Теплотехнический расчет ограждающих конструкций. И.В.Захарова, Н.А.Дьякова

10

4. НОРМИРУЕМОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Приведённое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций Ro следует принимать не менее нормируемых значений сопротивления теплопередаче Rreq. Таким образом, должно выпол-

няться неравенство Ro ≥ Rreq.

Существует два уровня нормирования Rreq.

1. Нормирование по санитарно-гигиеническим и комфорт-

ным условиям, не допускающим образования конденсата и плесени на внутренней поверхности ограждающих конструкций, а также их морозного разрушения в результате переувлажнения. Принимается только для следующих видов зданий:

зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м3;

зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной);

зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха не вы-

ше +12 оС;

для внутренних стен, перегородок и перекрытий между поме-

щениями при разности расчетных температур воздуха в этих помещениях более 6 оС.

В этом случае нормируемое сопротивление теплопередаче определяется по формуле

11

отношению к наружному воздуху, определяемый по табл. 7; αint – то же, что в формуле (1).

Таблица 6

Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции [1, табл. 5]

1. tint –то же, что в формуле (4).

2. td – температура точки росы, °С, при расчетных температуре и относительной влажности внутреннего воздуха, принимаемым по прил. 2, а также согласно ГОСТ 12.1.005, СНиП 41-01 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений. Пример расчета температуры точки росы приведён в разделе 7.

12

Таблица 7

Коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху [1, табл. 6]

П р и м е ч а н и е 1. Для чердачных перекрытий теплых чердаков и цокольных перекрытий над

подвалами с температурой воздуха в них tc большей text, но меньшей tint, ко-

эффициент n следует определять по формуле

n = (tint - tc)/(tint - text)

2. Нормирование из условий энергосбережения и долговечно-

сти. Установлен с целью экономии затрат на отопление зданий и снижения расходов на капитальные ремонты стен. Принимается по табл. 8 для всех видов зданий, кроме указанных в п. 1, в зависимости от граду-

со-суток отопительного периода, определяемых по формуле

прил. 1).

13

Таблица 8

Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций [1, табл. 4]

14

Продолжение табл. 8

П р и м е ч а н и я

1. Промежуточные значения Rreq следует определять по формуле

Rreq= a·Dd + b,

Dd – градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта;

a, b – коэффициенты, значения которых принимаются по данным таблицы для соответствующих групп зданий, за исключением графы 6 для групп зданий в поз.1, где для интервала до 6000 °С·сут: a = 0,000075, b = 0,15;

для интервала 6000-8000 °С·сут: a = 0,00005, b = 0,3; для интервала 8000 °С·сут и более a = 0,000025, b = 0,5.

2.Нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее чем в 1,5 раза выше нормируемого сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих конструкций.

3.Нормируемые значения сопротивления теплопередаче чердачных и цокольных перекрытий, отделяющих помещения здания от неотапливаемых про-

странств с температурой tc (text < tc < tint), следует уменьшать умножением

величин, указанных в графе 5, на коэффициент n, определяемый по примечанию к таблице 7.

5. ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА

Прежде всего, необходимо выбрать конструкцию наружного ограждения в соответствии с заданием на проектирование. Рекомендуемые конструкции наружных стен и покрытий из условий энергосбережения даны в прил. 3 и 4 настоящих методических указаний.

При расчете многослойной ограждающей конструкции необходимо выяснить толщину только одного слоя, как правило, утеплителя. Толщина всех остальных слоёв задаётся по конструктивным соображениям. Зная, каким должно быть требуемое сопротивление конструкции теплопередаче и зная коэффициенты теплопроводности материалов, из которых она выполнена, мы можем рассчитать необходимую толщину слоя утеплителя и всей конструкции.

При выполнении расчета толщины ограждающей конструкции следует соблюдать определенную последовательность.

15

5.1. Общая последовательность выполнения теплотехнического расчета

1.В соответствии с заданием на проектирование выбрать конструкцию наружного ограждения и составить исходные данные для теплотехнического расчета (с использованием прил. 3, 4).

2.В соответствии с разделом 4 определить условия, по которым

следует рассчитывать Rreq. Рассчитать Rreq:

а) по формуле (5а), если здание рассчитывается по санитарногигиеническим и комфортным условиям;

б) по формуле (5б) и табл. 8, если расчет должен вестись исходя из условий энергосбережения.

3. Составить уравнение общего термического сопротивления ограждающей конструкции с одним неизвестным (толщиной слоя

утеплителя) по формуле (4) и приравнять его Rreq.

4. Вычислить неизвестную толщину слоя утеплителя и определить общую толщину конструкции. При этом необходимо учесть модульные толщины наружных стен:

толщину слоев плитных утеплителей и панелей типа «сэндвич» следует принимать с учетом стандартных типоразмеров изделий, выпускаемых производителями;

толщина кирпичных стен должна быть кратна размеру кир-

пича (380, 510, 640, 770 мм);

общая толщина наружных трёхслойных стеновых панелей принимается 250, 300 или 350 мм.

