10374

где: αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, определяемы по табл. 3.4;

RS – термическое сопротивление S-го слоя однородной части фрагмента, (м²·°С)/Вт,

где: δs – толщина слоя, м;

λs – коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·°C), принимается по данным приведенным в [37, 73].

Таблица 3.4 Коэффициенты теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции

Приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен следует рассчитывать для всех фасадов рассматриваемого здания с учетом откосов проемов, без учета их заполнений.

Комплексное требование

Нормируемое значение удельной теплозащитной характеристики здания, kотрб ,

Вт/(м3·°С), следует принимать в зависимости от отапливаемого объема здания и градусо-суток отопительного периода района строительства по табл. 3.5 с учетом примечаний.

Удельная теплозащитная характеристика здания, kоб, Вт/(м3·°С), рассчитывается по

где: Rопр,i – приведенное сопротивление теплопередаче i-го фрагмента теплозащитной оболочки

здания, (м²·°С)/Вт;

Aф,i – i-го площадь фрагмента теплозащитной оболочки здания, м2; Vот – отапливаемый объем здания, м3;

250

251

где: Lj – суммарная протяженность линейной неоднородности j-го вида по всей оболочке рассматриваемого здания, м;

Nk – суммарное количество точечных неоднородностей k-го вида по всей оболочке здания, шт. Расчет удельной теплозащитной характеристики здания оформляется в виде таблицы,

которая должна содержать следующие сведения: наименование каждого фрагмента составляющего оболочку здания; площадь каждого фрагмента; приведенное сопротивление теплопередаче каждого фрагмента со ссылкой на расчет; коэффициент, учитывающий отличие внутренней или наружной температуры у фрагмента конструкции, от принятых в расчете ГСОП.

Форма представления результатов расчета представлена в табл. 3.6.

Таблица 3.6 Форма представления результатов расчета удельной теплозащитной характеристики

Санитарно-гигиеническое требование

Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции (за исключением вертикальных светопрозрачных конструкций, т.е. с углом наклона к горизонту 45° и более) в зоне теплопроводных включений, в углах и оконных откосах, а также зенитных фонарей должна быть не ниже точки росы внутреннего воздуха tр при расчетной температуре наружного воздуха tн, °С.

Минимальная температура внутренней поверхности остекления вертикальных светопрозрачных конструкций, т.е. с углом наклона к горизонту 45° и более (кроме производственных зданий) должна быть не ниже +3 °С, для производственных зданий – не ниже 0 °С. Минимальная температура внутренней поверхности непрозрачных элементов вертикальных светопрозрачных конструкций не должна быть ниже точки росы внутреннего воздуха помещения tр, при расчетной температуре наружного воздуха tн, °С.

Относительную влажность внутреннего воздуха для определения точки росы следует принимать:

-для помещений жилых зданий, больничных учреждений, диспансеров, амбулаторнополиклинических учреждений, родильных домов, домов-интерна-тов для престарелых и инвалидов, общеобразовательных детских школ, детских садов, яслей, яслей-садов (комбинатов)

идетских домов – 55 %;

-для кухонь – 60%;

-для ванных комнат – 65%;

-для теплых подвалов и подполий с коммуникациями – 75%;

-для теплых чердаков жилых зданий – 55%;

-для других помещений общественных зданий (за исключением вышеуказанных) – 50%.

3.1.3. Расчет влажностного режима зданий

Влага воздуха помещения.

Количество влаги в воздухе определяется его влагосодержанием d в г влаги на 1 кг сухой

252

части влажного воздуха. Кроме того, его влажностное состояние характеризуют упругостью или парциальным давлением водяных паров е, мм рт.ст. или относительной влажностью , %.

Воздух обладает определенной влагоудерживающей способностью. Например, при 20 °С каждый 1 кг сухого воздуха удерживает при полном насыщении 17,2 г водяных паров. При низкой температуре способность воздуха удерживать влагу становится незначительной (2 г при – 12 °С), с повышением температуры она возрастает (51 г при 40 °С).

Упругость водяного пара е качественно отражает свободную энергию влаги в воздухе. Величина е возрастает от нуля до максимальной упругости Е, соответствующей полному насыщению. Упругость е в этой связи можно рассматривать как измеритель энергетического потенциала водяных паров в воздухе. Диффузия влаги происходит в воздухе от мест с большей упругостью водяных паров к местам с меньшей упругостью.

Сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций

Сопротивление паропроницанию Rп, м2 ч Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее наибольшего из следующих требуемых сопротивлений паропроницанию:

а) требуемого сопротивления паропроницанию Rптр1 , м2 ч Па/мг, (из условия

недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации), определяемого по формуле:

влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха), определяемого по зависимости:

В формулах (3.15) и (3.16):

ев – упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и влажности этого воздуха;

Rп.н – сопротивление паропроницанию, м2 ч Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации;

ен – средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяемая согласно [33];

zо – продолжительность, сут, периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха согласно [33];

Ео – упругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации, определяемая при средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами;

w – плотность материала увлажняемого слоя, кг/м3, принимаемая равной о;

w – толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины однородной (однослойной) стены или толщине теплоизоляционного слоя (утеплителя) многослойной ограждающей конструкции;

wср – предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления zо, принимаемое по табл. 3.7; Е – упругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, равная

где: Е1, Е2, Е3 – упругости водяного пара, Па, принимаемые по температуре в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха

253

соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;

z1, z2, z3 – продолжительность, мес, зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов, определяемая согласно [33] с учетом следующих условий:

-к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5оС;

-к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха с минус 5 до плюс 5оС;

-к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха выше плюс 5оС.

где: ен.о – средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, определяемая по [33].

Сопротивление паропроницанию Rп, м2 ч Па/мг, однослойной или отдельного слоя

где: – толщина слоя ограждающей конструкции, м;– расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции,

мг/(м ч Па), принимаемый по [37, 73].

Таблица 3.7 К определению величины предельно допустимого приращения расчетного массового

отношения влаги в материале wср, %

Сопротивление паропроницанию многослойной ограждающей конструкции (или ее части) равно сумме сопротивлений паропроницанию составляющих ее слоев. Сопротивление паропроницанию воздушных прослоек в ограждающих конструкциях следует принимать равным нулю независимо от расположения и толщины этих прослоек.

Для обеспечения требуемого сопротивления паропроницанию ограждающей

конструкции следует определять сопротивление паропроницанию Rп конструкции в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации.

Не требуется определять сопротивление паропроницанию следующих ограждающих конструкций:

-однородных (однослойных) наружных стен помещений с сухим или нормальным режимом;

-двухслойных наружных стен помещений с сухим или нормальным режимом, если

254

внутренний слой стены имеет сопротивление паропроницанию более 1,6 м2 ч Па/мг.

Для защиты от увлажнения теплоизоляционного слоя (утеплителя) в покрытиях зданий с влажным или мокрым режимом следует предусматривать пароизоляцию (ниже теплоизоляционного слоя), которую следует учитывать при определении сопротивления паропроницанию покрытия.

3.2. Выбор исходных данных при проектировании систем отопления

При проектировании системы отопления гражданского или промышленного здания необходимо принять следующие исходные данные.

Параметры наружного воздуха определяют по [69] для данного города. Для холодного периода года выбирают следующие параметры:

-температуру наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 – tн;

-количество дней со среднесуточной температурой наружного воздуха < 8 °С – zот;

-среднюю температуру периода с температурой наружной воздуха < 8 °С – tот;

-средне-месячную относительную влажность воздуха наиболее холодного месяца – φ;

-максимальную из средних скоростей ветра по румбам за январь – v;

-среднюю месячную температуру наружного воздуха за январь – tн.х;

-зону влажности района строительства [69].

Параметры воздуха внутри помещения определяют согласно ГОСТ [34]:

-расчетную температуру воздуха внутри помещения – tв;

-расчетную относительную влажность воздуха внутри помещения – φв;

-влажностный режим помещений – нормальный;

-условия эксплуатации по приложению [69].

3.3. Расчет сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

3.3.1. Расчет сопротивления теплопередаче наружной стены

Необходимо задаться конструкцией наружной стены (рис. 3.1). Для принятой конструкции определяют требуемое сопротивление теплопередаче по санитарно-

где: tв – расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая согласно нормам проектирования соответствующих зданий;

tн – расчетная температура наружного воздуха в холодный период, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

где n – коэффициент, применяемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху [37];

αв, tн – то же, что в формуле (3.4).

Определяют градусо-сутки отопительного периода ГСОП, °С∙сут/год, по формуле (3.2).

По величине ГСОП по таблицам СП [37] определяют приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены с учетом экономических требований Rопр .

Величину сопротивления теплопередаче наружной стены Rо , (м2·°С)/Вт, определяют по зависимости

255

где: δi – толщина i-го конструктивного слоя ограждения, м;

λi – коэффициент теплопроводности i-го слоя ограждения, принимаемый по [9], Вт/(м·°С);

αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения к наружному воздуху, принимаемый по [37].

Рис. 3.1. Пример конструктивного исполнения наружной стены

Сравнивая величины Rопр и Rотр , выбирают из них большее значение. Для выбранной конструкции формула (3.21) будет иметь вид:

Если ограждающая конструкция выполнена из кирпича, то кирпичная кладка может иметь толщину 0,38 м (1,5 кирпича), 0,51 м (2 кирпича), 0,64 м (2,5 кирпича), т. е. кратна половине кирпича. Для выбранной конструкции наружной стены δ1 – толщина внутренней штукатурки, м, δ1 принимают 0,015 м; δ2, δ4 – толщины основных слоев, зависящие от несущей способности стены, м. Неизвестной величиной является толщина утепляющего слоя δ3. Решая выражение (3.22), определяют толщину принятого вида утеплителя δ3, м, приводя ее к стандартному

ближайшему равному или большему значению δ3ст . Величина δ3ст выбирается из стандартного номенклатурного ряда завода-изготовителя утепляющего материала.

