Теплотехнического расчета ограждающих конструкций

 

В задачи строительной теплотехники входит:

- обеспечение тепловой защиты зданий в зимний период времени с помощью соответствующих ограждающих конструкций и надежной защиты помещений от перегрева в летний период;

- придание наружным ограждающим конструкциям достаточной сопротивляемости к инфильтрации, паропроницанию и теплоустойчивости.

- изучение процессов изменения температуры и парциального давления внутри ограждающих конструкций.

 

 

Пример  расчета  для выполнения заданий 1 и 2

Для наружной стены определить толщину утеплителя и выполнение санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания

А. Исходные данные

 

Стена из кирпича слоистой конструкции: внутренний слой – кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича  = 1200 кг/м³, утеплитель - минераловатные полужесткие плиты плотностью = 100 кг/м³; с наружной стороны – кирпичная кладка из лицевого керамического кирпича толщиной 120 мм и плотностью =1600 кг/м³.

Место строительства – г. Пермь.

Зона влажности – нормальная.

Продолжительность отопительного периода = 229 суток.

Средняя расчетная температура отопительного периода = –5,9 ºС.

Температура холодной пятидневки = –35 ºС.

Температура внутреннего воздуха = + 20ºС;

Влажность внутреннего воздуха  = 55 %;

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения = 8,7 Вт/м² °С.

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения = 23 Вт/м²·°С.

 

Б. Порядок расчета

Определяем величину градусо-суток отопительного периода по формуле (2) /5/

= (20–(–5,9)·229 = 6160,1 ºС^.сут.

Нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен вычисляем по формуле (1) /5/ при значениях коэффициентов = 0,00035 и = 1,4

 

 =0,00035·6160,1 + 1,4 =3,56 м²·°С/Вт. 

Для наружных стен из кирпича с утеплителем следует принимать приведенное сопротивление теплопередаче с учетом коэффициента теплотехнической однородности , который для стен толщиной 510 мм равен 0,74 (п.8,17 /6/), т.е.,

 

= ,

где  – общее сопротивление теплопередаче ограждения, м²·°С/Вт.

 

Расчет ведется из условия равенства = , следовательно,

= = = 4,81 м²·°С /Вт.

 

Нормируемые теплотехнические показатели материалов стены определяем по приложению (Д) /6/ и сводим их в таблицу.

  

№ п/п	Наименование материала	, кг/м^3	, м	,Вт/(м·°С)	, м^2·°С/Вт
1	Известково-песчаный раствор	1600	0,015	0,81	0,019
2	Кирпичная кладка из пустотного кирпича	1200	0,380	0,52	0,731
3	Плиты пенополистирольные	100	Х	0,052	Х
4	Кирпичная кладка из пустотного кирпича (облицовочного)	1600	0,120	0,58	0,207

 

Общее термическое сопротивление стены без учета утеплителя составляет

 

=   м²·°С/Вт.

 

Определяем термическое сопротивление утеплителя

 

 = 4,81 – 1,115 = 3,695 м²·°С/Вт. 

 

Используя формулу (6) СП 23-101-04, находим толщину утеплителя

 

 =  · = 0,052·3,695 = 0,192 м.

 

Принимаем толщину утеплителя 200 мм.

Окончательная толщина стены будет равна (380+200+120) = 700 мм

Определяем общее фактическое сопротивление теплопередаче ограждения с учетом принятой толщины утеплителя:

 

1,115+ = 4,96 м²·°С/Вт.

Рассчитываем фактическое приведенное сопротивление теплопередачи,                                               

   = 4,96 · 0,74 = 3,67 м²·°С/Вт.   

Условие,  = 3,67 > , = 3,56 м²·°С/Вт, выполняется.

 

В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

Тепловой защиты здания

I. Проверяем выполнение условия .

По формуле (4) /5/ определяем

= ºС.

Согласно табл. 5 /5/ = 4 °С, следовательно, условие, = 1,75 <  = 4 ºС, выполняется.

II. Проверяем выполнение условия .

Для расчета  используем формулу (25) /6/

 

 = ºС.

 

Согласно приложению (Р) /6/ для температуры внутреннего воздуха = 20 ºС и относительной влажности  = 55 % температура точки росы = 11,62 ºС, следовательно, условие, 10,69 ºС, выполняется.

