- •ПрИклади розрахунків теплової ізоляції будівель
- •6.092101; 6.092103; 6.092104; 6.092601; 6.092108; 6.120101)
- •1. Визначення опору теплопередачі непрозорого огородження
- •1.2. Огородження з термічно однорідними зонами
- •1.3. Огородження з визначеними значеннями лінійного коефіцієнТа теплопередачі теплопровідних включень
- •2. Визначення опору теплопередачі світлопрозорих конструкцій
- •3. Визначення температурного перепаду між температурою внутрішнього повітря і приведеною температурою внутрішній поверхні
- •4. Визначення мінімального значення температури на внутрішній поверхні
- •5. Визначення показників теплостійкості
- •2. До розрахунку теплопоглинання
- •5.3. Теплостійкість підлоги
- •6. Визначення повітропроникності огороджувальних конструкцій
- •7. Оцінка вологісного режиму огороджувльних конструкцій
- •8. Розроблення та складання енергетичного паспорта будинку
- •Загальна інформація
- •Розрахункові параметри
- •Геометричні, теплотехнічні та енергетичні показники
- •Висновки за результатами оцінки енергетичних параметрів будинку
4. Визначення мінімального значення температури на внутрішній поверхні
Приклад 7. Зробити висновки про можливість конденсату на внутрішній поверхні вікна, що наприведено в прикладі 6.
Розрахунок
1. На поверхні стику вікна зі стіною при розрахункових внутрішніх умовах можливе виникнення конденсату, оскільки за вихідними умовами в = 10 ºС <tр = 10,7 ºС.
2. На поверхні скла допускається зниження температури до 4 ºС (пункт 2.8 [1]), тому запропонована конструкція відповідає вимогам ДБН.
5. Визначення показників теплостійкості
5.1. ТЕПЛОСТІЙКІСТЬ ЗОВНІШНІХ ОГОРОДЖУВАЛЬНИХ КОНСТРУКЦІЙ В ЛІТНІЙ ПЕРІОД РОКУ
Приклад 8. Визначити теплостійкість огородження для умов міста Донецька. Огороджувальна конструкція є зовнішня стіна, що орієнтована на захід. На рис. 1 наведена геометрична схема конструкції. Нумерація шарів ведеться обов’язково у напрямку від внутрішньої до зовнішньої поверхні. В таблиці 2 наведені теплотехнічні характеристики для усіх шарів.
Таблиця 2 – Вихідні дані для прикладу 8
№ шару |
Найменування шарів |
0, кг/м3 |
, м
|
, Вт/(мК) |
s, Вт/(м2К) |
R, м2К/Вт |
D |
1. |
Внутрішня штукатурка з вапняно-піщаного розчину |
1800 |
0,02 |
0,93 |
10,09 |
0,02 |
0,22 |
2. |
Кладка цегляна з повнотілої глиняної цегли |
1800 |
0,25 |
0,81 |
10,12 |
0,31 |
3,14 |
3. |
Плити негорючі теплоізоляційні базальто-волокнисті |
90 |
0,12 |
0,054 |
0,54 |
2,22 |
1,20 |
4. |
Кладка цегляна з лицьової цегли |
1800 |
0,12 |
0,81 |
10,12 |
0,15 |
1,52 |
Розрахунок
Розрахункова амплітуда коливань температури внутрішньої поверхні знаходиться за формулою (П.1) [1] як
,
де - розрахункова амплітуда коливань температури зовнішнього повітря, 0С, що знаходиться за формулою (П.2) [1]
де = 22,1 оС - максимальна амплітуда добових коливань температури зовнішнього повітря в липні (за Додатком 2 [2]);
χ = 0,4 - коефіцієнт поглинення сонячної радіації цегляної кладки кремового кольору (таблиця П1 [1]);
Imax = 590 + 174 = 764, Iср = 184 Вт/м2 – відповідно, максимальне (з 11 до 12 години дня) та середньодобове значення сумарної сонячної радіації (прямої та розсіяної), яка падає на вертикальну поверхню. Береться за Додатком 5 [2] для 48о північної широти, на якій розташовано Донецьк;
зл - коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні огороджувальної конструкції за літніх умов, який знаходиться за формулою (П.4) [1]
зл =1,16 (5 + 10 ),
де v - мінімальна з середніх швидкостей вітру по румбах за липень, яка повторюється 16% на місяць i більше (приймається за Додатком 4, графа 21 [2]).
