Теплотехнический расчет наружной стены

Нормами установлены 3 показателя тепловой защиты здания:

а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания,

б) санитарно-гигиенический, включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы,

в) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величинами теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя. Требования тепловой защиты здания будут выполнены, если в жилых и общественных зданиях будут соблюдены требования показателей «А» и «Б» или «Б» и «В».

Расчет наружных стен для г. Владимира для жилых и общественных зданий из трёхслойных панелей.

Зона влажности, к которой относиться район строительства для г. Владимира, нормальная. Параметры воздуха внутри жилых и общественных зданий из условия комфортности для холодного периода года:

– температура воздуха внутри здания t_int=20-22ºС

– относительная влажность воздуха внутри здания φ_int=55%

В связи с этим по СНиП 23-02-2003 режим помещений принимается нормальным.

Для нормальной зоны, где находится г. Владимир и нормального режима помещений, условия эксплуатации ограждающей конструкции – тип Б.

Выбор конструкции стены и толщины в м всех слоев многослойной системы наружного утепления (см. рис.1):

1 слой – железобетон: ρ=2500 кг/м³, δ=0,08 м, λ=2,04 Вт/(м · ºС);

2 слой – теплоизоляционная плита: минеральная вата ЗАО «Минеральная вата»:

ρ=40-60 кг/м³, δ= м, λ=0,044 Вт/(м · ºС);

3 слой – железобетон: ρ=2500 кг/м³; δ=0,12 м; λ=2,04 Вт/(м · ºС)

Для заданного района по СНиП 23-01-99 можно установить температуру наиболее холодной пятидневки t_ext, среднюю температуру t_ht и продолжительность отопительного периода z_ht со среднесуточной температурой не ниже или равной 8^оС.

Для Владимира:

– температура наиболее холодной пятидневки t_ext= минус 28ºС;

– средняя температура t_ht= минус 3,1ºС;

– продолжительность отопительного периода z_ht=214 сут.

Определяем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП):

ГСОП=D_d=(t_int – t_ht)·z_ht

ГСОП=D_d=(20+3,1)·214=4943,4 (ºC·сут)

По таблице из СНиП 23-02-2003 находим нормируемое значение сопротивления теплопередаче для стен, исходя из величины ГСОП:

R_req=3,46 (м²·ºC/Вт)

Проводим проверочный расчет на выполнение условия R₀ > R_req для выбранной конструкции стены.

Сопротивление теплопередаче с однородными слоями:

R₀=R_si+R_k+R_se,

где R_si=1/α_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции. Для стен α_int=8,7 м²·ºC/Вт.

R_se=1/α_ext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода; α_ext =23 м²·ºC/Вт.

R_k – термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями.

R₀ = 1/ + + 1/ = R_req

R₀=1/8,7+0,08/2,04+х/0,044+0,12/2,04+1/23=3,46

х=0,141м=141мм

Толщина панели выходит 141+80+120= 341 (мм)

Принимаем толщину панели 350 мм, увеличивая толщину утеплителя до 150 мм

Определяем новое сопротивление теплопередаче, пересчитав R₀:

R₀=1/8,7+0,08/2,04+0,15/0,044+0,12/2,04+1/23=3,66 (м²·ºC/Вт)

R₀>R_req следовательно условие выполняется

Санитарно – гигиенический показатель стен

Расчетно-температурный перепад Δt₀ между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, который не должен превышать нормируемых величин Δt_n=4,0^oC (для жилых зданий):

Δt₀=n·(t_int – t_ext)/R₀·α_int

где n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху (для наружных стен n=1).

Δt₀=1· (20+28)/3,66·8,7=1,51 (^оС)

Δt₀ <Δt_n – условие выполнено

Проверяем возможность выпадения конденсата на внутренней поверхности ограждения.

Температура внутренней поверхности ограждения τ_si,°С должна быть не ниже температуры точки росы внутреннего воздуха при расчетной зимней температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченность 0,92.

Определяем температуру точки росы t_d,°С при t_int=20°С и относительной влажности φ_int=55%: t_d=10,69°С. Температуру τ_si однородной

(без теплопроводных включений) ограждающей конструкции, имеющей сопротивление теплопередаче R₀, определяем по формуле:

τ_si = t_int – n· (t_int – t_ext)/R₀· α_int

τ_si=20 – 1(20+28)/3,66·8,7=20 – 1,47=18,49°С

τ_si> t_d – условие выполнено

Температура однородной ограждающей конструкции больше температуры точки росы, следовательно, толщина утеплителя выбрана правильно и выпадения конденсата на поверхности стены не произойдет.

Таким образом, стена проходит по всем условиям, и мы принимаем её для проекта толщиной 350 мм.