 

      Вывод: Ограждающая конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

2.Пример  расчета для выполнения задания 3 и 4

Для чердачного перекрытия холодного чердака определить толщину утеплителя и выполнение санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания

А. Исходные данные

Чердачное перекрытие состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.

 

№ п/п	Наименование материала	, кг/м^3	, м	, Вт/(м·°С)	, (м^2·°С/ Вт)
1	Железобетон (ГОСТ 26633)	2500	0,22	2,04	0,142
2	Пароизоляция – 1 слой рубитекса (ГОСТ 10293)	600	0,005	0,17	0,029
3	Плиты полужесткие минераловатные на битумных связующих (ГОСТ 10140–80)	100	Х	0,07	-

 

Место строительства – г. Пермь.

Климатический район – I B.

Зона влажности – нормальная.

Продолжительность отопительного периода = 229 сут.

Средняя расчетная температура отопительного периода = –5,9 ºС.

Температура холодной пятидневки = –35 ºС.

Температура внутреннего воздуха = + 20ºС;

Влажность внутреннего воздуха  = 55 %;

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения = 8,7 Вт/м²·°С.

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения = 12, Вт/м²·°С.

 

Б. Порядок расчета

 

Величина градусо-суток отопительного периода для г.Перми составляет =6160,1 ºС·сут (см. пример 1).

 Нормируемое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия вычислям по формуле (1) /5/ при численных значениях коэффициентов = 0,00045 и = 1,9

 

 = 0,00045·6160,1 + 1,9 = 4,67 м²·°С/Вт

 

Из условия равенства общего термического сопротивления  нормируемому , т.е. = , определяем по формуле (7) СП 23-101-04 термическое сопротивление чердачного перекрытия R _к:

 

 = 4,67 – (1/8,7 + 1/12) = 4,67 – 0,197 = 4,473 м²·°С/Вт,

 

которое может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев

 

,

 

где – термическое сопротивление железобетонной плиты перекрытия, величина которого составляет 0,142 м²·°С/Вт [3];

– термическое сопротивление слоя пароизоляции;

R _ут – термическое сопротивление утепляющего слоя, определяемое из выражения:

 

4,473 –(0,142 + 0,029) = 4,302 м²·°С/Вт.

 

Далее по формуле (6) СП 23-101-04 вычисляем толщину утепляющего слоя

 

= 4,302·0,07 = 0,301 м.

 

Принимаем толщину утепляющего слоя равной 300 мм.

Определяем общее фактическое сопротивление теплопередаче ограждения с учетом принятой толщины утеплителя

 м²·°С/Вт.

Условие, 4,65 = 4,67 м²·°С/Вт, выполняется.

 

В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

Тепловой защиты здания

 

I. Проверяем выполнение условия .

      Величину определяем по формуле (4) /5/

 

= °С.

 

Согласно табл. (5) /5/ ∆ t _n= 3 °С, следовательно, условие, = 1,38 < ∆ t _n= 3 °С, выполняется.

II. Проверяем выполнение условия .

Значение рассчитываем по формуле (25) /6/

 

 = 20 - = 20 – 1,38 = 19,6 °С.

 

Согласно приложению (Р) /6/ для температуры внутреннего воздуха = 20 °С и относительной влажности = 55 % температура точки росы = 11,62 °С, следовательно, условие, =19,6 =10,69 °С, выполняется.

 

Вывод: Чердачное перекрытие удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

 

Библиографический список

1. Ильинский В.М. Строительная теплофизика (Ограждающие конструкции и микроклимат зданий). М.:Стройиздат, 1974. – 319 с.: ил.

2. Предтеченский В.М. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Т.11.Основы проектирования.М.: Стройиздат, 1976.-215 с.: ил.

3. Шептуха Т.С. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций: метод. указания / Т.С.Шептуха; Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2001. 22 с.: ил.

4. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. М.: Стройиздат, 1973.

5. Строительные нормы и правила, СНиП 23-02-03 “Тепловая защита зданий”.-М.: Госстрой России, 2004.

6. Свод правил по проектированию и строительству СП 23-101-04 “Проектирование тепловой защиты зданий”. М.: Госстрой России. 2004.

7. Строительные нормы и правила, СНиП 23-01-99 “Строительная климатология”.М.: Госстрой России.1999.

 

 

Приложение 1