03_МР_Теплотехнический_расчет_2010

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ОДЕССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

КАФЕДРА АРХИТЕКТУРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, РЕСТАВРАЦИИ И РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И ИХ КОМПЛЕКСОВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОМУ РАСЧЕТУ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Для студентов направления: Строительство Образовательно-квалификационного уровня: Специалист и магистр Специальность: 092101 Промышленное и гражданское строительство Форма обучения: очная, заочная

Одесса – 2010

СОДЕРЖАНИЕ

- 3 -

ВВЕДЕНИЕ

Настоящие методические рекомендации предназначены для студентов специальностей 7.0921.01 (8.0921.01) - "Промышленное и гражданское строительство", изучающих основы проектирования и физико-технические вопросы формирования частей зданий и сооружений, и выполняющих курсовые проекты и работы с последующим выходом на дипломные разработки магистров и специалистов, закрепляемых за кафедрой архитектурных конструкций как за выпускающей. Методические рекомендации увязаны с лекционным курсом, практическими и индивидуальными занятиями и СPC, являясь методическим пособием, помогающим освоению умений и навыков в решении практических задач в области формирования архитектурных конструкций и форм ограждений зданий и сооружений различного назначения в рамках привязки их к требованиям внутренней и внешней среды, обусловленным влиянием климатических факторов на объемно-планировочные (ОПР) и конструктивные решения (КР) с учетом нормируемых параметров микроклимата.

Методические рекомендации составлены в развитие исследований по теме «Система подготовки, повышения квалификации и аттестации специалистов строительной отрасли по вопросам оценки потенциального ресурса и надежности зданий с учетом их сейсмонадежности» выполненной ОГАСА в 2005-2007 г.г. в соответствии с приказом МОНУ от 13.05.2005 г. №268.

Методические рекомендации базируются на опыте кафедры и ее исследованиях, а также разработках других ВУЗов и организаций, в частности Киевского национального университета строительства и архитектуры (КНУСА), Харьковского государственного технического университета строительства и архитектуры и Харьковского «ПромстройНИИПроекта» и основаны на современных требованиях энергоресурсосбережения, нашедших отражение в действующих нормативных документах в области строительства и архитектуры.

Излагаемые в методических рекомендациях материалы являются частью информационно-методической базы кафедры (ИМБ) архитектурных конструкций, формируемой с учетом студенческих работ и проектов, с привлечением к участию в кафедральных разработках студентов-выпускников и аспирантов, их реализации, использованию в обучении и дальнейшей работе, в частности на филиале кафедры при "Одесском Стройпроекте" и в Научно- производственном центре «Экострой».

Составители надеются, что теоретические и практические аспекты данной работы будут востребованы и использованы в дальнейших курсовых и дипломных разработках, магистерских и аспирантских исследованиях и их реализации на практике, а также при подготовке и переподготовке специалистов специализации «Экспертиза и управление недвижимостью».

- 4 -

1.ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ И НОРМАТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Всовременных условиях нового строительства, реконструкции и модернизации зданий уже на первом этапе возникает необходимость проверки энергосберегающих свойств наружных ограждающих конструкций.

Проблема теплозащиты и бережного расходования энергии стала сегодня доминирующей в строительной отрасли не только нашей страны, но и стран всего мира в связи с состоянием мировой энергетики и экономики. В Украине с 01 апреля 2007 г. вступили в силу новые нормы ДБН В.2.6-31:2006 «Тепловая изоляция зданий» [6]. Этим документом определены границы значений нормативного сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций независимо от их материала, как это было в предшествующих нормах.

Для наружных ограждающих конструкций отапливаемых зданий и сооружений согласно ДБН [6] обязательным является выполнение условий:

ограждающей конструкции, из условия недопущения образования конденсата, 0С;

Достаточная теплозащита является предпосылкой для создания здоровых и комфортных условий пребывания людей в помещении. Теплозащитная способность ограждающих конструкций определяет величину теплопотерь, притока тепла и, прежде всего, температуру поверхности конструкции, на которую так реагирует человек. При понижении температуры окружающих предметов ниже 18-24 °С (комфортные условия), повышается теплоотдача человеческого тела и возникает ощущение озноба. При повышении температуры направление теплоотдачи меняется и человек реагирует на это выделением пота. В табл. 1 приведены расчетные значения температуры и относительной влажности помещений в зависимости от их функционального назначения.

