PGS_rus

структуры, плотности, влажности и температурного состояния. Степень теплопроводности материала характеризуется его коэффициентом теплопроводности, т.е. количеством тепла, которое проходит за один час через 1м2 однородного ограждения толщиной 1м при разности температур на его поверхностях, равной 1 0С.

В основу теплотехнического расчета наружных ограждающих конструкций, положен принцип, при котором их сопротивление теплопередачи должно быть не менее необходимого сопротивления теплопередачи по санитарно-гигиеническим условиям.

Методика выполнения теплотехнического расчета наружной ограждающей конструкции приведена в методических указаниях [7.1].

Теплотехнический расчет наружной стены осуществляется согласно требованиям ДБН В.2.6-31:2006 «Теплова ізоляція будівель».

Пример Расчетным путем определить толщину утепляющего слоя в трехслойных наружных стеновых панелях промышленного здания для зимних условий в г. Харькове в соответствии с исходными данными и рисунком 5.1.

- +

Исходные данные: Город Харьков.

Первый слой – железобетон: δ1 = 0,03м, 1 = 2500 кг/м3; λ1 = 1,92 Вт/мК, S1 = 17,98 Вт/м2К;

Второй слой – газобетон: δ2 = х, 2 = 400 кг/м3, λ2 = 0,14 Вт/мК, S2 = 2,19 Вт/м2К;

Третий слой – железобетон: δ3 = 0,04м, 3 = 2500 кг/м3; λ3 = 1,92 Вт/мК, S3 = 17,98 Вт/м2К;

По карте-схеме температурных зон Украины г. Харьков относится к I зоне > 3501 град.суток [1.4, приложение В].

Для наружных ограждающих конструкций Rq min для D > 1,5 равно

1,5 м2К/Вт; Rq min для D ≤ 1,5 равно 2,0 м2К/Вт согласно [1.4, таблица 2]. Влажностной режим – нормальный.

Район строительства относится к сухой зоне, следовательно условия эксплуатации зданий в г. Харькове принимаем по «А» [1.4, приложение К].

41

Следует определить толщину утеплителя «сэндвич» панели

где в = 8,7 Вт/м2 0С – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены, принимаемый по 1.4, приложение Е ;

н = 23,0 Вт/м2 0С. – коэффициент теплоотдачи для зимних условий наружных стеновых ограждений 1.4, приложение Е ;

1, 2, 3 – толщины слоев стены, м;1, 2, 3, – расчетные коэффициенты теплопроводности материалов

конструкции, принимаемые в зависимости от вида материала, его объемной массы, условий эксплуатации А или Б 1.4, приложение Л .

Для обеспечения теплозащитных качеств наружной стены необходимо следующее условие:

Следовательно, утепляющий внутренний слой «сэндвич» панели из газобетона с 2 = 400 кг/м3 нужно принять в размере 0,18м.

Определяем тепловую инерцию данной ограждающей конструкции

D0 = D1 D2 D3 =R1 S1 R2 S2 R3 S3 0,015 17,98 1,28 2,190,02 17,98 0,27 2,8 0,36 3,43,

где R1, R2, Rn – термическое сопротивление слоев ограждающих конструкций,

Sn – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала слоев ограждающей конструкции, Вт/м 0С, принимаемый по 1.4, приложение Л .

Инерционность данной ограждающей конструкции равна 3,43, что больше, чем 1,5, следовательно, для расчета Rq min принято, верно, для данной температурной зоны.

5.6 Методика выполнения и пример расчета КЕО

Задачей расчета естественного освещения является определение оптимальных размеров светопроемов, достаточных для создания благоприятных условий зрительной работы в помещениях заданного назначения. Требования к естественному освещению устанавливаются ДБН

[1.5].

В расчетах учитывается рассеянный (диффузный) свет атмосферы и свет, отраженный поверхностями, расположенными вне и внутри здания. Прямой солнечный свет из-за его изменчивости расчетами не принимается во внимание, но влияние светового климата учитывается при подборе нормативных условий освещения.

Расчеты освещенности естественным светом выполняются в два этапа. На первом (предварительном) этапе ориентировочно с помощью эмпирических

42

формул, таблиц и данных, приведенных в ДБН [1.5], определяется необходимая площадь светопроемов. На втором этапе (проверочном), выполняемом графоаналитическим методом Данилюка ДБН [1.5], выявляется распределение освещенности на рабочей плоскости в помещении и в случае необходимости производится корректировка предварительно намеченного проектного решения.

