3.Теплоустойчивость ограждающих конструкций.

(определение толщины утеплителя по летним климатическим условиям)

В районах с среднемесячной температурой июля 21 °C и выше амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций (наружных стен с тепловой инерцией менее 4 и покрытия менее 5) зданий жилых, больничных учреждений, детских садов не должна быть более требуемой амплитуды ,°C, определяемой по формуле

, (3.1)

где t_H -среднемесячная температура наружного воздуха за июль, принимаемая по СНиП 2.01.01-82.

Амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций ,°C, следует определять по формуле

, (3.2)

где - расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха ;

- величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции.

Расчетная амплитуда колебаний наружного воздуха определяется по формуле:

, (3.3)

где - максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле, принимаемая по СНиП 2.01.01-82 (2);

-коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемой по приложению 7 (3);

, - соответственно максимальное и среднее значение суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной, принимаемой согласно СНиП 2.01.01-82) для наружных стен – как для вертикальных поверхностей западной ориентации и для покрытий как для горизонтальных поверхностей;

-коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции по летним условиям, определяемым по формуле:

, (3.4)

где - минимальное из средних скоростей ветров по румбам за июль, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемое согласно СНиП 2.01.01-82, но не менее 1 м/сек.

Величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции состоящей из однородных слоев определяется по формуле:

, (3.5)

где e=2,718 - основание натуральных логарифмов;

D - тепловая инерция ограждающих конструкций;

- расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м²·°С) принимаемые по СНиП II-3-79*;

- коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции.

Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя Y, Вт/(м²·°С), с тепловой инерцией D≥1 следует принимать равным расчетному коэффициенту теплоусвоения S материала этого слоя по СНиП II-3-79*.

Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя Y с тепловой инерцией D<1 следует определять расчетом, начиная с первого слоя (считая от внутренней поверхности ограждающей конструкции) следующим образом:

а) для первого слоя по формуле

, (3.6)

б) для i-того слоя по формуле

, (3.7)

где - термические сопротивления соответственно первого и

i-того слоев ограждающей конструкции , определено по формуле:

м²·°С/Вт,

где δ - толщина ограждения, м;

λ - коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м·°С).

- расчетные коэффициенты теплоусвоения материалов

соответственно первого и i-того слоев, Вт/(м²·°С) по

СНиП II-3-79* (3);

- коэффициент тепловосприятия по формуле СНиП II-3-79* (3);

- коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности соответственно первого, i-того и (i-1) слоев ограждающей конструкции, Вт/(м²·°С).

Тепловая энергия D определяется по формуле:

, (3.8)

где - термические сопротивления отдельных слоев ограждающих конструкций, м²·°С/Вт;

- расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающих конструкций Вт/(м²·°С) СНиП II-3-79* (3);.

ПРИМЕР №3.1

Задание: Проверить теплоустойчивость жилого здания в г. Сочи.

Климатические характеристики района строительства

(взяты по СНКК 23-302-2000):

Рисунок 3.1 - Схема наружной стены

1.Температура внутреннего воздуха tB=+20 °С. 2.Температура наружного воздуха tH5=(-3 °С) (по наиболее холодной пятидневке). 3.Средняя температура наружного воздуха за отопительный период tот.пер=+6,4 °С. 4.Продолжительность отопительного периода z=72 сут. 5.Градусосутки отопительного периода D=979 Теплотехнические характеристики строительных материалов: Условия эксплуатации «Б» 1.Известково-песчаный раствор: плотность γ=1600 кг/м3 коэффициент теплопроводности λ=0,81 Вт/(м·°С) коэффициент теплоусвоения S=9,76 Вт/(м2·°С) 2.Кирпич: плотность γ=1800 кг/м3 коэффициент теплопроводности λ=0,81 Вт/(м·°С) коэффициент теплоусвоения S=9,20 Вт/(м2·°С) 3.Жесткие минераловатные плиты: плотность γ=300 кг/м3 коэффициент теплопроводности λ=0,09 Вт/(м·°С) коэффициент теплоусвоения S=1,44 Вт/(м2·°С)

РЕШЕНИЕ.

Проверку на теплоустойчивость начинают с толщины удовлетворяющей зимним условиям, поэтому сначала определим толщину утеплителя по зимним условиям.

Требуемое сопротивление теплопередаче по санитарно-гигиеническим условиям равно:

м²·°С/Вт

Требуемое сопротивление теплопередачи, исходя из условий энергосбережения находим по таблице № 1^Б (СНиП II-3-79*) предварительно определив градусосутки отопительного периода для района строительства.

откуда м²·°С/Вт

Определяем толщину утеплителя принятой конструкции стены:

;

;

откуда имеем м.

Принимаем толщину минеральной плиты м.

Расчет на теплоустойчивость:

Определяем тепловую инерцию каждого слоя:

1. Штукатурка

2. Кирпич несущ.

3. Минеральная вата

4. Кирпич фактур.

Тепловая инерция всей стены

Основное условие расчета .

Допустимая амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции определим по формуле:

°С,

где 22,8 – среднемесячная температура июля месяца в г. Сочи.

Расчетная амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции равна: .

Для нахождения необходимых величин определимся значениями входящих в формулы показателей.

;

;

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции по летним условиям:

Вт/(м²·°С),

где 1,8м/с – минимальная из средних скоростей ветра в г. Сочи, повторяемость которых составляет 16% и более.

- коэффициент теплоусвоения наружных поверхностей отдельных слоёв ограждающей конструкции

первый слой .

Так как массивность 2,3,4 слоёв больше единицы м²·°С, то принимаем Вт/(м²·°С), Вт/(м²·°С),

Вт/(м²·°С).

- коэффициент поглощения солнечной радиации кирпичной облицовкой (приложение 7 СНиП II-3-79*)

- максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле месяце в г. Сочи °С (СНиП II-3-79*).

- максимальное значение суммарной солнечной радиации для вертикальных стен западной ориентации Вт/м²;

- среднесуточное количество солнечной радиации Вт/м².

Расчетная амплитуда температуры наружного воздуха равна:

°С

Величины затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции:

;

при допустимой 2,32 °С.

Таким образом, сопротивление теплопередаче наружной стены, а следовательно толщины отдельных материалов, продиктованные холодным периодом года, удовлетворяет и летние условия района строительства.