3.Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций

3.1.Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Приведенное сопротивление теплопередаче R₀, м²·°C/Вт, ограждающих конструкций, а также окон и фонарей (с вертикальным остеклением или с углом наклона более 45°) следует принимать не менее нормируемых значений R_req, м²·°С/Вт, определяемых по таблице 4 [1] в зависимости от градусо-суток района строительства D_d, °С·сут.

Градусо-сутки отопительного периода D_d, °С·сут, определяют по формуле

D_d = (t_int - t_ht) · z_ht.

Для г. Москва

D_d = (20,0 – (-3,1)) · 214,0 = 4943,4 (°С·сут)

Значения R_req для величин D_d, отличающихся от табличных, следует определять по формуле

R_req = a · D_d + b,

- для наружных стен (коэффициенты для наружных стен а = 0,00035, b = 1,4)

R_req = 0,00035 · 4943,4 + 1,40 = 3,13 (м²·°C/Вт)

- для пола первого этажа и чердачных перекрытий (коэффициенты для пола первого этажа и чердачных перекрытий а = 0,00045, b = 1,9)

R_req = 0,00045 · 4943,40 + 1,90 = 4,12 (м²·°C/Вт)

- для окон (коэффициенты для окон для интервала до 6000 °С·сут. а = 0,000075, b = 0,15)

R_req = 0,000075 · 4943,40 + 1,50 = 0,52 (м²·°C/Вт)

Приведенное сопротивление теплопередаче R_ed, м²·°C/Вт, входных дверей должно быть не менее произведения 0,6·R_req, где R_req — приведенное сопротивление теплопередаче стен, определяемое по формуле

,

где п —	коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6 [1]; Для наружных стен п = 1
tn —	нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха tint и температурой внутренней поверхности int ограждающей конструкции, °С, принимаемый по таблице 5 [1]; Для жилых помещений tn = 4,0 °C
int —	коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м2·°С), принимаемый по таблице 7 [1]. Для стен int = 8,7 Вт/(м2·°С)

(м²·°C/Вт)

Приведенное сопротивление теплопередаче R_ed, м²·°C/Вт, входных дверей

R_ed = 0,6 · 1,38 = 0,83 (м²·°C/Вт)

3.2.Конструкция и расчетное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций

Наружные ограждающие конструкции зданий должны удовлетворять требуемому сопротивлению теплопередаче R_req для однородных конструкций наружного ограждения по R_о, при этом должно соблюдаться условие

R_о ³ R_req

Термическое сопротивление R, м²×°С/Вт, однородного слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле

R=d/l,

где d - толщина слоя, м.

Термическое сопротивление ограждающей конструкции R_k, м²×°С/Вт, с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев

R_k=R₁+R₂+...+R_n+R_a.l,

где R₁, R₂, ... , R_n - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²×°С/Вт;

R_a.l - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по таблице 7 [2].

Сопротивление теплопередаче R_о, м²×°С/Вт, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями следует определять по формуле

R_о=R_si+R_k+R_se,

где R_si=1/a_int, a_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²×°С), принимаемый по таблице 7 [1];

R_se=1/a_ext, a_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода года, Вт/(м²×°С), принимаемый по таблице 8 [2].

Определив требуемые термические сопротивления ограждающих конструкций и отдельных слоёв, находим толщину теплоизоляционного слоя δ_ins ограждающей конструкции

.

Округляем величину δ_ins в большую сторону до ближайшей унифицированной толщины используемого в конструкции ограждения утеплителя.

Находим толщину наружного ограждения по формуле

.

Определяем сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции

.

Рассчитаем сопротивление теплопередаче конструкции наружных стен.

Рассчитаем термическое сопротивление R, м²×°С/Вт, однородных слоев многослойной конструкции наружной стены:

- Цементно-шлаковый теплый раствор (штукатурка внешний слой):

R = 0,02 / 0,47 = 0,043 (м²×°С/Вт)

- Кирпичная кладка из сплошного кирпича глиняного обыкновенного на цементно-шлаковом растворе (внешний слой):

R = 0,12 / 0,64 = 0,188 (м²×°С/Вт)

- Кирпичная кладка из пустотного кирпича керамического пустотного плотностью 1300 кг/м3 (брутто) на цементно-песчаном растворе (внутренний слой):

R = 0,25 / 0,52 = 0,481 (м²×°С/Вт)

- Раствор сложный (песок, известь, це-мент) (штукатурка внутренний слой):

R = 0,02 / 0,70 = 0,029 (м²×°С/Вт)

Находим толщину теплоизоляционного слоя δ_ins наружной стены:

a_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²×°С), принимаемый по таблице 7 [1];

Для стен a_int = 8,7 Вт/(м²×°С)

a_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода года, Вт/(м²×°С), принимаемый по таблице 8 [2].

