Расчет несущей ограждающей конструкции

покрытия

Исходные данные

Район строительства по снеговой нагрузке IV - г. Самара: S_n = 0,7∙2,4 = 1,68 кПа.

Размер панели в плане: 1,69×5,98 м.

Обшивки из водостойкой фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ по ГОСТ 3916-69* с объемным весом γ = 700 кг/м³. Толщина листа фанеры δ = 8 мм (λ = 0,15 Вт/м·ºС).

Ребра из сосновых досок второго сорта, клей марки ФРФ-50.

Утеплитель – пенополистирол толщиной δ = Х мм по ГОСТ 9573-82*. Плотность утеплителя γ = 1000 кг/м³ (λ = 0,052 Вт/м·ºС).

Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной δ = 0,2 мм (λ = 0,28 Вт/м·ºС). Воздушная прослойка над утеплителем – вентилируемая вдоль панели.

Кровля - утепленная из рулонных материалов (рубероид) трехслойная. Первый слой рубероида наклеивают на заводе с применением мастик повышенной теплостойкости и механизированной прокатки слоя. Оставшиеся два слоя наклеивают после установки панели (δ = 4×3 = 12 мм, λ = 0,17 Вт/м·ºС).

Теплотехнический расчет ограждающей конструкции покрытия

Нормами установлены три показателя тепловой защиты здания:

а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здании;

б) санитарно-гигиенический, включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности, выше 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 сохранены, если в общественных зданиях будут соблюдены требования показателей групп «а» и «б» или «б» и «в», а в зданиях производственного назначения - показателей групп «а» и «б».

Теплотехнический расчет выполняется с учетом климатологических данных с целью выбора наиболее целесообразной наружной панели покрытия отапливаемого здания, удовлетворяющей теплотехническим требованиям.

Расчет панели покрытия для производственного здания для города Самара:

1. Определяем зону влажности, к которой относится район строительства, где расположен строительный объект: г. Самара зона влажности – сухая.

2. Определяем параметры воздуха внутри производственных зданий из условия комфортности:

– для холодного периода года для производственных зданий: t_int = 20 ºС и φ_int = 55%;

– для теплого периода года для производственных зданий: t_int = 18 – 20 ºС и φ_int = 55%.

В связи с этим по СНиП 23-02-2003 режим помещений принимается нормальный.

3. Условия эксплуатации ограждающей конструкции – А.

4. Выбираем конструкцию панели и толщины в метрах всех слоев многослойной конструкции с внутренним утеплением (см. рис. 1):

Рисунок 1 - Конструкция панели покрытия

1 СЛОЙ: Три слоя рубероида (δ₁ = 0,012 м, λ₁ = 0,17 Вт/м·ºС);

2 СЛОЙ: Верхний слой фанеры (δ₂ = 0,008 м, λ₂ = 0,15 Вт/м·ºС);

3 СЛОЙ: Теплоизоляционный слой Пенополистирол (ρ = 100 кг/м³, δ₃ = Х м, λ₃ = 0.041Вт/м·ºС);

4 СЛОЙ: Слой пароизоляции из полиэтиленовой пленки (δ₄=0,002 м, λ₄=0,28 Вт/м·ºС);

5 СЛОЙ: Нижний слой фанеры (δ₅ = 0,008 м, λ₅ = 0,15 Вт/м·ºС).

5. Устанавливаем температуру наиболее холодной пятидневки t_ext, среднюю температуру t_ht и продолжительность отопительного периода z_ht.

Для г. Самара t_ext = -30 ºC, для производственных зданий: t _ht = -5,2 ºC, z _ht = 203 сут.

Находим градусо–сутки отопительного периода D_d, ºC·сут по формуле:

D_d = (t_int - t_ht )·z_ht, (1.1)

где t_int = 20 ºС – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий;

t _ht = –5.2 ºС – средняя температура наружного воздуха;

z _ht = 203 сут. – продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 ºС.

