Основы строительной теплофизики

Содержание

Введение 4

1. Основы строительной теплофизики 7

1.1. Общие указания к выполнению курсовой работы 10

2. Расчет на сопротивление теплопередаче наружных

ограждающих конструкций 10

2.1. Пример 1. Расчет сопротивления теплопередаче наружной

стены жилого дома 19

2.2. Пример 2. Расчет сопротивления теплопередаче

неоднородной ограждающей конструкции 21

3. Оценка теплоустойчивости ограждающих конструкций 25

3.1. Пример 3. Расчет на теплоустойчивость наружной стены

здания в теплый период года 29

4. Проверка ограждающей конструкции на возможность

конденсации влаги внутри ее 32

4.1. Пример 4. Расчет наружной стены здания на сопротивление

паропроницанию 37

4.2. Пример 5. Проверка внутренней поверхности наружной

стены здания на возможность конденсации влаги 43

Приложения 44

Библиографический список 57

Введение

 

Комплексное понятие качества (архитектурной среды) жилой застройки в первую очередь определяется комфортностью.

Состояние комфорта человека определяют многие факторы: тепловлажностный режим помещения, чистота воздуха и воздухообмен в помещении, экологическая чистота внутренней среды, зрительный и звуковой комфорт, эстетика, организация внутреннего пространства и др. (рис. 1), [8]

Рис. 1. От чего зависит комфорт в помещении

 

Из всех перечисленных факторов мы рассмотрим главные на наш взглядфакторы теплового комфорта – тепловлажностный и воздушный режимы в помещении (микроклимат помещения).

Ощущение теплового комфорта в помещении зависит от:

1) температуры воздуха;

Человек чувствует себя комфортно при температурах воздуха от 17⁰С до 26⁰С независимо от относительной влажности.

2) относительной влажности воздуха;

Ощущение комфортности пребывания в помещении мы чувствуем при влажностях воздуха примерно от 30% до 60%.

3) температуры поверхностей стен;

Чувство комфорта человека в помещении зависит, наряду с уже упомянутыми факторами, от теплового излучения поверхностей ограждающих это помещение конструкций (радиационной температуры). Человеку комфортно, если внутренние поверхности стен зимой не ниже, а летом не выше, чем на 3⁰С температуры воздуха в помещении (рис. 2). Этот температурный перепад нормируется в зависимости от назначения помещения и др. условий. В свою очередь, температура поверхностей стен зависит от их сопротивления теплопередаче.

 

Рис. 2. График распределения комфортных температур в помещении.

 

4) температуры поверхности пола;

Человек имеет непосредственный контакт с полами через подошвы ног. Для того, чтобы нам было комфортно, пол не должен "отбирать" у нас слишком много тепла. Таким образом, температура поверхности пола не должна быть ниже 15-20⁰С. Здесь играет роль также продолжительность пребывания человека в помещении. Оптимальной и приятной человек ощущает поверхность пола с температурой от 22⁰С до 24⁰С (рис. 3).

Рис. 3. График распределения комфортных температур пола в зависимости от времени пребывания человека в помещении

 

Температура пола 15⁰С ощущается еще приемлемой, если пребывание человека в помещении длится до 3 часов. Затем пол кажется уже прохладным, а примерно через 4 часа – холодным.

5) теплонакопительной способности стен (массивности стен);

Теплонакопительная способность играет большую роль как для зимней, так и для летней теплозащиты. Так как способность к накоплению тепла очень сильно зависит от плотности, то у тяжелых ограждающих конструкций она лучше, чем у легких. Зимой помещения с большой теплонакопительной способностью при отключении отопления охлаждаются не так быстро, а летом избыточное тепло в дневное время может накапливаться, чтобы отдать его в воздух помещения в прохладные ночные часы.

 

6) отношения амплитуд колебания температур (теплоустойчивости ограждения);

Температура наружного воздуха в течении суток (днем и ночью) непостоянна. Эти колебания температуры влияют на распределение температур внутри конструкции и на температуру воздуха внутри помещения. Чем меньше колебание температуры внутреннего воздуха (относительно наружного), тем лучше, т.е. человеку комфортнее.

