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 <t_р = 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/(мК)	s, Вт/(м2К)	R, м2К/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

1. 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]);

I_max = 590 + 174 = 764, I_ср = 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 48^о 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/(м²К).

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 = Rs - 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/(м²К), 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/(м²К).

2 шар (цегляна кладка)

Тому що D₂ = 3,14 > 1, то Y₂ = s₂ = 10,12 Вт/(м²К).

3 шар (плити негорючі теплоізоляційні базальто-волокнисті)

Тому що D₃ = 1,2 > 1, то Y₃ = s₃ = 0,54 Вт/(м²К).

4 шар (кладка цегляна з лицьової цегли)

Тому що D₄ = 1,52 > 1, то Y₄ = s₄ = 10,12 Вт/(м²К).

6. Знаходимо величину затухання

.

7. Остаточно амплітуда коливань температури внутрішньої поверхні дорівнює

^оС.

8. Оскільки 2,5^оС, 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, м2К/Вт	s, Вт/(м2К)	D	R м2К/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 q_буд – 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 R_Σi – опори теплопередачі огороджень, що наведені в останній графі таблиці 3; t_в = 20 ^оС; t_з = -22 ^оС; β = 0,1 – поправка на додаткові тепловитрати за рахунок дії вітру (в січні східний вітер має швидкість 6,2 м/с); F_зні – площі зовнішніх поверхонь огороджень.

m– коефіцієнт нерівномірності тепловіддачі системи опалення, приймається згідно з таблицею Р1 [1], для центрального опалення становить 0,1;

F_j – площа внутрішньої поверхні j-й зовнішньої огороджувальної конструкції, м²;

K- кількість зовнішніх огороджувальних конструкцій у приміщенні;

B_j – коефіцієнт теплопоглинання, Вт/(м^2.К), внутрішньою поверхнею j-й зовнішньої огороджувальної конструкції приміщення, що визначається за формулою:

,

де Y_в – коефіцієнт теплозасвоєння внутрішньої поверхні огородження, Вт/(м^2.К), визначається за Р.2 – Р.3 [1];

α_в – коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні конструкцій, Вт/(м²·К), що приймається згідно з Додатком Е [1].

1. До розрахунку тепловитрат

Площі зовнішніх поверхонь огороджувальних конструкцій будуть наступними:

• зовнішня стіна без вікна

F_ст = 5,25·3,675 = 19,3 м²;

- зовнішня стіна з вікном

F_ст = 3,91·3,675 - 1,5·1,2 = 12,57 м²;

- вікно

F_вік = 1,5·1,2 = 1,8 м²;

- сумісне покриття

F_пк = 5,25·3,91 = 20,53 м²;

- підлога (розглядається по зонах ширенню 2 м, які відкладаються від зовнішньої поверхні стін)

перша зона I

F_підI = 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

F_підII = 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.