804
.pdf
Таблица 1.4 Базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче
ограждающих конструкций
помещенияиЗдания , коэффициенты аи b |
сутки-Градусоотопительного периодаГСОП, о |
Базовые значения требуемого сопротивления теплопе- |
|||||
стен |
покрытий |
перекрытийи проездаминад |
чердачныхперекрытий, неотаплинадподпольямиваемымии подвалами |
балконныхиокон витрин,дверей витражейи |
фонарей |
||
|
|
редаче |
Rотр |
, м2 · оС/ Вт , ограждающих конструкций |
|||
|
годсут/ |
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
4 |
5 |
6 |
7 |
1. Жилые, |
2000 |
2,1 |
|
3,2 |
2,8 |
0,3 |
0,3 |
лечебно- |
4000 |
2,8 |
|
4,2 |
3,7 |
0,45 |
0,35 |
профилакти- |
6000 |
3,5 |
|
5,2 |
4,6 |
0,6 |
0,4 |
ческие и дет- |
8000 |
4,2 |
|
6,2 |
5,5 |
0,7 |
0,45 |
ские учреж- |
10000 |
4,9 |
|
7,2 |
6,4 |
0,75 |
0,5 |
|
|
||||||
дения, шко- |
12000 |
5,6 |
|
8,2 |
7,3 |
0,8 |
0,55 |
лы, интерна- |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ты, гостини- |
|
|
|
|
|
|
|
цы и общежи- |
|
|
|
|
|
|
|
тия |
|
|
|
|
|
|
|
а |
- |
0,00035 |
0,0005 |
0,00045 |
- |
0,000025 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
- |
1,4 |
|
2,2 |
1,9 |
- |
0,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Обществен- |
2000 |
1,8 |
|
2,4 |
2,0 |
0,3 |
0,3 |
ные,админист |
4000 |
2,4 |
|
3,2 |
2,7 |
0,4 |
0,35 |
ративные и |
6000 |
3,0 |
|
4,0 |
3,4 |
0,5 |
0,4 |
бытовые, |
8000 |
3,6 |
|
4,8 |
4,1 |
0,6 |
0,45 |
производст- |
10000 |
4,2 |
|
5,6 |
4,8 |
0,7 |
0,5 |
венные с |
12000 |
4,8 |
|
6,4 |
5,5 |
0,8 |
0,55 |
влажным или |
|
|
|
|
|
|
|
мокрым |
|
|
|
|
|
|
|
режимами |
|
|
|
|
|
|
|
а |
- |
0,0003 |
0,0004 |
0,00035 |
0,00005 |
0,000025 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
- |
1,2 |
|
1,6 |
1,3 |
0,2 |
0,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3.Производст |
2000 |
1,4 |
|
2,0 |
1,4 |
0,25 |
0,2 |
венные |
4000 |
1,8 |
|
2,5 |
1,8 |
0,3 |
0,25 |
с сухим и |
6000 |
2,2 |
|
3,0 |
2,2 |
0,35 |
0,3 |
нормальным |
8000 |
2,6 |
|
3,5 |
2,6 |
0,4 |
0,35 |
режимами* |
10000 |
3,0 |
|
4,0 |
3,0 |
0,45 |
0,4 |
|
12000 |
3,4 |
|
4,5 |
3,4 |
0,5 |
0,45 |
а |
- |
0,0002 |
0,00025 |
0,0002 |
0,000025 |
0,000025 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
1,0 |
|
1,5 |
1,0 |
0,2 |
0,15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
|
|
|
Значения (Rотр) для величин ГСОП, отличающихся от табличных, следует определять по формуле (1.3):
Rотр= ахГСОП + b |
(1.3) |
где а, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным табл. 1.4 для соответствующих ограждающих конструкций и групп зданий, за исключением окон и балконных дверей, витрин и витражей.
Для помещений зданий с влажным или мокрым режимом, а также для производственных зданий со значительными избытками теплоты и расчетной относительной влажностью внутреннего воздуха не более 50% нормируемое значение сопротивления теплопередаче определяется по формуле
(1.4):
норм |
|
( tв − tн ) |
|
Rо |
= |
|
(1.4) |
|
|||
|
|
tн · αв |
|
где aв - коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2 ∙оС), принимаемый по табл. 1.5.