Основная задача строительной теплофизики – обоснование наиболее целесообразных в эксплуатации решений зданий и ограждающих конструкций, удовлетворяющих требованиям обеспечения в помещениях благоприятного микроклимата для деятельности и отдыха человека.

Оптимальный микроклимат в помещении обеспечивается назначением обоснованной тепловой защиты от погодных воздействий и работой отопительно-вентиляционных установок.

Основная задача строительной теплофизики – обоснование наиболее целесообразных в эксплуатации решений зданий и ограждающих конструкций, удовлетворяющих требованиям обеспечения в помещениях благоприятного микроклимата для деятельности и отдыха человека.

Тепловая защита помещений рассчитывается исходя из климатических характеристик местности и тепловых параметров микроклимата в этих помещениях, от которых зависят влажностное состояние материалов конструкций и их теплофизические характеристики.

 

РАСЧЕТ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ

КОНСТРУКЦИЙ

 

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R_о должно быть не менее требуемого сопротивления теплопередаче R_o ^req_о.тр., определяемого по формуле (3), и приведенногонормируемогоприведенного сопротивления теплопередаче R^{IIreqо.тр ,} определяемого из условия энергосбережения по табл. 86, (второй этап), согласно п. 1.6.

В табл. 86 приведены минимальные значения сопротивления теплопередаче для строящихся зданий, а также реконструируемых и капитально ремонтируемых независимо от этажности. Срок введения в действие требований табл. 6 установлен с 1 января 2000 г.

Для зданий с влажным и мокрым режимом, зданий с избытками явного тепла более 23 Вт/м³, зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), и зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 ^оС и ниже, а также для внутренних стен, перегородок и перекрытий между помещениями при разности расчетных температур воздуха в этих помещениях более 6 ^оС приведенное сопротивление теплопередаче следует принимать не ниже значений, определяемых по формуле (3).

Параметры воздуха внутри жилых и общественных зданий следует определять не ниже температур, приведенных в таблице 1 – для холодного периода года, и не выше температур, приведенных в таблице 2 – для теплого периода года.

 

Таблица 1 – Оптимальная температура и допустимая относительная влажность воздуха внутри здания для холодного периода года

Тип здания	Температура воздуха внутри здания tint, ^0С	Допустимая относительная влажность воздуха jint, %
1. Жилые, школьные и другие общественные здания (кроме приведенных в 2 и 3)	20^* + 2	55 + 5
2. Поликлиники и лечебные учреждения	21 + 1	55 + 5
3. Детские дошкольные учреждения	22 + 1	55 + 5
^*21^0С в районах с расчетной температурой наиболее холодной пятидневки минус 31^0С и ниже.

 

Таблица 2 – Допустимые температура и относительная влажность воздуха внутри здания для теплого периода года

Тип здания	Температура воздуха внутри здания tint, ^0С	Относительная влажность воздуха внутри здания jint, %
1. Жилые, школьные и другие общественные здания (кроме приведенных в 2 и 3)	24 ± 4	60 ± 5
2. Поликлиники и лечебные учреждения	24 ± 4	60 ± 5
3. Детские дошкольные учреждения	24 ± 4	60 ± 5

 

Влажностный режим помещений зданий и сооружений в зимний период в зависимости от относительной влажности и температуры внутреннего воздуха следует устанавливать по табл. 31

 

Таблица 31

Режим	Влажность внутреннего воздуха, %, при температуре
до 12 ^оС	свыше 12 до 24 ^оС	свыше 24 ^оС
Сухой	до 60	до 50	До 40
Нормальный	Свыше 60 до 75	Свыше 50 до 60	Свыше 40 до 50
Влажный	Свыше 75	Свыше 60 до 75	Свыше 50 до 60
Мокрый	-	Свыше 75	Свыше 60

 

Зонуы влажности территории Россиивыбранного места строительства следует принимать по прил. 21 [I, прил. 1]. Далее устанавливаем Уусловия эксплуатации ограждающейих конструкциий в зависимости от влажностного режима помещенияй и зоны влажности строительства устанавливают по прил. 32. [I, прил. 2].

