Последовательность выполнения теплотехнического расчета

1. Составление климатического паспорта района строительства.

Для составления климатического паспорта района строительства необходимо использовать нормативную литературу [1, 2]. Район строительства определяют из таблицы 1.

Для заданного района строительства определяют:

Ø Параметры холодного периода года [1, таблица 1], теплого периода года [1, таблица 2];

Ø температуру среднюю по месяцам и за год [1, таблица 3];

Ø зону влажности [приложение 2];

Ø климатический район и подрайон [приложение 4], глубину промерзания грунта [приложение 3].

В случае отсутствия в таблице данных для заданного района строительства, значения климатических параметров принимают для ближайшего из приведенных населенных пунктов.

Основными расчетными параметрами считают:

Ø расчетную температуру наружного воздуха t_н , ° С ;

Ø продолжительность отопительного периода z _ht , сут ,

Ø среднюю температуру наружного воздуха t_ht , ° C , в течение отопительного периода .

Расчетную температуру наружного воздуха t_н принимают по средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 [1, таблица 1] для всех зданий, кроме производственных, предназначенных для сезонной эксплуатации [1]. В производственных зданиях, предназначенных для сезонной эксплуатации, в качестве расчетной температуры наружного воздуха в холодный период года t_н, °C, принимают минимальную температуру наиболее холодного месяца, определяемую как среднюю месячную температуру января [1, таблица 1], уменьшенную на среднюю суточную амплитуду температуры воздуха наиболее холодного месяца [1, таблица 1].

Продолжительность z_ht и среднюю температуру наружного воздуха t_ht отопительного периода принимают для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8^оС [2].

При проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов интернатов для престарелых данные z_ht и t_ht отопительного периода принимают для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10^оС [2].

Зону влажности района строительства определяют по карте зон влажности [приложение 2]. При этом в случае попадания пункта на границу зон влажности следует выбирать более влажную зону.

По данным преобладающего ветра холодного и теплого периода года следует провести анализ взаимного размещения жилой и промышленной зон, расположения зданий по отношению к господствующему ветру, схемы планировки и застройки населенного пункта. При этом следует учитывать следующее:

– промышленную зону располагают с подветренной стороны жилой зоны по направлению преобладающего ветра летнего периода;

– здания ориентируют к господствующему ветру зимы наиболее защищенной стороной;

– улицы населенных пунктов размещают так, чтобы господствующие ветры хорошо их проветривали.

В приложение 6 приведен рекомендуемый план составления климатического паспорта района строительства.

2. Расчет микроклиматических параметров помещения:

а) из условий комфортности по нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений необходимо определить:

- температуру внутри помещения t_в;

- относительную влажность воздуха φ_в.

Оптимальная температура и допустимая относительная влажность внутри жилых и общественных зданий для холодного и теплого периодов года определяется по нормативной литературе [1, таблицы 1, 2].

По значениям относительной влажности и температуры внутреннего воздуха устанавливают влажностный режим помещения в холодный период года[1, таблица 1].

б) определяем градусо-сутки отопительного периода по формуле:

D_d = (t_в - t_н) z_ht, (1)

где t_в – расчетная средняя температура воздуха внутри помещения, ^° С [2];

t_н – средняя температура наружного воздуха для отопительного периода, ^° С [2]; z_ht – продолжительность отопительного периода (сут.) [2]

В зависимости от влажностного режима помещений и зоны влажности района строительства определяют условия эксплуатации ограждающих конструкций, учитываемые при выборе теплотехнических показателей материалов ограждения.

3. Определение нормируемого сопротивления теплопередаче

Требуемое сопротивление теплопередаче R_req (м² · °С/Вт), определяют [5] в зависимости от градусо-суток отопительного периода D_d. Для величин D_d, отличающихся от табличных, значения R_req определяют по формуле

R_req = a · D_d + b, (2)

где D_d – градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для указанного города строительства; а, b – коэффициенты, значения которых принимают по данным таблицы для соответствующих групп зданий (приложение 5).

Для зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 °С и ниже, производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м³ и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), нормируемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R_req, определяют по следующей формуле [5]:

, (3)

где п – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, приведенный в [5, таблица 3^*];

Δt_n – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха t_в и температурой внутренней поверхности τ_в.п. ограждающей конструкции, °С, приведенный в таблице [5, таблица 2^*];

α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²·°С), принимаемый по таблице [5, таблица 4];

t_в – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С [1];

t_н – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С [1].

