4. Теплотехнический расчет ограждений

Теплотехнический расчет наружных ограждений следует проводить, руководствуясь Главой СНиП II-3-79^* “Строительная теплотехника” [4] и Руководством по теплотехническому расчету и проектированию ограждающих конструкций зданий [7].

Ограждения здания должны обладать требуемыми теплозащитными свойствами и быть в допустимой степени воздухо- и влагопроницаемыми. Расчетное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции следует принимать не менее требуемых значений R₀^min, определяемых исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле (4.1) и из условий обеспечения требуемой величины удельного расхода тепловой энергии на отопление (из условий энергосбережения) - по табл. 1б СНиП II-3-79^* (см. табл. П.5)

В работе необходимо рассчитать фактическое сопротивление теплопередаче наружной стены, чердачного перекрытия или бесчердачного покрытия, межэтажного перекрытия (при необходимости), перекрытия над неотапливаемым подвалом, пола первого этажа. Определяется также коэффициент теплопередачи для внутренних стен, наружных и балконных дверей, окон.

По решению кафедры проверка теплотехнических качеств внешних ограждений может не проводиться, а приниматься по данным, полученным студентом в курсовой работе по строительной теплофизике.

1. Требуемое сопротивление теплопередаче

Рекомендуется следующая последовательность расчета:

1. Вычерчивают эскиз конструкции наружного ограждения (покрытия) с указанием материала и толщины слоев и нумеруют слои, считая от внутренней поверхности к наружной ₁, ... , _n — толщина слоя , м;

2. Для заданного пункта строительства определяют зону влажности, по данным табл. П.3 определяют влажностный режим помещения и по данным табл. П.4 определяют условия эксплуатации наружных ограждений — А или Б [4].

3. По [5] выписывают теплофизические свойства материалов слоев конструкции с учетом условий эксплуатации (А или Б) — коэффициент теплопроводности , Вт/(мК) и коэффициент теплоусвоения S Вт/(м²К).

4. Определяют минимально допустимое сопротивление теплопередаче наружного ограждения R_о^min, м²К/Вт

( t_int - t_ext )n

R_o^min =  , (4.1)

tⁿ_int

где t_ext — расчетная зимняя температура наружного воздуха, ^oС, равная температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92; tⁿ — нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ^oС, принимаемый по табл. П.6 [4,табл. 2^*]; n — коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаемый по табл. П.7 [4,табл. 3^*]; t_int - расчетная температура внутреннего воздуха для отопления; _int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. П.8 [4, табл. 4^*].

Примечания. 1.Для внутренних ограждающих конструкций требуемое сопротивление теплопередаче определяют в случаях, когда разность температур внутреннего воздуха в разделяемых этими конструкциями помещениях превышает 6 ^оС. Фактическое сопротивление R_о внутренних ограждений определяют в случаях, когда соответствующая разность температур превышает 3 ^оС.

2. При определении R_o^min внутренних ограждающих конструкций по формуле (4.1), следует принимать n =1 и вместо t_ext - расчетную температуру воздуха более холодного помещения; для теплых чердаков и подвалов ( с разводкой в них теплопроводов системы отопления и горячего водоснабжения) эту температуру следует принимать по расчету теплового баланса (но не менее плюс 2 ^оС для подвалов при расчетных условиях и не более плюс 14 ^оС для чердаков и подвалов); для стен и перекрытий смежных квартир в блокированных зданиях t_ext следует принимать не выше плюс 5 ^оС.

После расчета R_o^min по формуле (4.1), определяют минимальное приведенное сопротивление теплопередаче из условий энергосбережения по данным табл. П.5. В дальнейших расчетах в качестве R_o^min принимается большее из полученных двух значений.

5. Записывают уравнение (4.2) общего сопротивления теплопередаче многослойной ограждающей конструкции и решают это уравнение относительно неизвестной толщины _к основного конструкционного слоя, либо слоя утеплителя _у .

