крыш достаточно сложна, но под устройство жилого этажа они подходят просто идеально.

Планировка мансарды. Фото вальмовой крыши

Многощипцовые кровли

Многощипцовая кровля – конструкция очень сложная. Проектирование мансарды в этом случае – также процедура не простая. Однако помещение под такой крышей будет иметь нестандартную планировку, что предоставляет широкий простор для реализации самых оригинальных дизайнерских идей.

Так какую же кровлю выбрать?

Как вы уже могли заметить, наиболее подходящими для устройства жилого помещения можно считать ломаные разновидности кровли. В том же случае, если проект дома предусматривает устройство односкатной или обычной двускатной крыши приходится выбирать между такими параметрами, как высота мансардного этажа и его полезная площадь. Чем меньше угол наклона, тем ниже будут стены при той же площади.

Мансарда своими руками. Схема наглядно показывает зависимость высоты комнаты от угла наклона скатов

Типовой проект мансарды

Высота мансардного этажа – это параметр, от которого зависит полезная площадь, а это значит, что по ее значению можно определить тип подкровельного помещения.

Проект подкровельной конструкции в разрезе

• При высоте вертикальной стены, превышающей 1,5 м – это полноценный этаж, причем на расстоянии полуметра от вертикальной стенки можно передвигаться уже свободно, не наклоняя головы. Если же высота мансарды превысит 2–2,1 м, то она по комфортабельности не будет уступать типовой комнате.
• Обычную мансарду, одно- или двухуровневую, получают если минимальная высота аттиковых стен равна 0,8 м, а максимальная – 1,5 м. Подобная конструкция имеет достаточный функциональный потенциал.
• При отсутствии вертикальных стен или если их уровень не доходит до 0,8 м, полученное низкое помещение называют полумансардой.

План мансардного этажа
Важно: разрабатывая проект мансарды своими руками, необходимо следовать требованиям СниП. К примеру, уровень перегородок, если наклон равен 30 градусам, должен быть больше 1,2 м,.

Несколько рекомендаций по проектированию мансарды

Сделать пространство под кровлей функциональным и удобным, а интерьер оригинальным – задача не из простых и требует неординарных решений. Но все-таки есть определенные правила, которым желательно следовать. Это касается назначения помещения, к примеру, узкая маленькая мансарда больше подойдет под спальню, а высокая – под гостиную, или размещения мебели, в зонах стыка наклонных скатов с перекрытием, те есть полом, можно встраивать шкафы-купе, ставить стеллажи и т. д.

Планировка жилого пространства под крышей

При обустройстве спальни следует учитывать два важных требования:

• от пола до потолка должно быть самое меньшее 2,2 м;
• а от уровня кровати – 1,4 м.

Такое нормирование необходимо, чтобы в комнате можно было удобно сидеть и, даже имея высокий рост, ходить без проблем, не прогибаясь.

Пропорции мансарды

Устройство потолка, как правило, улучшает пропорции помещения в подкровельном пространстве. Это особо актуально в случае комнат с небольшой площадью и значительной высотой, особенно под коньком.

Совет: пространство выше потолка можно приспособить под хранение вещей, которыми редко пользуются.

Обустройство объединенного пространства

Если же в помещении потолок не делать, то тогда можно не скрывать конструктивные элементы кровли. Отсутствие потолка увеличит пространство и добавит комнате высоту.

Оригинальная спальня под крышей

Как грамотно утеплить мансарду? Звоните online

В последнее время стало популярным наличие мансарды в загородном домостроении. Да и современные многоэтажки все чаще увенчаны не привычной нам плоской, а скатной кровлей, под которой расположена мансарда. Причины популярности этой постройки очевидны: увеличение жилплощади и особое чувство уюта в комнате по соседству с облаками и звездным небом. Однако следует понимать, что для надежной работы такой кровли требуется грамотное ее выполнение. В случае мансарды кровля устроена намного сложнее, чем в случае холодного чердака. Для обеспечения надежности и долговечности, уюта и тепла необходимо, прежде всего, грамотно ее утеплить. 

Крыша в целом будет верой и правдой служить обитателям дома, когда она представляет собой продуманную систему. От прямого воздействия осадков кровлю защищает внешнее покрытие, которое может быть из металла, гибкой черепицы, натуральной черепицы и т.п. Под покрытием находится «кровельный пирог» – многослойная конструкция, состоящая из вентиляционного контура, слоя гидроветрозащиты с наружной стороны, слоя теплоизоляции, слоя пароизоляции с внутренней стороны. Главная «начинка» такого «пирога» – утеплитель.

Задачи теплоизоляции в мансарде понятны: защищать дом не только от осадков, ветра, снеговой нагрузки, солнечной радиации, но также от зимнего холода и летней жары. Из-за недостаточного или некачественного утепления кровли зимой теплопотери через эту конструкцию дома могут достигать 25%, что влечет за собой заметное увеличение затрат на отопление.

Решение поставленных задач по силам только качественным материалам, какими являются теплоизоляционные материалы РОКЛАЙТ и ТЕХНОЛАЙТ ЭКСТРА, выпускаемые Корпорацией ТехноНИКОЛЬ. 

Плиты из каменной ваты РОКЛАЙТ © ТехноНИКОЛЬ

Продукция представляет собой плиты из каменной ваты на основе горных пород базальтовой группы, предназначенные специально для устройства теплоизоляции ненагружаемых конструкций, к которым относятся мансарды. Каковы достоинства этих плит? Прежде всего, это негорючий материал (группа горючести НГ), следовательно, безопасен и надежен как для человека, так и для конструкции кровли. Это является принципиальным отличием плит из каменной ваты от плит из пенопласта (группа горючести Г2). Кроме этого при горении пенополистиролы выделяют вредные для здоровья человека вещества и отравляющие газы. Стекловата, как и каменная вата, не горит, однако имеет очень низкую температуру плавления волокон – 550-600ºС. При пожаре такая температура достигается спустя 7 минут после начала пожара, так что стекловата быстро сплавляется и не может препятствовать распространению огня. Температура плавления волокон каменной ваты свыше 1000 ºС. При пожаре пламя достигает таких показателей спустя два часа после начала возгорания, и все это время материал служит барьером на пути у огня. Также важно, что воздействие огня на материал не приводит к образованию ядовитых газов и отравляющих веществ.

Одним из достоинств материалов РОКЛАЙТ и ТЕХНОЛАЙТ ЭКСТРА является низкое значение теплопроводности (λБ = 0,041 Вт/ м2К), гарантирующее малые теплопотери через кровлю.

Учитывая расположение материала в наклонной поверхности, важной характеристикой при выборе теплоизоляции является сжимаемость. Это значение измеряется под установленной ГОСТом нагрузкой и смотрится, на сколько сожмется материал в толщине (в %). Что это значит? Поскольку на скатной кровле утеплитель постоянно находится в наклонном положении, важно, чтобы он не «сполз», и не появились мостики холода. Кроме того, нужно, чтобы со временем он не стал тоньше: от этого уменьшится его эффективность и долговечность. Сжимаемость плит 20 – 30 % является залогом того, что проблем со сползанием в системе не будет. 

Также особенностью плиты на основе каменной ваты является высокая паропроницаемость (0,3 мг/ м.ч.Па). Учитывая, что в жилом доме постоянно образуется водяной пар, который по законам конвекции поднимается вверх, под кровлю, это свойство является важным. Чтобы пар не «добрался» до утеплителя, в мансардной крыше предусматривается слой пароизоляции – как правило, пленка на основе полиэтилена или полипропилена, монтируемая с внутренней стороны утеплителя. Но, учитывая высокую проникающую способность пара, полностью «отсечь» его пленка не в состоянии. Попадая из теплой зоны в холодную, водяной пар может конденсироваться, и точка росы нередко оказывается именно в утеплителе. А когда он намокает, он теряет теплоизоляционные свойства. Если же утеплитель с волокнистой структурой обладает хорошей паропроницаемостью, то водяной пар не задерживается в нем. Выходя через паропроницаемую ветрозащитную пленку, расположенную снаружи слоя теплоизоляции, он выветривается за пределы крыши через систему подкровельной вентиляции.

Толщина утеплителя для средней полосы России должна составлять 200 мм, согласно теплотехническим расчетам. На практике часто утеплитель укладывается в межстропильное пространство. Следовательно, имеет толщину, равную толщине стропил, а максимальное сечение стандартных досок, предлагаемых нашим рынком, составляет 150 мм. Для решения этой проблемы специалисты компании ТехноНИКОЛЬ рекомендуют устраивать двухслойную теплоизоляцию.

Первый ее слой (150 мм) устанавливаем в распор между стропилами. Это может быть 3 слоя по 50 мм, уложенные с разбежкой швов. Затем, со стороны помещения поперек стропил прибиваются контрбрусы сечением 50 Х 50 мм с расстоянием между краями брусков 580-590 мм для плотной установки плит враспор. Устанавливается еще один слой теплоизоляции толщиной 50 мм. Итого – 200 мм.

Состав системы ТН-ШИНГЛАС Мансарда © ТехноНИКОЛЬ

Укладка плит ТЕХНОЛАЙТа вмежду стропилами скатной кровли под мембрану супердиффузионную ТехноНИКОЛЬ.