D_d =(20–(–5.2))·203 = 5014 ºC·сут,

Находим нормируемые значения сопротивления теплопередаче R_req, м²·ºC/Вт в зависимости от градусо–суток района строительства для производственных зданий, используя формулу:

R_req = a·D_d+b, (1.2)

R_req =0,00025·5014 + 1,4 = 2,41 м²·ºC/Вт.

6. Сопротивление теплопередаче R₀, м²·ºС/Вт ограждающей конструкции с однородными слоями определяем по формуле:

R₀ =R_si+R_k+R_se, (1.3)

где Вт/м²·ºС – коэффициент теплоотдачи внутренней

поверхности ограждающей конструкции (α_int = 8,7 Вт/м²·ºС);

Вт/м²·ºС – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода (α_int = 23 Вт/м²·ºС);

R_k – термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями, м²·ºС/Вт.

Термическое сопротивление ограждающей конструкции R_k с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев определяется по формуле:

R_k = R₁+R₂+…+R_n+R_al, (1.4)

где R₁, R₂, R_n – термическое сопротивление отдельных слоев ограждающ. конструкции;

R_al – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки м²·ºС/Вт.

Сопротивление для однослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле:

, (1.5)

где δ - толщина расчетного слоя, м;

λ - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м·ºС.

7. Проводим проверочный расчет на выполнение условия R₀ > R_req для выбранной конструкции стены:

R₀ = 0,115 + 0,071 + 0,053 + Х/0,052 + 0,007 + 0,053 + 0,043 = 2,41 м²·ºС/Вт;

Х/0,052 + 0,342 = 2,41 ═> Х = 0,07 м

Следовательно, принимаем для панели покрытия утеплитель толщиной 12 см. Значит,

R₀ = 0,115 + 0,071 + 0,053 + 0,120/0,052 + 0,007 + 0,053 + 0,18 + 0,043 = 2,6 м²·ºС/Вт;

R₀ = 2,6 м² · ºС/Вт > R_req = 2,41 м² · ºС/Вт, следовательно, условие выполняется.

8. Определяем санитарно–гигиенический показатель покрытия.

Расчетный температурный перепад ∆t₀, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин ∆ t_n, и определяется по формуле:

( 1.6)

где n = 1 – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

∆t_n = 0,8∙(t_int–t_d) = 0,8∙(16–7,2) = 7,04°С > 7,0°С, значит принимаем ∆t_n = 7,1°С.

9. Проверяем возможность выпадения конденсата на внутренней поверхности ограждения.

Определяем температуру точки росы при t_int = 16°С и относительной влажности φ_int = 55%, которая равна t_d = 7,1°С. Температуру τ_s однородной (без теплопроводных включений) ограждающей конструкции, имеющей сопротивление теплопередаче R₀, определяем по формуле:

τ_si = t_int – n∙(t_int – t _ext)/(R₀∙α_int),

τ_si = 16–(1,0·(16–(–27)/2,6·8,7) = 14,1°С > t_d = 7,1°С.

Температура однородной ограждающей конструкции больше температуры точки росы, следовательно, толщина утеплителя выбрана правильно и выпадения конденсата не произойдет.

Теплотехнический расчет ограждающей конструкции покрытия в ПК «Base»

Результаты расчёта

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

1. - Исходные данные:

Тип здания - Производственные с сухим и нормальным режимами

Тип конструкции - ПЕРЕКРЫТИЕ

Условия эксплуатации ограждения:

Температура наружнего воздуха -30 град.

Температура внутреннего воздуха 18 град.

Средняя температура отопительного периода -5.2 град.