R_o^r = 1/_int + _i/_i + R_в.п. + 1/_ext , (4.2)

где R_в.п. — термическое сопротивление теплопередаче замкнутых воздушных прослоек, принимаемое по табл. П.13 [4, прил. 4]; _ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, принимаемый по табл. П.9 [4, табл.6^*].

Термическое сопротивление ограждающих конструкций с неоднородными слоями (пустотные блоки, камни, многопустотные панели перекрытий и др.) определяют следующим образом:

а) плоскостями, параллельными направлению теплового потока, ограждающая конструкция (или часть ее) условно разрезается на участки, из которых одни участки могут быть однородными (однослойными) — из одного материала, а другие -неоднородными — из слоев с различными материалами, термическое сопротивление ограждающей конструкции R^ll, определяется по формуле

 A_i

R^ll = , (4.3)

 (A_i/R_i)

где А _i - площадь i-го участка в направлении, перпендикулярном тепловому потоку, м²; R_i — термическое сопротивление i-го участка конструкции, определяемое по формуле (4.4) для однородных участков и по формуле (4.5) для неоднородных участков.

R_i = _i/_i, (4.4)

R_i =  R_ij + R_в.п, (4.5)

где R_ij — термическое сопротивление j-го слоя i-го участка конструкции, определяемое по формуле (4.4); R_в.п. — термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки;

б) плоскостями , перпендикулярными направлению теплового потока, ограждающая конструкция или часть ее, принятая для определения R^ll , условно разрезается на слои, из которых одни могут быть однородными — из одного материала, а другие неоднородными - из однослойных участков разных материалов. Термическое сопротивление однородных слоев определяется по формуле (4.4), неоднородных слоев — по формуле (4.3), и термическое сопротивление ограждающей конструкции R^ — как сумма термических сопротивлений отдельных однородных и неоднородных слоев по формуле (4.5). Приведенное термическое сопротивление ограждающей конструкции следует определять по формуле

R^r_o = (R^ll + 2R^)/3. (4.6)

Если величина R^ll превышает величину R^ более чем на 25% или ограждающая конструкция не является плоской (имеет выступы на поверхности), то приведенное термическое сопротивление теплопередаче следует определять на основании расчета температурного поля [5].

Полученные значения толщины основного конструкционного слоя _k и слоя утеплителя _у округляют до ближайших стандартных либо унифицированных значений.

6. После округления величин _k и _у определяют по формуле (4.2) фактическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R_о и по формуле (4.7) рассчитывают показатель тепловой инерции D.

D =  (R_iS_i ), (4.7)

где S_i — расчетный коэффициент теплоусвоения материала i-го слоя ограждающей конструкции, Вт/(м²К); (для воздушной прослойки S_в.п. = 0).

7. Проверяют возможность конденсации влаги на внутренней поверхности наружного ограждения.

Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции _int ^оС, равна

_int = t_int - (t_int - t_ext)n/R^r_o/_int, (4.8)

Температура внутренней поверхности ограждения в наружном углу _int.y приближенно равна

_int.y = _int - 0,18(1 - 0,23R^r_o)(t_int - t_ext). (4.9)

Для предотвращения конденсации влаги эти температуры должны быть выше температуры точки росы t_d внутреннего воздуха. Если температура _int.y оказывается ниже t_d, то в этом углу необходимо расположить стояк системы отопления либо отопительный прибор.

1. Теплозащита заполнений световых проемов и дверей

Требуемое сопротивление теплопередаче R_o^req заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей) принимают по табл. П.5 [4,табл.1б^*]. По данным табл. П.10 выбирают вид заполнения светового проема и выписывают фактическое сопротивление теплопередаче R_o.

Требуемое сопротивление теплопередаче дверей и ворот должно быть не менее 0,6R_o^min наружных стен зданий и сооружений, определенного по формуле (4.1).