Стоит отметить, что такая схема утепления помогает свести теплопотери через кровлю к минимуму. Дело в том, что деревянные стропила являются мостиком холода, теперь же благодаря перехлесту утеплителя через них большая часть этого мостика устранена (он остается только в месте соединения стропила и контрбруса). Пароизоляцию рекомендуется устраивать между двумя слоями утепления, тем самым дополнительно защищая ее от возможного повреждения во время отделочных работ в мансарде. Что касается точки росы, то в однослойной конструкции поверхность возможной конденсации пара удалена на 1/3 от холодной части. Так что в утеплителе толщиной 200 мм смещать слой пароизоляции на 50 мм вполне возможно.

Обязательная часть мансардной кровли – система вентиляции. Важно понимать, что когда она не предусмотрена или неправильно организована, срок службы утеплителя и деревянных элементов крыши сокращается в несколько раз. Основные правила ее устройства таковы: для притока наружного воздуха должны быть предусмотрены зазоры в районе свеса карниза; для его циркуляции оставлены каналы между теплоизоляцией и кровельным покрытием; для вытяжки воздуха предусмотрены отверстия с установкой скатных аэраторов или аэрационных коньков. 

Устройство вентиляции мансарды © ТехноНИКОЛЬ

В грамотно спланированной кровле разница между наружным и «подкровельным» воздухом должна быть не более 2 – 4°С, что избавит от образования сосулек и наледи. Притом важно понимать, что проветривать нужно каждый межстропильный проем.

Устройство вентиляции холодного чердака © ТехноНИКОЛЬ

Следует исключить зоны с застойным воздухом («воздушные мешки») в карнизной части, поэтому не рекомендуется осуществлять приток с помощью слуховых окон, лучше установить по карнизу скатные аэраторы. Количество вентиляционных каналов над утеплителем зависит от типа гидроизоляционного материала. Если применяется «дышащая» мембрана (не пропускающая наружную влагу, но хорошо пропускающая пар), тогда канал будет один – между покрытием и гидроизоляцией, поскольку такая мембрана укладывается непосредственно на утеплитель. Если используется пленка со средней паропропускной способностью, тогда необходимо два канала – между пленкой и кровлей, а также между пленкой и утеплителем.

Помните, только продуманное сочетание качественных и надежных теплоизоляционных материалов и грамотный монтаж гарантирует, что ваша кровля будет теплой, безопасной и красивой на протяжении всей своей «жизни».

Звоните, и мы расскажем вам, как грамотно подобрать теплоизоляционный материал и правильно утеплить ваш дом:
8-800-200-05-65.  Звонок бесплатный для всех регионов России!
www.teplo.tn.ru      e-mail: [email protected]

ТехноНИКОЛЬ – крупнейший в Европе производитель и поставщик кровельных, гидроизоляционных и теплоизоляционных материалов. Более 200 миллионов человек во всем мире живут и работают в зданиях, построенных с использованием материалов «ТехноНИКОЛЬ». Корпорация ТехнонИКОЛЬ – это 14 производственных направлений, 38 заводов в России и странах ближнего Зарубежья, собственная торговая сеть и представительства в 36 странах мира, собственные научные центры в разных регионах России, а так же квалифицированная команда профессионалов – 6500 человек!
83 место в рейтинге крупнейших частных компаний России по версии FORBES.

Теплотехнический расчет. Часть 1. Шарлатаны.

Мне не нравятся манипулятивные технологии. Для меня слово Маркетинг стало нарицательным. Не подумайте, я уважаю профессию Маркетолог, но шарлатанов с удовольствием вывожу на чистую воду. А их полно среди любых профессионалов. И сегодня мы поговорим о Теплотехническом расчете стен коттеджей…

   И вот очередной «маркетолог» вычитал на форуме как делать «теплотехнический расчет» теплосопротивления стен в одну формулу и теперь порочит имя отличных материалов. И сыпятся рекомендации «профессиональных» строителей на блогах, строительных форумах, и кричат рекламные баннеры об очередном «достижении» строительной науки и технологии.

Вслед за керамическими блоками, уже и газобетон утеплять не надо. Просто «супер технологии» позволяют создать «супер новый материал». Давайте будем последовательны и с полной ответственностью заявим!

С 01.01.12 для строительства коттеджей

 

 

МАТЕРИАЛЫ УТЕПЛЯТЬ НЕ НАДО!

 

Так что-же в Новом 2012 году будут делать все производители утеплителей? Для кого и чего они будут выпускать свой материал? Давайте смотреть видео… 🙂

Такие вот дела. Надеюсь теперь вы знаете для чего выпускают утеплители и разработан ДБН В.2.6-31 2006 Теплова iзоляцiя будiвель . Конечно данный ДБН не совершенен. Его методики Статичны по своей сути. А процессы протекающие в стене Динамичны!

Еще в начале 90-х годов были разработаны методики учитывающие в теплосопротивлении стен — Капиллярную активность строительных материалов. Ведь вода перейдя из газообразного состояния в жидкообразное, в зоне конденсации влаги, начинает работать как ЖИДКОСТЬ! Согласитесь. Гениальный вывод!  🙂

Как вам «новость» о поверхностном натяжении воды? Или о капиллярном её движении в теле пористого материала? Ведь эти естественные и давно известные свойства воды, полностью проигнорированы нашими нормами не смотря на то, что изучаются в средней школе каждым из нас …

ЗЫ: А ведь продолжение следует… 😉 И о нем вы теперь можете почитать в топике Теплотехнический расчет. Часть 2. Точка Росы. Много о Простом. и Теплотехнический расчет. Часть 3. Керамические теплоэффективные блоки.

ЗЫ (добавлено 01.08.13):

Внимание! С 1 Августа 2013 года количество температурных зон уменьшено до 2-х. Так-же ужесточены нормы по теплосопротивлению стен. Подробнее читайте Здесь.

Данные изменения делают этот топик еще более актуальным!

С Уважением, Александр Терехов

 

Возрождение • Калькулятор тепловых потерь

Узнайте, сколько тепла теряется из вашего дома через стены, крышу, полы и окна, и сколько вы можете сэкономить, используя разные виды утепления.

Введите информацию, которую вы знаете заранее, например, количество комнат, будь то маленькие, средние или большие, и если у вас окна одинарные или двойные. Возможно, вам потребуется проверить, насколько толстым изоляция находится на чердаке, и если у вас сплошная или полая стены. Калькулятор точно подскажет, сколько тепла теряется во всех частях вашего дома, сколько это вам стоит, сколько CO2 выбросы, и лучшие формы изоляции для использования.

Надеемся, вам понравится пользоваться калькулятором, и вы найдете его полезным. Хороший удача!

Приведены примерные значения для типичной трехкомнатной квартиры. двухквартирный дом.

Годовые потери тепла от вашего дома

кВтч

Что это значит? кВтч (киловатт-час) — это единицы энергии. Итак, это количество энергии, теряемой через стены и окна ваш дом каждый год.

Резюме

Уровень изоляции	Стоимость	Выбросы CO2
Текущий	£	кг
Хорошо	£	кг
Экономия	£	кг

Применяя хорошую изоляцию, можно сократить потери тепла, топлива счета и выбросы CO2 на

Подробности

Следующие ниже расходы и выбросы основаны на типичном топливе. цифры.

Потери тепла для дома с существующей изоляцией

	Тепловые потери (кВтч)	Процент	Стоимость на человека / кВтч	CO2 (кг)
Стены		%	£
Крыша		%	£
Окна / двери		%	£
Первый этаж		%	£
Черновики		%	£
Всего			£

Потери тепла для того же дома с лучшей изоляцией, установленной в каждой зоне

	Тепловые потери (кВтч)	Процент	Стоимость на человека / кВтч	CO2 (кг)	Сохранение
Стены		%	£		%
Крыша		%	£		%
Окна / двери		%	£		%
Первый этаж		%	£		%
Черновики		%	£		%
Всего			£		%

Мукти Кумар Митчелл, Северный Девон, февраль 2009 г.

Какова цель HEAC?

В настоящее время широко признано, что выбросы CO2 являются причиной изменения климата. изменение, которое угрожает природе и цивилизации.Правительство Великобритании стремится к сокращению национальных выбросов CO2 на 20% за счет 2020. Внутреннее потребление энергии вызывает 25% национальных выбросов, и отопление использует 90% энергии в доме. Если бы мы все могли сократить наши теплопотери дома вдвое, что сократит национальные выбросы на 10%. В качестве как вы увидите на калькуляторе, разрезать не так уж и сложно потеря тепла из среднего дома вдвое, так как в большинстве старых домов протекает много энергии! Новые дома строятся по более строгим требованиям и тратить меньше энергии.Но большинство домов в Британии должны быть улучшен. Этот калькулятор поможет вам увидеть, какие изменения можно внести в ваш дом, чтобы уменьшить его теплопотери.

Снижение потерь тепла также экономит деньги. Стоимость энергии растет по мере того, как мы переходим к более мелким оставшимся месторождениям нефти. Сохранение тепло снижает потребность в новых источниках энергии, таких как ветряные мельницы или атомные электростанции, делающие страну более красивым и безопасным местом.

Источники включают:

• DEFRA
• Джеймс Карвилл, Справочник инженера-механика, Баттерворт Хайнеманн, 1993 г.
• Данные для самостоятельной работы

Мукти Митчелл

Мукти Митчелл — моряк, плотник, дизайнер окружающей среды и пионер низкоуглеродного образа жизни, живущий на берегу моря в Северном Девоне.Он спроектировал и построил революционную микрояхту Explorer с нулевым уровнем выбросов, которая была номинирована на звание «Инновационная лодка года» 2005 года на церемонии IPC Marine Awards, и основал Mitchell Yachts для их производства. В 2007 году он путешествовал по Великобритании, продвигая низкоуглеродный образ жизни, при поддержке Его Королевского Высочества принца Уэльского, Джеймса Лавлока, Джонатона Порритта, Зака ​​Голдсмита, Тима Смита, Тони Джунипера, Сатиша Кумара, Кэролайн Лукас, Стивена Тиндейла и Джонатана Димблби.