Таблица 1.5 Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности
ограждающей конструкции
|
|
Коэффициент |
|
|
Внутренняя поверхность ограждения |
тепловосприятия, |
|
|
ав Вт/(м2 |
||
|
|
|
|
1. |
Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающи- |
|
|
ми ребрами при отношении высоты h ребер к расстоянию а |
8,7 |
||
|
|
|
|
2. |
Потолков с выступающими ребрами при отношении |
7,6 |
|
h/a>0,3 |
|||
|
|||
3. |
Окон |
8,0 |
|
|
|
|
|
4. |
Зенитных фонарей |
9,9 |
|
|
|
|
|
tн - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха (tв) и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (τв ), °С, принимаемый по табл.1.6;
22
Таблица 1.6 Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего
воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции
|
Нормируемый температурный перепад |
tн ,°С, |
||||
|
|
|
для |
|
|
|
|
|
|
перекрытий |
|
|
|
Здания и помещения |
|
покрытий и |
над |
|
|
|
наружных |
проездами, |
зенитных |
||||
|
||||||
|
чердачных |
|||||
|
стен |
перекрытий |
подвалами |
фонарей |
||
|
|
и |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
подпольями |
|
|
|
1. Жилые, лечебно- |
4,0 |
3,0 |
2,0 |
tв |
t р |
|
профилактические и детские |
|
|
|
|
|
|
учреждения, школы, интернаты |
|
|
|
|
|
|
2. Общественные, кроме ука- |
|
|
|
|
|
|
занных в поз. 1, администра- |
4,5 |
4,0 |
2,5 |
tв |
t р |
|
тивные и бытовые, за исключе- |
|
|
|
|
|
|
нием помещений с влажным |
|
|
|
|
|
|
или мокрым режимом |
|
|
|
|
|
|
3. Производственные с сухим и |
|
|
|
|
|
|
нормальным режимами |
tв t р ,но |
0,8 ( tв t р ). |
2,5 |
tв |
t р |
|
|
не более 7 |
но не более |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
4. Производственные и другие |
|
|
|
|
|
|
помещения с влажным или |
tв t р |
0,8( tв t р ) |
2,5 |
|
не |
|
мокрым режимом |
|
|
|
нормируется |
||
5. Производственные здания со |
|
|
|
|
|
|
значительными избытками яв- |
|
|
|
|
|
|
ной теплоты (более 23 Вт/м3) и |
12 |
12 |
2,5 |
tв |
t р |
|
расчетной относительной влаж- |
|
|
|
|
|
|
ностью внутреннего воздуха |
|
|
|
|
|
|
более 50 % |
|
|
|
|
|
|
tв- расчетная температура внутреннего воздуха здания, °C;
tн - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 по своду СП131.13330 «Строительная климатология».
1.6.Виды стеновых ограждающих конструкций
Встроительной практике к наиболее распространенным относятся следующие виды стеновых конструкций:
- железобетонные трехслойные панели;
23
-кладки из блоков легкого, особо легкого бетона, или крупноформатных камней;
-трехслойные стены с эффективным утеплителем и облицовкой из кирпичной кладки;
-системы фасадные теплоизоляционные, композиционные с наружными штукатурными слоями (далее СФТК);
-системы наружной теплоизоляции с вентилируемой воздушной прослойкой;
-тонкостенные панели (в том числе «сэндвич-панели»);
-витражное и модульное остекление.
Наибольший объем тепловых потерь приходится на стены, поэтому для энергоэффективного строительства через стены правильный учет тепловых потерь является первейшей задачей.
1.7. Типовая разбивка основных видов стен на теплозащитные элементы
Для определения удельных потерь теплоты конструкция ограждения разбивается на теплозащитные элементы, в качестве которых выбирают отдельные участки конструкции, детали прорезающие утеплитель, а также стыки между различными конструкциями.
При теплотехническом расчете необходимо выделять те элементы стенового ограждения, которые влияют на тепловые потери через конструкцию. Наиболее распространенными элементами являются:
-стыки плит перекрытий и балконных плит;
-примыкания оконных блоков.
-примыкания к фундаменту и покрытию;
При разбивке ограждающей конструкции на элементы необходимо учитывать следующие правила:
-совокупность выделенных элементов должна быть достаточна, т. е. содержать все узлы конструкции;
-элементы не должны пересекаться друг с другом.
