Архитектурные конструкции и основы конструирования (90
..pdf- то же, что в формуле (1);
tavext - - средняя температура отопительного периода, оС;
zht - продолжительность отопительного периода, сут., со среднесуточной температурой воздуха ниже или равной 8 оС по приложению А.
Термическое сопротивление R, (м2 . оС)/Вт, слоя многослойной конструкции, а также однородной (однослойной) ограждающей конструкции определяем по формуле:
Rr = |
|
, |
(3) |
|
|
|
|
где - толщина слоя, м;
расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, с учетом условий эксплуатации ограждающих конструкций, Вт/ (м2 . оС), принимаемый по приложению Г.
Для определения условий эксплуатации ограждающих конструкций (А и Б) необходимо:
-по приложению Б определить зону влажности района строительства;
-по таблице 5 определить влажностный режим помещений.
Таблица 5 - Определение влажностного режима помещений
Режим |
Влажность внутреннего воздуха, %, |
||||
|
|
при температуре |
|
||
|
до 12 оС |
|
св. 12 |
|
св. 24 оС |
|
|
|
до 24 оС |
|
|
1 |
2 |
|
3 |
|
4 |
Сухой |
До 60 |
|
До 50 |
|
До 40 |
Нормальный |
Св.60 до 75 |
|
Св.50 до 60 |
|
Св.40 до 50 |
Влажный |
Св.75 |
|
Св.60 до 75 |
|
Св.50 до 60 |
Мокрый |
- |
|
Св. 75 |
|
Св. 60 |
11
По приложению В определить условия эксплуатации ограждающих конструкций в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажности.
Сопротивление теплопередаче Rо, (м2 . оС)/Вт, ограждающей конструкции следует определять по формуле:
Rr |
= |
1 |
R + |
1 |
, |
(4) |
|
|
|||||
0 |
int |
о |
ext |
|
|
|
|
|
|
|
|||
где int - то же, что в формуле (1);
Rro - термическое сопротивление ограждающей конструкции, (м2 . оС)/Вт,
определяемое:
-для однородной (однослойной) по формуле (3);
-для многослойной по формуле (5).
ext - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной
поверхности ограждающей конструкции, Вт/( м2 . оС) принимается по таблице
6.
Таблица 6 - Значение коэффициента теплоотдачи для зимних условий
Наружная поверхность ограждающих конструкций |
Коэффициент |
|
теплоотдачи |
|
для зимних |
|
условий, ext |
|
Вт/(м2 . оС) |
1 |
2 |
1 Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над |
23 |
холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной |
|
строительно-климатической зоне) |
|
2 Перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с |
17 |
наружным воздухом; перекрытий над холодными (с |
|
ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в |
|
Северной строительно-климатической зоне |
|
3 Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами |
12 |
со световыми проемами в стенах, а также наружных стен с |
|
воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом |
|
12
Продолжение таблицы 6
1 |
2 |
4 Перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых |
6 |
проемов в стенах, расположенных выше уровня земли, и над |
|
неотапливаемыми техническими подпольями, расположен- |
|
ными ниже уровня земли |
|
Термическое сопротивление Rк, (м2 . оС)/Вт, ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями согласно [1] будем
определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:
Rro = Rо1 + Rо2 + Rо3 +…+ Rn + Rв.п., |
(5) |
|
где R1, R2,…Rn |
- термические сопротивления отдельных слоев |
|
ограждающей конструкции, (м2 . оС)/Вт, определяемое по формуле (3); |
||
Rв.п - термическое |
сопротивление замкнутой |
воздушной прослойки, |
принимаем по приложению Д.
13
3 Пример расчета многослойной ограждающей конструкции
здания из мелкоштучных элементов
Требуется определить толщину наружной стены жилого здания.
Исходные данные:
-район строительства - г. Курган;
-ограждающая конструкция - наружная стена из силикатного и керамического облицовочного кирпича с утеплителем из пенополистирола =
40 кг/м3 (вид утеплителя принят в зависимости от района строительства);
- |
температура внутреннего воздуха |
tint + 20 |
оС, (п.6 таблица 8 |
относительная влажность воздуха - =50% [4]; |
|
||
- |
температура наиболее холодной пятидневки |
обеспеченностью 0,92 |
|
text= минус 37 оС ( по приложению А); |
|
|
|
- |
средняя t отопительного периода tavext |
= минус 8,7 оС (по приложению |
|
А); |
|
|
|
-продолжительность отопительного периода zht =217 суток (по приложению А);
-зона влажности - З - сухая (по приложению Б);
-влажностный режим помещений - сухой (таблица 5).
