temperatyra

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра промышленного и гражданского строительства

ТЕМПЕРАТУРНО – ВЛАЖНОСТНОЕ СОСТОЯНИЕ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ

Методические указания к изучению дисциплин: Строительная физика, Архитектурная физика,

Архитектурно-строительная физика Физика в реставрации

Факультет: инженерно-строительный факультет

Специальность: 270102 – промышленное и гражданское строительство 270105 – городское строительство и хозяйство 270301 – архитектура 270302 – дизайн архитектурной среды

070501 – реставрация памятников архитектуры

Направление: 270100 – строительство 270300 – архитектура 070500 – реставрация

Вологда

2010

1

УДК [ 624+72+69.059](53)(076)

Температурно-влажностное состояние наружных ограждений.: Методические указания к изучению дисциплин: строительная физика, архитектурная физика, архитектурно-строительная физика, физика в реставрации. – Вологда: ВоГТУ, 2010. - 32с.

В методических указаниях дается краткое изложение теоретического материала, имеются необходимые схемы, графики и рисунки, приведены примеры расчетов, список литературы.

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ

Составители: А.А. Кочкин, канд.техн.наук, доцент Л.Э. Шашкова, ассистент

Рецензент: В.И. Игонин, д. т. н., профессор каф. «Теплогазоснабжение и вентиляция».

2

Введение

Большую часть эксплуатационных затрат старых зданий и сооружений составляет плата за тепло. В современных зданиях, построенных после повышения требований по тепловой защите зданий, удельный расход тепловой энергии снижен. Это достигается, как правило, использованием эффективных утеплителей в конструкции наружных ограждений.

Температурно-влажностное состояние наружных ограждений может существенно снизить теплотехнические характеристики стен, понизить температуру внутреннего воздуха и увеличить расход тепла на отопление здания.

В методических указаниях представлены подходы к проектированию тепловой защиты зданий, выполнены расчеты температурно-влажностного состояния наружных ограждений, сделаны выводы.

Методические указания предназначены для студентов строительных и архитектурных специальностей, изучающих дисциплину «Строительная физика».

1. Тепловая защита зданий

Нормами [1] установлены три показателя тепловой защиты зданий.

А. Санитарно-гигиенические и комфортные требования, включающие температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности наружного ограждения и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы (формула 3[1]). Эти требования были и раньше в СНиПах «Строительная теплотехника» от 1995,1986,1979 годов и т.д.

Б. Требования энергосбережения, установлены с 1 сентября 1995г. (формула 1,2 [1])

В. Удельный расход тепловой энергии на отопление здания (c 1 октября

2003г.).

Выбор теплозащитных свойств здания следует осуществлять по одному из двух альтернативных подходов [4]:

vпотребительскому, когда теплозащитные свойства определяются по нормируемому значению удельного расхода энергии на отопление здания в целом или его отдельных замкнутых объемов (условия В и А);

vпредписывающему, когда нормируемые значения предъявляются к отдельным элементам теплозащиты здания (условия А и Б).

Выбор подхода разрешается осуществлять заказчику и проектной организации.

Удельный расход тепловой энергии на отопление здания может быть снижен за счет [4]:

- изменения объемно-планировочных решений, обеспечивающих наименьшую площадь наружных ограждений, уменьшения числа наружных углов, увели-

3

чения ширины зданий, а также использования ориентации и рациональной компоновки многосекционных зданий;

-снижения площади светопроемов жилых зданий до минимально необходимой по требованиям естественной освещенности;

-использования эффективных теплозащитных материалов и рационального расположения их в ограждающих конструкциях, повышения степени уплотнения стыков и притворов открывающихся элементов наружных ограждений;

-повышения эффективности авторегулирования систем обеспечения микроклимата, применения эффективных видов отопительных приборов и более рационального их расположения;

-выбор более эффективных систем теплоснабжения;

-утилизация тепла удаляемого внутреннего воздуха и поступающей в помещение солнечной радиации.

Выбор окончательного проектного решения при использовании одного из двух подходов следует выполнять согласно задания на проектирование на основе сравнения вариантов с различными конструктивными, объемно-планировочными

иинженерными решениями по наименьшему значению удельного расхода тепловой энергии на отопление здания.

2.Теплотехнический расчет наружного ограждения

взимних условиях эксплуатации зданий

Взимних условиях эксплуатации теплозащитные свойства наружных ограждений характеризуются приведенным сопротивлением теплопередаче Ro .

Его величина должна быть не менее требуемых значений Rreq , определяе-

мых исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле (3) [1] (за исключением светопрозрачных конструкций):

4

где n - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6 [1];

tn - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха tint и температурой внутренней поверхности τint ограждающей конструкции, оС, принимаемый по таблице 5 [1];

αint - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м2 оС), принимаемый по таблице 7 [1];

tint - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, оС, прини-

маемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий по поз.1 таблицы 4 [1] по минимальным значениям оптиальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20-220С), для группы зданий по поз.2 таблицы 4 [1] – согласно классификации помещений и минимальных значений оптимальной температуры по ГОСТ 30494 (в интервале 16-210С), зданий по поз.3 таблицы 4 [1] – по нормам проектирования соответствующих зданий; для жилых и общественных зданий в Вологодской области – по территориальным строительным нормам [4];

text - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, 0С,

для всех зданий, кроме производственных зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по [2].