При разбивке ограждающих конструкций выделяют следующие виды элементов:
-плоский элемент;
-линейный элемент;
-точечный элемент.
Кплоским элементам относятся фрагменты стен с наружной облицовкой кирпичом или утепленных слоем.
Клинейным элементам относятся:
24
-стыки плит перекрытий и балконных плит;
-стыки с оконными блоками;
-примыкание к фундаменту;
-примыкание к покрытию;
-стык с другими видами стеновых конструкций.
К точечным элементам относятся элементы крепежа утеплителя (анкеры, гибкие связи, кронштейны и т.п.) к стеновому ограждению.
В практике не все из перечисленных элементов находят применение. Так, например, в общественных зданиях могут отсутствовать балконы и лоджии, а значит и стыки с этими конструктивными элементами отсутствуют.
Для стены, выполненной по системе «вентфасада» (СТФК), выходы плит перекрытий закрываются слоем утеплителя и не являются «мостиками холода», в связи сэтим для данного вида стен следует учитывать только стыки с балконными плитами, так как в этих местах разрывается слой утеплителя.
Анкеры с тарельчатыми дюбелями имеют неметаллический распорный элемент и их удельные потери теплоты значительно меньше погрешности, поэтому они в расчете не учитываются.
Стыки примыкания стены к фундаменту и к покрытию учитывают только для малоэтажных зданий.
1.8. Алгоритм расчета приведенного сопротивления теплопередаче
Расчет основан на представлении фрагмента теплозащитной оболочки здания в виде набора независимых элементов, каждый из которых влияет на тепловые потери через теплозащитный элемент.
1.8.1. Определение геометрических характеристик элементов ограждающей конструкции
К элементам ограждающей конструкции стены относятся:
-плоский элемент - гладь стенового ограждения;
-первый линейный элемент - стык стены с плитой перекрытия, (Ψ1);
-второй линейный элемент – стык оконной рамы со стеной, (Ψ2). Определение геометрических характеристик элементов следует на-
чинать с определения площади фасада, включая суммарную площадь световых проемов расположенных на фасаде. Затем устанавливают площадь фасада без суммарной площади световых проемов (А).
25
Далее определяется суммарная протяженность торцов плит перекрытия ( L1) и общая длина проекции оконных проемов (L2) на фасаде здания. Учитывая тот факт, что чердачное и над подвальное перекрытия утеплены, поэтому их торцы плит не принимаются в расчете суммарной протяженности торцов плит перекрытий.
Удельный геометрический показатель плоского элемента ограждающей конструкции (ai ),приходящийся на 1м2 фрагмента теплозащитной оболочки здания, или выделенной ограждающей конструкции, м2/м2 , определяется по формуле (1.5):
ai = |
Ai |
|
∑ Ai |
(1.5) |
|
|
|
где Ai – площадь i-той части фрагмента, м2;
Следующим этапом расчета является определение удельных геометрических характеристик для линейных элементов ограждающей конструкции: плит перекрытия (l1) и оконных откосов (l2) путем деления суммарной протяженности торцов плит перекрытия (L1) и общей длины проекции оконных проемов (L2) на площадь фасада без суммарной площади световых проемов (А) по формуле (1.6):
(l1) и (l2) = |
|
и |
|
; м - 1 |
(1.6) |
|
|
Этот этап расчета позволяет узнать сколько метров погонных торцов плит перекрытий и проекции оконных откосов приходится на 1 м2площади фасада без суммарной площади световых проемов (А).
После определения удельных геометрических показателей вычисляютсяудельные потери теплоты для всех фрагментов стенового ограждения.
1.8.2. Определение удельных потерь теплоты элементами ограждающей конструкции
Для определения удельных потерь теплоты для плоского элемента ограждающей конструкции необходимо установить толщину утеплителя, которую определяют согласно СП 50.13330 с помощью целевого сопротивления теплопередаче (Rц). При этом целевое сопротивление теплопередаче (Rц) должно быть не ниже требуемого сопротивления теплопередаче (Rотр).
Требуемое сопротивление теплопередаче (Rотр) устанавливают через
величину градусо-суток отопительного периода (ГСОП) по формуле (1.3): Rотр = ах ГСОП + b, (м2оС)/Вт.
