Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Калининградский государственный технический университет"

Методические указания

по выполнению теплотехнического расчета ограждающих конструкций к курсовому и выпускному проектированию для студентов вузов, обучающихся в бакалавриате по направлению подготовки 270800 «Строительство»

Калининград

Издательство ФГБОУ ВПО «КГТУ»

2014

УДК 72 (076)

УТВЕРЖДЕНО

Ректором ФГБОУ ВПО "Калининградский

государственный технический

университет"

АВТОРЫ: Узунова Л. В., доц., к.т.н., доцент кафедры промышленного и гражданского строительства ФГБОУ ВПО "Калининградский государственный технический университет"

Федякова С. Н., к.т.н., с.н.с., доцент той же кафедры.

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой промышленного и гражданского строительства ФГБОУ ВПО "Калининградский государственный технический университет" 04 сентября 2014 г. протокол № 1.

Методические указания рекомендованы к печати методическим советом факультета судостроения и энергетики ФГБОУ ВПО "Калининградский государственный технический университет" 05 сентября 2014 г., протокол № 79.

РЕЦЕНЗЕНТ – Захаров В. Ф.., д.т.н., профессор кафедры промышленного и гражданского строительства ФГБОУ ВПО "Калининградский государственный технический университет"

 © ФГБОУ ВПО "Калининградский государственный технический университет", 2014г

Настоящие методические указания содержат учебно-методическую информацию и необходимые исходные данные для проведения теплотехнического расчета наружных ограждающих конструкций в курсовой работе “Жилое здание” по дисциплине «Основы архитектуры и строительных конструкций», по дисциплине «Архитектура зданий» в курсовой работе “Общественное здание” и в курсовом проекте “Промышленное здание», а также в выпускной квалификационной работе. В данных указаниях изложены основы теплотехнического расчета наружных ограждающих конструкций в соответствии с последними требованиями по тепловой защите зданий. Здесь же приведены некоторые теплотехнические показатели строительных материалов и конструкций, климатические данные для различных районов строительства, которые необходимы студентам как при выполнении курсовых работ и проектов, так и при разработке архитектурно- строительного раздела выпускной квалификационной работы.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение.......................................................................................5

Расчет сопротивления теплопередаче ограждения и

определение толщины ограждающей конструкции.................6

Ограничение температуры и конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающей конструкции……………………………………10

Определение точки росы.............................................................11

Пример расчета точки росы........................................................12

Оформление теплотехнического расчета в пояснительной записке...........................................................................................13

Рекомендуемая литература..........................................................14

Приложение. Упрощенные таблицы расчетных величин:

Таблица П. 1................................................................................15

Таблица П. 2................................................................................17

Таблица П.З.................................................................................18

Таблица П. 4................................................................................20

Таблица П. 5................................................................................21

Таблица П. 6................................................................................25

Таблица П. 7................................................................................26

Таблица П. 8................................................................................26

Таблица П. 9................................................................................28

Таблица П.10...............................................................................28

Таблица П.11...............................................................................29

Таблица П.12...............................................................................29

Таблица П.13...............................................................................30

ВВЕДЕНИЕ

Строительство зданий должно осуществляться в соответствии с требованиями к тепловой защите зданий для обеспечения установленного для проживания и деятельности людей микроклимата в здании, необходимой надежности и долговечности конструкций, климатических условий работы технического оборудования при минимальном расходе тепловой энергии на отопление.

Задачей теплотехнического расчета является определение наименьшей толщины ограждающей конструкции (наружной стены или чердачного перекрытия, покрытия) при обеспечении требуемого внутреннего температурно-влажностного режима помещений в условиях энергосбережения.

В процессе расчета определяется величина общего сопротивления теплопередаче выбранной конструкции ограждения R_o, М²∙˚С/Вт.

Величина R ₀ должна быть не менее требуемого значения R reg.

В соответствии с разделом 5 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» наружные ограждающие конструкции зданий должны удовлетворять:

- нормируемому сопротивлению теплопередаче R_req для конструкций наружного ограждения - по R_o, при этом должно соблюдаться условие  R_o   R_req;

- расчетному температурному перепаду  t₀  между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, при этом расчетный температурный перепад не должен превышать нормируемых величин  t_n, установленных в таблице 5 СНиП 23-02 -2003 или в табл. П4 данных методических указаний;

- минимальной температуре, равной температуре точки росы  t_d  при расчетных условиях внутри помещения на всех участках внутренней поверхности наружных ограждений с температурами _si ; при этом должно соблюдаться условие _si   t_d.

Все величины, входящие в теплотехнический расчет, должны быть приняты по СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий” и СНиП 23-01-99* “Строительная климатология”.

В связи с отсутствием в библиотечном фонде института нормативной литературы в достаточном количестве, минимально необходимые расчетные параметры приведены в настоящих методических указаниях.

Перед тем, как приступить к расчету, необходимо определить следующие исходные данные:

1. Климатическую зону заданного района строительства, которая определяется по схематической карте климатического районирования (Приложение I, рис. 9 СНиП 23-01-99* или по табл. П. 1 методических указаний).

2. Зону влажности, которая определяется по карте зон влажности (Приложение 1 СНиП- 23-02-2003 или по табл. П. 1 методических указаний).

3. Расчетную зимнюю температуру наружного воздуха, среднюю температуру и продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 10ºС (по СНиП 23-01-99* "Строительная климатология" или по табл. П. 1 методических указаний).

4. Внутреннюю температуру помещения жилого, общественного, или промышленного здания по соответствующим СНиПам или по таблице П.8.

5. Положение ограждения по отношению к наружному воздуху (вертикальное, горизонтальное, наклонное).