Продолжительность отопительного периода 203 дней

Характеристика ограждения:

______________________________

Номер слоя Толщина, м Наименование Величина Ед. измерения Материал слоя

1 слой: 0.008 Теплопроводность 0.15 Вт/(м*град) - Фанера

2 слой: Нулевой

3 слой: 0.002 Теплопроводность 0.28 Вт/(м*град) - Полиэтиленовая пленка

4 слой: подбор Теплопроводность 0.041 Вт/(м*град) - Пенополистирол G=100кг/м3

5 слой: Нулевой

6 слой: 0.008 Теплопроводность 0.15 Вт/(м*град) - Фанера

7 слой: 0.12 Теплопроводность 0.17 Вт/(м*град) - Рубероид

______________________________

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности 8,7 Вт/(м2*град)

Коэффициент теплоотдачи наружней поверхности 23 Вт/(м2*град)

Требуемое сопротивление ограждения теплопередаче 2,57 м2*град/Вт

Режим работы ограждающей конструкции:

Эксплуатация; режим помещений - Нормальный (55%); зона влажности - Сухой

Требуется произвести:

Рассчет толщины 4-го слоя по условию теплопередачи

2. - Выводы:

Требуемая толщина 4-го слоя (утеплителя) 0,07 м

Фактическое сопротивление теплопередаче ограждения 2,69 м2*град/Вт

Температура на контакте слоев ограждения:

______________________________

Точка измерения температуры Величина Ед. измерения

На внутренней поверхности стены 16.4 град.

Между 1 и 2 слоями 14.1 град.

Между 2 и 3 слоями 14.1 град.

Между 3 и 4 слоями 11.9 град.

Между 4 и 5 слоями -10.5 град.

Между 5 и 6 слоями -10.5 град.

Между 6 и 7 слоями -17.3 град.

На наружней поверхности стены -30.0 град.

______________________________

Температура точки росы 8,83 град.

Результаты расчёта

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

1. - Исходные данные:

Тип здания - Производственные с сухим и нормальным режимами

Тип конструкции - ПЕРЕКРЫТИЕ

Условия эксплуатации ограждения:

Температура наружнего воздуха -30 град.

Температура внутреннего воздуха 18 град.

Средняя температура отопительного периода -5.2 град.

Продолжительность отопительного периода 203 дней

Характеристика ограждения:

Номер слоя	Толщина, м	Наименование	Величина	Ед. измерения	Материал слоя
1 слой:	0.008	Теплопроводность	0.15	Вт/(м*град)	- Фанера
2 слой:		Воздушная прослойка
3 слой:	0.002	Теплопроводность	0.28	Вт/(м*град)	- Полиэтиленовая пленка
4 слой:	подбор	Теплопроводность	0.041 Вт/(м*град)	- Пенополистирол	G=100кг/м3
5 слой:		Воздушная прослойка
6 слой:	0.008	Теплопроводность	0.15	Вт/(м*град)	- Фанера
7 слой:	0.12	Теплопроводность	0.17	Вт/(м*град)	- Рубероид

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности 8,7 Вт/(м2*град)

Коэффициент теплоотдачи наружней поверхности 23 Вт/(м2*град)

Требуемое сопротивление ограждения теплопередаче 2,57 м2*град/Вт

Режим работы ограждающей конструкции:

Эксплуатация; режим помещений - Нормальный (55%); зона влажности - Сухой

Требуется произвести:

Рассчет толщины 4-го слоя по условию теплопередачи

2. - Выводы:

Требуемая толщина 4-го слоя (утеплителя) 0,07 м

Фактическое сопротивление теплопередаче ограждения 2,69 м2*град/Вт

Температура на контакте слоев ограждения:

Точка измерения температуры	Величина	Ед. измерения
На внутренней поверхности стены	16.4	град.
Между 1 и 2 слоями	14.1	град.
Между 2 и 3 слоями	14.1	град.
Между 3 и 4 слоями	11.9	град.
Между 4 и 5 слоями	-10.5	град.
Между 5 и 6 слоями	-10.5	град.
Между 6 и 7 слоями	-17.3	град.
На наружней поверхности стены	-20.0	град.

Температура точки росы 8,83 град.