- 5 -

Таблица 1. Расчетные значения температуры и относительной влажности воздуха помещений

В зависимости от температурной зоны, в которой расположен тот или инной населенный пункт Украины (табл. 2) в табл. 3 приведены нормативные значения сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций. В табл.4 приведены допустимые значения температурного перепада между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции.

Таблица 2. Температурные зоны Украины

III – 2501-3000 градусо-суток, IV - <2500 градусо-суток.

- 6 -

Таблица 4. Допустимые значения температурного перепада между температурой внутреннего воздуха помещения и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции

- 7 -

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Сопротивление теплопередаче многослойной конструукции определяется по формуле:

где: αВ – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, (табл. 5), Вт/(м2 0С);

δi – толщина i-го слоя, м;

λi – расчетный коэффициент теплопроводности материала i-го слоя

принимаемый по прилож. А в зависимости от влажностных условий эксплуатации помещения (табл.1); αН – коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной

поверхности ограждающей конструкции, (табл. 5), Вт/(м2 0С); n – количество слоев ограждающей конструкции.

Таблица 5. Расчетные значения коэффициентов теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей ограждающих конструкций

Воздушная прослойка считается замкнутой только лишь в том случае, если толщина наружного слоя кладки превышает 250 мм (один кирпич). При этом

- 8 -

высота замкнутой воздушной прослойки не должна превышать высоты этажа, но не более 6 м, а толщина в пределах 20-100 мм. В остальных случаях воздушная прослойка считается вентилируемой и при определении сопротивления теплопередаче не учитывается как и наружный облицовочный слой.

Таблица 6. Сопротивление теплопередаче замкнутых воздушных прослоек.

Сопротивление теплопередаче замкнутой воздушной прослойки

где: tB – расчетная температура внутреннего воздуха (табл. 1), 0С; tH – расчетная температура наружного воздуха (табл. 2), 0С;

Rпр – сопротивление теплопередаче наружной ограждающей конструкции

м2 ·0С /Вт; αВ – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих

конструкций, (табл. 5), Вт/(м2 0С);

Температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и

где: tB – расчетная температура внутреннего воздуха (табл. 1), 0С;

τ в п – температура внутренней поверхности наружной ограждающей конструкции, 0С.

В прилож.А приведены расчетные значения коэффициентов теплопроводности ( λ ) для наиболее часто используемой в строительстве номенклатуры традиционных и новых эффективных строительных материалов. Они позволяют оперативно прогнозировать наиболее эффективные варианты теплоизоляции современных ограждений.

- 9 -

В процессе эксплуатации свойства строительных материалов, составляющих ограждающую конструкцию, могут изменяться под действием внешних факторов. Особенно важное значение имеет увеличение влажности конструкций, что приводит к возрастанию коэффициента теплопроводности и, соответственно, к ухудшению теплоизолирующих свойств строительных материалов и конструкций. Значительная зависимость теплопроводности от содержания влаги в материале объясняется вытеснением воздуха из пор водой, теплопроводность которой в 25 раз больше, чем теплопроводность неподвижного воздуха, находящегося в мелких, равномерно распределенных в материале порах. Увеличение коэффициента теплопроводности при повышении влажности материалов может быть определено по данным табл. 9, составленной по результатам исследований, проведенных В.В. Савйовским, и обобщения работ А.Н. Малазова, А.А. Будиловича, К. Шпайделя, З. Майнерта, К Гертиса и др. [10].

Таблица 7. Увеличение коэффициента теплопроводности строительных материалов в зависимости от содержания в них влаги.

Рассмотренная упрощенная методика оценки сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций позволяет выявить соответствие их действующим нормативным требованиям и оперативно подобрать необходимый вид и толщину теплоизоляционного слоя. Примеры практического применения данной методики приведены в разделе 4.

Для детального исследования теплозащитных свойств ограждающих конструкций дополнительно необходимо выполнять расчеты на теплоустойчивость, воздухопроницаемость и влажностный режим в соответствии с ДБН В.2.6-31:2006 «Тепловая изоляция зданий» [6].

- 10 -