После установления требуемого сопротивления теплопередаче (Rотр) целевое сопротивления теплопередаче стены (Rц) приравнивают с (Rотр) и
26
умножают на коэффициент 1,5, а затем рассчитывают толщину утеплителя со значением (Rц) =1,5Rотр.
В случае, если известно, что конструкция стены отличается высокой однородностью, можно значение коэффициента 1,5 заменить на значение 1,3. При низкой однородности конструкции стены можно значение коэффициента 1,5 заменить на значение 1,8.
Целевое сопротивление может считаться достигнутым, если полученноерасчетом приведенное сопротивление теплопередаче не меньше целевого сопротивления теплопередаче и отличается от него не более чем:
- |
на 10% для R0усл |
(м2оС)/Вт; |
- |
на 7% для 3,5 R0усл |
(м2оС)/Вт; |
- на 5% для 5 R0усл(м2оС)/Вт.
Полученную в результате расчета толщину утеплителя округляют в большую сторону, кратную 20 мм и устанавливают величину условного сопротивления теплопередаче (Rоусл) стенового ограждения по формуле (1.7):
Rоу,слi = |
1 + ∑Rs + |
1 |
(1 .7) |
|
|
αв |
s |
αн |
|
|
|
|
|
|
где aв - коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2оС), принимаемый по табл.(1.5);
aн - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции,Вт/м2оС, принимаемый по табл. (1.7);
Таблица 1.7 Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции
|
Коэффициент |
|
|
теплоотдачи |
|
Наружная поверхность ограждающих конструкций |
для зимних |
|
|
условий н , |
|
|
Вт/(м2 °С) |
|
1. Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над |
|
|
холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной |
23 |
|
строительно-климатической зоне |
|
|
2.Перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с на- |
|
|
ружным воздухом; перекрытий над холодными (с ограждающими |
17 |
|
стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строи- |
||
|
||
тельно-климатической зоне |
|
|
3.Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами со |
|
|
световыми проемами в стенах, а также наружных стен с воздуш- |
12 |
|
ной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом |
||
|
||
|
|
|
4.Перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых |
|
|
проемов в стенах, расположенных выше уровня земли и над не- |
6 |
|
отапливаемыми техническими подпольями, расположенными |
||
|
||
ниже уровня земли |
|
|
27 |
|
R- термическое сопротивление слоя однородной части фрагмента, (м2оС)/Вт, определяемое для материальных слоев по формуле (1.8):
δs |
(1. 8) |
Rs = λs
гдеδś - толщина слоя, м; λś - теплопроводность материала слоя ограждения, Вт/(м оС), принимае-
мая по приложению (1) или по своду правил СП 50.13330 (приложение Т). Для выбранной толщины утеплителя устанавливают удельные поте-
ри теплоты для всех элементов конструкции стены.
Расчет удельных потерь теплоты для выделенных элементов ограждающей конструкции начинают с определения удельных потерь теплоты для плоского элемента (U1) по формуле (1.9):
Ui =
(1.9)
где (Rоусл)- условное сопротивление теплопередаче однородной части фрагмента теплозащитной оболочкиздания, определяемое по формуле (1.10):
Rоусл = |
∑ Ai |
|
= |
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
∑ |
A |
|
∑aiUi |
|||
|
|
|
||||
|
i |
|
|
|
|
|
|
Rоу,слi |
|
|
(1.10) |
||
|
|
|
|
|
||
Удельные потери теплоты через линейные элементы ограждающей |
||||||
конструкции (стык стены с плитой перекрытия, (Ψ1) и стык оконных проемов со стеной (Ψ2), определяют по соответствующим таблицам теплотехнических характеристик типовых элементов ограждающих конструкций свода «Правила расчета приведенного сопротивления теплопередаче» [34].
Численные значения удельных потерь теплоты примыкания торцов плит перекрытия, балконных плит и оконных блоков к стене зависят:
-от конструкции и теплопроводности стены;
-перфорации и толщины плит перекрытия;
-термического слоя утеплителя;
-толщины оконной рамы.
Для точечных элементов, имеющих неметаллический распорный элемент, удельные потери теплоты (Xk) не учитываются.
Рассчитанные значения удельных геометрических характеристик элементов стенового ограждения: удельные потери теплоты через элемент; удельные потоки теплоты, обусловленные элемнентом и доли общего потока теплоты через фрагмент в процентах сводят в табл. 1.8.
