5.7 Теплотехнический расчет

• Расчет наружной стены промышленного здания

Исходные данные:

- район строительства - г. Саранск;

- группа здания - промышленная;

- расчетная средняя температура внутреннего воздуха промышленного здания, t_int= 16 ˚C;

- относительная влажность внутреннего воздуха общественного здания,

φ_int =40% ;

- расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ˚C, для всех зданий, кроме производственных зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, t_ext= -30˚C (СНиП 23 – 01 – 99*

«Строительная климатология»).

Р

1. Штукатурка (р-р цем.песч), δ₁=10мм, λ₁=0,76 Вт /м∙˚С

2. Шлакопемзобетон , δ₂=280 мм, λ₂= 0,31 Вт /м∙˚С

3. Штукатурка (р-р цем.песч), δ₃=10мм, λ₃=0,76 Вт /м∙˚С

Рис. 3 Схема ограждающей конструкции

асчетный коэффициент теплопроводности материала слоев О.К. λ, Вт /(м²∙˚С) принимаем по таблице Д.l СП 23-101-2004«Проектирование тепловой

защиты зданий» исходя из условия эксплуатации О.К (А или Б), которое определяем по влажностному режиму помещения и зоне влажности района строительства (т.е. г. Саранск) по таблице 2 СНиПа 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Влажностный режим помещения определяем по таблице 1 СНиПа 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» (в нашем примере при t_int= 16˚C (от12 до 24) φ_int =40% ( до 50) что соответствует влажностному режиму помещения - сухой). Зону влажности на территории города находим по карте зон влажности территории РФ, приведенной в приложении В (г. Саранск относится к сухой зоне влажности). Таким образом, по сухому влажностному режиму помещения и сухой зоне влажности на территории города, условие эксплуатации ограждающей конструкции – А. Мы принимаем конструкцию наружной стены, указанную на рис. 3.

₁=10

• Расчет тепловой защиты здания

На первом этапе расчета тепловой защиты здания необходимо определить толщину утеплителя данного района строительства, для чего предварительно определяем градусо-сутки отопительного периода D_d, ˚C ∙сут по формуле:

D_d = (t_int – t_ht)z_ht

Найдем значения параметров формулы:

- t_int= 20 ˚C (см п. 5.1, стр 20);

- t_ht – средняя температура наружного воздуха, ˚C, отопительного периода, принимаемая для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8˚C, t_ht= -4,5˚C (таблица 1 СНиПа 23 – 01 – 99* «Строительная климатология»)

-z_ht – продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемая для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8˚C, z_ht =209 сут. (таблица 1 СНиПа 23 – 01 – 99* «Строительная климатология»), тогда

D_d = (20 –(–9,9))*257=7684,3˚C ∙сут

По значению D_d по таблице 4 СНиПа 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» (для стены общественного здания) определяем нормируемое значение сопротивления теплопередаче R_reg, м²∙˚С/Вт. Т.к. значение D_d не принимает табличной величины, то воспользуемся формулой (1) в этой же таблице, тогда

R_reg =а·D_d + b = 0,0002· 4284,5 + 1,0 = 1,86 м²∙˚С/Вт

(определять коэффициенты a и b в примечании 1 этой таблицы).

Далее определяем приведенное сопротивление теплопередаче R_о, м²∙˚С/Вт , заданной многослойной О.К., которое должно быть не менее нормируемого значения R_reg, м²∙˚С/Вт (R_о ≥R_reg). R_о находим как сумму термических сопротивлений отдельных слоев с учетом сопротивлений теплопередаче внутренней и наружной поверхностей О.К. (R_se и R_si) по формуле R_о = R_si +R₁ +R₂ +…+R_n +R_al +R_se, которую приведем к нашему частному случаю:

R_о = R_si +R₁ +R₂ + R₃ +R_se

где R_si и R_se соответственно равны: R_si=1/ α_int и R_sе=1/ α_ехt ,

где α_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности О.К., Вт /(м²∙˚С) α_int = 8,7 Вт /(м²∙˚С) принимаемый по таблице 7, СНиПа 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»;

α_ехt - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности О.К., Вт /(м²∙˚С) , α_ехt =23 Вт /(м²∙˚С) принимаемый по таблице 8, СП 23-101-2004«Проектирование тепловой защиты зданий»;

Тогда формула, для определения приведенного сопротивления теплопередаче R_о принимает вид:

, подставляем числовые значения и получаем:

П олученное значение R_о не обеспечивает требований тепловой защиты зданий по показателю «а», т.к R_о =1,09 < R_reg= 1,86

На втором этапе расчета тепловой защиты здания необходимо утеплить стеновую панель с наружной стороны.

