Методическое пособие_теплотехнический расчет

Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций: методические указания / Составители А.С. Самохвалов, И.В. Головных. – Томск : Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та.,

2013. – 38 с.

Рецензент: д.т.н., профессор С.Н. Овсянников Редактор: к.т.н., доцент В.Э. Дизендорф

Методические указания к курсовому и дипломному проектированию, выполнению расчетных работ по дисциплине «Строительная физика» для студентов направлений 270800 «Строительство», 270100 «Архитектура», 270300 «Дизайн архитектурной среды», 270200 «Реконструкция и реставрация архитектурного наследия» очной и заочной форм обучения, а так же для подготовки бакалавров всех форм обучения.

Печатается по решению методического семинара кафедры Архитектуры гражданских и промышленных зданий, протокол №1от 20.12.2012г.

Утверждены и введены в действие проректором по учебной работе 01.09.2013 В.В. Дзюбо

Подписано в печать 12.04.2013 Формат 60 90/16. Бумага офсет. Гарнитура Таймс

Уч.-изд. л. 2,1. Тираж 51. Заказ №____

Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2. Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ.

634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15.

2

Содержание

Введение………………………………………………........................ 4

Проектирование тепловой защиты зданий…..................................... 6

Нормирование тепловой защиты зданий…………………………… 7

Расчёт многослойной ограждающей конструкции………………… 10

Расчёт сопротивления теплопередаче ограждений…………………12

Расчёт термического сопротивления ограждения…………………..13

Расчёт приведённого сопротивления теплопередаче……………… 17

Санитарно-гигиенические требования к ограждающим конструкциям…………………………………………………….........21

Ограничение температуры на внутренней поверхности ограж-

дающей конструкции……………………………………………….. 21

Расчёт паропроницаемости ограждающих конструкций………….. 25

Расчёт воздухопроницаемости наружных ограждающих конструкций……………………........................................................... 33

Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций.......................35

Вопросы для самопроверки…………………………………………..37

Список литературы…………………………………………………... 38

3

Введение

Методические указания составлены для студентов направления подготовки бакалавров 270800 «Строительство» профиля подготовки «Промышленное и гражданское строительство», всех форм обучения, выполняющих курсовую работу по дисциплине Б2.В.1. «Строительная физика». В указаниях излагается методика комплексного теплотехнического расчета наружных ограждающих конструкций зданий, методика выбора светопрозрачных ограждающих конструкций. В процессе выполнения курсовой работы формируются следующие, предусмотренные Федеральным государственным образовательным стандартом (ФГОС-3), компетенции: ОК-1: владение культурой мышления, способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения. ОК-8: осознание социальной значимости своей будущей профессии, обладание высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности. ОК-5: способность использовать нормативные правовые документы в своей деятельности. ПК-1: способность осуществлять информационный поиск по системам объектов исследования. ПК-8: способность проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектных расчетов, разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию.

Работа над курсовой работой способствует приобретению студентом:

Знаний: Климатической оценки территории. Методов построения климатических карт и физических основ теплопередачи. Систем нормирования теплозащиты и норм климатических параметров территорий и помещений.

Умений: Планирования и осуществления своей деятельности. Выполнения расчета инсоляции и построения солнечных теней. Выполнения построения розы ветров и ветровых теней. Определения режимов эксплуатации помещений для различных климатических районов и периодов. Определения нормируемого сопротивления теплопередаче наружных ограждений. Опре-

4

деления толщины теплоизоляционного слоя в различных наружных ограждающих конструкциях. Определения приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции. Определения температуры на внутренней поверхности ограждающей конструкции в месте теплопроводного включения и оценивания вероятности образования конденсата. Определения температурного перепада между температурой внутреннего воздуха и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции. Определения сопротивления паропроницанию наружной ограждающей конструкции и сравнения его с нормативными значениями. Определения сопротивления воздухопроницанию ограждающих конструкций и конструкций окон и сравнения его с нормативными значениями. Подбирать конструкции окон для конкретных климатических условий и типов зданий. Пользования справочной литературой по направлению своей профессиональной деятельности.

Навыков: Приемов проектирования ограждающих конструкций и внутреннего климата помещений. Приемов проектирования ветрового, инсоляционного режима, а также приемов защиты территорий от снегозаносов. Инженерной терминологией в области строительной физики и климатологии.