6. Теплопередача через стены и крыши

В устойчивых условиях скорость теплопередачи через любой участок стены или крыши здания может быть определена из

, где T _i и T _o — внутренние и внешние температуры воздуха, A _s — площадь теплопередачи, U — общий коэффициент теплопередачи (коэффициент U), а R = 1 / U — общее тепловое сопротивление единицы (значение R).Стены и крыши зданий состоят из различных слоев материалов, а структура и условия эксплуатации стен и крыш могут значительно отличаться от одного здания к другому. Следовательно, нецелесообразно перечислять R-значения (или U-факторы) для разных типов стен или крыш в разных условиях. Вместо этого общее значение R определяется из тепловых сопротивлений отдельных компонентов с использованием схемы теплового сопротивления. Общее тепловое сопротивление конструкции можно наиболее точно определить в лаборатории, фактически собрав устройство и проверив его в целом, но этот подход обычно требует очень много времени и средств.Описанный здесь аналитический подход является быстрым и простым, а результаты обычно хорошо согласуются с экспериментальными значениями.

Единичное тепловое сопротивление плоского слоя толщиной L и теплопроводностью k можно определить из R = L / k. Теплопроводность и другие свойства обычных строительных материалов приведены в приложении. Единичные термические сопротивления различных компонентов, используемых в строительных конструкциях, приведены в Таблице 10 для удобства.

На теплопередачу через часть стены или крыши также влияют коэффициенты конвективной и радиационной теплопередачи на открытых поверхностях.Эффекты конвекции и излучения на внутренней и внешней поверхности стен и крыш обычно объединяются в комбинированные коэффициенты теплопередачи конвекции и излучения (также называемые поверхностной проводимостью) h _i и h _o соответственно, значения которых приведены в таблице 11 для обычных поверхностей (ε = 0,9) и отражающих поверхностей (ε = 0,2 или 0,05). Обратите внимание, что поверхности с низким коэффициентом излучения также имеют низкую поверхностную проводимость из-за снижения радиационной теплопередачи.Значения в таблице основаны на температуре поверхности 21ºC (72ºF) и разнице температур поверхности и воздуха 5,5ºC (10ºF). Также предполагается, что эквивалентная температура поверхности окружающей среды равна температуре окружающего воздуха. Несмотря на удобство, которое оно предлагает, это предположение не совсем точное из-за дополнительных радиационных потерь тепла с поверхности на чистое небо. Влияние излучения неба можно приблизительно учесть, приняв внешнюю температуру за среднее значение температуры наружного воздуха и неба.

Коэффициент теплопередачи на внутренней поверхности h _i остается довольно постоянным в течение года, но значение h _o значительно варьируется из-за его зависимости от ориентации и скорости ветра, которая может варьироваться от менее 1 км / ч. в безветренную погоду до более 40 км / ч во время шторма. Обычно используемые значения h _i и h _o для расчетов пиковой нагрузки равны

, что соответствует расчетным ветровым условиям 24 км / ч (15 миль / ч) для зимы и 12 км / ч (7.5 миль / ч) летом. Соответствующие термические сопротивления поверхности (значения R) определяются из R _i = l / hi и R _o = l / ho. Значения поверхностной проводимости в условиях неподвижного воздуха можно использовать как для внутренних, так и для внешних поверхностей в безветренную погоду.

Компоненты здания часто включают воздушные пробки между различными слоями. Термическое сопротивление таких воздушных пространств зависит от толщины слоя, разницы температур в слое, средней температуры воздуха, коэффициента излучения каждой поверхности, ориентации воздушного слоя и направления теплопередачи.Коэффициенты излучения поверхностей, обычно встречающихся в зданиях, приведены в Таблице 12. Эффективный коэффициент излучения плоскопараллельного воздушного пространства равен

, где ε ₁ и ε ₂ — коэффициенты излучения поверхностей воздушного пространства. В таблице 12 также перечислены эффективные коэффициенты излучения воздушных пространств для случаев, когда (1) коэффициент излучения одной поверхности воздушного пространства равен e, в то время как коэффициент излучения другой поверхности составляет 0,9 (строительный материал) и (2) коэффициент излучения обоих поверхностей — е.Обратите внимание, что эффективный коэффициент излучения воздушного пространства между строительными материалами составляет 0,82 / 0,03 = 27 раз больше, чем у воздушного пространства между поверхностями, покрытыми алюминиевой фольгой. Для заданных температур поверхности радиационная теплопередача через воздушное пространство пропорциональна эффективной излучательной способности, и, таким образом, скорость радиационной теплопередачи в случае обычной поверхности в 27 раз выше, чем в случае с отражающей поверхностью.

В Таблице 13 перечислены термические сопротивления 20 мм, 40 мм и 90 мм (0,75 дюйма, 1.Воздушные пространства толщиной 5 дюймов и 3,5 дюйма) в различных условиях.

Значения термического сопротивления в таблице применимы к воздушным пространствам одинаковой толщины, ограниченным плоскими, гладкими, параллельными поверхностями без утечки воздуха. Тепловые сопротивления для других температур, коэффициентов излучения и воздушных пространств могут быть получены путем интерполяции и умеренной экстраполяции. Обратите внимание, что наличие поверхности с низким коэффициентом излучения снижает передачу тепла излучением через воздушное пространство и, таким образом, значительно увеличивает тепловое сопротивление.Однако тепловая эффективность поверхности с низким коэффициентом излучения будет снижаться, если состояние поверхности изменится в результате некоторых эффектов, таких как конденсация, окисление поверхности и накопление пыли.

R-значение конструкции стены или крыши, состоящей из слоев одинаковой толщины, легко определяется простым сложением единиц теплового сопротивления слоев, расположенных последовательно. Но когда конструкция включает такие компоненты, как деревянные стойки и металлические соединители, тогда сеть термического сопротивления включает параллельные соединения и возможные двумерные эффекты.Общее значение R в этом случае может быть определено путем предположения (1) параллельных путей теплового потока через участки различной конструкции или (2) изотермических плоскостей, перпендикулярных направлению теплопередачи. Первый подход обычно переоценивает общее тепловое сопротивление, тогда как второй подход обычно занижает его. Подход с параллельными путями теплового потока больше подходит для деревянных каркасных стен и крыш, тогда как подход изотермических плоскостей больше подходит для каменных или металлических каркасных стен.

Сопротивление теплового контакта между различными элементами строительных конструкций находится в диапазоне от 0,01 до 0,1 м ² · ºC / Вт, что в большинстве случаев незначительно. Однако это может иметь значение для металлических компонентов здания, таких как стальные элементы каркаса.

Конструкция плоских потолков с деревянным каркасом обычно включает балки шириной 2 дюйма и 6 дюймов с межцентровым расстоянием 400 мм (дюймов) или 600 мм (24 дюйма). Доля каркаса обычно принимается равной 0,10 для балок с центрами 400 мм и 0,07 для балок с центрами 600 мм.

РИСУНОК 33
Вентиляционные каналы для чердака с естественной вентиляцией и соответствующий размер проходов вокруг радиационного барьера для правильной циркуляции воздуха.

Большинство зданий имеют комбинацию потолка и крыши с чердачным пространством между ними, и определение R-значения комбинации крыша-чердак-потолок зависит от того, вентилируется чердак или нет. На чердаках с хорошей вентиляцией температура воздуха на чердаке практически совпадает с температурой наружного воздуха, и, таким образом, теплопередача через крышу определяется только значением R потолка.Однако тепло передается между крышей и потолком за счет излучения, и это необходимо учитывать (рис. 33). Основная функция крыши в этом случае — служить радиационной защитой, блокируя солнечное излучение. Эффективная вентиляция чердака летом не должна наводить на мысль, что поступление тепла в здание через чердак значительно снижается. Это связано с тем, что большая часть теплопередачи через чердак осуществляется за счет излучения.

Радиационная теплопередача между потолком и крышей может быть минимизирована путем покрытия по крайней мере одной стороны чердака (крыша или сторона потолка) отражающим материалом, называемым радиационным барьером, таким как алюминиевая фольга или бумага с алюминиевым покрытием.Испытания домов с изоляцией чердачного пола R-19 показали, что лучистые барьеры могут снизить приток тепла от летнего потолка на 16-42 процента по сравнению с чердаком с таким же уровнем изоляции и без лучистого барьера. Учитывая, что приток тепла через потолок составляет от 15 до 25 процентов от общей охлаждающей нагрузки дома, излучающие барьеры снизят затраты на кондиционирование воздуха на 2-10 процентов. Излучающие барьеры также снижают потери тепла зимой через потолок, но испытания показали, что процентное снижение тепловых потерь меньше.В результате процентное снижение затрат на отопление будет меньше, чем снижение затрат на кондиционирование воздуха. Кроме того, данные значения относятся к новым и непыльным установкам излучающих барьеров, а процентные значения будут ниже для старых или пыльных излучающих барьеров.

