исследование свойств пенобетона

Основная задача строительной теплофизики сводится к определению площадей наружных ограждений (включая световые проемы, и перекрытия чердака и пола), их теплофизических характеристик и расчета теплопотерь с целью последующего расчет системы отопления.

Для расчета общего коэффициента теплопередачи kо используется метод суммирования термических сопротивлений слоев материалов ограждающих конструкций и сопротивления теплоотдаче на границах раздела «воздух – поверхность». Сум-

где Rо – общее термическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции.

3.2. Расчет термического сопротивления стен здания

Термическое сопротивление теплопроводности многослойного ограждения определяется как сумма толщин каждого слоя материала δi (в метрах) деленных на коэффициент теплопроводности соответствующего материала λi (Вт/м.К):

Теплопередача через наружные ограждения, кроме теплопроводности стен включает также и конвективную теплоотдачу от воздуха внутри помещения к внутренней поверхности стены и от наружной поверхности стены к окружающему воздуху снаружи помещения. Коэффициенты теплоотдачи принимаются в соответствии с СНиП для внутренней поверхности стены – αв=8,7 и αн=23,0 Вт/м2.К для наружной стены. Кроме того, при наличии в конструкции утепляющего слоя толщиной xут с коэффициентом теплопроводности λут≤1,163 Вт/м.К (рис.2) необходимо учитывать и сопротивление этого слоя Rус=хут/λут. Отсюда, общее термическое сопротивление многослойнойстенысоставляет:

31

б) отвечающее условиям энергосбережения; определяется исходя из значения ГСОП – градусосуток отопительного периода:

где tоп и Zоп – среднесуточная температура (≤8оС) и продолжительность отопительного периода, выбирается по табл. П.1 в зависимости от варианта задания.

тр

Значения требуемого сопротивления теплопередаче R 0 (II) в зависимости от расчетного значения ГСОП приведены в таб-

лице П.3. При этом, значение R 0тр (II), соответствующее вели-

чине ГСОП для условий варианта задания, получают методом линейной интерполяции двух ближайших табличных значений ГСОП.

Для расчета толщины утепляющего слоя xут из двух величин R 0тр выбирают наибольшее. Полученное значение толщины слоя xут

округляют в большую сторону и определяют общую толщину наружной стеныδнс. Далее определяют уточненноезначение термического сопротивления наружной стены Rнс с учетом утепляющего слоя и коэффициент теплопередачи kнс =1/Rнс , который используетсядляподсчетатеплопотерьчерезнаружныестены.

3.4. Расчет сопротивления теплопередаче и теплопотерь через вертикальные наружные ограждения.

Расчетное сопротивление теплопередаче наружной стены R 0нс вычисляется с учетом сопротивления утепляющего слоя xут/λут , а значение коэффициента теплопередачи наружной стены kнс=1/R 0нс . Величину теплопотерь через наружную стену оп-

ределяют путем умножения рассчитанного значения теплового потока qнс=kнс·(tв-tн) на ее площадь Fнс за вычетом площади све-

33

товых проемов, теплопотери через которые определяются отдельно (см. ниже).

Приведенное требуемое сопротивление теплопередаче R 0тр

заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и др.) определяется из данных табл. П.3 в зависимости от значения ГСОП для окон методом линейной интерполяции.

Исходя из условия Rо≥R 0тр по табл.П.4 подбирается тип заполнения световых проемов, наиболее близкий по величине сопротивления к R 0тр .

Коэффициент теплопередачи kсп и теплопотери Qсп через заполнение световых проемов определяются таким же методом, что и для наружных стен. Для окон с одинаковым заполнением и одинаковой площади суммарные теплопотери получают простым умножением на число окон.

3.5.Расчет теплопотерь через пол первого этажа

Конструкция пола первого этажа (одинаковая для всех вариантов) приведена на рис.4 и включает сосновые доски на лагах, опирающихся через кирпичные столбики на железобетонную панель с утепляющим слоем.

Толщина утепляющего слоя xут выбирается по варианту задания из табл.2, λут=0,07 Вт/(м.К) одинаков для всех вариантов. Термическое сопротивление воздушной прослойки Rвп=0,165 (м2.К)/Вт. Размеры и расчетная площадь теплопередачи пола Fп для каждого помещения определены выше.

34

Рис.4. Конструкция пола первого этажа: 1 – доска сосновая

(ρ=500 кг/м3); 2 – воздушная прослойка (δвп=0,04 м); 3 – плиты минераловатные жесткие на синтетическом связующем (ρ=200 кг/м3); 4 – панель перекрытия железобетонная (ρ=2500 кг/м3);

Для полов на лагах применяется упрощенный метод расчета, основанный на различиях теплопередачи через различные участки пола. При этом, поверхность пола помещения делится параллельно наружным стенам на три зоны по 2 метра и четвертую зону за их пределами, как представлено на рис.5. Каждая из

зон имеет условное сопротивление теплопередаче Rпi . Расположение зон для рассматриваемых в задании помещений показаны на рис.5. Значения Rпi (м2.К/Вт) для различных зон состав-

ляют:

I–2,15; II–4,3; III–8,6; IV–14,2.

Рис. 5. Распределение площади пола по зонам с различным термическим сопротивлением (м2.К/Вт)

Сучетом утепления и воздушной прослойки толщиной xут

иδвп, соответственно (рис.4), общее сопротивление теплопередаче для каждой зоны будет равно сумме сопротивления зоны и утепляющих слоев.