Конструкция стены принята в соответствии с рисунком 1.
14
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
облицовочный слой |
|
|
каменная кладка |
|
|
|
600 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
штукатурка |
|
|
|
воздушный зазор |
|
|
|
|
|
|
600 |
|
|
|
2 |
|
|
утеплитель |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
600 |
|
|
|
|
|
|
арматурная сетка |
120 |
ут |
250;380 |
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1-1 |
|
3 |
|
|
|
|
арматурная сетка |
|||
внутрення стена |
|
|
|
|
|
|
стены |
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
ут |
|
|
|
утеплитель |
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
120 |
|
|
|
облицовочный слой |
|
|
|
|
|
|
кладка из керамического пустотного кирпича
=1000 кг/м3
на цементно-песчаном растворе, толщина
=120мм;
утеплитель из пенополистирола =40 кг/м3
кладка из силикатного кирпича на цементнопесчанном растворе, толщиной =250 мм
Рисунок 1 - Расчетная схема стены
П р и м е ч а н и е- Наличие гибких связей в кладке и их теплопроводность не
учитываем.
Величины теплотехнических показателей и коэффициентов:
-n=1 (по таблице 3);
-tn =4 (по таблице2);
-int =8,7 (по таблице 4);
-ext =23 (по таблице 6);
-к.н. =0,47 (по приложению Г) (наружный слой стены);
-к.в. =0,76 (по приложению Г) (внутренний слой стены) (утеплитель);
-ут =0,041 (по приложению Г).
Расчетные коэффициенты теплопроводности материалов слоев ( )
определены для условия эксплуатации ограждающих конструкций - А (см.
приложение В).
15
3.1 Определение требуемых сопротивлений теплопередаче
ограждающей конструкции
Для определения толщины ограждающей конструкции найдем:
а) требуемое сопротивление теплопередаче Rотр исходя из санитарно-
гигиенических и комфортных условий по формуле (1):
|
n (tв |
tн ) |
|
1 (20 ( 37)) |
1,64 |
2 . о |
|
||
Rо = |
|
|
|
|
|
(м |
С)/Вт |
||
tн |
|
в |
|
4 8,7 |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б) требуемое сопротивление теплопередаче Rопр по условиям |
|||||||||
энергосбережения по таблице 1: |
|
|
|
|
|
|
|||
Dd = ( tint - tavext). / zht |
= (20-(-8,7)).217=6228 оС . сут |
||||||||
Интерполяцией по таблице 1 определяем: |
|
|
|||||||
Rred = 3,58 (м2 . оС)/Вт. |
|
|
|
||||||
Далее в расчетах |
будем |
|
применять Rred |
как максимальное из |
|||||
определенных значений. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.2 Определение толщины конструкции стены
Так, как толщины наружной и внутренней кирпичных кладок известны и составляют:
-наружная кладка из керамического кирпича - 0,12 м;
-внутренняя кладка из силикатного кирпича - 0,25 м.
Расчетом необходимо определить требуемую толщину утеплителя.
Толщину утеплителя будем определять по формуле:
16
|
|
|
|
R |
= |
|
1 |
R |
1 |
|
|
1 |
|
1 |
2 |
3 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
(4) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
в |
к |
н |
|
|
в |
|
1 |
2 |
3 |
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
Примем Ro = Rred. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Тогда R red= |
1 |
|
|
1 |
|
2 |
3 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
в |
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Отсюда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
(R |
ïð |
|
|
1 |
|
1 |
3 |
|
|
1 |
|
) 0,041 (3,58 |
1 |
|
|
0,12 |
|
0,25 |
|
1 |
) 0,116ì |
|||||||||||||
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
î |
|
|
â |
1 |
|
3 |
|
|
í |
|
|
|
|
|
|
8,7 |
0,47 |
0,76 |
|
23 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
где 2 - толщина утеплителя, м.
Округляем толщину утеплителя до 0,12 м (кратно размерам кирпича).