Некоторые возможные места установки излучающих барьеров на чердаке показаны на рис. 34. В ходе испытаний домов с изоляцией чердачного пола R-19 излучающие барьеры снизили приток тепла к потолку в среднем на 35 процентов при установке излучающего барьера. на чердачном этаже и на 24 процента при креплении к низу стропил.Испытания в испытательных камерах также показали, что лучшее место для излучающих барьеров — чердак, при условии, что чердак не используется как складское помещение и содержится в чистоте.

РИСУНОК 34
Три возможных места установки излучающего барьера на чердаке. РИСУНОК 35
Сеть теплового сопротивления для комбинации скатная крыша – чердак – потолок для случая чердака без вентиляции.

На чердаках без вентиляции любая теплопередача должна происходить через (1) потолок, (2) чердак и (3) крышу (рис.35). Таким образом, общая R-ценность комбинации крыша-потолок с невентилируемым чердаком зависит от совокупного воздействия R-ценности потолка и R-ценности крыши, а также теплового сопротивления чердачного помещения. Чердачное пространство в анализе можно рассматривать как воздушную прослойку. Но более практичный способ учесть его влияние — это рассмотреть поверхностные сопротивления поверхностей крыши и потолка, обращенных друг к другу. В этом случае R-значения потолка и крыши сначала определяются отдельно (с использованием сопротивления конвекции для случая неподвижного воздуха для чердачных поверхностей).Затем можно показать, что общее значение R комбинации потолка и крыши на единицу площади потолка может быть выражено как

, где потолок A _{и крыша} A _{— это площади потолка и крыши, соответственно. Коэффициент площади равен 1 для плоских крыш и меньше 1 для скатных крыш. Для скатной крыши 45º соотношение площадей будет A потолок / A крыша = 1√2 = 0,707. Обратите внимание, что скатная крыша имеет большую площадь для передачи тепла, чем плоский потолок, и соотношение площадей учитывает уменьшение удельного R-значения крыши, выраженного на единицу площади потолка.Кроме того, направление теплового потока — вверх зимой (потеря тепла через крышу) и вниз летом (поступление тепла через крышу).}

Значение R конструкции, определенное анализом, предполагает, что используемые материалы и качество изготовления соответствуют стандартам. Плохое качество изготовления и некачественные материалы, используемые при строительстве, могут привести к отклонению R-значений от прогнозируемых значений. Поэтому некоторые инженеры используют коэффициент безопасности в своих конструкциях, основываясь на опыте работы с критически важными приложениями.

Передача тепла через здания | JLC Онлайн

В среднем более половины всей годовой энергии, потребляемой домашними хозяйствами, идет на отопление и кондиционирование воздуха. Около 27% идет на нагрев воды, освещение и охлаждение вместе взятые, а оставшийся 21% — на все остальное — от стиральных машин и сушилок до зарядных устройств для мобильных телефонов, компьютеров и всех других устройств, которые мы используем дома.

Количество энергии, потребляемой для отопления и охлаждения домов, значительно зависит от географического положения, размера дома, типа конструкции, а также используемого оборудования и топлива.Но большая часть бытовой энергии, которая используется для отопления и охлаждения, четко и ясно говорит о важности понимания того, как тепло движется через здания. Механизмы теплового потока не только влияют на системы отопления и охлаждения, которые мы устанавливаем, но и сообщают, как мы создаем «тепловое разделение» между внутренним и внешним пространством.

Основные понятия

Независимо от климата или дома, тепло всегда ведет себя предсказуемым образом, и это полезно для понимания того, как тепло движется через конструкции.При оценке энергоэффективности любой конструкции помните о следующих основных понятиях:

• Тепло всегда перемещается из более теплых мест в более холодные. Зимой мы отапливаем внутреннее пространство дома, поэтому направление теплового потока — изнутри наружу. Летом, когда на улице жарче, направление меняется на противоположное.
• Чем больше разница температур, тем быстрее течет тепло. Если внутри корпуса 70 ° F, а снаружи 75 ° F, то через корпус не проходит много энергии, и разница не очень заметна.Но если внутри 70 ° F, а на улице 0 ° F, будет большой поток тепла, и разница сразу заметна. (Примечание. Тепловой поток оказывает большое влияние на комфорт, то есть на то, как мы относимся к теплу или его отсутствию.)
• Воздух содержит пары влаги. Чем теплее воздух, тем больше влаги он может удерживать. Если воздух охлаждается настолько, что вызывает конденсацию влаги в воздухе на какой-либо поверхности в доме, это может иметь огромное влияние на долговечность здания. (Механика потока влаги сама по себе представляет собой целую серию уроков.Следите за обновлениями.)

Зависимость тепла от температуры

Тепло — это не то же самое, что температура. Тепло — это кинетическая энергия; Температура — это мера того, насколько интенсивна эта кинетическая энергия. Чтобы проиллюстрировать это, представьте себе два контейнера с водой — один на 10 галлонов, а другой — на 1 галлон. Температура воды в обоих контейнерах составляет 50 ° F. Хотя они имеют одинаковую температуру, больший контейнер вмещает в 10 раз больше тепла, чем меньший. Контейнер большего размера имеет большую тепловую массу и, следовательно, большую теплоемкость.

Теплопередача

Тепло перемещается через строительные конструкции в основном тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением.

Проводимость — это движение тепловой энергии непосредственно через твердые материалы от молекулы к молекуле. Движение материала не играет роли в передаче тепла.

Строительные материалы проводят энергию с разной скоростью. Металлы, такие как медь и сталь, например, обладают высокой проводимостью, что означает, что тепловая энергия проходит через них с очень высокой скоростью.С другой стороны, войлок из стекловолокна и жесткий пенопласт обладают низкой проводимостью. Материалы с плохой проводимостью служат изоляторами, когда они помещаются между более проводящими материалами в таком сборочном узле, как стена или крыша. Тепловой поток через совокупность материалов значительно замедляется из-за изоляционных материалов. Дерево находится где-то посередине по проводимости. Это плохой изолятор, если он не измельчен и не имеет много воздушных карманов между древесными волокнами. (Секрет большей части изоляции — это воздушные карманы, которые нарушают теплопроводность материала.)

Скорость кондуктивного теплового потока измеряется как величина U, а сопротивление тепловому потоку измеряется обратной величиной R.

Значение U = скорость теплопередачи

Значение R = сопротивление теплопередаче

Чем ниже коэффициент теплопроводности данного материала, тем менее проводящим он является. Чем выше коэффициент теплопроводности материала, тем он более проводящий.

Конвекция — это поток тепла внутри жидкости, при котором более теплые жидкости поднимаются, а более холодные жидкости падают.В домах эта жидкость — воздух; в океане или в бойлере это вода.

В воздухе конвекцию часто называют «эффектом суммирования». По мере того, как воздух нагревается, молекулы отдаляются друг от друга, и воздух становится более плавучим, поднимаясь вверх. По мере того, как этот воздух поднимается, холодный воздух вытягивается снизу, чтобы заменить его (подробнее см. «Основы создания воздушных барьеров», 19 января). В бойлере или тепловом насосе нагретая вода циркулирует аналогичным образом, и системы трубопроводов могут быть спроектированы для использования этого «термосифона» для циркуляции воды.

Когда мы учитываем конвективные потоки воздуха в зданиях, мы рассматриваем следующие переменные:

• Разница в температуре (ΔT): Как и при всех методах теплопередачи, разница в температуре от одной области к другой является необходимой. условие для потока тепла.
• Время (t): продолжительность движения воздуха.
• Объем воздуха (В): Объем воздуха в доме можно измерить, умножив длину, ширину и высоту внутреннего пространства. Объем воздуха в доме остается постоянным, хотя сам воздух меняется.
• Воздухообмен в час (перем. Ток / час): Скорость движения воздуха измеряется по мере изменения воздуха. «Изменение» — это движение в определенное пространство и из него, например, объем воздуха в комнате (количество, используемое для уравновешивания воздушного потока в системе HVAC) или во всем доме (количество, используемое для измерения объема воздуха в доме). утечка).

Нажмите для увеличения

Тим Хили В этом мансардном разделе показаны все три метода теплопередачи. Кровельные материалы поглощают лучистую энергию солнца. По мере того, как эти материалы нагреваются, они повторно излучают тепло на чердак, нагревая воздух чердака и открытую конструкцию. Изоляция ограничивает поток тепла за счет теплопроводности через потолок; чем больше изоляция, тем больше сопротивление теплопроводному потоку. Конвекция помогает охлаждать чердак за счет пропускания воздуха через вентиляционные отверстия в потолке и коньках, в то время как внутреннее давление воздуха перемещает воздух через отверстия в потолке.

Излучение — это движение тепла в пространстве (не в воздухе) в виде электромагнитных волн.Солнечная энергия достигает Земли посредством излучения. Воздух не влияет на радиацию. И солнце, и костер излучают лучистое тепло, даже когда дует ветер. Лучистое тепло движется со скоростью света, не нагревая пространство между источником излучения (часто называемым «сияющим телом», будь то солнце, или нагретая плита, или масса асфальтовой кровли, подкладки и деревянной обшивки) и поверхностью. другого объекта.

Когда объект или сборка нагревается излучательной энергией, энергия поглощается материалом.Чтобы обогреться источником лучистого тепла, поверхность должна находиться в пределах прямой видимости источника тепла. Вот почему затенение работает. Мы можем поставить навес или навес между солнцем и окном, чтобы уменьшить поток лучистого тепла. В этом случае солнце нагревает навес или навес, когда энергия поглощается этими материалами.

