теплорасчет

При теплотехническом проектировании тепловой защиты зданий последовательно решаются следующие задачи.

1. Определение параметров наружных климатических условий (п.5.1. СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий)

t_ext, °С – расчетная температура наружного воздуха (принимается по средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 согласно таблице 1 СНиП 23-01-2003 Строительная климатология ( для соответствующего населенного пункта);

t_ht, z_ht - средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01 , табл.1 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 °С ( для жилых зданий)

Зона влажности района строительства (влажная, нормальная, сухая) – определяется по карте зон влажности (СНиП 23-02, приложение В)

Карта зон влажности (СНиП 23-02, Приложение В)

2. Определение параметров внутренней среды (п.5.2. СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий)

     

t_int, = 20-22 °С– температура воздуха внутри жилого зданий для холодного периода;

_int  не более 55% – относительная влажность воздуха внутри здания для холодного периода;

 t_d,=10,7 С - температура точки росы воздуха внутри здания для холодного периода года

3.Определение условий эксплуатации ограждающих конструкций

Условия эксплуатации А илиБ устанавливают в зависимости от влажностного режима помещения и зоны влажности района строительства следующим образом:

- определяют влажностный режим помещений (сухой, нормальный, влажный или мокрый) в зависимости от расчетной относительной влажности и температуры внутреннего воздуха в соответствии с таблицей 1 СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий

Таблица 1 СНиП 23-02 Влажностный режим помещений

Режим	Влажность внутреннего воздуха, %, при температуре, °С
	до 12	св. 12 до 24	св. 24
Сухой	До 60	До 50	До 40
Нормальный	Св. 60 до 75	Св. 50 до 60	Св. 40 до 50
Влажный	Св. 75	"   60  "  75	"   50  "  60
Мокрый	-	Св. 75	Св. 60

- устанавливают согласно таблице 2 СНиП 23-02 условия эксплуатации ограждающих конструкций (А или Б) в зависимости от влажностного режима помещений и зоны влажности района строительства.

Таблица 2 СНиП 23-02 Условия эксплуатации ограждающих конструкций

Влажностный режим помещений зданий (по таблице 1)	Условия эксплуатации А и Б в зоне влажности (по приложению В)
	сухой	нормальной	влажной
Сухой	А	А	Б
Нормальный	А	Б	Б
Влажный или мокрый	Б	Б	Б

    

4.Определяют нормируемое значение сопротивления теплопередаче R_req ограждающих конструкций по градусо-суткам отопительного периода.

4.1. Определение градусо-суток D_d отопительного периода (СНиП 23-02, формула 2.

     

                      D_d = (t_int - t_ht) z_ht

           где t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С,

t_ht, z_ht - средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут, отопительного периода,

4.2. Определение нормируемых значений R_red, м²°С/Вт, по таблице 4 СНиП 23-02 в зависимости от градусо-суток района строительства D_d, °Ссут.

Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Из таблицы 4 СНиП 23-02 (для жилых зданий)

Здания и помещения, коэффициенты а и b	Градусо-сутки отопительного периода Dd,°Ссут	Нормируемые значения сопротивления теплопередаче Rreq, м2°С/Вт, ограждающих конструкций
		Стен	Покрытий и перекрытий над проездами	Перекрытий чердачных, над неотапливаемыми подпольями и подвалами
1	2	3	4	5
1 Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития	2000	2,1	3,2	2,8
	4000	2,8	4,2	3,7
	6000	3,5	5,2	4,6
	8000	4,2	6,2	5,5
	10000	4,9	7,2	6,4
	12000	5,6	8,2	7,3
а	-	0,00035	0,0005	0,00045
b	-	1,4	2,2	1,9
Примечания 1 Значения Rreq для величин Dd, отличающихся от табличных, следует определять по формуле Rreq = a Dd + b,                                                             (1) где Dd - градусо-сутки отопительного периода, Ссут, для конкретного пункта; а, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий

5.Выбор конструктивного решения наружной стены,

Наружные ограждающие конструкции должны быть запроектированы таким образом, чтобы их приведенное сопротивление теплопередаче R₀, м²°С/Вт было не меньше нормируемого значения R_req, , м²°С/Вт, определенного по таблице 4 ;

Определение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R₀, м²°С/Вт,

Сопротивление теплопередаче R_o, м²°С/Вт, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями определяется по формуле:

R_o=1/α_int  + R_k + 1/α_ext

где _int =8,7- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²°С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02;

α_{ext=23 –} коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²°С), принимаемый по таблице 8 СП 23-101

R_k = R₁ + R₂ + ... + R_n + R_a.l,  - термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями, где R₁, R₂, ... , R_n - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²°С/Вт

Термическое сопротивление R, м²°С/Вт, однородного слоя многослойной ограждающей конструкции, определяется по формуле:

R =    /,                                                     (6)

где  - толщина слоя, м;

 - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м°С), для условий эксплуатации А или Б по приложению Д СП 23-101-2004.