5

Проектирование тепловой защиты зданий

Здание представляет собой замкнутый объем, отделенный от внешней среды наружными ограждающими конструкциями. Внутри здания должны поддерживаться параметры микроклимата, основными из которых являются температура и относительная влажность внутреннего воздуха, обеспечивающие комфортные условия для работы, проживания и отдыха. При этом параметры наружной среды постоянно меняются.

В холодный период года через наружные ограждающие конструкции происходят потери тепла, которые компенсируются теплопоступлением от системы отопления, а также в незначительной степени бытовыми тепловыделениями (включая тепло человека) и солнечной радиацией.

На рисунке 1 приведена схема тепловых потерь и поступлений через оболочку здания.

Рисунок 1. Схема теплопотерь и теплопоступлений в здании.

Величина тепловых потерь через наружные ограждающие конструкции зависит от их теплотехнических характеристик.

6

Показателем, характеризующим, теплотехнические характеристики наружных ограждающих конструкций является сопротив-

даче численно равно разности температур между температурами воздуха с внутренней и наружной стороны ограждения, при которой за 1 час через 1 м2 проходит 1 ватт тепла. То есть, чем выше сопротивление теплопередаче , тем меньшее количество тепла будет теряться через ограждающую конструкцию в единицу времени.

Нормирование тепловой защиты зданий

Тепловая защита зданий нормируется в соответствии со СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Нормами установлены три показателя тепловой защиты здания:

а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания;

б) санитарно-гигиенический, включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы;

в) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величинами теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.

Требования тепловой защиты здания будут выполнены, если в жилых и общественных зданиях будут соблюдены требования показателей "а" и "б" либо "б" и "в". В зданиях производственного назначения необходимо соблюдать требования показателей "а" и "б".

Первый показатель "а" регламентирует сопротивление теплопередаче отдельных видов ограждающих конструкций зданий (стен, чердачных перекрытий, покрытий, окон и балкон-

7

ных дверей, фонарей), которое должно быть не меньше нормируемого значения , определяемого по таблице 4 СНиП 23- 02-2003 «Тепловая защита зданий», для соответствующего вида ограждающей конструкции и типа здания. Нормируемое сопротивление теплопередаче определяется в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода района строительства и определяется по формуле

где – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий по позиции 1 таблицы 4 (жилые здания, а также лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы общежития) по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» (в интервале 20-22°С), для группы зданий по позиции 2 таблицы 4 (общественные здания, административные и бытовые, производственные и другие здания и помещения с влажным и мокрым режимом) – согласно классификации помещений и минимальных значений оптимальной температуры по ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» (в интервале 1621°С), зданий по позиции 3 таблицы 4 – по нормам проектирования соответствующих зданий;

, – средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10°С – при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых, и не более 8°С – в остальных случаях.

Нормируемое значение для различных видов ограждающих конструкций определяется по формуле

8

где a, b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы 4 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для соответствующих групп зданий и видов ограждающих конструкций.

Примеры расчета нормируемого сопротивления теплопередаче

Требуется определить нормируемое сопротивление теплопередаче стен, покрытий и перекрытий над проездами, чердачных перекрытий, окон и балконных дверей, фонарей с вертикальным остеклением жилых зданий для условий города Томска.

В соответствии со СНиП 23-01-99* «Строительная климатология», таблица 1, продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8°С в городе Томске а его средняя температура

.

Температура внутреннего воздуха в жилом здании в соответствии с ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях», таблица 1, , так как температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 для условий города Томска составляет (СНиП 23-01-99* «Строительная климатология», таблица 1).

Тогда, величина градусо-суток отопительного периода для

9

Расчет многослойной ограждающей конструкции

Современные конструкции наружных стен, как правило, представляют собой многослойную конструкцию, состоящую из прочного внутреннего слоя, эффективного теплоизоляционного материала и наружного облицовочного слоя.

Современные теплоизоляционные материалы, как правило, изготавливаются из пенополистирола, экструзионного пенополистирола, минераловатных плит и стекловолокнистых плит. Данные материалы имеют небольшую плотность от 10 кг/м3 и обладают наилучшими теплозащитными свойствами.

Расчет сопротивления теплопередаче ограждений

При разности температур воздуха с одной и с другой стороны ограждения температурная линия непрерывно снижается. Графически, изменение температуры при прохождении теплового потока через плоскую однородную стенку приведено на рисунке 2.

10