1.1.1. Теплотехнический расчет стены

Теплотехнический расчет стены здания производится с обязательным выполнением вышеупомянутых требований в соответствии со СНиП II-3-79^* «Строительная теплотехника».

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R₀ следует принимать в соответствии с заданием на проектирование, но не менее требуемых значений, R₀^тр, определяемых исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий и условий энергосбережения.

Теплотехнический расчет следует начинать с определения требуемого сопротивления теплопередаче исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле

, (1)

где t_в - расчетная температура внутреннего воздуха в С, принимаемая согласно ГОСТ 12.005-88 и нормам проектирования зданий и сооружений соответствующего назначения (табл. 1¹);

t_н - расчетная зимняя температура наружного воздуха, С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92. Зимнюю температуру наружного воздуха при определении по формуле 1 следует принимать по главе СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» (табл. 2) с учетом следующих указаний:

- коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 3;

α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по таблице 4;

t^н – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 5.

Требуемое сопротивление теплопередаче дверей и ворот должно быть не менее 0,6 стен зданий и сооружений, определяемого по формуле 1 при расчетной зимней температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

Приведенное сопротивление теплопередаче из условий энергосбережения определяется следующим образом.

На первом этапе определяют градусо-сутки отопительного периода по формуле

ГСПО = (t_в – t_от.пер.) · Z_от.пер., (2)

где ГСПО – градусо-сутки отопительного периода;

t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, С, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений (см. табл. 1);

t_от.пер., Z_от.пер. – соответственно средняя температура, С, и продолжительность, сут., периода со среднесуточной температурой воздуха ниже или равной 8 С по СНиП 2.01.01-82 (см. табл. 2).

Определив градусо-сутки отопительного периода, по таблице 6 устанавливаем приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций ( ).

Для дальнейшего расчета принимаем большее значение из и ( ).

Влажностный режим помещений зданий и сооружений в зимний период в зависимости от относительной влажности и температуры внутреннего воздуха следует устанавливать по таблице 7. Зоны влажности территории страны следует принимать по рис. 1.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций в зависимости от влажности района строительства следует устанавливать по таблице 8.

Термическое сопротивление R, м²·⁰С/Вт, отдельного слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однослойной следует определять по формуле

, (3)

где δ – толщина слоя, м;

λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м·⁰С, зависящий от условий эксплуатации ограждающих конструкций и принимаемый из таблицы 10.

Сопротивление теплопередаче R₀, м²·⁰С/Вт, ограждающей конструкции определяется по формуле

(4)

где α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/м²·⁰С, принимаемый по таблице 4;

δ₁, δ₂, δ_n – толщины слоев ограждающей конструкции, м;

λ₁, λ₂, λ_n – коэффициенты теплопроводности слоев ограждающей конструкции, принимаемые исходя из условий эксплуатации по таблице 10;

α_н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/м²·⁰С, принимаемый по таблице 9.

Определив требуемое сопротивление стены теплопередаче, переходят непосредственно к определению толщины стены.

С этой целью R_макс приравнивают к величине полного сопротивления стены теплопередаче (формула 4):

_ф . (5)

При расчете многослойной стены обычно определяют толщину основного слоя, задаваясь толщиной всех остальных слоев.

Формула по определению искомой величины будет иметь следующий вид:

. (6)

После определения толщины стены уточняют ее конструктивные размеры.

Конструктивные размеры толщины отдельных слоев стены:

кирпичных стен - 250, 380, 510, 640,770, 900 мм и т.д.;

стеновых керамзитобетонных, пемзобетонных панелей - 200, 240, 300, 400 мм;

утеплителя – 60, 70, 80, 90, 100, 120, 140, 160, 200 мм.

Тепловую инерцию ограждающих конструкций определяют по формуле

, (7)

где R₁, R₂…R_n – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²·⁰С/Вт, определяемые по формуле 3 с выбранными конструктивными размерами;

S₁, S₂…S_n – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающих конструкций, Вт/м²·⁰С, принимают из таблицы 10.

Сопротивление теплопередаче, большее или равное R_макс, обеспечивает отсутствие конденсации на внутренней поверхности наружного ограждения в условиях одномерного температурного поля. Однако на внутренних поверхностях ограждений есть участки, которые имеют более низкую температуру. Это – части ограждений, примыкающие к наружным углам, оконным проемам, стыкам наружной стены с внутренними стенами и перекрытиями, а также места расположения теплопроводных включений в конструкции ограждения (металлические и бетонные колонны, ребра панелей).

Температура этих частей поверхности должна быть выше температуры точки росы воздуха в помещении. Поэтому задача теплотехнического расчета ограждения состоит не только в подборе необходимого термического сопротивления основной части ограждения, но и в проверке температуры наиболее охлажденных частей внутренней поверхности, которая должна обеспечивать отсутствие конденсата.

Температуру внутренней поверхности _в ограждающей конструкции следует определять по формуле

(8)

где n, t_в, t_н и - то же, что в формуле 1;

R_ф – то же, что в формуле 4.

Например, температура на внутренней поверхности угла однородной стены может быть определена приближенно по формуле

, (9)

где - температура поверхности на глади стены в углу;

- температура поверхности на глади стены, определяемая по формуле 8.

Относительную влажность внутреннего воздуха для определения точки росы для жилых зданий, больничных учреждений, диспансеров, родильных домов, детских садов и яслей следует принимать 55%, для остальных общественных зданий – 50%.

Если оказывается ниже температуры точки росы, определяемой по таблице 12, необходимо утеплить угол стены. Утеплить углы можно устройством скоса на их внутренней поверхности или утепляющих пилястр на внешней поверхности, а также расположением в углах стояков системы отопления. Если оказывается больше точки росы, то образования конденсата не происходит.