2. Для Донецька мінімальна швидкість в липні становить v = 0 м/c, але для підрахунків приймаємо v =1 м/c та знаходимо
зл = 1,16 (5 + 10 ) = 17,4 Вт/(м2К).
3. Підставивши все до формули, маємо
оС.
4. Величину затухання розрахункової амплітуди коливання температури зовнішнього повітря () в нашій конструкції, яка є багатошаровою, треба знаходити за формулою (П.3) [1] у вигляді
,
У цій формулі: е = 2,718 - основа натуральних логарифмів;
D = Rs - теплова інерція огороджувальної конструкції, вона знаходиться як підсумок з даних останньої графи, наведених в таблиці 5, тобто
D = 0,22 + 3,14 + 1,20 + 1,52 = 6,08;
в = 8,7 Вт/(м2 К) – за Додатком Е [1];
Невідомими в формулі є коефіцієнти теплозасвоювання зовнішніх поверхонь Y, Вт/(м2К), шарів огороджувальної конструкції. Їх величини можна знайти (див. п. П.4 та П.5 [1]) з урахуванням теплової інерції окремого шару. Спочатку підраховують теплову інерцію D кожного шару. Коефіцієнт Y шару з тепловою інерцією D 1 дорівнює коефіцієнту теплозасвоювання (s) матеріалу цього шару.
Якщо D < 1, то розрахунок Y слід починати з першого шару (від внутрішньої поверхні) за схемою:
а) для першого шару – за формулою
;
б) для і-го шару – за формулою
.
5. Обчислюємо коефіцієнти Y.
1 шар (розчин вапняно-піщаний)
Тому що D1 = 0,22 < 1, то
Вт/(м2К).
2 шар (цегляна кладка)
Тому що D2 = 3,14 > 1, то Y2 = s2 = 10,12 Вт/(м2К).
3 шар (плити негорючі теплоізоляційні базальто-волокнисті)
Тому що D3 = 1,2 > 1, то Y3 = s3 = 0,54 Вт/(м2К).
4 шар (кладка цегляна з лицьової цегли)
Тому що D4 = 1,52 > 1, то Y4 = s4 = 10,12 Вт/(м2К).
6. Знаходимо величину затухання
.
7. Остаточно амплітуда коливань температури внутрішньої поверхні дорівнює
оС.
8. Оскільки 2,5оС, то дана конструкція має необхідну теплостійкість за літніх умов.
5.2. ТЕПЛОСТІЙКІСТЬ ПРИМІЩЕНЬ ЗА ЗИМОВИХ УМОВ
Приклад 9. Визначити умови теплостійкості приміщення в зимовий період року, за наявності центрального опалення. Розрахунковим є приміщення кімнати (див. рис. 5), що має орієнтацію вікна на схід. У таблиці 3 наведено теплофізичні характеристики для всіх огороджувальних конструкцій.