Из условий энергосбережения требуемое сопротивление теплопередаче определяется по формулам 1, 2 [1]:

Градусо-сутки отопительного периода Dd , 0С∙сут, определяют по формуле:

сут, отопительного периода, принимаемые по [2] для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 100С – при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых, и не более 80С – во всех остальных случаях.

Значения Rreq для величин Dd , отличающихся от табличных, следует оп-

где Dd - градусо-сутки отопительного периода, 0С∙сут, для конкретного пункта;

5

a,b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы 1 (4[1]) для соотвествующих групп зданий, за исключением графы 6 для группы зданий поз.1 [1], где для интервала до 60000С∙сут: а=0,000075, b=0,15; для интервала 6000-80000С∙сут: а=0,00005, b=0,3; для интервала 80000С∙сут и более: а=0,000025, b=0,5.

Таблица 1 Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

6

Приведенное сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций (окон, балконных дверей, фонарей) принимается на основании сертификационных испытаний; при отсутствии результатов сертификационных испытаний следует принимать значения по своду правил.

Приведенное сопротивление теплопередаче Ro , м2∙0С/Вт, входных дверей и дверей (без тамбура) квартир первых этажей и ворот, а также дверей квартир с неотапливаемыми лестничными клетками должно быть не менее произведения 0,6 × Rreq (произведения 0,8× Rreq – для входных дверей в одноквартирные дома),

где Rreq - приведенное сопротивление теплопередаче стен, определяемое по

формуле (1); для дверей в квартиры выше первого этажа зданий с отапливаемыми лестничными клетками – не менее 0,55 м2∙0С/Вт.

Термическое сопротивление R, м2 ∙ 0С/Вт однородного слоя многослойной, а также однослойной ограждающей конструкции определяется по формуле 3 [3]:

где δ – толщина слоя, м;

λ– расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м2 ∙ 0С, принимаемый по прил. Е [3], прил 3 [5] или по результатам сертификационных испытаний.

Сопротивление теплопередаче Ro , м2 ∙ 0С/Вт, однородной однослойной или

многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями определяется по формуле 5 [3]:

где αint - то же, что и в формуле (1);

αext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конст-

рукции для условий холодного периода года, Вт/( м2 ∙ 0С), принимаемый по таблице 6 [5];

Rk - термическое сопротивление слоев ограждающей конструкции, м2 ∙ 0С/Вт.

7

Термической сопротивление Rk , м2 ∙ 0С/Вт, ограждающей конструкции с

последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

где R1, R2 ,..., Rn - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м2 ∙ 0С/Вт, определяемые по формуле (4);

прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждающей конструкции, не учитываются.

Для оценки теплофизических качеств наружных ограждений необходимо знать не только общее сопротивление теплопередаче, но и распределение температуры по толще ограждения при заданных значениях расчетных температур внутреннего (tint ) и наружного (text ) воздуха, особенно температуру внутренней

поверхности стены (τв ), как определяющей возможность выпадения конденсата

на ее поверхности.

Выпадение конденсата на внутренней поверхности стен недопустимо, исходя из санитарно–гигиенических и комфортных условий. Кроме того, конденсат портит внешний вид ограждения, приводит к повышению влажности внутри помещения.

Распределение температуры необходимо знать при расчете влажностного состояния ограждения.

При установившемся тепловом потоке значение температуры в любой точке ограждения можно определить по формуле:

n

где å Ri - сумма термических сопротивлений отдельных слоев конструкции от

i=1

внутренней среды до плоскости, в которой определяется температура. Пример 1. Запроектировать конструкцию наружной стены для трехэтажного жилого дома в г. Нижний Новгород. Определить температуры на грани-

це слоев конструкции.

8

Исходные данные: конструкция наружной стены представлена на рис. 1

4 3 2 1

Рис. 1 Конструкция наружной стены

text = −31о С (табл.1 [2]);

tint = 20о С (прил.4 [6]); n =1 (табл.6 [1]);

Dtn = 4о С (табл.5 [1]);

αint = 8,7 Вт /(м2 ×о С) (табл.7 [1]);

αext = 23 Вт /(м2 ×о С) (табл.6* [5]);

tht = -4,1о С (табл.1 [2]); zht = 215 сут.(табл.1 [2]).

9

Порядок расчета:

1.Определяем требуемое сопротивление теплопередаче исходя из санитарногигиенических и комфортных условий:

2.Определяем требуемое сопротивление теплопередаче исходя из условий энергосбережения:

Dd = (tint - tht )× zht = (20 + 4,1)× 215 = 5181,50С∙сут;

Rreq = aDd + b = 0,00035×5181,5 +1,4 = 3,214 м2 ×0С

Вт

Принимаем требуемое сопротивление теплопередаче наружного ограждения из двух значений по наибольшему (отвечающему обоим требованиям).

3. Определим толщину утеплителя исходя из условия R0 ³ Rreq

= 0,115 + 0,022 + 0,5 + 2,439 + 0,148 + 0,043 = 3,267 м2 ×0С

Вт

4.Определяем температуры на границах слоев конструкции (обозначение температур смотреть на рис. 1)

10