Тогда с учетом размеров вертикальных растворных швов равных 10мм общая толщина наружной стены будет равна: 120+20+120+250=510 мм = 0,51 м.
В пояснительную записку теплотехнический расчет оформлен в табличной форме по приложению Е.
17
4 Пример расчета многослойной ограждающей конструкции
панельного жилого здания
Требуется определить конструкцию и толщину наружной стеновой
панели жилого здания.
Исходные данные:
-район строительства - г, Курган;
-зона влажности - 3 - сухая (приложение Б);
-влажностный режим помещения - сухой (таблица 5);
-условия эксплуатации ограждающей конструкции - А (приложение В);
-ограждающая конструкция - сборная керамзитобетонная трехслойная стеновая панель со слоем эффективного утеплителя.
В зависимости от района строительства принимаем теплоизоляционный слой из пенопласта плотностью 100. Толщину теплоизоляционного слоя необходимо определить.
Теплотехнический расчет стеновой конструкции выполнен в табличной форме (приложение Е).
1 керамзитобетон |
=1000 кг/м3, толщиной 100мм; 2 утеплитель - |
|
пенопласт =100 кг/м3, 3 керамзитобетон |
=1000 кг/м3 |
|
|
Рисунок 2 - Расчетная схема стены |
|
18
|
|
Таблица 4.1 - |
Теплотехнический расчет стены |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Наименование показателей, единицы |
|
|
Значения |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
измерения |
|
|
условные |
|
1 |
|
2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обозначе- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ния |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
3 |
|
4 |
1 |
Расчетная температура внутреннего воздуха, |
tint |
|
+20 |
|
+20 |
||||||||||
оС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Расчетная температура наиболее холодной |
text |
|
минус |
|
|||||||||||
пятидневки (по 0,92), |
|
|
оС |
|
|
37 |
|
|||||||||
3 |
Нормируемый температурный перепад, |
оС |
tn |
|
4 |
|
4 |
|||||||||
4 |
Коэффициент теплоотдачи, |
Вт/(м2. оС) |
int |
|
8,7 |
|
8,7 |
|||||||||
5 |
Коэффициент для зимних условий, Вт/(м2. оС) |
ext |
|
23 |
|
23 |
||||||||||
6 |
Требуемое сопротивление теплопередаче из |
Ro |
|
1,64 |
|
1,64 |
||||||||||
санитарно-гигиенических и комфортных |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
условий, |
|
|
|
|
|
|
|
(м2. оС)/Вт |
|
|
|
|
|
|||
7 |
Градусо-сутки отопительного периода, |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
- tavext). / zht |
оС. сут |
Dd |
|
6228 |
|
||||
|
|
Dd = |
( tint |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
8 |
Средняя t отопительного периода, |
|
оС |
tavext |
|
минус 8,7 |
||||||||||
9 |
Продолжительность отопительного периода, |
zht |
|
217 |
|
217 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сут. |
|
|
|
|
|
10 Приведенное сопротивление теплопередаче |
Rred |
|
3,58 |
|
3,58 |
|||||||||||
из условия энергосбережения |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
11 Толщина слоя, |
|
|
|
|
|
м |
|
|
0,20 |
|
Х |
|||||
12 Расчетный коэффициент теплопроводности |
|
|
0,33 |
|
0,05 |
|||||||||||
материала при условии эксплуатации А, |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вт/(м2. оС) |
|
|
|
|
|
|
13 Толщина утеплителя, |
|
м |
2 |
|
- |
|
0,14 |
|||||||||
так как Rопр> Rотр, то |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
1 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rпр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
2 о |
в |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Вывод: толщина утеплителя принимается равной 150 мм, тогда общая
толщина панели - 350 мм.
19
Список использованных источников
1 СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий : - Введен в действие с
01.10.2003 - М. : Госстрой России, 2003. - 35 с.
2 СНиП 23-01-99* Строительная климатология. - М.: Госстрой России , 2003.
-71с.
3 СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий: - Введен в действие с 01.06.2004 - М. : Госстрой России , 2004. - 185 с.
4 СНиП 31-01-2003 Жилые здания. -М.: Госстрой СССР, 2003. - 35с.
5 Маклакова Т.Г. Конструкции гражданских зданий: учебник для ВУЗов / Т.Г.
Маклакова, С.М. Нанасова. - М.: Изд-во АСВ, 2002. - 272с.
20