 

1.1. Требуемое сопротивление теплопередаче R^req_о.тр., м^{2 о}С/Вт ограждающих конструкций, за исключением заполнений световых проемов (окон, балконных дверей), следует определять по формуле

RRо.тр. =^req = n(t_intв – t_extн) / Dtн _n× a_intв, (3)

где Dt^н _n – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 42; [1, табл. 2^*];

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху согласно табл. 53; [1, табл. 3];

t_intв – расчетная температура внутреннего воздуха, ^оС, принимаемая согласно табл. 1, 2, ГОСТ и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений;

t_extн – расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, по СНиП 23-01.01.01-82 [2]; для расчета внутренних стен, перегородок и перекрытий между помещениями при разности расчетных температур воздуха в этих помещениях более 6⁰С – принимается расчетная температура воздуха более холодного помещения.

a_intв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 64.

 

Таблица 42

Здания и помещения	Нормируемый температурный перепад Dtn^н, ^оС для:
наружных стен	покрытий и чердачных перекрытий	перекрытий над проездами, подвалами и подпольямипокрытий и чердачных перекрытий	зенитных фонарейперекрытий над проездами, подвалами и подпольями
1. Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты	4,0	3,0	2,03,0	tint - td2,0
2. Общественные, кроме указанных в п. 1, административные и бытовые за исключением помещений с влажным или мокрым режимом	4,5	4,0	2,54,0	tint - td 2,5
3.Производственные с сухим и нормальным режимами	tint - td tв – tр, но не более 7	0,8 (tint - td), но не более 6	2,50,8 (tв – tр), но не более 6	tint - td 2,5
4. Производственные и другие помещения с влажным или мокрым режимом	tint - td(tв – tр)	0,8 (tint - td)	2,50,8 (tв – tр)	-2,5
5. Производственные здания со значительными избытками явного тепла (более 23 Вт/м^3)			2,512	tint - td 2,5
Обозначения, принятые в таблице 2: tinttв – то же, что в формуле (3);   td tр – температура точки росы, ^оС, при расчетной температуре и относительной влажности внутреннего воздуха, принимаемым по ГОСТ 12.1.005-88, СНиП 41-01, СанПиН 2.1.2.10022.04.05-91 и нормам проектирования соответствующих вующих зданий и сооружений.

 

 

Таблица 53

Ограждающие конструкции	Коэффициент n
1.Наружные стены и покрытия, перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и над проездами, зенитные фонари
2.Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом, перекрытия чердачные (с кровлей из рулонных материалов)	0,9
3.Перекрытия над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах	0,75
4.Перекрытия над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенные выше уровня земли	0,6
5.Перекрытия над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли	0,4
П р и м е ч а н и е – Для чердачных перекрытий теплых чердаков и цокольных перекрытий над подвалами с температурой воздуха в них tc большей text, но меньшей tint коэффициент n следует определять по формуле n = (tint – tc)/(tint – text).

 

 

Таблица 64

Внутренняя поверхность ограждающих конструкций	Коэффициент теплоотдачи aintiв,
1. Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты h ребер к расстоянию a между гранями соседних ребер h/a £ 0,3	8,7
2. Потолков с выступающими ребрами при отношении h/a > 0,3	7,6
3. Зенитных фонарей	9,9
4. Окон	8,0

 

1.2. Термическое сопротивление R, м²×^оС/Вт, однослойной, а также слоя многослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле

R = d / l (4)

где d - толщина слоя, м;

l - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м×^оС, при условиях эксплуатации "А" или "Б" по прил. 54.2 [1, прил. 2].