28
Таблица 1.8 Геометрические и теплозащитные характеристики элементов
ограждающей конструкции
|
|
|
|
|
Доля |
|
|
|
|
Удельные |
Удельный поток |
общего |
|
Элементы |
Удельный |
потока |
||||
потери |
теплоты, |
|||||
конструкции |
геометрический |
теплоты |
||||
теплоты |
обусловленный |
|||||
|
показатель |
через |
||||
|
|
элементом |
||||
|
|
|
|
фрагмент, |
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
% |
|
Плоские |
а1= |
м2/м2 |
U1=Вт/(м2оС) |
U1 a1=Вт/(м2оС) |
- |
|
элементы |
a2= |
м2/м2 |
U2= Вт/(м2оС) |
U2 a2=Вт/(м2оС) |
|
|
|
|
|
|
|
||
Линейные |
l1=м/м2 |
Ψ1=Вт/(моС) |
Ψ1l1= Вт/(м2оС) |
- |
||
элементы |
l2 = |
м/м2 |
Ψ2=Вт/(моС) |
Ψ2l2= Вт/(м2оС) |
|
|
|
|
|
|
|
||
Точечные |
n1=1/м2 |
Х1=Вт/ оС) |
Х1n1= Вт/(м2оС) |
- |
||
элементы |
n2=1 /м2 |
Х2=Вт/ оС) |
Х2n2= Вт/(м2оС) |
|
||
Итого |
|
|
|
1/Rопр= Вт/(м2оС) |
100% |
|
1.8.3. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции
После установления суммарного удельного потока теплоты через обусловленные элементы ограждающей конструкции проводится окончательный расчет приведенного сопротивления теплопередаче по форму-
ле (1.11):
Rопр = |
|
1 |
= |
1 |
|
|
1 |
+ ∑ljΨ j + ∑nkχk |
∑aiUi + ∑ljΨ j + ∑nkχk |
||||
|
|
|||||
|
Rоусл |
|
||||
|
|
|
|
(1.11) |
||
где Rоусл - осредненное по площади условное сопротивление теплопередаче плоского элемента оболочки здания, м2о С/Вт.
lj - протяженность линейной неоднородности j-го вида, приходящаяся на 1 м2фрагмента теплозащитной оболочки здания, м/м2;
Ψj- удельные потери теплоты через линейную неоднородность j-ого вида, Вт/(м∙оС);
nk- количество точечных неоднородностей k-го вида, приходящихся на 1м2 фрагмента теплозащитной оболочки здания, шт/м2;
xk- удельные потери теплоты через точечную неоднородность k-го вида, Вт/оС;
В случае использования для крепления утеплителя тарельчатых дюбелей, имеющих неметаллический распорный элемент, их удельные поте-
29
ри теплоты в расчете не учитываются и поэтому величина приведенного сопротивления теплопередаче определяется по ниже прилагаемой формуле
(1.12):
Rопр = |
|
|
|
, (м2оС/Вт) |
(1.12) |
|
Ψ |
Ψ |
|||
|
|
|
|
Далее по формуле (1.13) определяется коэффициент теплотехнической однородности, (r), характеризующий эффективность утепления конструкции:
r = |
Rопр |
(1.13) |
Rоусл |
|
|
|
|
Величина (Rоусл) определяется осреднением по площади значений условных сопротивлений теплопередаче всех частей фрагмента теплозащитной оболочки здания по формуле (1.10):
Rоусл = |
∑ Ai |
= |
1 |
|
|
||||
A |
∑aiUi |
|||
|
|
|||
|
i |
|
|
|
|
∑Rоу,слi |
|
|
Удельные потери теплоты для плоского элемента стены (U1) рассчитываем по формуле (1.9):
1
Ui = Rоу,слi
1.8.4. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований ограждающей конструкции
Согласно требованию свода правил СП 50.13330 рассчитывается температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций, которая должна быть не ниже минимально допустимых значений температуры точки росы.
Температура на внутренней поверхности ограждающей конструкции определяется по формуле (1.14):
|
|
= tв |
|
t |
в |
tн |
|
|
|
в |
R |
усл |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
о |
|
в |
(1.14) |
||
где tв - расчетная температура внутреннего воздуха здания, |
оС ; |
||||||||
tн- расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пяти-
30