Методика выполнения теплотехнического расчета наружной ограждающей конструкции приведена в методических указаниях [7.3].

5.6.1 Пример предварительного расчета площадей окон и фонарей

Исходные данные: г. Харьков. Механический цех. IV разряд зрительных работ. Ширина пролетов составляет 24м. длина здания – 84м, высота помещения от пола до низа ферм – 7,2м, высота подоконника – 1,2м, высота оконных проемов – 5,4м, ширина фонаря – 12м, длина – 60м. Фермы железобетонные. Переплеты окон и фонарей – металлические открывающиеся. Ориентация окон при боковом освещении – ЮВ. Остекление листовым стеклом – одинарное. Затенение окон от противостоящих зданий отсутствует. Средневзвешенный коэффициент отражения поверхностей в помещении 0,3. Загрязнение умеренное.

Предварительный расчет производится раздельно для бокового освещения крайнего бесфонарного пролета и средних пролетов, освещаемых через фонари.

Расчет бокового освещения крайнего бесфонарного пролета.

Отношение площади окон к площади пола (%) при боковом освещении определяется по формуле:

100 So = eNКзηо Кзд . Sn

Значения отдельных составляющих следующее:

а) еN = ен·mN = 1,5·0,85 = 1,28%,

где ен·для IV разряда зрительной работы при боковом освещении составляет

1,5%;

mN при юго-восточной ориентации боковых светопроемов составляет 0,85; б) коэффициент запаса Кз для механического цеха с незначительными

выделениями пыли равен 1,3; в) величина общего коэффициента светопропускания η0 вычисляется по

формуле:

η0 = η1 · η2 · η3 · η4 · η5.

Согласно ДБН [1.5]: η1 = 0,9; η2 = 0,75; η3 = 0,8; η4 = 1; η5 = 0,9. Значение остальных коэффициентов в данном случае равны единице, так как загораживание окон несущими конструкциями, солнцезащитными устройствами и предохранительными сетками нет. Следовательно, η0 = 0,9 × × 0,75 · 0,8 · 1,0 · 0,9 = 0,49;

г) значение коэффициента r1, учитывающего повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и

43

подстилающего слоя, прилегающего к зданию, определяется по таблице ДБН

[1.5].

Отношение глубины помещения В = 24м к высоте от уровня условной рабочей поверхности до верха окна h1 = 0,4 + 5,4 = 5,8м.

B = 24,0 =4,14 . h1 5,8

Отношение расстояния расчетной точки, условно принятой на границе между крайним и средним пролетами l = 24м, к глубине помещения В = 24м составляет

Bl = 24,024,0 =1.

Отношение длины помещения ln = 84м к его глубине В = 18м составляет lBn = 1884 =4,67 > 2.

Средневзвешенный коэффициент отражения поверхностей помещения по заданию составляет ρср = 0,3.

Значение r1 для двухстороннего освещения, так как в данном случае против окон отсутствует продольная стена, от которой мог бы отражаться свет составляет r1 = 1,5;

д) световая характеристика окна η0 по таблице ДБН [1.5], при

е) значение коэффициента Кзд составляет 1, так как по заданию затенение окон противолежащими зданиями отсутствует.

Подставляя найденные значения в формулу, получаем:

В пределах одного шестиметрового шага сетки колонн площадь пола составляет Sп = 24 · 6 = 144м. Следовательно, необходимая площадь оконного проема составляет

По конструктивным соображениям проемы имеют ширину 5,8м при высоте 5,4м. Площадь одного оконного проема в этом случае составит 31 – 32м2, что на 1% превышает расчетную величину. Такое отклонение значительно меньше допускаемого нормами (до 10%).

В случае если ширина окна составляет больше 6м в одном пролете при высоте остекления 5,4, необходимо увеличить высоту остекления за счет увеличения высоты наружной стены или естественное освещение совмещать с искусственным.