Для наружных стен a_ext = 23 Вт/(м²×°С)

(м)

Округляем величину δ_ins в большую сторону до ближайшей унифицированной толщины используемого в конструкции ограждения утеплителя.

Маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880) и на синтетическом связующем (ГОСТ 9573). Мы принимаем данный вид теплоизоляции толщиной 0,07 м в 2 слоя. Общая толщина составляет 0,14 м.

Находим толщину наружной стены:

δ_ins = 0,02 + 0,12 + 0,14 + 0,25 + 0,02 = 0,55 (м)

Рассчитаем термическое сопротивление R, м²×°С/Вт теплоизоляционного слоя:

R = 0,14 / 0,06 = 2,33 (м²×°С/Вт)

Определяем сопротивление теплопередаче наружной стены:

(м²×°С/Вт)

В элементах ограждающей конструкции (пол первого этажа и чердачное перекрытие) используется железобетонная плита, которая является неоднородной в направлениях параллельном и перпендикулярном к тепловому потоку.

Термическое сопротивление железобетонной плиты рассчитываем по следующей методике.

Заменяем круглое поперечное сечение пустот в плите равновеликим квадратным площадью . Сторона этого квадрата будет равна

.

(м)

a) Делим сечение плиты условными плоскостями, параллельными направлению теплового потока.

Рис.1 Расчетная схема "а" для определения термического сопротивления

Получаем две конструкции: трехслойную с однородными слоями между плоскостями I и II; и однослойную между плоскостями II и III.

Площадь, воспринимающая тепловой поток, трехслойной конструкции равна

A₁ = 1·a,

A₁ = 1 · 0,141 = 0,141 (м²)

а однослойной

A₂ = 1·(l – a).

A₂ = 1·(0,185 – 0,141) = 0,044 (м²)

По таблице 7 [2] находим термическое сопротивление воздушной прослойки R_a.l с учетом ее толщины δ_a.l = 0,141 м, ориентации, направления теплового потока Q и температуры t_a.l в ней.

Для пола первого этажа R_a.l = 0,19 м²·^оС/Вт

Для чердачного перекрытия R_a.l = 0,15 м²·^оС/Вт

Устанавливаем термическое сопротивление однослойной конструкции

.

(м²·^оС/Вт)

Рассчитываем термическое сопротивление трехслойной конструкции

.

- Для пола первого этажа

(м²·^оС/Вт)

- Для чердачного перекрытия

(м²·^оС/Вт)

Определяем общее термическое сопротивление конструкции по схеме "а":

.

- Для пола первого этажа

(м²·^оС/Вт)

- Для чердачного перекрытия

(м²·^оС/Вт)

b) Делим сечение плиты условными плоскостями IV и V, перпендикулярными направлению теплового потока, условно делим конструкцию на однородные и неоднородные слои.

Рис.2 Расчетная схема "b" для определения термического сопротивления

Вычисляем суммарное термическое сопротивление однородных слоев

;

(м²·^оС/Вт)

Находим термическое сопротивление неоднородного слоя

.

- Для пола первого этажа

(м²·^оС/Вт)

- Для чердачного перекрытия

(м²·^оС/Вт)

Определяем общее термическое сопротивление конструкции по схеме "b"

.

- Для пола первого этажа

(м²·^оС/Вт)

- Для чердачного перекрытия

(м²·^оС/Вт)

Проверяем условие

.

- Для пола первого этажа

< 1,205

- Для чердачного перекрытия

< 1,205

Условие выполняется, и приведенное термическое сопротивление конструкции железобетонной пустотной плиты рассчитываем по формуле

.

- Для пола первого этажа

(м²·^оС/Вт)

- Для чердачного перекрытия

(м²·^оС/Вт)

Рассчитаем сопротивление теплопередаче конструкции чердачного перекрытия.