Значения xут выбираются с вариантом задания по табл.2. Для полов на лагах в формулу для расчета сопротивления теплопе-

35

редаче вводится дополнительный коэффициент 1,18. Термиче-

ское сопротивление воздушной прослойки принимается равным

Rвп=δвп/λвп=0,165 м2.К/Вт.

Таким образом, общее сопротивление каждой отдельно

а общие теплопотери через пол (для всей его поверхности) рассчитываются как произведение коэффициента кпi для каждой зоны на ее площадь F и градиент температуры, а общие теплопотери суммируются: Qоп=(tв-tн)·Σ( кпi ·Fi). Площадь пола первой

зоны, примыкающей к углу, учитывается дважды из-за дополнительного переохлаждения (заштрихованная область на рис.5).

Таблица 2

Толщина слоя утепляющего слоя в конструкции пола первого этажа

Общая высота пола hп отсчитывается от верхнего уровня подготовки пола (плиты) до верхнего уровня покрытия доской.

3.6. Расчет теплопотерь через пол чердачного перекрытия

Конструкция чердачного перекрытия в виде оштукатуренной снизу монолитной железобетонной плиты с утепляющим слоем приведена на рис.6. Размеры элементов конструкции тип утепления, в зависимости от варианта работы, указаны в табл.3.

36

Задачей расчета является определение необходимой толщины утепляющего слоя xут чердачного перекрытия и определение теплопотерь через потолок помещений.

Величина xут определяется как и для вертикальных наружных ограждений (стен здания) по методике раздела 3.3. Отличается только принятое значение коэффициента теплоотдачи с наружной стороны ограждения и нормируемый перепад темпе-

ратур tн. Для чердачного перекрытия принимается величина αн=12,0 Вт/(м2.К), а величина tн=3 К. Далее, исходя из кли-

матических условий района застройки и вышеприведенных значений параметров рассчитываются величины R0тр (I) и (II), при-

чем значение (II) выбирается по табл. П.3 для чердачных перекрытий и отличается от этой величины для наружных стен.

Рис.6. Конструкция пола чердачного перекрытия: 1 – цементнопесчаный раствор (1800 кг/м3); 2 – железобетонная плита (2500 кг/м3); 3 – утепляющий слой.

Таблица 3

Конструкция пола чердачного перекрытия

37

После определения величины xут (округленной в большую сторону) рассчитывается общее термическое сопротивление чердачного перекрытия Rчп с учетом утепления и его общая толщина δчп Общие теплопотери через перекрытие Qчп рассчитываются как и для наружной стены путем умножения площади

потолков помещения Fчпi на коэффициент теплопередачи через

чердачное перекрытие (для одноэтажного здания) kчп и разность

температур Qчп=kчп.Fчп·(tв-tн)

Эти величины следует рассчитать отдельно для помещений «101» и «102», учитывая различия в площадях Fчп и tв каждого помещения.

Результаты расчетов сводятся в таблицу А:

Таблица А

Результаты расчета теплопотерь через наружные ограждения помещений

38

Qi, Вт Общие теплопотери Qтп =ΣQi , Вт

102Площадь, м2

ko, Вт/м2.К

Qi, Вт

Общие теплопотери Qтп =ΣQi , Вт

4. РАСЧЕТ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТИ И ТЕПЛОПОТЕРЬ НА НАГРЕВАНИЕ ВОЗДУХА

ПРИ ЕГО ИНФИЛЬТРАЦИИ

4.1. Расчет разности давлений снаружи и внутри помещения и определение требуемого сопротивления воздухопроницанию

Инфильтрация воздуха в жилых помещениях происходит за счет разности давлений p наружного воздуха и воздуха в помещении, связанного с различием температур и плотностей воздуха. Дополнительной причиной инфильтрации является ветровое давление, возникающее в результате перехода динамического давления в статическое у стен здания.

Основной параметр, характеризующий устойчивость здания к инфильтрации наружного воздуха в помещение – сопротивление воздухопроницанию Rи (м2.ч.Па2/3/кг). Для наружных стен, в данном случае, необходимо соблюдение условия

где Gн – нормативная воздухопроницаемость наружной стены (в данном задании принимается 0,5 кг/(м2.ч ). Для световых про-

емов Rитр = p2/3/Gн. Величина Gн для световых проемов жилых зданий принимается равной 6,0 кг/(м2.ч).

Разность давлений воздуха на наружной и внутренней по-

верхностях стен здания определяется по формуле p=0,55·Hр· (gн - gв)+0,03gнν2

39

где Нр - расчетная высота здания (от поверхности земли до верха карниза, 3 м), gн и gв - удельный вес наружного и внутреннего воздуха (Н/м3), определяемый по формулам:

gн=3463/(273+tн ); gв=3463/(273+tв) ()

где ν – максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16 % и более (данные в табл.П.1).

Определив разность давлений р, далее с использованием нормативных значений Gн для стен и световых проемов рассчиты-

вают величину Rитр по формулам: Rитр = p/Gн – для стен;

Rитр =(1/Gн)·[( р/ ро)2/3 ] – для световых проемов.

ро=10 Па – стандартная разность давления воздуха, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию.

Расчет сопротивления воздухопроницанию наружных ограждений

Сопротивление воздухопроницанию многослойного ограждения (стены) равно сумме сопротивлений воздухопроницанию каждого слоя:

Исходные данные для расчета для различных материалов приведены в табл. П.2. При этом, табличные значения приведены для слоев определенной толщины. Поэтому, их необходимо

пересчитывать на толщину слоя материала для конструкции стены по заданию или Rи1=Rитабл(δтабл/δст)

Например,

40