 

1.3. Термическое сопротивление R_kк, м²×^оС/Вт, ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев

R_kк = R₁ + R₂ + … + R_n + R_a.lв.п. (5)

где R_a.lв.п. – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по прил. 43. [1, прил. 4].

 

П р и м е ч а н и е. Слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждения, не учитываются.

 

1.4. Приведенное термическое сопротивление , м²×^оС/Вт, неоднородной ограждающей конструкции с теплопроводными включениями с толщиной, большей 50% толщины ограждения, теплопроводность которых не превышает теплопроводность основного материала более чем в 40 раз (многослойной каменной стены облегченной кладки с теплоизоляционным слоем и т.п.) определяется следующим образом:

 

а) плоскостями, параллельными направлению теплового потока, ограждающая конструкция (или часть ее) условно разрезается на участки, из которых одни участки могут быть однородными (однослойными) – из одного материала, а другие неоднородными – из слоев различных материалов, и термическое сопротивление ограждающей конструкции R_а.Т, м²×^оС/Вт, определяется по формуле

(6)

где АF₁, АF₂, …, АF_in – площади отдельных участков конструкции (или части ее), м²;

R₁, R₂, …, R_n – термические сопротивления указанных отдельных участков конструкции, определяемые по формуле (4) для однородных участков и по формуле (5) для неоднородных участков;

 

б) плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, ограждающая конструкция (или часть ее, принятая для определения R_а.Т) условно разрезается на слои, из которых одни слои могут быть однородными – из одного материала, а другие неоднородными – из однослойных участков разных материалов. Термическое сопротивление однородных слоев определяется по формуле (4), неоднородных слоев – по формуле (6) и термическое сопротивление ограждающей конструкции R_Тб – как сумма термических сопротивлений отдельных однородных и неоднородных слоев – по формуле (5).

Приведенное термическое сопротивление ограждающей конструкции следует определять по формуле

. (7)

Если величина R_а.Т превышает величину R_Тб более чем на 25% или ограждающая конструкция не является плоской (имеет выступы на поверхности), то приведенное термическое сопротивление такой конструкции следует определять на основании расчета температурного поля, см. [1,431].

1.5. Сопротивление теплопередаче R_о, м²×^оС/Вт, ограждающей конструкции следует определять по формуле

R_о = 1/a_intв + R_kк + 1/a_extн (8)

где a_extн – коэффициент теплоотдачи для зимних условий наружной поверхности ограждающей конструкции, , табл. 5.

 

В качестве первого варианта R_о принимается сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, большее R_{о тр.}

Таблица 75

Наружная поверхность ограждающих конструкций	Коэффициент теплоотдачи для зимних условий aextн,
1. Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне
2. Перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытий над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне
3. Перекрытий чердачных и над отапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах, а также наружных стен с воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом
4. Перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли, и над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли
5. При наличии в ограждающей конструкции прослойки, вентилируемой наружным воздухом	10,8

 

1.6. Определить требуемые сопротивления теплопередаче исходя из условия энергосбережения.

Для этого необходимо подсчитать градусо-сутки отопительного периода D_d (ГСОП) по формуле:

D_d ГСОП = (t_intв – t_{htот.пер .}) z_{от.пер . ht} (9)

где t_intв – то же, что в формуле (3);

t_{htот.пер}, z_{htот.пер .} – средняя температура, ^оС, и продолжительность, сут., периода со средней суточной температурой воздуха £ 8 ^оС, [2].

Затем по табл. 86 в соответствии с D_d ГСОП определить требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R_req.^II_о.тр.