Расчет средних пролетов, освещаемых через фонари. Для определения требуемой площади остекления фонарей необходимо использовать формулу:

44

100 Sф = eнКзηф .

Sn ηоr2Кф

Значение отдельных составляющих следующее:

а) еN = ен·mN = 4,0 · 0,8 = 3,2%,

где ен для IV разряда зрительной работы для фонарей составляет 4%;

mN для прямоугольных фонарей с ориентацией светопроемов СВ – ЮЗ принимаем 0,80;

б) коэффициент запаса сохраняет ранее определенное значение (Кз = 1,3); в) коэффициент светопропускания η0 для фонарей остается таким же как и

для бокового освещения и равен 0,49;

г) коэффициент r2 при отношении высоты помещения от условной рабочей поверхности до нижней грани остекления фонаря Нф = 7,2 – 0,8 + 2,5 = 8,9м к ширине пролета l = 24м и наличии двух смежных пролетов с фонарями

Нlф = 8,924 =0,37 .

Значение ρср = 0,3 остается по заданию: r2 = 1,05;

д) световая характеристика фонаря ηф определяется по ДБН [1.5] при отношении длины помещения ln к ширине пролета l.

lln = 8424 =3,5, и отношении высоты помещения Н к ширине пролета l.

Hl 7,242 =0,3, равна 9,5, ηф ≈ 4,0;

е) значение коэффициента Кф, учитывающее тип фонаря, определяется по таблице ДБН [1.5], равно 1,2.

Подставляя найденные значения в формулу получаем

На участке протяженностью 6м площадь остекления фонаря составляет

S 26,95 144 38,81м2.

По конструктивным соображениям следует принять по две створки с

каждой стороны фонаря высотой 1,5м каждая. Полученная площадь составляет

S = 6 · 1,5 · 2 = 36м2,

т.е. на 7% меньше установленной по предварительному расчету, что допустимо. На основании полученных в предварительном расчете данных, увязанных с конструктивными возможностями, необходимо вычертить в масштабе 1:200

габаритные схемы поперечного разреза и планов по окнам и фонарям. На схемах наносятся в масштабе толщины стен. Планы могут быть вычерчены на половину длины здания, учитывая их симметричность относительно следа характерного разреза, принимаемого посредине длины пролетов против оконных проемов. На чертеже записываются исходные данные, результаты

45

предварительного расчета и вчерчивается расчетная таблица для второго этапа работы.

5.6.2 Пример выполнения проверочного расчета естественного освещения

На поперечном разрезе, приведенном на рисунке 5.2, отмечаются контрольные точки на уровне условной рабочей поверхности. Условную рабочую плоскость в промышленных зданиях принято считать на высоте 0,8м выше уровня пола помещения. Точки размещаются симметрично относительно осей пролетов на расстоянии не более 3м друг от друга, но не менее 5 точек в пролете. Крайние точки смещаются внутрь здания на 1м от поверхностей стен и на 1м от оси колонны. Световые проемы в поперечном разрезе нумеруются римскими цифрами – в примере их пять.

Расчет КЕО от бокового освещения выполняется по формуле:

Так как по заданию противолежащих зданий нет, то слагаемое εздR равно 0 и формула упрощается:

eб = εб q r1 η0 .

p K3

Определение величины ε б для каждой из точек производится с помощью

графиков Данилюка по ДБН [1.5] График I предназначен для наложений на поперечный разрез, а график II – на план по окнам.

График I последовательно накладывается в точки с 1 по 7, расположенные в безфонарном пролете таким образом, чтобы его основание совпадало со следом рабочей плоскости, а центр – с соответствующей точкой. В этом положении подсчитывается количество лучей n1 (за луч принимаем промежуток между смежными линиями графика), проходящих между нижней и верхней гранями оконного проема. Результаты записываются в графу 2 расчетной таблицы 5.1. Подсчет значений n01 в рассматриваемом примере для точек, следующих за точкой 7, не производится ввиду малости получаемого количества лучей.

Далее измерителем либо масштабной линейкой отмеряется расстояние от каждой из расчетных точек до средней точки по высоте окна и на таких расстояниях от линии окон в плане накладывается на план график II. Основание графика при этом должно располагаться параллельно линии окон. Для упрощения операции по выбору расстояния между точкой и серединой проема можно вместо измерителя или масштабной линейки воспользоваться концентрическими окружностями, нанесенными на график I, и соответствующими им параллельными прямыми, нанесенными на график II. Замечая номер концентрической окружности, проходящей через центр окна по графику I, совмещают прямую с тем же номером графика II с линией окон на

46

плане и тем самым устанавливают график II на надлежащем расстоянии от окон.

Количество лучей, проходящих через проемы окон, расположенных по одной стороне от оси симметрии плана, следует удвоить и записать в графу 3 расчетной таблицы 5.1.