6. Влажностный режим помещения, что даёт возможность определить условия эксплуатации ограждающих конструкций А или Б (сухой режим помещения при относительной влажности внутреннего воздуха меньше 50%; нормальный режим - от 50% до 60%; влажный - от 61 до 75% и мокрый режим - свыше 75% влажности).

7. Количество и толщину слоев ограждения.

8. Коэффициенты теплопроводности слоев ограждения λ, (ВТ/(М ˚С) - по

табл. П .5 методических указаний или по СП 23-101-2004 «Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий».

9. Объемную массу материала каждого слоя ограждения γ, (кг/м³ ) - по табл. П.5 методических указаний или по СП 23-101-2004.

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ ОГРАЖДЕНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ОГРАЖДАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ

Исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий внутренней среды, а также из условий энергосбережения общее сопротивление теплопередаче ограждения должно быть не менее требуемого значения R_req т. е. Ro≥ R_req , которое определяется по табл. 4 СНиП 23-02-2003 или табл. П3 методических указаний.

Для того, чтобы найти по табл. П.З значение R_req  необходимо определить градусосутки D_d отопительного периода по формуле (1):

D_d = (t_int - t_ht)·z_ht  (1),    

                                                           

где t_int - расчетная температура внутреннего воздуха °С, принимаемая по нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений:

- для жилых домов квартирного типа принимается по СНиП 31-01-2003 “Здания жилые многоквартирные” и по СНиП 31-02-2001 «Дома жилые одноквартирные»;

- для производственных помещений по СНиП 31-03-2001“Производственные здания”;

- для помещений общественных зданий по таблицам СНиП 31-06-2009 "Общественные здания и сооружения" или по табл. П.8 методических указаний.

t_ht, z_ht - средняя температура, °С, и продолжительность в сутках отопительного периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 10°С по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» или по табл.П.1 данных методических указаний.

Для того чтобы определить общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R_o, необходимо знать термическое сопротивление R, /Вт, каждого слоя многослойной ограждающей конструкции, определяемое по формуле

(2),

где:

δ - толщина слоя, м;

λ - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м·ºС, принимаемый по СП 23-101-2004 или по табл. П. 5 методических указаний.

Общее сопротивление теплопередаче R ₀ , / , ограждающей конструкции следует определять по формуле

R_o= R_si + R_k + R_se, (3)

где R_si = l/_int,  _int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²°С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02-2003;

Для стен, полов, гладких потолков _int  = 8.7 Вт/(м²°С),

R_se = 1/_ext,  _ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м²°С), принимаемый по таблице 8 СП 23-101-2004;

Для наружных стен, покрытий над проездами и над холодными (без стен) подпольями в Северной строительно-климатической зоне _ext  = 23,0 );

Для чердачных перекрытий и для перекрытий над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах

_ext  = 12,0 );

- термическое сопротивление ограждающей конструкции, )/Вт, определяемое для однослойной конструкции по формуле (2), для многослойной конструкции по формуле (4).

Термическое сопротивление, )/ , ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

(4)

где - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, )/ , определяемые по формуле (2), n - количество слоев наружного ограждения.

- термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки: / , принимаемое по - СНиП 23-02-2003 или по табл. П. 7 методических указаний. Найденное расчетное значение толщины ограждающей конструкции стены приводится к ее номинальному значению с учетом размеров стеновых элементов: кирпича, керамических блоков, стеновых панелей и т.д., после чего производится проверка на удовлетворение условий R_o   R_req . Если толщина стен получается более 510 мм ( 2 кирпича), то рекомендуется наружное ограждение проектировать многослойным, вводя в его конструкцию эффективные теплоизоляционные материалы (рис. 1 и 2). Схема расположения слоев чердачного перекрытия и плоского покрытия дана на рис.3.

Для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м  и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12°С и ниже сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных) , R_o м ·°С/Вт, следует принимать не менее значений R_req, определяемых по формуле      

,                          R_{req =}  n·( t_int -   t _ext) / (t_n ·   _int )         (5),                       

где n — коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по таблице 6 СНиП 23-02-2003. Для наружных стен и покрытий ( в том числе вентилируемые наружным воздухом), зенитных фонарей, перекрытий чердачных (с кровлей из штучных материалов) и над проездами; перекрытий над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне n=1. Для перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытий чердачных (с кровлей из рулонных материалов); перекрытий над холодными ( с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне n=0.9. Для перекрытий над не отапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах n=0.75. Для перекрытий над не отапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенные выше уровня земли n=0.6. Для перекрытий над не отапливаемыми техническими подпольями, расположенных ниже уровня земли n=0.4.

t_int - то же, что и в формуле (1).

t _ext - расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, принимается равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99* "Строительная климатология" или по табл. П. 1 методических указаний.

t_n - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 5 СНиП 23-02-2003, или по табл. П.4 данных методических указаний.

_int  - то же, что и в формуле (3).

Рис.1

1- наружная кирпичная кладка; 2 - воздушная прослойка; 3 - утеплитель; 4 - внутренняя кирпичная кладка.

1- кирпичная стена;

2- воздушная прослойка;

3- плитный утеплитель.

Рис. 2

1-сборная ж. б. плита перекрытия; 2-пароизоляция; 3-утеплителъ;4 -стяжка; 5-рулонный кровельный ковер (для плоского покрытия) Рис. 3

Ограничение температуры и конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающей конструкции

       Расчетный температурный перепад t₀  , °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин, t_n°С, установленных в таблице 5 СНиП 23-02-2003, или в табл. П.4 методических указаний и определяется по формуле      

 t₀  = n·( t_int -   t _ext) / (R_o ·   _int )      (6),                                                     

     где  n - то же, что и в формуле (5);          t_int  - то же, что и в формуле (1);     t _ext  - то же, что и в формуле (5).     R_o  - общее сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, м ·°С/Вт;      _int  - то же, что и в формуле (3).