Рис. 5. Розрахункова схема приміщення до прикладу 9
Таблиця 3 - Розрахункові дані до прикладу 9
Конструкція |
Конструктивні шари |
Теплотехнічні характеристики шарів | ||||
, м
|
R, м2К/Вт |
s, Вт/(м2К) |
D |
R м2К/Вт | ||
Зовнішня стіна |
вапняно-піщаний розчин |
0,02 |
0,022 |
9,6 |
0,21 |
3,05 |
цегляна кладка |
0,51 |
0,63 |
9,2 |
5,85 | ||
утеплювач, базальтові плити |
0,12 |
2,22 |
0,48 |
1,066 | ||
цементно-піщаний розчин |
0,02 |
0,025 |
8,69 |
0,22 | ||
Сумісне покриття |
залізобетонна плита |
0,14 |
0,07 |
18,95 |
1,3 |
5,08 |
1 шар руберойду |
0,005 |
0,03 |
3,33 |
0,106 | ||
утеплювач, базальтові плити |
0,26 |
4,8 |
0,48 |
2,3 | ||
вапняно-піщаний розчин |
0,02 |
0,022 |
9,6 |
0,21 | ||
Підлога |
шпунтована дошка, сосна |
0,04 |
0,22 |
4,54 |
1,01 |
0,22 |
Внутрішня несуча стіна |
вапняно-піщаний розчин |
0,02 |
0,022 |
9,6 |
0,21 |
0,514 |
цегляна кладка |
0,38 |
0,47 |
9,2 |
4,5 | ||
вапняно-піщаний розчин |
0,02 |
0,022 |
9,6 |
0,21 | ||
Перегородка |
вапняно-піщаний розчин |
0,02 |
0,022 |
9,6 |
0,21 |
0,19 |
цегляна кладка |
0,12 |
0,148 |
9,2 |
1,363 | ||
вапняно-піщаний розчин |
0,02 |
0,022 |
9,6 |
0,21 | ||
Вікно |
металопластикове енергозберігаюче з м`яким покриттям |
- |
- |
- |
- |
0,6 |
Розрахунок
Розрахунок ведеться за Додатком Р [1].
Критерієм теплостійкості є амплітуда коливань температури приміщення ,0С, яка розраховується за формулою (Р.1) [1]:
=
де qбуд – тепловтрати приміщення, Вт, що визначаються згідно з положеннями СНиП 2.04.05. В інженерних розрахунках можна скористатися теорією Семенова Л. А. [3], згідно з якою тепловитрати знаходяться за наступною формулою
.
У формулі RΣi – опори теплопередачі огороджень, що наведені в останній графі таблиці 3; tв = 20 оС; tз = -22 оС; β = 0,1 – поправка на додаткові тепловитрати за рахунок дії вітру (в січні східний вітер має швидкість 6,2 м/с); Fзні – площі зовнішніх поверхонь огороджень.
m– коефіцієнт нерівномірності тепловіддачі системи опалення, приймається згідно з таблицею Р1 [1], для центрального опалення становить 0,1;
Fj – площа внутрішньої поверхні j-й зовнішньої огороджувальної конструкції, м2;
K- кількість зовнішніх огороджувальних конструкцій у приміщенні;
Bj – коефіцієнт теплопоглинання, Вт/(м2.К), внутрішньою поверхнею j-й зовнішньої огороджувальної конструкції приміщення, що визначається за формулою:
,
де Yв – коефіцієнт теплозасвоєння внутрішньої поверхні огородження, Вт/(м2.К), визначається за Р.2 – Р.3 [1];
αв – коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні конструкцій, Вт/(м2·К), що приймається згідно з Додатком Е [1].
До розрахунку тепловитрат
Площі зовнішніх поверхонь огороджувальних конструкцій будуть наступними:
зовнішня стіна без вікна
Fст = 5,25·3,675 = 19,3 м2;
- зовнішня стіна з вікном
Fст = 3,91·3,675 - 1,5·1,2 = 12,57 м2;
- вікно
Fвік = 1,5·1,2 = 1,8 м2;
- сумісне покриття
Fпк = 5,25·3,91 = 20,53 м2;
- підлога (розглядається по зонах ширенню 2 м, які відкладаються від зовнішньої поверхні стін)
перша зона I
FпідI = 5,25·2 + (3,91 – 2)·2 = 14,32 м2;
опір теплопередачі першої зони становить
R∑I = 2,1 + 0,22 = 2,32 м2К/Вт.
друга зона II
FпідII = 5,25·3,91 - 14,32 = 6,2 м2;
опір теплопередачі другої зони становить
R∑I I = 4,3 + 0,22 = 4,52 м2К/Вт.