Несколько других переменных влияют на скорость лучистой теплопередачи. Помимо разницы в температуре, которая влияет на скорость всех методов теплового потока, скорость лучистого теплового потока зависит от:

• Расстояние между двумя поверхностями.Солнце находится достаточно далеко, чтобы мы не испарялись из-за его огромной выработки энергии, как если бы Земля была ближе к Солнцу. Точно так же, чем дальше мы от костра или плиты, тем меньше мы чувствуем ее тепла.
• Оптические свойства поверхностей определяют, поглощается или отражается лучистая энергия. Например, темные поверхности поглощают лучистую энергию, а светлые или блестящие поверхности отражают лучистую энергию. Например, летом тепло, поглощаемое через крыши и окна, является двумя основными источниками тепла в домах.Чтобы контролировать этот приток тепла, многие окна имеют очень тонкое металлическое покрытие на одной поверхности, отражающее лучистое тепло. А на крышах мы можем использовать кровлю светлого цвета, чтобы отражать тепло, или мы можем установить лучистый барьер — слой фольги на обшивке, обращенной к чердаку.
• Угол наклона поверхностей друг к другу связан с оптическими свойствами. Если одна поверхность наклонена под косым углом от другой поверхности, больше энергии будет отражаться или отражаться, чем если бы две поверхности были ближе к параллельности друг другу.Лучистая энергия движется по прямым линиям, и когда поверхность обращена непосредственно к другой, большая часть энергии теплой поверхности будет «видеть» обращенную поверхность.

Тим Хили «Радиатор» из ребристых трубок передает тепло не только с помощью излучения. Он в основном перемещает тепло за счет конвекции (воздух, протекающий через ребра диффузора) и за счет теплопроводности (тепло, перемещающееся через стенку трубы в алюминиевые ребра). Тепло исходит от ребер диффузора и от нагретой передней панели.

Лучистая энергия является основным источником тепла в системах водяного отопления. Как водогрейные, так и паровые системы зависят от «излучателей тепла». Хотя более широко известные как радиаторы, наиболее распространенные водяные излучатели тепла не передают тепло только за счет излучения. Большая часть тепла, производимого плинтусом из оребренных труб, является конвективным тепловым потоком: более холодный воздух поступает в нижнюю часть корпуса плинтуса и нагревается, когда воздух проходит через ребра, а затем более теплый воздух поднимается вверх. Напротив, большая часть тепла, производимого лучистыми полами и тяжелым чугунным лучистым плинтусом европейского образца, — это лучистое тепло, хотя некоторые конвекционные потоки также создаются, когда воздух вокруг них нагревается и поднимается.

Изоляция и температура — полезная взаимосвязь

Введение

Понимание того, что температурный профиль в сборке изменяется пропорционально R-значениям отдельных компонентов, является полезным инструментом для прогнозирования температурного градиента в стене. Изолирующая способность изоляции в основном характеризуется ее коэффициентом сопротивления теплопередаче или сопротивлением тепловому потоку. Единицы R-значения (квадратные футы * градусы F * час) / BTU кажутся неестественными, но их легче понять, если поместить их в контекст.

Основное уравнение теплопередачи:

Q (БТЕ / ч) = U (общий коэффициент теплопередачи)
x A (квадратные футы) x ∆T (градусы F)

Единицами U (общего коэффициента теплопередачи) являются БТЕ / час на квадратный фут на градус F. Это имеет смысл. Для единицы площади (1 квадратный фут) U описывает тепловой поток (БТЕ / час) для движущей силы разницы температур в 1 ° F.

R равно 1 / U, поэтому единицы R становятся (квадратные футы * градусы по Фаренгейту) / БТЕ в час или (квадратные футы * градусы по Фаренгейту * час) / БТЕ.Понимание единиц R объясняет то, что сообщество изоляторов знает интуитивно: по мере увеличения значения R U и, как следствие, скорость теплопередачи уменьшаются. Хотя значение R влияет на ключевой параметр теплового потока, оно не дает полной картины. Температурный профиль или градиент в сборке также могут иметь значение.

Температурный профиль

Изменение температуры элемента сборки пропорционально доле этого элемента в общем R-значении сборки.Чтобы проиллюстрировать этот принцип, рассмотрим упрощенный случай секции стены с изоляцией из войлока R-13 в полости стойки и сплошным слоем пенопластовой изоляции толщиной 1 дюйм, как показано на Рисунке 1 (каркас, внутренняя отделка, обшивка и сайдинг не показаны. для простоты примера). Для температуры в помещении 68 ° F и температуры наружного воздуха 8 ° F температура на границе раздела между войлоком и пеной будет 27 ° F (эффект пленок внутреннего и наружного воздуха не учитывается).

Таблица 1 показывает расчет для примера на Рисунке 1.Этот метод применим к любому количеству слоев компонентов в сборке.

Приложение, которое имеет значение

С точки зрения теплового потока, общее правило состоит в том, что чем больше изоляция, тем лучше (меньший тепловой поток). Тепловой поток не всегда является единственным соображением.

Рассмотрим здание с изолированной стальной крышей, подвесным потолком и каналом возврата ОВК, поэтому полость над потолком не является камерой вытяжного воздуха. Таблица 2 показывает расчет U-значения для этой сборки.

Применение расчета градиента температуры к неизолированной конструкции потолка позволяет прогнозировать температуру полости потолка 66 ° F в расчетный день (70 ° F в помещении / 0 ° F на улице):

• Значение R в сборе: 33,36
• R-коэффициент снаружи до потолочной полости: 31,50
• Разница температур: (31,50 / 33,36) * (70-0) 66,1 ° F
• Температура в полости потолка (0 ° F на открытом воздухе + расчетная разница): 66,1 ° F

При температуре в полости потолка 66 ° F в самый холодный день нет риска замерзания труб, и воздуховоды могут быть изолированы до толщины, необходимой для воздуховодов в кондиционируемом помещении.

Предположим, владелец решает утеплить потолок стекловолокном R-21 для дополнительной экономии энергии. Было бы это решение разумным? Чтобы определить ответ, дизайнер должен учитывать как стоимость сэкономленной энергии, так и влияние на температуру воздуха в полости потолка.

1. При добавлении к потолку изоляции R-21 значение U в сборе (вне помещения в занятое пространство) упадет с 0,030 до 0,018. В результате расчетные дневные тепловые потери для 1000 квадратных футов конструкции крыши / потолка снизятся с 2100 BTUH до 1260 BTUH.
2. При ежегодном потреблении тепловой энергии примерно 750 эквивалентных часов при полной нагрузке (разумно для коммерческого здания с внутренним притоком тепла от света, людей и оборудования) дополнительная изоляция сэкономит 7 термов газа или 8,40 доллара в год по цене 1,20 доллара за терм. (2100 — 1260) БТЕ / час * 750 часов
   100000 БТЕ / терм * 90% эффективность = 7 термов Исходя из примерно 1 доллара на квадратный фут для изоляции 1000 квадратных футов потолка, простая окупаемость инвестиций составит более 100 лет. Не вредно, но и не экономично.
3. Более важный вопрос — что произойдет с температурой в полости потолка. Дополнительная изоляция над потолком изменяет значение R этого компонента и результирующий температурный профиль. Значение R сборки 54,36

   Значение R от наружного воздуха до чердака: 31,50
   Разница температур (31,50 / 54,36) * (70-0): 40,6 ° F
   Температура в полости потолка (0 ° F на открытом воздухе + расчетная разница): 40,6 ° F

Хотя риск замерзания труб до 40 ° F по-прежнему отсутствует, температура достаточно близка для беспокойства, если здание перейдет в режим пониженной температуры в течение выходных.Кроме того, воздуховоды HVAC теперь находятся за пределами эффективной теплоизоляционной оболочки здания. Потери тепла из приточных каналов в более холодную полость потолка снизят температуру приточного воздуха для отопления в занимаемом помещении. Из-за более низкой температуры приточного воздуха некоторые жилые помещения могут не отапливаться. Аналогичным образом, охлаждающие воздуховоды будут находиться в более теплой, чем ожидалось, окружающей среде с соответствующим нежелательным (и, возможно, неожиданным) повышением температуры приточного воздуха, что снижает охлаждающую способность помещения.

Добавление изоляции снизит потери тепла, но стоимость установки может обеспечить или не обеспечить привлекательную экономию эксплуатационных расходов.И не менее важно учитывать изменение температурного профиля при принятии решения о том, сколько изоляции добавить и где ее разместить. В этом случае изоляция поверх потолка снижает температуру в полости потолка настолько, что это вызывает беспокойство.

Деревянная каркасная конструкция

Конструкция с деревянным каркасом популярна для легких коммерческих зданий или 2-х или 3-х этажей квартир над коммерческими помещениями первого этажа. Изоляция полости в 6-дюймовой стойке стены может быть R-21. Изоляционное значение R-6.88 деревянной стойки 2 × 6 настолько меньше, чем изоляция полости R-21, что расчеты U-value должны учитывать разницу.При расчете коэффициента теплопередачи для деревянного каркаса (каркасная стена или балочный потолок / стропильный потолок или сборка крыши) используется метод средневзвешенной площади. Средневзвешенное значение учитывает более низкую изоляционную ценность деревянного каркаса по сравнению с изоляцией полости. Деревянный каркас обычно используется для стен, но также используется для строительства крыши / потолка в небольших зданиях. В Таблице 3 показан расчет коэффициента теплопередачи для деревянного каркаса в сборе с чердаком без вентиляции и изоляцией в стропилах крыши.

