3 Теплофизический расчет наружных ограждающих конструкций

Теплотехнический расчёт наружной стены выполняется с целью определения требуемой толщины монолитного керамзитобетона, обеспечивающей нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче.

Приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены находится по формуле

, (1.44)

где R₀^усл. – сопротивление теплопередаче глади наружной стены без учёта влияния наружных углов, стыков и перекрытий, оконных откосов и теплопроводных включений, (м²·°С)/Вт;

r – коэффициент теплотехнической однородности, определяемый согласно таблице 3.1.

Таблица 3.1

Значения коэффициента теплотехнической однородности

№ п/п	Вид конструкции наружной стены	r
1	Однослойные несущие наружные стены	0,98 0,92
2	Однослойные самонесущие наружные стены в монолитно-каркасных зданиях	0,78 0,8
3	Двухслойные наружные стены с внутренним утеплителем	0.82 0,85
4	Двухслойные наружные стены с невентилируемыми фасадными системами типа ЛАЭС	0,92 0,93
5	Двухслойные наружные стены с вентилируемым фасадом	0,76 0,8
6	Трёхслойные наружные стены с использованием эффективных утеплителей	0,84 0,86

Определяется величина R₀^усл для многослойной наружной стены по формуле

(м²·°С)/Вт, (3.2)

где R_к – термическое сопротивление ограждающей конструкции, (м²·°С)/Вт;

– коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности наружной стены, определяемый по таблице 6 [3], Вт/(м²·°С);

– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности наружной стены, определяемый по таблице 7 [3], Вт/(м²·°С);

(м²·°С)/Вт, (3.3)

где R₁, R₂, …R_n – термические сопротивления отдельных слоёв конструкции, (м²·°С)/Вт.

Термическое сопротивление R, (м²·°С)/Вт, слоя многослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле

(3.4)

где толщина слоя, м;

расчётный коэффициент теплопроводности слоя, Вт/(м·°С).

Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции определяется исходя из обеспечения санитарно-гигиенических и комфортных условий, а также исходя из обеспечения условия энергосбережения.

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий, определяется по формуле [3]:

(3.5)

где n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции и наружному воздуху, таблица 6 [3];

нормируемый температурный перепад, °С, таблица 3.2 [3].

Величина требуемого сопротивления теплопередаче, исходя из условия энергосбережения, определяется по величине градусосуток отопительного периода:

ГСОП=(t_в-t_о.п.)·z_о.п.. (3.6)

Значение требуемого приведенного сопротивления теплопередаче определяется по таблице 3.2.

Таблица 3.2

Требуемое приведенное сопротивление теплопередаче

ограждающих конструкций зданий

Здания и помещения	Градусосутки отопительного периода, °С·сут.	Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, (м^2·°С)/Вт:
		стен	покрытий и перекрытий над проездами	перекрытий чердачных, над холодными подпольями и подвалами	окон и балконных дверей
Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школьные интернаты.	2000 4000 6000 8000 10000 12000	2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6	3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2	2,8 3,7 4,6 5,5 6,4 7,3	0,30 0,45 0,60 0,70 0,75 0,80
Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом	2000 4000 6000 8000 10000 12000	1,6 2,4 3,0 3,6 4,2 4,8	2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4	2,0 2,7 3,4 4,1 4,8 5,5	0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80
Производственные с сухим и нормальным режимами	2000 4000 6000 8000 10000 12000	1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4	2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5	1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4	0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
Примечания: 1 Промежуточные значения R0^тр следует определять интерполяцией. 2 Нормы сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций для помещений производственных зданий с влажным и мокрым режимами, с избытками явного тепла от 23 Вт/м^3, а также для помещений общественных, административных и бытовых зданий с влажным или мокрым режимами следует принимать как для помещений с сухим и нормальным режимами производственных зданий.

Окончание табл.3.2

3 Приведенное сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее чем в 1,5 раза выше сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих изделий.

4 В отдельных обоснованных случаях, связанных с конкретными конструктивными решениями заполнения оконных и других проемов, допускается применять конструкции окон и балконных дверей с приведенным сопротивлением теплопередаче на 5 % ниже установленного в таблице.

Согласно п.5.1 [3] при выборе уровня теплозащиты здания следует руководствоваться одним из двух предложенных альтернативных подходов к оценке энергетической эффективности здания. При использовании предписывающего подхода нормативные требования традиционно предъявляются к отдельным ограждающим конструкциям.

При реализации потребительского подхода энергетическая эффективность здания оценивается по величине удельного расхода тепловой энергии на отопление здания в целом или его отдельных замкнутых объёмов – блок секций, пристроек и прочего. Величину приведенного сопротивления теплопередаче отдельных ограждающих конструкций следует принимать равной не ниже значений, определённых по формуле (3.7) для стен жилых и общественных зданий, либо по формуле (3.8) – для остальных ограждающих конструкций:

(3.7)

(3.8)

где – нормируемые сопротивления теплопередаче, соответствующие требованиям второго этапа энергосбережения, (м²·°С)/Вт.

При выполнении курсовой работы следует руководствоваться потребительским подходом.

По фактическому сопротивлению теплопередаче R₀^усл находят коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции K, Вт/(м²·ºС), по формуле

. (3.9)

Вычисляют удельный тепловой поток q, Вт/м², проходящий через ограждение при температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки по формуле

. (3.10)

Определяют температуру на границах слоев ограждения по формуле

, (3.11)

где – сопротивление теплопередаче отдельных слоев ограждения до рассматриваемого сечения х.

Графическим способом определяют температуру в слоях ограждения (приложение Е):

а) при температуре наружного воздуха, равной температуре наиболее холодной пятидневки;

б) при температуре самого холодного месяца.

Для этого по оси абсцисс в выбранном масштабе последовательно откладывают значения термических сопротивлений , R₁, R₂,…, R_i, , а по оси ординат – температуры наружного и внутреннего воздуха. В масштабе термических сопротивлений распределение температур в ограждении будет прямолинейным. На основании полученных данных строится затем график стационарного изменения температур в стенке в масштабе толщин слоев (приложении Е).

Для проверки условий конденсации влаги на внутренней поверхности наружного угла стены следует найти температуру этой поверхности τ_y по формуле:

, (3.12)

где τ_в – температура внутренней поверхности, ºС.

Затем сравнивают τ_y с температурой точки росы воздуха помещения τ_р, которую можно найти по J– d диаграмме или по приложению И.

При τ_y < τ_р на внутренней поверхности наружного угла будет происходить конденсация водяных паров из воздуха. Необходимо предусмотреть меры, предупреждающие это явление.

Для расчета тепловых потерь наружными ограждениями одного помещения здания нужно знать также коэффициент теплопередачи окна К_ок.

Для определения этой величины выбирают заполнение светового проема таким образом, чтобы соблюдалось условие R₀  . Величину для окон и балконных дверей принимают по таблице 3.2, а R₀ – по [7, приложение Л].