Для чердачных перекрытий, теплых чердаков и цокольных перекрытий над подвалами с температурой воздуха t_с в них большей t_в, но меньшей t_н коэффициент п определяют по формуле

. (4)

При определении нормируемого сопротивления теплопередаче R_req внутренних ограждающих конструкций, разделяющих помещения с разностью расчетных температур воздуха t_н равным 6°С и выше, в формуле (3) принимают n=1 и вместо t_в – расчетную температуру воздуха t_int более холодного помещения [1]

4. Выбор конструктивного решения наружных ограждений

При проектировании наружных ограждений зданий рекомендовано[2] руководствоваться следующими положениями:

Ø предусматривать многослойные конструкции со стабильными теплоизоляционными свойствами с минимумом теплопроводных включений (профилей, стержней, болтов) и стыковых соединений;

Ø теплоизоляцию проектировать непрерывной в плоскости фасада;

Ø использовать эффективные теплоизоляционные материалы (с коэффициентом теплопроводности не более 0,1 Вт/(м ^оС)). Не рекомендуется применять теплоизоляцию с внутренней стороны из-за возможного накопления влаги в теплоизоляционном слое;

Ø применять гидроизоляцию, сокращающую проникновение влаги и водяных паров в толщу теплоизоляции;

Ø при введении в конструкцию замкнутых воздушных прослоек размер прослойки по высоте не должен быть более высоты этажа и не более 6 м, размер по толщине – не менее 60 мм и не более 100 мм. Располагать прослойки ближе к холодной стороне ограждения;

Ø предусматривать защиту внутренней и наружной поверхностей стен устройством покровного слоя: облицовки или штукатурки, окраски водоустойчивыми составами;

Ø конструктивные решения ограждающих конструкций должны обеспечивать высокую теплотехническую однородность (с коэффициентом теплотехнической однородности r, равным 0,7 и более).

В расчетно-графической работе конструктивное решение ограждений выбирают в соответствии с заданием (см. приложение 1, таблицы 2, 3, 4).

Наружные ограждающие конструкции должны удовлетворять по приведенному сопротивлению теплопередаче R_o требуемому сопротивлению теплопередаче R_req , при соблюдении условия

R_o > R_req. (5)

5. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче

Приведенное сопротивление теплопередаче R₀ многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями определяют по формуле

, (6)

где α_в.п. – коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции; R_k – термическое сопротивление ограждающей конструкции; α_н.п. – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода [5, таблица 6*].

Термическое сопротивление ограждающей конструкции R_k, м²·°С/Вт, с последовательно расположенными однородными слоями определяют как алгебраическую сумму термических сопротивлений отдельных слоев

, (7)

где R₁, R₂, R₃ … , R_n – термические сопротивления отдельных конструктивных слоев; R_a.l – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, приведено в приложение 1 (таблица 5).

Термическое сопротивление R, м²·°С/Вт, однородного слоя рассчитывают по формуле

(8)

где δ – толщина слоя, м; λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·°С), определяемый с учетом условий эксплуатации ограждающих конструкций [5].

В связи с этим формула (6) может быть представлена в виде

(9)

При выполнении теплотехнического расчета можно в расчетной схеме задать все толщины отдельных слоев многослойной конструкции, вычислить сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R_o и сравнить его с нормируемым значением R_req. Ограждающая конструкция может быть признана соответствующей нормам тепловой защиты здания при соблюдении условия (5), если превышение расчетного значения R_o над требуемым R_req не более 5%.

Целесообразнее в результате теплотехнического расчета определить толщину утеплителя, принимая типовые параметры конструкции. В соответствии с расчетной схемой ограждающей конструкции в формулу (9) сопротивления теплопередаче R_o подставить известные величины, приравнять его требуемому сопротивлению R_req и решить полученное уравнение относительно неизвестной величины толщины утеплителя. Определить общую толщину стены (без штукатурки), привести ее в соответствие с унифицированными размерами (например толщину стен из кирпича принимают кратно ½ кирпича – 0,51; 0,64; 0,77 см), уточнить требуемую толщину утеплителя и фактическое сопротивление теплопередаче R_o.

6. Проверка санитарно-гигиенического показателя тепловой защиты

Расчетный температурный перепад Δt_о, °С, между температурой внутреннего воздуха t_в и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции τ_в.п. определяют по формуле

Δt_о = п (t_в – t_н) / Ro·α_в.п. . (10)

Температуру внутренней поверхности ограждающей конструкции τ_int, °С,

определяют по формуле

. (11)

Конденсат на внутренней поверхности ограждающей конструкции выпадать не будет при соблюдении условия

. (12)

Если условие не выполняется, т. е. температура внутренней поверхности ограждающей конструкции меньше температуры точки росы, необходимо изменить конструкцию стены, либо использовать другой утеплитель, и повторить расчет.

