1.1.7 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Цель работы: подбор ограждающих конструкций, теплозащитные качества которых соответствуют требованиям действующих строительных норм и правил.

Назначение здания – общественное.

Район строительства – г.Омск.

1.1.7.1 Расчет требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Расчет выполняется для торгово-развлекательного комплекса, расположенного в городе Омск;

t_н = -37 С – расчетная температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0.92 для г. Омска [21, табл.1];

t_в = +18 С – расчетная температура внутреннего воздуха для общественных помещений [21, табл.1];

= 55% – расчетная относительная влажность внутреннего воздуха помещений, [21]

n = 1 – коэффициент условий соприкосновения с наружным воздухом для стен и перекрытия [22, табл.3*].

Величина требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции определяется по [23, табл.4] в зависимости от градусо-суток отопительного периода района строительства и назначения здания.

Градусо-сутки отопительного периода , °С·сут., рассчитываются по формуле:

, где (1)

где - расчетная температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая для помещений наибольшей площади и температуры, ,- средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут., отопительного периода, принимаемые по[21,табл.1*]; для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10°Спри проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых и не более 8°С в остальных случаях.

По [21, табл.1*] принимаем для г. Омска:

- Климатический район – I, подрайон В.

- расчётная температура наружного воздуха: в холодный период - -37°С, в теплый период - +22°С;

-средняя температура наружного воздуха отопительного периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8°С--8,4°С;

- продолжительность отопительного сезона - 221 суток [21, табл.1];

- расчётная снеговая нагрузка для I снегового района – 180 кг/м²;

-нормативный скоростной напор ветра для I ветрового района – 30 кг/м²;

- нормативная глубина сезонного промерзания грунта – 2,2 м;

- средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца – 80%[21, табл.1];

- количество осадков за ноябрь - март – 79мм [21, табл.1];

- преобладающее направление ветра за декабрь – февраль – юго-западное [21, табл.1];

- средняя скорость ветра за период со средней суточной температурой воздуха < 8С – 5 м/с [21, табл.1];

Рассчитываем величину :

°С · сут.

По [23,табл.4] по интерполяции определяем величину требуемого сопротивления теплопередаче :

Наружных стен – 2,95 м²·°C/Bt ;

Покрытия – 3,34 м²·°C/Bt

Окон – 0,491 м²·°C/Bt

1.1.7.2 Расчет приведенного сопротивления теплопередаче непрозрачных ограждающих конструкций

Расчет приведенного сопротивления теплопередаче непрозрачных ограждающих конструкций производится с учетом их теплотехнической однородности.

Для теплотехнических однородных ограждающих конструкций (однослойные или многослойные конструкции с параллельными слоями) величина сопротивления теплопередаче может быть рассчитана по формуле:

, где (2)

где - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(°С), принимаемый по [23, табл.7]

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(°С), принимаемый по [39, табл. 8];R_к- термическое сопротивление конструкции, Вт/(°С).

Для конструкций с последовательно расположенными слоями :

, где (3)

где -толщина слоя, м;

- расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(°С), принимаемый согласно [39, прил. Д]

Для теплотехнически неоднородных ограждающих конструкций (содержащих соединительные элементы между наружными облицовочными слоями – ребра, шпонки, стержневые связи, сквозные и несквозные теплопроводные включения) рассчитывается приведенное сопротивления теплопередаче ,°С/Вт.

В общем случае расчет величины приведенного сопротивления теплопередаче производится на основе расчета температурных полей по специальным компьютерным программам.

Согласно [39] допускается определение величины по формуле

, где (4)

где - сопротивление теплопередаче конструкции без учета, r- коэффициент теплотехнической однородности конструкции, учитывающий влияние стыков, откосов проемов, обрамляющих ребер, гибких связей и других теплопроводных включений.

Рассматриваю конструкцию стены, состоящую из кирпичной кладки.