Находят фактическое сопротивление теплопередаче наружной стены Rоф :

3.3.2. Расчет сопротивления теплопередаче покрытия

Необходимо задаться конструкцией покрытия (рис. 3.2) и определить требуемое сопротивление теплопередаче по формулам (3.20) и (3.2), аналогично расчету для наружной стены. Для конструкции покрытия формула (3.22) будет иметь вид:

В формуле (3.25) сопротивление теплопередаче железобетонной плиты покрытия Rж.б., (м2·°С)/Вт, принимают по [74, гл. 5], как для неоднородной ограждающей конструкции.

Неизвестной величиной является толщина утепляющего слоя δ4. Решая уравнение (3.24), определяют толщину принятого вида утеплителя δ4 и приводят ее к стандартному значению δст4 , аналогично расчету для наружной стены.

256

3.3.4. Пол на грунте

Сопротивление теплопередаче полов на грунте (Rо.п), а также стен подвальных помещений, расположенных ниже уровня земли, следует определять по следующей методике.

Потери теплоты через полы на грунте незначительны в общих теплопотерях помещения и для них применяется упрощенная методика расчета по зонам – полосам шириной 2,0 м, параллельным наружным стенам (рис. 3.4). При подсчете потерь теплоты через полы поверхность у угла наружных стен в I зоне вводится в расчет дважды по направлению обеих стен. Потери теплоты через подземную часть наружных стен и полы отапливаемых подвалов рассчитывают по зонам с отсчетом их от уровня земли.

Для неутепленных полов и стен ниже уровня земли с коэффициентом теплопроводности λ > 1,2 Вт/(м∙°С) расчет проводят по зонам, принимая Rо.п, (м2·°С)/Вт, равным: для I зоны – 2,1; для II зоны – 4,3; для III зоны – 8,6; для IV зоны – 14,2 (рис. 3.4). Для утепленных полов и стен ниже уровня земли с коэффициентом теплопроводности λут утепляющего слоя (толщиной δут) менее 1,2 Вт/(м∙°С) для каждой из зон расчет проводят по формуле:

должно быть не менее 0,6 Rотр стен здания, определяемого по формуле (3.19).

Сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов (окон, балконных дверей) принимают по [37].

Рис. 3.4. Определение площадей полов и стен, заглубленных ниже уровня земли: I – первая зона; II – вторая зона; III – третья зона; IV – четвертая (оставшаяся) зона

258

3.4. Определение тепловой мощности системы отопления здания

Тепловую мощность системы отопления здания Qот, Вт, определяют по формуле

где: Qогр – потери теплоты через наружные ограждения, Вт;

Qинф – расход теплоты на нагревание поступающего в помещение воздуха, Вт; Qбыт – бытовые поступления теплоты, Вт.

3.4.1. Теплопотери через наружные ограждения

Основные и добавочные потери теплоты следует определять, суммируя потери теплоты через отдельные ограждающие конструкции Qoгp, Вт, с округлением до 10 Вт [2]

(м2∙°С)/Вт;

tн – расчетная температура наружного воздуха для холодного периода года при расчете потерь теплоты через наружные ограждения или температура воздуха более холодного помещения при расчете потерь теплоты через внутренние ограждения, °С;

β – добавочные потери в долях от основных потерь теплоты.

Добавочные потери теплоты β через ограждающие конструкции следует принимать в долях от основных потерь теплоты через ограждения [74]:

- в помещениях любого назначения через наружные вертикальные и наклонные (вертикальная проекция) стены, двери и окна, обращенные на север, восток, северо-восток и северо-запад в размере 0,1; на юго-восток и запад в размере 0,05; в общественных, административно-бытовых помещениях при наличии двух наружных стен в размере 0,15 и 0,1 – в других случаях (рисунок 3.5);

–через необогреваемые полы первого этажа над холодными подпольями зданий в местностях с расчетной температурой наружного воздуха минус 40 °С и ниже в размере 0,05;

–через наружные двери, не оборудованные воздушными или воздушно-тепловыми завесами при высоте зданий H, м, от средней планировочной отметки земли до верха карниза: 0,2H – для тройных дверей с двумя тамбурами между ними; 0,27H – для двойных дверей с тамбуром между ними; 0,34H – для двойных дверей без тамбура; 0,22H – для одинарных дверей;

–для помещений общественных зданий (кроме лестничных клеток) высотой более 4 м суммарные теплопотери (с учетом всех добавок) увеличивают на 2 % на каждый метр высоты сверх 4 м, но не более чем на 0,15.

Рис. 3.5. Величины добавок к основным теплопотерям в зависимости от ориентации ограждений по сторонам света

Потери теплоты через внутренние ограждающие конструкции помещений допускается не

259