Таблица 86

Здания и помещения	Градусо-. сутки отоп. периода, ^оС сут	Нормируемое пПриведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, Rreq^IIо.тр, м^2×^оС/Вт
Стен	Покрытий и перекрытий над проездами	Перекрытий чердачных, над неотапливаемымихолодными подпольями и подвалами	Окон и балконных дверей, витрин и витражей	Фонарей с вертикальным остеклением
Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы, общежития		2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6	3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2	2,8 3,7 4,6 5,5 6,4 7,3	0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60	0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, за исключением производственные и другие здания и помещенияй с влажным и мокрым режимом		1,6 2,4 3,0 3,6 4,2 4,8	2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4	2,0 2,7 3,4 4,1 4,8 5,5	0,33 0,38 0,43 0,48 0,53 0,48	0,23 0,28 0,33 0,38 0,43 0,48
Производственные с сухим и нормальным режимами		1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4	2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5	1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4	0,21 0,24 0,27 0,30 0,33 0,36	0,19 0,22 0,25 0,28 0,31 0,34
П р и м е ч а н и я: 1. Промежуточные значения следует определять интерполяцией; 2.1.Нормируемое Нормы сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций для помещений производственных зданий с влажным или мокрым режимами, с избытками явного тепла от 23 Вт/м^3, а также для помещений общественных, административных и бытовых зданий с влажным или мокрым режимами следует принимать как для помещений с сухим и нормальным режимами производственных зданий. 3.2. Пприведенное сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее, чем в 1,5 раза выше сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих конструкцийизделий.

Пример 1

Пример 2

Ограждающей конструкции

 

Исходные данные

 

1. Ограждающая конструкция – наружная стена из асбестоцементных панелей (ρg = 1800 кг/м³) с утеплителем из пенополиуретана (g ρ = 60 кг/м³) толщиной 0,06 м, общая толщина панели d_п = 0,08 м, высота 0,6 м, длина 6 м; с учетом горизонтального стыка из пенополистерола (ρg = 150 кг/м³).

2. Здание производственное.

3. Пункт строительства – г. Великий Новгород.

 

Порядок расчета

 

Расчетная температура внутреннего воздуха t_intв = 18 ^оС, относительная влажность j = 55%. Следовательно, влажностный режим помещения нормальный (табл. 31).

При условиях эксплуатации "Б" (см. пример 1):

t_intв = 18 ^оС

n = 1

Dt_nн = 8 ^оС

a_iв = 8,7

a_eн = 23

l_асб = 0,52 прил. 54

l_утепл = 0,041

l_{пенополистер} = 0,06

S_асб = 8,12

S_утепл = 0,55

S_{пенополистер} = 0,99

1. Панель условно разрезается плоскостями:

а) параллельными направлению теплового потока на участки I–XIV

(см. рис. 52);

б) перпендикулярными направлению теплового потока на слои 1-5

(см. рис. 52).

Рис. 52. Расчетная схема панели

 

2. Рассчитываем термическое сопротивление (R) согласно пункта 1.4

 

а) участков I-XIV:

- однородных участков по формуле 4;

R_I = R_III = R_VII = R_IX = R_XI = R_XIII =

- неоднородных участков по формуле 5:

R_II = R_IV = R_VI = R_X = R_XII = R_XIV =

R_VIII =

Определяем суммарную площадь этих участков с учетом длины панели

6 м:

FА_I + FА_III + FА_V + FА_VII + FА_IX + FА_XI + FА_XIII = 0,01 ´ 6 ´ 7 = 0,42 м²

FА_II + FА_IV + FА_VI + FА_X + FА_XII + FА_XIV = 0,084 ´ 6 ´ 6 = 3,024 м²

FА_VIII = 0,026 ´ 6 = 0,156 м²

 

Тогда термическое сопротивление R_аТа всех участков I-XIV согласно формуле 6 будет равно

R_аТ =

 

б) Рассчитаем термическое сопротивление:

- для однородных слоев 1 и 5 по формуле 3:

R₁ = R₅ =

- для неоднородных слоев 2, 3, 4 по формуле 6:

Тогда термическое сопротивление R_б всех слоев 1-5 согласно формуле 5 будет равно:

R_Тб = R₁ + R₂ + R₃ + R₄ + R₅ = 0, 019 ´ 2 + 0,085 ´ 2 + 0,406 = 0,614

 

3. Сравниваем величины R_аТ и R_Тб.