Рассмотрим вариант вышеупомянутого примера потолочной камеры статического давления — небольшое офисное здание с деревянным каркасом и конструкцией крыши, показанной в Таблице 3.Середина чердака может быть законченным пространством с коленными стенами и незанятым местом под навесом, оставленным для оборудования HVAC и воздуховодов. Карнизное пространство находится внутри изолированной оболочки, поэтому воздуховоды и оборудование HVAC могут быть изолированы в соответствии со стандартами для оборудования в кондиционируемом помещении. С изоляцией в стропилах и чердаке без вентиляции пол карниза / потолок занимаемого пространства ниже, как правило, не изолирован.

Расчет градиента температуры для этой конструкции предсказывает температуру 60 ° F в пространстве карниза в расчетный день (70 ° F в помещении / 0 ° F на улице):

• U-значение сборки (средневзвешенное значение на стойках и между стойками): 0.024
• Значение R в сборе (1 / U): 41,67
• Показатель U от улицы до чердака (средневзвешенное значение): 0,028
• R-коэффициент от улицы до чердака (1 / U): 35,71
• Разница температур (35,71 / 41,67) * (70-0): 60,0 ° F
• Температура пространства карниза (0 ° F на открытом воздухе + расчетная разница): 60,0 ° F

При 60 ° F в пространстве карниза в самый холодный день отсутствует риск замерзания труб и минимальные потери тепла из каналов системы отопления.

Допустим, хозяин решил утеплить потолок этажом ниже.С дополнительной изоляцией R-38 в отсеках потолочных балок коэффициент U в сборе (вне помещения в занимаемое пространство) упадет с 0,024 до 0,014.

Дополнительная изоляция в нишах потолочных балок (перекрытие карниза) изменяет долю этого компонента в R-значении сборки и результирующем температурном профиле:

• Значение U в сборе (средневзвешенное значение для шпилек и между ними): 0,014
• Значение R в сборе (1 / U): 71,43
• Показатель U от улицы до чердака (средневзвешенное значение): 0.028
• R-коэффициент от улицы до чердака (1 / U): 35,71
• Разница температур (35,71 / 71,43) * (70-0): 35,0 ° F
• Температура пространства карниза (0 ° F на открытом воздухе + расчетная разница): 35,0 ° F

Несмотря на то, что все еще нет риска замерзания труб, проходящих через пространство карниза, температура находится в опасно близком диапазоне. При настройке пониженной температуры 55 ° F температура в пространстве карниза может упасть ниже 32 ° F, и возникнет опасность замерзания трубы, если наружная температура упадет ниже 9 ° F.

Что еще более важно, высокий коэффициент сопротивления изоляции в полу нижнего потолка выводит систему отопления за пределы эффективной изоляционной оболочки. Как и в случае с изолированной полостью потолка, потери тепла из приточных каналов в более холодное карнизное пространство снизят температуру приточного воздуха в занимаемом помещении. Более низкая температура приточного воздуха из-за теплоизоляции пола карниза может привести к нехватке тепла в помещениях ниже.

Мосты холода и температура поверхности

Пример конструкции деревянного каркаса иллюстрирует метод средневзвешенного значения для учета тепловых мостов, которые имеют некоторую изоляционную ценность.Тепловые мосты, такие как стальные шпильки, не имеющие изоляционных свойств, представляют собой другую проблему.
Стандарт ASHRAE 90.1 и Международный кодекс энергосбережения (IECC) содержат поправки к R ‑ значениям изоляции полости для учета теплового мостикового эффекта стальных шпилек. Разработчики таблицы рассчитали многомерный тепловой поток, чтобы получить поправочные коэффициенты, которые исключают необходимость расчета средневзвешенного значения, используемого для деревянного каркаса. В таблице 4 перечислены некоторые распространенные случаи из Standard 90.1 / таблицы IECC.

Эффективные R-значения полости представляют собой комбинированные характеристики стойки (или балки, или стропила) и изоляции. Нет необходимости в вычислении средневзвешенного значения (при обрамлении / между каркасами), используемом для деревянного каркасного строительства. Значения R в таблице относятся к расчетам теплопотерь и температуры помещения.

Риск конденсации и связанное с ним явление «ореола» (отложения мелких частиц грязи, выделяющие шпильки) зависят от местной температуры поверхности.Расчет значения R / градиента температуры, который прогнозирует профиль температуры в сборке, также работает для прогнозирования температуры внутренней поверхности. Для этого расчета R-значение от наружной стороны до внутренней поверхности представляет собой R-значение сборки за вычетом R-значения внутренней воздушной пленки:

• 0,68 для вертикальных поверхностей
• 0,61 для горизонтальных поверхностей с тепловым потоком вверх
• 0,92 для горизонтальных поверхностей с тепловым потоком вниз

Конденсат образуется на любой поверхности, температура которой ниже точки росы окружающего воздуха.Если температура поверхности ниже 32 ° F (что может случиться с дверными и оконными рамами), конденсат выглядит как иней. Пятна или отложения грязи, как правило, возникают там, где локальная температура поверхности ниже, чем на прилегающих поверхностях.

Стальные шпильки обладают такой высокой теплопроводностью по сравнению с изоляцией, что аналитикам требуется методика для оценки температуры поверхности в «каркасе» конструкции каркаса из стальных шпилек. Модифицированный зонный метод для стен с металлическими каркасами с изолированными полостями1, 2 обеспечивает работоспособную технику.

Рассмотрим 2 конструкции каркасной стены с одинаковыми значениями коэффициента теплопередачи: стойки 2 × 6 с изоляцией полости R-21 (U = 0,106 в сборе) и стойки 2 × 4 с изоляцией полости R-11 и сплошной изоляцией R ‑ 3 снаружи стоек (сборка U = 0,095). В таблице 5 представлены расчеты коэффициента теплопередачи для этих двух стен.

Стена 2 × 4 имеет небольшое преимущество с точки зрения более низких тепловых потерь, но экономия энергии по сравнению со стеной 2 × 6 может не оправдать дополнительных затрат труда и материалов для установки изоляционного слоя из пенопласта.(Непривлекательная экономика не мешает строительным нормам требовать наличия непрерывного изоляционного слоя для конструкции стен с полыми стальными стойками.)

Анализ температуры поверхности с учетом теплового моста стальной шпильки может привести к другому выводу.

Теплопроводность стальных шпилек (314 БТЕ / час / фут на дюйм толщины) настолько выше, чем у стекловолокна (0,29 БТЕ / час / фут на дюйм толщины), что эффект теплового моста стальных шпилек выходит за пределы ширина шпильки.Высокая теплопроводность (низкое значение R) стальной стойки означает, что холодная область стойки хорошо проникает в конструкцию стены. С этими холодными секциями в середине конструкции стены тепло течет по ширине изолированной полости (к холодной стойке) в дополнение к течению в основном направлении через толщину стены. Этот тепловой поток через стену (в отличие от стены) увеличивает зону воздействия или эффективную ширину теплового моста стальной стойки.

Зону воздействия или эффективную ширину стальной шпильки можно оценить как ширину фланца (обычно 1‑5 / 8 ″) плюс удвоенная глубина оболочки и других элементов, прикрепленных к внешней стороне шпильки с максимальной 1 ″ .3 В таблице 6 показаны зоны воздействия, значения коэффициента теплопередачи и температуры поверхности для примера стены 2 × 6 и стены 2 × 4 с непрерывной изоляцией R-3.

* Т дюйм = 70 ° F; Т вых = 20 ° F

При расчете коэффициента теплопередачи для зоны воздействия используется метод средневзвешенного значения, аналогичный методу, используемому для деревянного каркаса с небольшой разницей.Для стальных шпилек в этом методе фланцы и перегородка шпильки рассматриваются как отдельные расчетные слои.4

Температуры поверхностей в Таблице 6 были рассчитаны с использованием метода R-значение / температурный градиент, который использовался для вышеупомянутых случаев потолка и карниза. Например, температура поверхности стены с каркасом 2 × 4 со сплошной изоляцией из пенопласта 1/2 ″ составляет:

• U-значение сборки (средневзвешенное значение для области влияния): 0,180
• Значение R в сборе (1 / U): 5,56
• R-значение вне помещения на поверхность 4.88
• Разница температур (4,88 / 5,56) * (70-20): 43,9 ° F
• Температура чердака (0 ° F на открытом воздухе + расчетная разница): 63,9 ° F

Как и в случае с температурой полости потолка и карниза, общее значение R ‑ не говорит всей картины. Слой непрерывной изоляции в стене 2 × 4 защищает стальную стойку с высокой проводимостью от воздействия температуры, близкой к температуре наружного воздуха. Это уменьшает последствия теплового моста и повышает температуру внутренней поверхности.Требования строительных норм и правил для слоя непрерывной изоляции за пределами конструкции стены с полыми стальными стойками служат полезной цели.

Take Away Message

Понимание того, что температурный профиль в сборке изменяется пропорционально значениям R ‑ отдельных компонентов, является полезным инструментом для прогнозирования температурного градиента в стене. Расчет температурных профилей может дать разработчикам информацию о том, где разместить изоляцию в сборке. Он также может прогнозировать температуру поверхности и риск конденсации и предоставляет инструмент для оценки альтернативных вариантов конструкции.