5.2. Пример расчёта 1

Рассчитать толщину наружной стены жилого здания, расположенного в городе Топки Кемеровской области.

1. Исходные данные

1)Расчетная температура наиболее холодных пяти суток text = – 39оС (прил. 1);

2)Средняя температура отопительного периода tht.= – 8,2 оС;

3)Продолжительность отопительного периода zht.= 235 сут

(прил. 1);

16

4)Расчетная температура внутреннего воздуха tint= +20 оС, относительная влажность внутреннего воздуха φ = 55% (прил. 2);

5)Влажностный режим помещения – нормальный (табл. 3);

6)Зона влажности – сухая [1, прил. В];

7)Условия эксплуатации – А (табл. 4).

Рис. 2. Эскиз конструкции стены

Таблица

Теплотехнические характеристики материалов

(по прил. 3* [2] и прил. 3 [3], при условии эксплуатации А)

2.Расчёт

1.В соответствии с п. 2 раздела 4, требуемое сопротивление теплопередаче данного здания следует принимать из условий энерго-

17

сбережения в зависимости от градусо-суток отопительного периода, определяемых по формуле (5б):

Dd = (tint- tht) zht.

Dd = (20 - (-8,2))·235 = 6627.

2. Нормируемое (приведенное) сопротивление теплопередаче из условий энергосбережения определяем из табл. 8, используя коэффициенты a и b, по формуле

Rreq = a · Dd + b;

Rreq = 0,00035 · 6627 + 1,4 = 3,719 (м2· оС/Вт).

3. Общее термическое сопротивление ограждающей конструкции определяем по формуле (4):

αext = 23 Вт/(м2·оС) (табл. 2).

Поскольку должно соблюдаться неравенство Ro Rreq,

1/8,7 + 0,026 + 0,245 + δ3/0,045 + 0,543 + 0,021 + 1/23 ≥ 3,719 δ3 ≥ 0,12 (м)

4. С учетом модульной толщины кирпичной кладки принимаем толщину утеплителя из минераловатных плит равной 0,14 м. То-

гда общая толщина наружных стен без учета отделочных слоев составит 0,64 м (2,5 кирпича). Проведем проверочный расчет общего термического сопротивления конструкции:

Rо = 1/8,7 + 0,026 + 0,245 + 0,14/0,045 + 0,543 + 0,021 + 1/23 = = 4,08 (м2· оС/Вт)

4,08 > 3,719;

Rо > Rreq

Вывод: принятая конструкция наружных стен отвечает теплотехническим требованиям.

18

5.3. Пример расчета 2

Рассчитать толщину наружной стены гаража с температурой внутреннего воздуха в зимний период +10 °С и влажностью до 60%, расположенного в городе Топки Кемеровской области.

1. Исходные данные

1)Расчетная температура наиболее холодных пяти суток text = – 39 оС (прил. 1);

2)Средняя температура отопительного периода tht.= – 8,2 оС;

3)Продолжительность отопительного периода zht.= 235 сут (прил.1);

4)Расчетная температура внутреннего воздуха tint= + 10 оС, относительная влажность внутреннего воздуха φ= 60% (по заданию на проектирование);

5)Влажностный режим помещения – сухой (табл. 3);

6)Зона влажности – сухая [1, прил. В];

7)Условия эксплуатации – А (табл. 4).

Рис.3. Эскиз конструкции стены

Таблица

Теплотехнические характеристики материалов

(по прил. 3* [2] и прил. 3 [3], при условии эксплуатации А)

19

2.Расчёт

1.В соответствии с п. 1 раздела 4, требуемое сопротивление теплопередаче данного здания следует определять из санитарногигиенических и комфортных условий по формуле (5а):

Rreq = 1,25 (м2· оС/Вт).

2. Поскольку толщина 1 и 3 слоя ничтожно мала, при расчете ими можно пренебречь и рассчитывать конструкцию как однослойную. Тогда общее термическое сопротивление ограждающей конструкции можно определять по формуле (3):

Ro Rreq

1/8,7 + δ3/0,04 + 1/23 ≥ 1,25 δ3 ≥ 0,044 (м)

3. С учетом существующих типоразмеров панелей типа «Сэн-

двич» принимаем толщину утеплителя 50 мм и проводим прове-

рочный расчет общего термического сопротивления данной конструкции:

Ro = 1/8,7 + 0,05/0,04 + 1/23 = 1,4 (м2· оС/Вт)

1,4 > 1,2, т.е. Ro > Rreq

Вывод: принятая конструкция наружных стен отвечает теплотехническим требованиям.