5.2 Расчет сопротивления воздухопроницанию наружных ограждений - окон и балконных дверей

В практике строительства жилых зданий применяются различные конструкции световых проемов.

Для учета санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям, необходимо определить требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей , (м²·ч·Па)/кг, по уравнению:

, (55)

где G_н − то же, что в уравнении (51);

ΔР − то же, что в уравнении (52);

ΔР₀ − разность давления воздуха, при котором определяется сопротивление воздухопроницанию , ΔР₀ = 10 Па.

В зависимости от значения выбирают тип конструкции окон и балконных дверей (таблица 13).

При этом должно выполняться условие >. Если <, то необходимо принять другую конструкцию окон и балконных дверей или предусмотреть дополнительные меры по увеличению сопротивления воздухопроницанию.

Пример 12. Выбор конструкции и расчет сопротивления воздухопроницанию окон и балконных дверей

Исходные данные (см. пример 11).

1. Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов:

t_хп(0,92) = -29 С, (приложение А, таблица А.1); t_в = 20С  (таблица 1);

υ = 5,6 м/с [1, таблица 1, гр.19] или таблица 4;

G_н = 6 кг/(м²·ч) (таблица 18);

γ_н = 14,2 Н/м³; γ_в = 11,8 Н/м³; ΔР = 45,4 Па (см. пример 11); ΔР₀ = 10 Па (см. уравнение 55).

Порядок расчета.

1. Определяем требуемое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей по формуле (55):

(м²·ч·Па)/кг

Таким образом, принимаем двухкамерный стеклопакет из обычного стекла (межстекольное расстояние 6 мм) с приведенным сопротивлением теплопередаче < R₀ = 0,51 (м²·ч·Па)/кг (таблица 13).

5.3 Расчет температуры поверхности и теплопередачи через ограждения при наличии воздухопроницаемости

При фильтрации воздуха температурное поле и теплообмен на поверхности ограждений заметно изменяется. Происходит это в результате дополнительного переноса теплоты потоком воздуха, который проникает через поры, капилляры и неплотности.

Для обеспечения комфортных условий важно учитывать изменение температуры на внутренних поверхностях ограждений при инфильтрации и эксфильтрации воздуха.

В многослойных ограждениях перепады температуры по сечению пропорциональны соответствующим термическим сопротивлениям. Дифференциальное уравнение температурного поля в стационарных условиях при фильтрации воздуха имеет вид

. (56)

Откуда распределение температуры по сечению ограждения при фильтрации воздуха , С, можно записать как

, (57)

где t_в − температура внутреннего воздуха, С (см. таблицу 1);

t_н − средняя температура холодной пятидневки с обеспеченностью − 0,92 С (таблица А.1);

е − основание натурального логарифма, равное 2,718;

R_xi − термическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, начиная от наружного воздуха до данного сечения в толще ограждения, (м²·С)/Вт,

, (58)

где α_в = 8,7 Вт/(м²·С) (таблица 8);

−то же, что в уравнении (6);

С_в – удельная теплоемкость воздуха при t_в = 20С, С_в = 1,004 кДж/(м²·С);

С_и − количество воздуха, проникающего через наружное ограждение, кг/(м²·ч),

, (59)

здесь ΔР − то же, что в уравнении (52);

−то же, что в уравнении (54).

При эксфильтрации воздуха из помещения через ограждения значение G_и, кг/(м²·ч), в формуле (57) принимается со знаком минус.

Фильтрующийся воздух также оказывает влияние на коэффициент теплопередачи ограждения. Значение коэффициента теплопередачи с учетом инфильтрации воздуха k_и, Вт/(м²·°С), определяется из уравнения:

, (60)

где С_в; С_и; − то же, что в уравнении (57).

Исследования показали, что температура поверхности ограждения при инфильтрации воздуха ниже, а коэффициент теплопередачи выше, чем при отсутствии инфильтрации, т.е. , аk_и > k. Это надо учитывать при создании необходимых комфортных условий в помещении и определении тепловых нагрузок систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Пример 13. Рассчитать влияние инфильтрации на температуру внутренней поверхности и коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции

Исходные данные

1. Девятиэтажное жилое здание.

2. Район строительства − г. Пенза.

3. Высота этажа − 2,7 м.

4. Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов

t_хп(0,92) = -29 С, (приложение А, таблица А.1); t_в = 20С (таблица 1);

υ = 5,6 м/с [1, таблица 1, гр.19];

G_н = 0,5 кг/(м²·ч) (таблица 18);

γ_н = 14,2 Н/м³; γ_в = 11,8 Н/м³; ΔР = 45,4 Па (см. пример 11);

С_в = 1,004 кДж/(м²·С);

= 3,23 (м²·°С)/Вт (см. пример 1);

= 115 (м²·ч·Па)/кг (см. пример 11);

(м²·ч·Па)/кг;

е = 2,718.

Порядок расчета.

1. Вычисляем количество воздуха, проникающего через наружное ограждение G_и, по уравнению (58):

кг/(м²·ч).

2. Вычисляем температуру внутренней поверхности ограждения при инфильтрации по формуле (57):

3. Рассчитываем температуру внутренней поверхности ограждения τ_в при отсутствии конденсации по формуле (40):

С.

Из расчетов следует, что температура внутренней поверхности при фильтрации ,С, ниже, чем без инфильтрации τ_в, С, на 1,3 С.

4. Определяем коэффициент теплопередачи ограждения с учетом инфильтрации k_и по формуле (59):

Вт/(м²·°С).

5. Вычисляем коэффициент теплопередачи ограждения при отсутствии инфильтрации k по формуле:

Вт/(м²·°С).

Таким образом, установлено, что коэффициент теплопередачи с учетом инфильтрации k_и больше соответствующего коэффициента без инфильтрации k, т.е. 0,55 > 0,30.