Источники

1. Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. Справочник ASHRAE 2017: основы. Дюйм-фунт изд. Атланта, Джорджия: ASHRAE, стр 27.5-27.6.
2. Barbour, E., Goodrow, J., Kosny, J., and Christian, J.E., Mon. «Тепловые характеристики стен со стальным каркасом. Заключительный отчет.» Соединенные Штаты. DOI: 10,2172 / 111848. https://www.osti.gov/servlets/purl/111848
3. Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха.Справочник ASHRAE 2017: основы. Дюйм-фунт изд. Атланта, Джорджия: ASHRAE, стр. 27.5–27.6.
4. Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха. Справочник ASHRAE 2017: основы. Дюйм-фунт изд. Атланта, Джорджия: ASHRAE, пример 5, стр. 27.5-27.6.

Как смоделировать чердак в TRACE 700?

Чердак можно смоделировать как пространство, камеру статического давления или перегородку.

Моделировать как чердак:

Чердаки лучше всего смоделировать как отдельную комнату с типом комнаты (в соответствии с экраном Создание комнат> Комнаты), установленным на Без кондиционирования.Но как чердак прикреплен к остальной части здания? В большинстве случаев это лучше всего сделать, выставив пол чердака перед помещением (или пленумом) ниже с помощью выбора поля «Метод внешней температуры» «Смежная комната» на экране «Создать комнаты»> «Перегородки и этажи».

Если в выбранном соседнем помещении есть камера статического давления (т. Е. Высота вентиляционной камеры в соседнем помещении> 0) между потолком и полом чердака, то нагрузка от чердака назначается камере статического давления.Если выбранное смежное помещение не имеет вентиляционной камеры, то проводящая нагрузка от чердака становится нагрузкой потолка на соседнее помещение. Примечание. Чердак НИКОГДА не должен иметь камеру статического давления, т.е. всегда устанавливайте высоту камеры на чердаке равной 0. Используйте входы инфильтрации для моделирования вентиляции чердака.

Обсуждение в безусловной комнате:

При создании комнаты без кондиционирования следует помнить о нескольких вещах. При определении безусловного пространства необходимо внести изменения в нескольких различных областях:

Шаг 1: Создание комнат> Комнаты:

Установите точку дрейфа охлаждения на максимально возможное значение по сухому термометру, а для точки дрейфа при нагреве — на минимальное значение по сухому термометру, которое может возникнуть при безусловной температуре помещения.Это используется во время расчетного моделирования для расчета теплопередачи между помещением без кондиционирования и любыми смежными помещениями. Кроме того, это искусственно ограничивает высокие / низкие температуры, которые могут возникнуть в некондиционированной комнате во время моделирования энергии.

Установите сушильную лампу охлаждения на ту же температуру, что и в кондиционируемых помещениях, подключенных к той же системе. Это используется только во время проектирования для определения средней расчетной температуры по сухому термометру охлаждения помещения на уровне системы, которая может (если она подключена к настоящей системе кондиционирования) или не может использоваться в психрометрических расчетах.

Установите температуру сухого термометра обогрева на ту же температуру, что и в кондиционируемых помещениях, подключенных к той же системе, или на точку дрейфа обогрева помещения. Это используется в моделировании энергии в качестве начальной температуры в помещении в первый час года.

Термостат охлаждения и нагрева должен быть установлен на «Нет» (в основном для справки пользователя, поскольку это выполняется программой автоматически, когда она видит Тип помещения = Без кондиционирования). Эти поля будут игнорироваться как при моделировании, так и при моделировании энергии.

Шаг 2: Создание помещений> Внутренние нагрузки:

Внутренние нагрузки могут быть запланированы, но они не будут отображаться в отчетах о контрольных суммах, поскольку они не будут использоваться как часть психрометрии или определения размеров охлаждающего / нагревательного змеевика. Запланированные внутренние нагрузки будут влиять только на температуру в помещении без кондиционирования во время моделирования энергии.

Шаг 3: Создание комнат> Воздушные потоки:

Расчетные поля приточного воздушного потока для некондиционного помещения будут автоматически установлены на 0 во время расчетного моделирования.Поэтому их можно просто оставить пустыми.

Вентиляция может быть определена и запланирована, но если не кондиционируемое помещение подключено к системе кондиционирования, в которой вентиляция осуществляется через главный кондиционер, в не кондиционируемом помещении никогда не будет никакой части этой вентиляции, поскольку нет приточных воздуховодов. для подачи приточного и приточного воздуха в некондиционированное помещение. Единственный способ обеспечить вентиляцию помещения без кондиционирования — это присоединить его к системе, установив для его вентиляционной стойки значение Room Direct.

Убедитесь, что для флага ASHRAE Std 62.1 установлено значение Нет для безусловного пространства.

Проникновение может быть определено и запланировано и будет создавать как ощутимую, так и скрытую нагрузку на пространство во время моделирования энергии.

Вытяжка помещения также может быть определена и запланирована.

Поля VAV Controls игнорируются в безусловных пространствах.

Комментарии о моделировании:

1) Как правило, НЕ рекомендуется присоединять некондиционированное помещение к системе, которая подает кондиционированный воздух в другие помещения.Всегда лучше присоединить все комнаты без кондиционирования к их собственной системе (например, вентиляции и обогрева с установкой расписания охлаждающего / нагревательного змеевика на «Выкл.»), Чтобы они не мешали психрометрическим расчетам системы кондиционирования воздуха приточного воздуха с сухой лампой. Помните, по определению, что в некондиционированное помещение НЕ ДОПУСКАЕТСЯ какой-либо кондиционированный приточный воздух, поэтому его подключение к системе кондиционирования не имеет большого смысла. Конечно, возможно, что потолок комнаты без кондиционирования может создать нагрузку на общую потолочную камеру, но это, вероятно, очень незначительная проблема.

2) На экране «Создать комнаты»> «Перегородка / пол» в поле «Метод температуры прилегающего пространства» раздела «Смежная комната» можно использовать для учета теплопроводности между кондиционируемыми и некондиционируемыми комнатами.

3) Комната без кондиционирования (обычно туалет) может иметь вытяжку, которая вызывает отрицательное давление и, таким образом, втягивает поток воздуха в соседнюю комнату из соседней комнаты или коридора. Это состояние лучше всего моделируется с помощью поля «Перенос воздуха из соседнего помещения» на экране «Создание помещений — Воздушные потоки».

4) Во время моделирования проекта температура в помещении без кондиционирования фиксируется на уровне его точки дрейфа охлаждения в течение расчетных месяцев охлаждения и точки дрейфа нагрева в течение расчетного месяца отопления. Следовательно, при размещении рядом с кондиционированным помещением проводящая нагрузка будет определяться с использованием этих точек дрейфа.

5) Во время моделирования энергопотребления, в не кондиционируемом помещении год начинается с расчетной температуры сухого термометра и расчетной относительной влажности в помещении. Затем температуре и влажности в помещении позволяют дрейфовать в течение года в зависимости от внутренних нагрузок, инфильтрации, прилегающего воздушного потока и, возможно, механической вентиляции, если она подается непосредственно в помещение.Однако ни в коем случае нельзя допускать, чтобы сухой термометр в помещении превышал точку дрейфа охлаждения или опускался ниже точки дрейфа нагрева, поэтому важно сделать это разумным при определении параметров помещения. Если температура в помещении опускается выше точки дрейфа охлаждения, ее температура останется на уровне точки дрейфа охлаждения; если температура в помещении опускается ниже точки отклонения нагрева, ее температура фиксируется на уровне точки отклонения нагрева. Целью этого является предотвращение нереалистично высоких или низких температур, которые могли бы возникнуть в противном случае, если бы пользователь не подключил комнату к соседним комнатам и, таким образом, не имел границ поверхности для выделения внутреннего тепла.

В полях «Термостат», «Датчик CO2» и «Хьюмидистат» следует установить значение «Нет» (в основном для справки пользователя, поскольку это выполняется программой автоматически, когда она видит тип помещения = Без кондиционирования). Эти поля будут проигнорированы как расчетным, так и энергетическим моделированием.

Для модели в качестве пленума:

Шаг 1: Введите крышу в том виде, в каком она существует. Перейдите в раздел «Создать комнаты» и выберите вкладку «Комнаты». Используйте тепловое сопротивление акустического потолка, чтобы учесть теплопередачу между пространством и чердаком.Введите общий коэффициент сопротивления изоляции и гипсокартона. НЕ добавляйте изоляцию на крышу.

Шаг 2: Снова на вкладке «Создать комнаты»> «Помещения» введите высоту камеры (включая чердак) по следующей формуле:

(объем чердака / площадь чердака) + высота камеры (если она у вас есть) = высота от пола до пола

Шаг 3: Перейдите к экрану «Создание систем> Выбор», затем нажмите кнопку «Дополнительно» в правой части окна.Измените путь рециркуляции воздуха на «Канальный», а путь приточного воздуха на «Другой», чтобы рециркуляционный воздух не кондиционировал чердак.

Для моделирования в виде перегородки:

Расчет нагрузки не покажет прирост тепла из-за солнечной нагрузки на крышу. Тем не менее, максимальная температура чердака может быть оценена и впоследствии использована в качестве температуры прилегающего помещения. Для этого перейдите в «Создание комнат»> «Перегородки и перекрытия» и измените метод измерения температуры в соседнем пространстве на «Пропорционально».Введите минимальную и максимальную температуру чердака. Для северного климата типичные значения этих температур составляют 110 ° F для охлаждения и 40 ° F для обогрева.

Для моделирования помещения с скатной крышей:

Чердак следует моделировать как пространство только в том случае, если у вас есть обратный канал, т. Е. Нет притока тепла выхлопными газами.

Шаг 1. Перейдите к созданию комнат и создайте новую комнату

Шаг 2. Введите размеры мансардного этажа.

Шаг 3. Высота от пола до этажа может быть оценена с помощью следующего уравнения

(AtticVolume / AtticFloorSpace) + PlenumHeight (если он у вас есть) = от пола до высоты этажа

Если у вас есть вентиляционная камера, убедитесь, что комнаты под чердаком не имеют вентиляционной камеры и их высота от пола до пола соответственно уменьшена.

Шаг 4. Высота вентиляционной камеры чердачного помещения до 0

Шаг 5 . Запаздывание массы помещения / среднего времени до мгновенной нагрузки помещения

Шаг 6. Тип номера — Без кондиционера

Шаг 7. Измените точки дрейфа термостата на 140F и 1F для охлаждения и нагрева соответственно

Шаг 8. Добавьте крышу на чердак

Шаг 9. Добавьте стены чердака

Шаг 10. Оставьте для основного источника значение «для расчета»

Примечания:
При использовании программного обеспечения нажмите клавишу F1, чтобы получить справку по отдельным полям, относящимся к элементам, отображаемым на экране.

Как рассчитать площадь вентиляционных отверстий чердака, необходимую при добавлении вентиляционных отверстий на потолке

Добавление вентиляционных отверстий на чердаке под карнизами крыши.

Сохранение прохлады на чердаке летом может продлить срок службы крыши, а также сэкономить деньги на счете за кондиционирование воздуха. Для эффективного охлаждения чердака через него должен циркулировать наружный воздух. Одним из решений является использование естественной циркуляции, вызванной подъемом горячего воздуха, для подачи свежего воздуха на чердак через вентиляционные отверстия на потолке под карнизом, а затем вытеснение горячего воздуха через коньковые или фронтальные вентиляционные отверстия возле пика крыши.

Общее эмпирическое правило относительно количества общего необходимого вентиляционного пространства на чердаке состоит в том, чтобы иметь по крайней мере один квадратный фут вентиляционного пространства на каждые 150 квадратных футов площади чердака. В идеале половина вентиляционных отверстий должна быть расположена в потолке в нижней части крыши, а половина — в фронтальных или коньковых вентиляционных отверстиях вверху, чтобы обеспечить естественную циркуляцию воздуха через чердак.

Чтобы узнать, сколько вентиляционных отверстий вам необходимо установить:

• Рассчитайте общую необходимую площадь вентиляционных отверстий: Умножьте длину чердака на ширину в футах, чтобы найти площадь чердака, затем разделите на 150, чтобы найти общее необходимое пространство для вентиляции в квадратных футах.[(длина x ширина чердака в футах) ÷ 150 = общая площадь вентиляционных отверстий в квадратных футах]
  Пример: мансарда размером 50 x 30 футов будет иметь общую площадь 1500 квадратных футов, разделенную на 150, будет равно 10. кв. футов общего необходимого вентиляционного пространства.
• Рассчитайте необходимую площадь вентиляционных отверстий под потолком: Разделите общую площадь вентиляционных отверстий на два, чтобы определить площадь вентиляционных отверстий под потолком. [Вентиляционное пространство ÷ 2 = кв. Фут. Вентиляционная площадь под потолком]
  Пример: 10 кв. Футов. Вентиляционная площадь ÷ 2 = 5 кв. Футов. Вентиляционная площадь.
• Рассчитайте площадь каждого вентиляционного отверстия: Если известно, используйте «чистую свободную площадь», предоставленную производителем вентиляционного отверстия, которое вы будете использовать, которое учитывает фактическую открытую площадь вентиляционного отверстия, а не общий размер вентиляционного отверстия. .Для квадратных или прямоугольных вентиляционных отверстий умножьте длину на ширину вентиляционного пространства в дюймах, затем разделите на 144, чтобы преобразовать в квадратные футы [(lxw в дюймах) ÷ 144 = площадь вентиляционного отверстия в квадратных футах]
  Пример: вентиляционное отверстие 6 ″ x 12 ″ равняется 72 кв. дюйма, деленное на 144, равняется площади 0,5 кв. фута на одно вентиляционное отверстие.
  Для круглых вентиляционных отверстий умножьте радиус вентиляционного отверстия (половину диаметра) на его (квадрат), затем умножьте полученное значение на 3,14 (пи) и разделите на 144, чтобы найти количество квадратных футов [(r² в дюймах x 3.14) ÷ 144 = кв. Футов на вентиляционное отверстие].
  Пример: вентиляционное отверстие диаметром 6 дюймов будет иметь радиус 3 дюйма, умножение на само будет равно 9 дюймов, умножение на пи (3,14) даст 28,26 кв. Дюйма, деление на 144 даст площадь 0,196 кв. Фута. .. за вент.
• Определите необходимое количество вентиляционных отверстий на потолке: Разделите общую площадь вентиляционных отверстий на площади каждого вентиляционного отверстия. [площадь вентиляционных отверстий под потолком в кв. футах ÷ площадь отдельных вентиляционных отверстий в кв. футах = количество необходимых вентиляционных отверстий].
  Пример: 5 кв.фут. площадь вентиляционных отверстий под потолком, разделенная на 0,5 кв. фута. площадь вентиляционных отверстий равняется 10 необходимым вентиляционным отверстиям под потолком.

Распределите вентиляционные отверстия на потолке равномерно по низу низких сторон крыши.

Доступно несколько различных типов вентиляционных отверстий на потолке, включая непрерывные, круглые и перфорированные для винилового сайдинга. Мы обсудим самые простые в установке стандартные вентиляционные отверстия 8 ″ x 16 ″.

1. Сначала отметьте место, где вы хотите разместить вентиляционные отверстия в потолке, расположив их так, чтобы они помещались между балками или стропилами.
2. Вырежьте отверстие немного меньше, чем само вентиляционное отверстие, дисковой пилой или сабельной пилой. Не забывайте надевать защитные очки.
3. Убедитесь, что отверстие выходит на чердак и не заблокировано изоляцией или другими препятствиями.
4. Закрутите или прибейте вентиляционное отверстие.

Свежий воздух, в который втягиваются вентиляционные отверстия в потолке, должен выводиться около пика чердака через вентиляционные отверстия в фронтонах, коньковые вентиляционные отверстия в крыше, ветряные турбины или вентиляционные вентиляторы.

Дополнительная информация

Предыдущая статьяДобавление окон и дверей сегодняСледующая статьяЗеленые идеи в доме

Опираясь на свою 40-летнюю карьеру в области реконструкции, Дэнни более десяти лет работал экспертом по благоустройству дома на каналах CBS The Early Show и The Weather Channel.Его обширный практический опыт и понимание отрасли делают его незаменимым помощником по всем вопросам, связанным с домом — от советов по простому ремонту до полной реконструкции и помощи домовладельцам в подготовке их домов к экстремальным погодным условиям и сезонам.

Охлаждающая нагрузка — скрытое и явное тепло

Расчетная охлаждающая нагрузка (или приток тепла ) — это количество тепловой энергии, которое должно быть отведено из дома оборудованием HVAC для поддержания расчетной температуры в помещении в худшем случае. случай наружной расчетной температуры.

Существует два типа охлаждающей нагрузки:

• явная охлаждающая нагрузка
• скрытая охлаждающая нагрузка

Явная охлаждающая нагрузка относится к температуре здания по сухому термометру, а скрытая охлаждающая нагрузка — к температуре по влажному термометру здания. строительство.

Для летних условий необходимо рассчитать влияние влажности на выбор оборудования HVAC и скрытую нагрузку, а также ощутимую нагрузку.

Факторы, влияющие на ощутимую охлаждающую нагрузку

• Стеклянные окна или двери
• Солнечные лучи проникают в окна, световые люки или стеклянные двери и обогревают комнату
• Наружные стены
• Перегородки (разделяющие помещения с разной температурой)
• Потолки под потолком чердак
• Крыши
• Полы над открытым проходом
• Проникновение воздуха через трещины в здании, двери и окна
• Люди в здании
• Оборудование и приборы, работающие летом
• Освещение

Обратите внимание, что ниже одноуровневые стены, полы под землей и полы на бетонных плитах не увеличивают охлаждающую нагрузку на конструкцию и поэтому игнорируются.

Другой явный приток тепла устраняется оборудованием HVAC до того, как воздух достигнет комнат (выигрыш системы). Два элемента, которые могут потребовать дополнительной ощутимой холодопроизводительности от оборудования HVAC:

• воздуховод, расположенный в некондиционном пространстве
• вентиляционный воздух (воздух, который механически вводится в здание)

Таблица явной тепловой нагрузки и необходимого объема воздуха

Явная тепловая нагрузка — нагрев или охлаждение — и требуемый объем воздуха для поддержания постоянной температуры при различных перепадах температуры между входящим и комнатным воздухом указаны в таблице ниже:

Факторы, влияющие на скрытую охлаждающую нагрузку

Влажность введены в конструкцию через:

• Люди
• Оборудование и приборы
• Проникновение воздуха через трещины в здании, дверях и окнах

Другое скрытое тепловыделение устраняется с помощью оборудования HVAC до того, как воздух достигнет помещений (усиление системы).