4. Поскольку величина R_аТ = 0,727 превышает величину

R_Тб = 0,614 не более чем на 25 %, то приведенное термическое сопротивление определяется по формуле 7:

5. Рассчитаем сопротивление теплопередаче данной ограждающей конструкции:

R_о =

 

6. Подсчитываем градусо-сутки отопительного периода (D_d ГСОП) для Великого Новгорода по формуле 9:

D_d ГСОП = [18-(-2,36)] 2210 = 4486,3532 гр.сут.

 

7. Проверяем условие энергосбережения по табл. 86:

Сопротивление теплопередаче панели ниже нормируемого значенияУсловие энергосбережения не выполняется, т.к.

R_о = 0,81 < 1,901

 

Таким образом, предлагаемая наружная ограждающая конструкция не отвечает предъявляемым современным требованиям и поэтому не может быть применима в Великом Новгороде.

32. ОЦЕНКА ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТИ ОГРАЖДАЮЩИХ

КОНСТРУКЦИЙ

 

Колебания температуры внутренней поверхности стен и покрытий возникают в основном в результате изменения температуры наружного воздуха. Свойство ограждения сохранять постоянство или ограничивать колебания температуры на внутренних поверхностях называют теплоустойчивостью.

В современном строительстве или применении легких ограждений фактор теплоустойчивости приобрел особое значение. В возводимых зданиях ограждения обычно имеют небольшую толщину, поэтому колебания температуры не затухают в толще ограждения и в значительной мере передаются с наружной поверхности на внутреннюю.

Мерой интенсивности затухания колебаний температуры является безразмерная величина D Д, называемая показателем тепловой инерции ограждения. Для теплофизически однородного слоя конструкции

DД = R × S (10)

где R – термическое сопротивление, ;

S – коэффициент теплоусвоения, .

 

Коэффициент теплоусвоения (S) по своему физическому смыслу является коэффициентом теплообмена при передаче через ограждение периодических тепловых воздействий путем теплопроводности.

Ограждения при одинаковом сопротивлении теплопередаче могут обладать различной тепловой инерцией, т.е. свойством в различной мере воспринимать тепло при периодическом колебании температуры наружного воздуха.

Ограждающие конструкции считаются:

- легкими при DД £ 4;

- средней массивности при 4 < DД £ 7;

- массивными при DД > 7.

Теплоустойчивость ограждения зависит от порядка расположения слоев и от того, какой материал будет располагаться в слое резких колебаний, который непосредственно прилегает к наружной поверхности.

Расчеты многослойных ограждений показывают, что конструкция более теплоустойчива, когда материал с высоким коэффициентом теплоусвоения располагается с внутренней стороны ограждения.

Наличие в конструкции ограждения воздушной прослойки увеличивает теплоустойчивость конструкции. В замкнутой воздушной прослойке целесообразно устраивать теплоизоляцию с теплоотражающей поверхностью. Слои конструкции, расположенные между вентилируемой наружным воздухом воздушной прослойкой и наружной поверхностью ограждающей конструкции должны иметь как можно меньшую толщину, поэтому целесообразно применять тонкие металлические или асбестоцементные листы.

Расчет теплоустойчивости заключается в проверке теплотехнических свойств ограждающей конструкции согласно [I, гл. 73].

В теплый период года Вв районах со среднемесячной температурой июля 21 ^оС и выше амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций зданий Аt_intв не должна быть более требуемой амплитуды Аt_в^тр при тепловой инерции наружных стен DД менее 4 и покрытий менее 5.

 

2.1. Тепловую инерцию ДD ограждающей конструкции следует определять по формуле:

DД = R₁×S₁ + R₂×S₂ + … + R_n×S_n, (11)

где R₁, R₂, …R_n – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, , определяемые по формуле (3) (см. п. 1.2.);

S₁, S₂, … S_n – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, , принимаемые в зависимости от условий эксплуатации "А" или "Б" по прил. 54.2 [I, прил. 3^*].