Произведение n1, n2, разделенное на 100, выразит геометрический КЕО для каждой из точек от бокового освещения εб. Полученные значения записываем в графу 4 таблицы 5.1.

Затем с помощью транспортира измеряются углы между средними лучами и следом рабочей плоскости на разрезе и записываются результаты в графу 5, после чего находятся значения коэффициентов q, учитывающих неравномерную яркость неба при пасмурной погоде, и заносятся в графу 6 таблицы 5.1.

Значение коэффициентов светопропускания и запаса сохраняют такими же, как в предварительном расчете: η0 = 0,49 и Кз = 1,3.

Коэффициент r1 для каждой из точек при боковом освещении приобретает различные значения в зависимости от степени удаления точки от окон. Отношение удаления точки l к общей ширине пролета В = 24м в рассматриваемом примере объединены в следующую таблицу.

Найденные величины r1 записываются в графу 7 расчетной таблицы 5.1. Подставляя выявленные сомножители в формулу, получим искомые

значения eбp , которые запишем в графу 8 расчетной таблицы. Расчет КЕО от верхнего освещения выполняется по формуле:

различны в разных точках;

47

приближенно одинаковой в разных точках помещения, освещаемого верхним светом.

Расчет в примере выполнен для точек от 3 до 19, т.е. охватывает не только точки в пролетах с фонарями, но и часть точек безфонарного пролета, в которые проникает некоторое количество естественного света от фонарей.

Для определения геометрического КЕО при верхнем освещении следует воспользоваться графиками Данилюка II и III. График III предназначен для поперечного разреза, а график II – для плана или продольного разреза.

Накладывая график III на каждую из контрольных точек характерного разреза, можно посчитать количество лучей n3, проходящих между нижней и верхней гранью видимых из точки проемов фонарей. Результаты необходимо записать в графы 9, 12, 15 и 18 расчетной таблицы. Далее следует замерить расстояния между контрольными точками и средними точками проемов фонарей, последовательно наложить график II на план фонаря и определить количество проходящих от половины его длины лучей. Удвоенный результат записывается соответственно в графы 10, 13, 16 и 19 расчетной таблицы. Значение геометрического коэффициента естественного освещения в каждой точке от каждого отдельного проема фонаря, которая составляет

εв n3 n2 % ,

100

заносятся в графы 11, 14, 17, 20. Сумма этих значений для каждой из точек записывается в графу 21.

В графу 22 таблицы 5.1 записываются значения ζпр, для подсчета которых принимаются ранее найденные величины η0 =0,49 и Кз = 1,3.

Чтобы определить слагаемое ζотр, предварительно вычисляется по формуле значение

1

εср = N (εв1 +εв2 +εв3 +...+εвN ) ,

где N – количество расчетных точек.

Для этого складываются записи графы 21, а сумма делится на их количество:

εср = Nεв = 82,517 =4,85% ,

коэффициенты r2, Кф, η0 и Кз сохраняют ранее найденные значения. Получаем:

ζотр =4,85(1,2 1,2-1) 0,491,3 0,9 .

В графу 24 следует занести сумму: eвp =ζпр +ζотр , а в графу 25 – окончательный результат, в котором учитывается сумма освещенностей боковым и верхним светом:

48

eо =eбp +eвp .

По полученным в итоге выполнения проверочного расчета данным на разрезе, приведенном на рисунке 5.2, вычерчивается кривая коэффициента естественной освещенности. Масштаб ординат точек кривой освещенности выбирается так, чтобы она была наглядной.

В заключение проверочного расчета вычисляется среднее значение КЕО и сравнивается с нормированным для заданных условий.

Среднее значение КЕО определяется по формуле:

В рассматриваемом случае еср = 3,48%. Эта величина меньше на 13% требуемой нормами при комбинированном освещении, есрN =4% , что не

допустимо. Следовательно, необходимо увеличить площадь световых проемов (боковых и средних), после чего необходимо полностью выполнить перерасчет коэффициента естественного освещения.

Минимальная освещенность, полученная в точке 19, еmin = 2,3% превышает eнmin = 1,5%, требуемую нормами при боковом свете.

Неравномерность освещения, которая характеризуется отношением средней освещенности к минимальной, составляет

что менее допускаемой неравномерности 3:1.

Получаемые результаты свидетельствует, что принятые проектные решения окон и фонарей удовлетворяют нормативным требованиям, предъявляемым к освещению помещений естественным светом.

49