Рис. 4 Схема ограждающей конструкции

1. Штукатурка (р-р цем.песч), δ₁=10мм, λ₁=0,76 Вт /м∙˚С

2. Шлакопемзобетон , δ₂=220 мм, λ₂= 0,31 Вт /м∙˚С

3. Штукатурка (р-р цем.песч), δ₃=10мм, λ₃=0,76 Вт /м∙˚С

4. Пенополистирол, δ₂=х мм, λ₂= 0,041 Вт /м∙˚С

5. Алюминиевая обшивка, δ₂=8 мм, λ₂= 221 Вт /м∙˚

Необходимо определить толщину утеплителя данного района строительства.

Определяем приведенное сопротивление теплопередаче R_о, м²∙˚С/Вт , заданной многослойной О.К., которое должно быть не менее нормируемого значения R_reg, м²∙˚С/Вт (R_о ≥R_reg). R_о находим как сумму термических сопротивлений отдельных слоев с учетом сопротивлений теплопередаче внутренней и наружной поверхностей О.К. (R_se и R_si) по формуле R_о = R_si +R₁ +R₂ +…+R_n +R_al +R_se, которую приведем к нашему частному случаю:

R_о = R_si +R₁ +R₂ + R₃ +R₄ + R₅ +R_se

где R_si и R_se соответственно равны: R_si=1/ α_int и R_sе=1/ α_ехt ,

где α_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности О.К., Вт /(м²∙˚С) α_int = 8,7 Вт /(м²∙˚С) принимаемый по таблице 7, СНиПа 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»;

α_ехt - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности О.К., Вт /(м²∙˚С) , α_ехt =23 Вт /(м²∙˚С) принимаемый по таблице 8, СП 23-101-2004«Проектирование тепловой защиты зданий»;

Тогда формула, для определения приведенного сопротивления теплопередаче R_о принимает вид:

Так как R_о ≥R_reg то подставляем числовые значения и получаем:

откуда выражаем х.

Принимаем х=40 мм, т.е. округляем до ближайшей промышленной толщины. Тогда

Таким образом, общая толщина О.К. составляет

δ_о.к. = δ₁+δ₂+δ₃+δ₄+δ₅=10+280+10+40+8= 348 мм, которая обеспечивает требования тепловой защиты зданий по показателю «а»,

т.к R_о =2,06 >R_reg= 1,86

На третьем этапе расчета тепловой защиты здания необходимо определить расчетный температурный перепад ∆t_о, ˚С между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности О.К., который не должен превышать нормируемой величины ∆t_n, ˚С. Для наружных стен промышленных зданий ∆t_n = t_int - t_d , но не более 7˚С по таблице 5 СНиПа 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». При t_int = 16 ˚С и φ_int =40% температура точки росы внутреннего воздуха t_d =2,41 ˚С (по приложению Р, СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»).

Расчетный температурный перепад определяем по формуле:

Найдем значения параметров формулы:

n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, n =1 по таблице 6 СНиПа 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»;

- t_int= 16 ˚C (см п. 5.7, стр 20);

- t_ext= -40˚C (см. п. 5.7 , стр 20);

- R_reg =R_о=2,06 (см. п. 5.7, стр. 10);

- α_int = 8,7 (см. п. 5.7, стр. 11), тогда подставляя в предыдущую формулу числовые значения получаем:

Таким образом, расчетный температурный перепад ∆t_о = 2,56 ˚С не превышает нормируемого значения ∆t_n<7˚С, что удовлетворяет первому санитарно-гигиеническому условию показателя «б».

На третьем этапе расчета тепловой защиты здания необходимо проверить выполнение требования второго условия санитарно -гигиенического показателя: температура внутренней поверхности О.К. должна быть не ниже температуры точки росы внутреннего воздуха при расчетной температуре наружного воздуха.

Температуру внутренней поверхности τ_si ,˚С, многослойной О.К.

следует определять по формуле:

τ_si=t_int – [n(t_int – t_ext)]/(R_o·α_int) или τ_si =t_int – ∆t_o

Найдем значения параметров формулы:

n, t_int , t_ext , α_int , R_o , ∆t_о

Тогда, τ_si= t_int – ∆t_о=16– 2,56 =13,44˚С

Таким образом, температура внутренней поверхности ограждающей

конструкции τ_si=13,44˚С больше температуры точки росы внутреннего воздуха t_d =2,41 ˚С, т.е. τ_si ≥ t_d , что удовлетворяет второму санитарно-гигиеническому условию показателя «б».