Рассчитаем термическое сопротивление R, м²×°С/Вт, однородных слоев многослойной конструкции чердачного перекрытия:

- Рубероид, пергамин, толь (рулонное покрытие):

R = 0,006 / 0,170 = 0,035 (м²·^оС/Вт)

- Раствор цементно-песчаный (выравнивающий слой):

R = 0,050 / 0,760 = 0,066 (м²·^оС/Вт)

Определив требуемые термические сопротивления чердачного перекрытия и отдельных слоёв, находим толщину теплоизоляционного слоя δ_ins чердачного перекрытия

.

Для чердачного перекрытия α_int = 8,7 Вт/м²·°С

Для чердачного перекрытия α_ext = 12 Вт/м²·°С

(м)

Округляем величину δ_ins в большую сторону до ближайшей унифицированной толщины используемого в конструкции ограждения утеплителя.

Принимаем утеплитель - Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные на синтетическом и битумном связующих (ГОСТ 9573, ГОСТ 10140, ГОСТ 22950), толщина плиты 0,07 м в 4 слоя. Общая толщина теплоизоляции составит 0,28 м.

Находим толщину чердачного перекрытия по формуле

.

δ = 0,006 + 0,050 + 0,280 + 0,220 = 0,556 (м)

Рассчитаем термическое сопротивление R, м²×°С/Вт теплоизоляционного слоя:

R = 0,280 / 0,076 = 3,68 (м²×°С/Вт)

Определяем сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия

.

(м²×°С/Вт)

Рассчитаем сопротивление теплопередаче конструкции пола первого этажа.

Рассчитаем термическое сопротивление R, м²×°С/Вт, однородных слоев многослойной конструкции пола первого этажа.

- Покрытие пола Дуб вдоль волокон:

R = 0,024 / 0,350 = 0,069 (м²·^оС/Вт)

Определив требуемые термические сопротивления пола первого этажа и отдельных слоёв, находим толщину теплоизоляционного слоя δ_ins пола первого этажа

.

Для пола первого этажа α_int = 8,7 Вт/м²·°С

Для пола первого этажа α_ext = 6 Вт/м²·°С

(м)

Округляем величину δ_ins в большую сторону до ближайшей унифицированной толщины используемого в конструкции ограждения утеплителя.

Утеплитель – Перлитопластбетон выпускается толщиной плиты 0,04 м и 0,05 м. Мы принимаем данный вид теплоизоляции толщиной 0,05 м в 3 слоя. Общая толщина составляет 0,15 м.

Находим толщину пола первого этажа по формуле

.

δ = 0,024 + 0,150 + 0,220 = 0,394 (м)

Рассчитаем термическое сопротивление R, м²×°С/Вт теплоизоляционного слоя:

R = 0,15 / 0,041 = 3,66 (м²×°С/Вт)

Определяем сопротивление теплопередаче пола первого этажа

.

(м²×°С/Вт)

Определяем сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций (окон).

Нормируемое сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций следует определять по таблице 4[1] в зависимости от градусо-суток отопительного периода D_d соответствующего климатического района.

Согласно примечания 1 к этой таблице для промежуточных значений величина определяется по формуле:

Для значения D_d = 4943,4 °С·сут

a = 0,000075, b = 0,15.

R_req = 0,000075 + 4943,40 + 0,15 = 0,52 (м²·^оС/Вт)

Выбор светопрозрачной конструкции осуществляется по значению приведенного сопротивления теплопередаче , полученному в результате сертификационных испытаний. Если приведенное сопротивление теплопередаче выбранной светопрозрачной конструкции ≥ , то эта конструкция удовлетворяет требованиям норм.

Т.к. в нашем случае отсутствуют сертифицированные данные, то допускается использовать при проектировании значения , приведенные в таблице Л.1 [2] приложения 2.

Заполнение светового проема выбираем в зависимости от значения которое должно соответствовать условию ≥ .

По таблице Л.1 [2] приложения 2 выбираем следующее заполнение светового проема: Двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла обычного (с межстекольным расстоянием 12мм). Для этого заполнения 4 (м²·^оС/Вт).

В жилых зданиях если приведенное сопротивление теплопередаче окон меньше: 0,56 м²·°С/Вт при градусо-сутках выше 3500 до 5200, то коэффициент остекленности фасада f должен быть не более 18 %.