.

Проверка на допустимую величину расчетного температурного перепада t₀,

Расчетный температурный перепад Dt₀, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемой величин Dt_n, °С,= 4 (таблице 5, СНиП 23-02) для жилых зданий, и определяется по формуле

Dt₀ = n(tint – text)/ R_o_int 

где п=1 - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6 СНиП 23-02;

tint - 20°С (см.п.2)

text=-28°С   - расчетная температура наружного воздуха (см. п.1)

R0 - приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, м2×°С/Вт;

_int =8,7- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²°С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02;

Пример теплотехнического расчета

Тип здания – жилое.

Район строительства – г. Люберцы Московской области

Параметры наружных климатических условий:

t_{ext= -28}°С

t_ht=3,1°С

 z_ht=  214 сут  

Зона влажности – нормальная

Параметры внутренней среды: t_int=20 °С ; _int =55%

Условия эксплуатации – Б.

Определяем градусо-сутки отопительного периода: 

  

 D_d,= (20+3,1)х214=4943     °Ссут                              

Определяем нормируемое значение сопротивления теплопередаче  R_req м²°С/Вт, по таблице 4  СНиП 23-02 в зависимости от градусо-суток отопительного периода D_d, °Ссут.

R_req = 3,13 м²°С/Вт

Определяем приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R₀, м²°С/Вт,

Рис.1 Схема ограждающей конструкции

Расчетные коэффициенты теплопроводности материалов ограждения (приложение Д ,СП 23-101 для условий эксплуатации Б)

(Схема ограждения представлена на рис. 1.).

1- штукатурка внутренняя:; δ₁=0,03 м; λ₁=0,93 Вт/м⁰с.

2- блоки из ячеистого бетона: δ₂=0,2 м; λ₂=0,14 Вт/м⁰с.

3- пенополистирол: γ₃=100 кг/м³; δ₃=0,12 м; λ₃=0,052 Вт/м⁰с.

4-кирпич керамический облицовочный: δ₄=0,12 м; λ₄=0,80 Вт/м⁰с.

R _o = 1/23+0,03/0,93+0,2/0,14+0,12/0,052+0,12/0,08+1/8,7 =3.26> R_reg (м²°С/Вт)

Выполняем проверку на допустимую величину температурного перепада

. Dt₀ = n(tint – text)/ R_o_int = 1 (20+28)/3,26 х8,7=1,69 °С – расчетный температурный перепад не превышает нормируемых значений.

Принятая конструкция стены удовлетворяет нормативным требованиям по тепловой защите зданий.

Таблица 4 - Уровни теплозащитырекомендуемых ограждающих конструкций наружных стен

Материал стены		Сопротивление теплопередаче (Rwr, м2°С/Вт) и область применения (Dd, °Cсут) при конструктивном решении стены
конструкционный	теплоизоляционный	двухслойные с наружной теплоизоляцией	трехслойные с теплоизоляцией посредине	с невентилируемой воздушной прослойкой	с вентилируемой воздушной прослойкой
Кирпичная кладка	Пенополистирол	5,2/10850	4,3/8300	4,5/8850	4,15/7850
	Минеральная вата	4,7/9430	3,9/7150	4,1/7700	3,75/6700
Железобетон (гибкие связи, шпонки)	Пенополистирол	5,0/10300	3,75/6850	4,0/7430	3,6/6300
	Минеральная вата	4,5/8850	3,4/5700	3,6/6300	3,25/5300
Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки)	Пенополистирол	5,2/10850	4,0/7300	4,2/8000	3,85/7000
	Минеральная вата	4,7/9430	3,6/6300	3,8/6850	3,45/5850
Дерево (брус)	Пенополистирол	5,7/12280	5,8/12570	-	5,7/12280
	Минеральная вата	5,2/10850	5,3/11140	-	5,2/10850
На деревянном каркасе с тонколистовыми обшивками	Пенополистирол	-	5,8/12570	5,5/11710	5,3/11140
	Минеральная вата	-	5,2/10850	4,9/10000	4,7/9430
Металлические обшивки (сэндвич)	Пенополиуретан	-	5,1/10570	-	-
Блоки из ячеистого бетона с кирпичной облицовкой	Ячеистый бетон	2,4/2850	-	2,6/3430	2,25/2430
Примечание - В числителе (перед чертой) - ориентировочные значения приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены, в знаменателе (за чертой) - предельные значения градусо-суток отопительного периода, при которых может быть применена данная конструкция стены.