4. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Ограждающие конструкции любого здания должны удовлетворять определенным теплотехническим требованиям. Согласно п.5.1 [3], сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций R_т, за исключением наружных дверей, ворот и ограждающих конструкций помещений с избытком явной теплоты, следует принимать не менее нормативного сопротивления теплопередаче R_т.норм, принимаемого по таблице 5.1 [3].

Требуемое сопротивление теплопередаче, R м²·°С/Вт, следует определять по формуле:

, (4.1)

где t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая в соответствии с нормами технологического проектирования;

t_н – расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, принимаемая по таблице 4.3 [3] с учетом тепловой инерции ограждающих конструкций D (за исключением заполнений проемов) по таблице 5.2;

n – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 5.3[3];

α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/( м²·°С), принимаемый по таблице 5.4 [3];

∆t_в – расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С, принимаемый по табл. 5.5 [3].

Тепловую инерцию ограждающей конструкции D, определяем по формуле

, (4.2)

где R_і – термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции, м²·°С/Вт, определяемое по формуле

, (4.3)

δ – толщина слоя, м;

λ – коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции в условиях эксплуатации согласно таблице 4.2 [3], Вт/(м²·°С), принимаемый по приложению А [3];

s_і – расчетный коэффициент теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции в условиях эксплуатации согласно таблице 4.2 [3], Вт/(м²·°С), принимаемый по приложению А [3].

При значении D до 1,5 (безинерционное ограждение) t_н в формуле (4.1) принимаем равной средней температуре наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98 (t_хс^0,98); при значении 1,5D4 (ограждение малой тепловой инерционности) – средней температуре наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92 (t_хс^0,92); при значении 4D7 (ограждение средней тепловой инерционности) – средней температуре 3-х наиболее холодных суток (t_хс); при D7 (ограждение большой тепловой инерционности) – t_н=t_х5^0,92 средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

Нормативное значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R_т.норм, м²·°С/Вт принимаем по таблице 5.1 [3]. Сравнивая полученные значения R_т^тр, м²·°С/Вт и R_т.норм, м²·°С/Вт выбираем большее и определяем толщину теплоизоляционного слоя ограждающей конструкции, используя формулу

, (4.4)

где _н – коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающей конструкции (для наружных стен, покрытий и перекрытий над проездами _н=23 Вт/(м^2оС), таблица 5.7 [3];

_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²С), принимаемый по таблице 5.4 [3], α_в=8,7 Вт/(м²С).

1.Определяем величину термического сопротивления и толщину утеплителя наружной стены крупнопанельного здания для строительства в городе Слуцк. Первый и третий слои, конструктивные – железобетон толщиной =60 мм и 80 мм, =2,04 Вт/ м·°С, S=19,7 Вт/ м²·°С; второй слой – пенополистирол =0,052 Вт/м·°С; S_ут=0,55 Вт/м²·°С, таблице А-1 [3]. Условия эксплуатации ограждения «Б» t_в=15^оС, _в=50%.

По формуле (4.1) находим R_т^тр при этом t_в=15^оС, n=1; t_н принимаем при значении 1,5D4 (ограждение малой тепловой инерционности), то есть для наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92.

По [3] t_н= -28 ^оС, t_в= t_в – t_р=15-5=10 ^оС, _в=8,7 Вт/(м^{2 о}С).

R_т^тр = =0,5 м^{2 о}С/Вт.

Нормативное значение R_т^норм =2 м^{2 о}С/Вт [3].

Принимаем большее значение, то есть R_т^огр = R_т^норм=2 м^{2 о}С/Вт.

Тогда толщина теплоизоляционного слоя, _ут, м

_ут=(R_т^огр-1/_в-1/_н-2_жб/_жб)_ут,

 = (2-1/8,7-1/23-0,06/2,04-0,08/2,04)·0,052 = 0,092 м.

Принимаем толщину минерал ватного слоя =100 мм.

Определяем тепловую инерцию ограждения, D

D=2·R_жбS_жб+R_утS_ут;

D =

2. Определим величину термического сопротивления и толщину утеплителя перекрытия здания.

К онструкция покрытия представлена на рисунке.

1 – ж/б плиты: =0,1 м, =2,04 Вт/(м·^оС), S=19,7 Вт/(м²·ºC);

2 – рубероид: =0,01 м, =0,17 Вт/(м·^оС), S=3,53 Вт/(м²·ºC);

3 – пенополистирол: =0,052 Вт/(м·^оС), S=0,55 Вт/(м²·ºC);

4 – цементно-песчаная стяжка: =0,02м, =0,93Вт/(м·^оС), S=11,9Вт/(м²·ºC);

5 – изопласт: =0,02 м, =0,17 Вт/(м·^оС), S=3,53 Вт/(м²·ºC).

t_п принимаем при значении 1,5D 4 (ограждение малой тепловой инерционности) t_н в формуле (4.1) принимаем равной температуре наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92. t_н=t_х5^0,92= -28°С.

R_т^тр =1·(15+28)/(8,7·10)=0,5 м²·ºC/Вт;

По таблице 10 [3] для покрытий и перекрытий R_т^норм.=3 м^{2 о}С/Вт - выбираем эту величину и определяем толщину утеплителя.

=(3-1/8,7-0,1/2,04-0,01/0,17-0,02/0,93-0,02/0,17-1/23)·0,052=0,135 м.

Принимаем толщину утеплителя =0,15м.

Определяем тепловую инерцию ограждения, D

D =

Значит t_н выбрана правильно.

Сопротивление теплопередаче заполнений наружных световых проемов (окон) следует в соответствии с таблицей 10 [2] принимать – 0,6 м^2оС/Вт; для наружных ворот R=0,6·R_стены=0,6·0,5 =0,26м^{2 о}С/Вт.

Теплопотери через полы определяются по зонам. Для 1-й полосы шириной 2 м, примыкающей к наружной стене R₁=2,1 м^{2 о}С/Вт, для 2-й полосы шириной 2 м, примыкающей к 1-й зоне R₂=4,3 м^{2 о}С/Вт, для 3-й полосы шириной 2 м, примыкающей ко 2-й зоне R₃=8,6 м^{2 о}С/Вт, для 4-й внутренней части помещения, ограниченной 3-ей зоной R₄=14,2 м^{2 о}С/Вт.