 

2.2. Требуемая амплитуда колебаний внутренней поверхности ограждения Аt_в^тр определяется по формуле

Аt_в^тр = 2,5 – 0,1×(t_extн – 21),

где t_extн – среднемесячная температура наружного воздуха за июль, ^оС, [2].

 

2.3. Амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждения следует определять по формуле

(13)

 

2.4. Аt_н^расч – расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха, ^оС, определяемая:

А t_н^desрасч = 0,5 А _t,t_extн + , (14)

где r - коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности конструкции, прил. 65; [I, прил. 7];

А t_extt_н – максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле, ^оС [2,3];, прил. 2];

JI_maxмакс, JI_aνср – соответственно максимальное и среднее значения суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации для вертикальных поверхностей западной ориентации, Вт/м², [СП 23-101], прил. 87;2, прил. 7];

a_ен – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции по летним условиям, :

a_ен = 1,16×(5 + 10 ), (15)

где – минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которых составляет 16 % и более, но не менее 1 м/с [2].[2, прил. 4].

 

2.5. Величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха v в ограждающей конструкции следует определять по формуле

v = 0,9 (16)

где е = 2,718 – основание натуральных логарифмов;

S₁, S₂,…S_n – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, , принимаемые по прил. 54;2 [1, прил. 3^*];

Y₁, Y₂,…Y_n – коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции, , определяемые согласно п. 2.6;

a_iв – то же, что в формуле 3;

a_eн – то же, что в формуле 14.

 

Порядок нумерации слоев принят в направлении от внутренней поверхности к наружной.

 

Для многослойной неоднородной конструкции с теплопроводными включениями в виде обрамляющих рёбер v следует определять согласно ГОСТ 26253-84 "Здания и сооружения. Метод определения теплоустойчивости ограждающих конструкций".

2.6. Коэффициент теплоусвоения слоя Y с тепловой инерцией D ³ 1 следует принимать равным расчетному коэффициенту теплоусвоения S материала этого слоя.

При D £ 1коэффициент теплоусвоения слоя определяется расчетом:

для первого слоя – Y₁ = ; (17)

для i -го слоя - Y_i = ; (18)

где R₁,R_i и S₁, S_i см п. 2.1.

 

В холодный период года

Расчетная амплитуда колебаний температуры помещений жилых и общественных зданий , ⁰С, не должна превышать ее нормируемого значения в течение суток:

- при наличии центрального отопления и печей при непрерывной топке – 1,5⁰С;

- при стационарном электро-теплоаккумулирующем отоплении – 2,5⁰С;

- при печном отоплении с периодической топкой – 3⁰С.

При наличии в здании отопления с автоматическим регулированием температуры внутреннего воздуха теплоустойчивость помещений в холодный период года не нормируется.

2.7. Расчетная амплитуда колебаний температуры воздуха в помещении , ⁰С определяется по формуле

, (19)

где М – коэффициент неравномерности теплоотдачи нагревательным прибором, принимаемый по табл. 9;

Q_о – средняя теплоотдача отопительного прибора, Вт, равная теплопотерям в соответствии с нормативными документами;

А_i – площадь i -й ограждающей конструкции, м²;

В_i – коэффициент теплопоглощения поверхности i - го ограждения, Вт/м²·⁰С, определяемый по формуле

В_i = 1/[(1/ , (20)

где - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/м²·⁰С, равный 4,5 + α_k;

α_k – коэффициент конвективного теплообмена внутренней поверхности, Вт/м²·⁰С, принимаемый равным для:

- внутреннего ограждения - 1,2;

- окна - 3,5;

- пола - 1,5;

- потолка - 3,5;

- коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности i-й ограждающей конструкции, Вт/м²·⁰С, определяемый согласно [3].

Нумерация слоев принимается в направлении от внутренней поверхности ограждения к наружной.

 

Пример 3

Ограждающей конструкции)