Таблица 4

Подбор материалов конструкции наружной стены

Материал	δ, м	, кг/м3	λ, т/м∙°С
1. Оцинкованная сталь с пластмассовым покрытием	0,0005	1200	0,38
2. Минераловатная базальтовая плита	0,150	1800	0,04
3. Оцинкованная сталь с пластмассовым покрытием	0,0005	1600	0,38

Рассчитываем величину термического сопротивления всей конструкции

°С/Вт.

Рассчитываем величину сопротивления теплопередаче конструкции стены .

Так как конструкция стены однородная, коэффициент теплотехнической однородности конструкции r не учитывается, следовательно:

°С/Вт.

R_req = 0,0003х5834+1,2 = 2,95 м²·°C/Bt

R₀=3,92 > R_req = 2,95 .

Вывод: Теплотехнический расчет наружной стены показал, что данная конструкция полностью удовлетворяет требованиям [23]. Принимаем «сэндвич»-панель толщиной 150 мм. Утеплитель минераловатная жесткая плита толщиной 150 мм.

3. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче покрытия

По [42, прил. В] определяем зону влажности района строительства – «сухая».

В соответствии с [39, табл.1] принимаем расчетную влажность внутреннего воздуха помещений -.

В зависимости от расчетной температуры и относительной влажности воздуха помещений по [23, табл.1] устанавливаем влажностный режим помещений – «нормальный».

По [23,табл.2] с учетом влажностного режима помещений и зоны влажности района строительства определяем условия эксплуатации ограждающих конструкций – «А».

Термическое сопротивление железобетонной пустотной плиты для условий эксплуатации «А»- °С/Вт.

Принимаем расчетные характеристики строительных материалов конструкции покрытия по [39, прил, Д] :

-рубероид плотностью кг/м3;Вт/(°С);

-маты менераловатные прошевные ;Вт/(°С);

-пенополистерол ;Вт/(°С);

В расчете не учитывается наличие разуклонки и защитного слоя гравия в конструкции покрытия.

Задаемся толщиной утеплителя

Рассчитываем величину термического сопротивления всей конструкции

°С/Вт.

Рассчитываем величину сопротивления теплопередаче конструкции покрытия :

°С/Вт.

Вывод: Полученное значение сопротивления теплопередаче конструкции покрытия меньше чем требуемое значение (2,36 ºС/Вт < 3,34ºС/Вт), следовательно необходимо увеличить теплоизоляционный слой или поменять теплоизоляционный материал.

3. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций

Величина приведенного сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций (оконных блоков) определяется при проведении сертификационных или технологических испытаний в климатической камере.

Выбор конструктивного решения оконного блока и оценка возможности его применения в том или ином климатическом районе производится посредством сопоставления требуемого значения сопротивления теплопередаче и приведенного значения , полученного по результатам испытаний.

Требуемое сопротивление теплопередаче окон зданий жилых в климатических условиях г. Омске составляет =0,614°С/Вт.

По [39, прил. Л] данным требованиям соответствует оконные блоки с однокамерным стеклопакетом в одинарном переплете из стекла с твердым селективным покрытием R₀^r=0,51 °С/Вт.

Вывод: принимаем однокамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла с твердым селективным покрытием 39, прил.Л: = 0,51 м²·°C/Bt > = 0,492 м²·°C/Bt, что соответствует расчетным условиям.

3. Оценка температурного режима ограждающих конструкций

По таблице [22, табл.3*] принимаем n=1.

Рассчитываем величину температурного перепада для конструкции покрытия: ºС.

По [23, табл.5] определяем ºС. Поскольку

, считаем, что теплозащитные качества конструкции покрытия достаточны и обеспечивают выполнение требования по показателю температурного перепада между температурой внутреннего воздуха и температурой поверхности конструкции.

Рассчитываем величину температурного перепада для конструкции наружной стены: ºС.

Поскольку Δt₀ = 1,65 ºC < Δt_n =4,5ºC, считаем, что теплозащитные качества конструкции наружной стены достаточны и обеспечивают выполнение требования по показателю температурного перепада между температурой внутреннего воздуха и температурой поверхности конструкции.