7. Порядок построения изотермы распределения температур в толще ограждающей конструкции стены

1. Выполнить теплотехнический расчет и уточнить толщину слоя утеплителя.

2. Построить в удобном масштабе схему стены (рис.1).

3. По оси абсцисс откладывают температуру внутреннего воздуха здания, (t_в = +20 °С) и наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, (например, -20 °С). Ось ординат при этом должна пройти по середине начерченной схемы стены (рис.1). По оси ординат будут последовательно откладываться сопротивления теплопередаче каждого из слоев конструкции, включая сопротивления воздушных прослоек внутри и снаружи здания.

4. Отступив от схемы стены вправо 1 - 2 см отложить последовательно, в удобном масштабе, сопротивления теплопередаче каждого из слоев конструкции (рис.1). Начать следует с сопротивления воздушной прослойки снаружи ограждающей конструкции

,

затем отложить последовательно

;

;

;

;

;

.

Все полученные значения следует отложить в одном масштабе.

5. Через полученные точки провести вертикальные линии.

6. Ограничением графической области считать горизонтальные линии, проходящие через значения +20 °С и -20 °С.

7. Соединить первую и последнюю точки пересечения вертикальных линий с ограничивающими отрезком. Полученные точки пересечения отрезка с вертикалями пронумеровать от 1 по 8 включительно.

8. Перенести точки пересечения отрезка с вертикалями на схему конструкции стены. Дать точкам номера 1^', 2^', 3^' и так далее до 8^' включительно.

9. Полученные на конструкции стены точки соединить плавной линией.

Полученная кривая и есть изотерма распределения температур в толще ограждающей конструкции стены.

Приложение 1

Таблица 1. Исходные данные

Таблица 2. Расчетная схема конструкции

Шифр	Схема стены	Примечание
		1 –наружный слой 2 - утеплитель 3 – несущий слой 4 – внутренний отделочный слой 5 –конструкционно-теплоизоляционный материал В.П. –воздушная прослойка

Таблица 3. Материалы, используемые в конструкции стены

Таблица 4. Конструкция покрытия

Шифр	Схема покрытия	Примечание
		1 – железобетонная плита перекрытия, γ = 2500 кг/м3, δ=220 мм; 2 – выравнивающий слой из цементно-песчаного раствора, γ = 1800 кг/м3, δ=20 мм; 3 – пароизоляция - один слой рубероида насухо,γ = 600 кг/м3, δ=2 мм; 4 – утеплитель 5 – кровля – 2 слоя наплавляемого материала, γ = 600 кг/м3, δ=6 мм; 6 – кровельная железобетонная плита, γ = 2500 кг/м3, δ=30 мм; В.П. – воздушная прослойка

Таблица 5. Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек

Приложение 2 . Карта зон влажности

Приложение 3. Карта глубины промерзания грунта

Приложение 4.Карта климатического районирования

Приложение 5.Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Приложение 6.

Примерный план составления климатического паспорта:

Исходные данные

Место строительства (город, посёлок, район и др.) -

Географическая широта -

Данные о температуре воздуха [1, таблицы 1, 2, 3]:

- средняя по месяцам и за год [1, таблица 3] –

- наиболее холодных суток, обеспеченностью 0,92 –

- наиболее холодных суток, обеспеченностью 0,98 –

- наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 –

- наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,98 –

- абсолютная минимальная температура воздуха, °С –

Продолжительность периода со среднесуточной температурой < 8°С –

Средняя температура периода со среднесуточной температурой < 8°С –

Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца, °С –

Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее теплого месяца, °С –

Влажность и осадки [1, приложение 3]

Средняя месячная относительная влажность воздуха:

- наиболее холодного месяца, % –

- наиболее теплого месяца, % –

Количество осадков (мм).:

за ноябрь – март –

за апрель – октябрь –

Перемещение воздуха [1, приложение 4]

Преобладающее направление ветра за декабрь – февраль –

Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с –

Преобладающее направление ветра за июнь – август –

Минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, м/с –

Зона влажности [приложение 2] –

Климатический район и подрайон [приложение 4] –

Глубина промерзания грунта [приложение 3] –

Библиографический список

1. СНиП 23–01–99. Строительная климатология.– М.: Госстрой России, 2000

2. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.– М.: Госстрой России, 1982.

3. СНиП 23–02–2003. Тепловая защита зданий.– М.: Госстрой России, 2004.

4. СП 23–101–2000. Проектирование тепловой защиты здания.– М.: Госстрой России, 2003.

5. СНиП II–3–79*. Строительная теплотехника.– М: Госстрой России, 1998.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: