2. Теплотехнический расчет наружного ограждения в зимних условиях эксплуатации зданий

В зимних условиях эксплуатации теплозащитные свойства наружных ограждений характеризуются приведенным сопротивлением теплопередаче .

Его величина должна быть не менее требуемых значений ^, определяемых исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле (3) [1] (за исключением светопрозрачных конструкций):

(1)

где - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6 [1];

- нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ^оС, принимаемый по таблице 5 [1];

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м^{2 о}С), принимаемый по таблице 7 [1];

- расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, ^оС, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий по поз.1 таблицы 4 [1] по минимальным значениям оптиальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20-22⁰С), для группы зданий по поз.2 таблицы 4 [1] – согласно классификации помещений и минимальных значений оптимальной температуры по ГОСТ 30494 (в интервале 16-21⁰С), зданий по поз.3 таблицы 4 [1] – по нормам проектирования соответствующих зданий; для жилых и общественных зданий в Вологодской области – по территориальным строительным нормам [4];

- расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ⁰С, для всех зданий, кроме производственных зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по [2].

Из условий энергосбережения требуемое сопротивление теплопередаче определяется по формулам 1, 2 [1]:

Градусо-сутки отопительного периода , ⁰С∙сут, определяют по формуле:

(2)

где - то же, что и в формуле (1);

- средняя температура наружного воздуха, ⁰С, и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по [2] для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10⁰С – при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых, и не более 8⁰С – во всех остальных случаях.

Значения для величин , отличающихся от табличных, следует определять по формуле:

(3)

где - градусо-сутки отопительного периода, ⁰С∙сут, для конкретного пункта;

- коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы 1 (4[1]) для соотвествующих групп зданий, за исключением графы 6 для группы зданий поз.1 [1], где для интервала до 6000⁰С∙сут: а=0,000075, b=0,15; для интервала 6000-8000⁰С∙сут: а=0,00005, b=0,3; для интервала 8000⁰С∙сут и более: а=0,000025, b=0,5.

Таблица 1

Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Здания и помещения, коэффициенты a и b	Градусо-сутки отопительного периода 0С сут	Нормируемые значения сопротивления теплопередаче , м2 0С/Вт ограждающих конструкций
		Стен	Покрытий и перекрытии над проездами	Перекрытий чердачных, над холодными подпольями и подвалами	Окон и балконных дверей, витрин и витражей	Фонарей с вертикальным остеклением
1. Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития	2000	2,1	3,2	2,8	0,3	0,3
	4000	2,8	4,2	3,7	0,45	0,35
	6000	3,5	5,2	4,6	0,6	0,4
	8000	4,2	6,2	5,5	0,7	0,45
	10000	4,9	7,2	6,4	0,75	0,5
	12000	5,6	8,2	7,3	0,8	0,55
a	-	0,00035	0,0005	0,00045	-	0,000025
b	-	1,4	2,2	1,9	-	0,25
2. Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, производственные и другие здания и помещения с влажным или мокрым режимом	2000	1,8	2,4	2,0	0,3	0,3
	4000	2,4	3,2	2,7	0,4	0,35
	6000	3,0	4,0	3,4	0,5	0,4
	8000	3,6	4,8	4,1	0,6	0,45
	10000	4,2	5,6	4,8	0,7	0,5
	12000	4,8	6,4	5,5	0, 8	0,55
a	-	0,0003	0,0004	0,00035	0,00005	0,000025
b	-	1,2	1,6	1,3	0,2	0,25
3. Производственные с сухим и нормальным режимами	2000	1,4	2,0	1,4	0,25	0,2
	4000	1,8	2,5	1,8	0,3	0,25
	6000	2,2	3,0	2,2	0,35	0,3
	8000	2,6	3,5	2,6	0,4	0,35
	10000	3,0	4,0	3,0	0,45	0,4
	12000	3,4	4,5	3,4	0,5	0,45
a	-	0,0002	0,00025	0,0002	0,000025	0,000025
b	-	1,0	1,5	1,0	0,2	0,15

Приведенное сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций (окон, балконных дверей, фонарей) принимается на основании сертификационных испытаний; при отсутствии результатов сертификационных испытаний следует принимать значения по своду правил.

Приведенное сопротивление теплопередаче , м²∙⁰С/Вт, входных дверей и дверей (без тамбура) квартир первых этажей и ворот, а также дверей квартир с неотапливаемыми лестничными клетками должно быть не менее произведения (произведения – для входных дверей в одноквартирные дома), где - приведенное сопротивление теплопередаче стен, определяемое по формуле (1); для дверей в квартиры выше первого этажа зданий с отапливаемыми лестничными клетками – не менее 0,55 м²∙⁰С/Вт.

Термическое сопротивление , м² ∙ ⁰С/Вт однородного слоя многослойной, а также однослойной ограждающей конструкции определяется по формуле 3 [3]:

(4)

где – толщина слоя, м;

– расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м² ∙ ⁰С, принимаемый по прил. Е [3], прил 3 [5] или по результатам сертификационных испытаний.

Сопротивление теплопередаче , м² ∙ ⁰С/Вт, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями определяется по формуле 5 [3]:

, (5)

(6)

(7)

где - то же, что и в формуле (1);

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода года, Вт/( м² ∙ ⁰С), принимаемый по таблице 6 [5];

- термическое сопротивление слоев ограждающей конструкции, м² ∙ ⁰С/Вт.

Термической сопротивление , м² ∙ ⁰С/Вт, ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

, (8)

где - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м² ∙ ⁰С/Вт, определяемые по формуле (4);

- термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, м² ∙ ⁰С/Вт, принимаемое по приложению 4 [5].

При определении слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждающей конструкции, не учитываются.

Для оценки теплофизических качеств наружных ограждений необходимо знать не только общее сопротивление теплопередаче, но и распределение температуры по толще ограждения при заданных значениях расчетных температур внутреннего ( ) и наружного ( ) воздуха, особенно температуру внутренней поверхности стены ( ), как определяющей возможность выпадения конденсата на ее поверхности.

Выпадение конденсата на внутренней поверхности стен недопустимо, исходя из санитарно–гигиенических и комфортных условий. Кроме того, конденсат портит внешний вид ограждения, приводит к повышению влажности внутри помещения.

Распределение температуры необходимо знать при расчете влажностного состояния ограждения.

При установившемся тепловом потоке значение температуры в любой точке ограждения можно определить по формуле:

(9)

где - сумма термических сопротивлений отдельных слоев конструкции от внутренней среды до плоскости, в которой определяется температура.

Пример 1. Запроектировать конструкцию наружной стены для трехэтажного жилого дома в г. Нижний Новгород. Определить температуры на границе слоев конструкции.

И сходные данные: конструкция наружной стены представлена на рис. 1

Рис. 1 Конструкция наружной стены

Слой	1	2	3	4
Наименование	Отделочный слой из цементно-песчаного раствора	Кирпичная кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-шлаковом растворе	Утеплитель «URSA» П–40	Кирпичная кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе
Коэффициент теплопроводности, ,	0,93	0,76	0,041	0,81
Толщина слоев, м	0,02	0,38		0,12

(табл.1 [2]);

(прил.4 [6]);

(табл.6 [1]);

(табл.5 [1]);

(табл.7 [1]);

(табл.6* [5]);

(табл.1 [2]);

(табл.1 [2]).

Порядок расчета:

1. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий:

2. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче исходя из условий энергосбережения:

⁰С∙сут;

Принимаем требуемое сопротивление теплопередаче наружного ограждения из двух значений по наибольшему (отвечающему обоим требованиям).

3. Определим толщину утеплителя исходя из условия

м

Принимаем толщину утеплителя 0,10 м.

4. Определяем температуры на границах слоев конструкции (обозначение температур смотреть на рис. 1)