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 tн , ° С ;
Ø продолжительность отопительного периода z ht , сут ,
Ø среднюю температуру наружного воздуха tht , ° C , в течение отопительного периода .
Расчетную температуру наружного воздуха tн 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 tн, °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 zht и среднюю температуру наружного воздуха tht отопительного периода принимают для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8оС [2].
При проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов интернатов для престарелых данные zht и tht отопительного периода принимают для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10оС [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 tв;
- относительную влажность воздуха φв.
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:
Dd = (tв - tн) zht, (1)
где tв – расчетная средняя температура воздуха внутри помещения, ° С [2];
tн – средняя температура наружного воздуха для отопительного периода, ° С [2]; zht – 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 Rreq (м2 · °С/Вт), определяют [5] в зависимости от градусо-суток отопительного периода Dd. Для величин Dd, отличающихся от табличных, значения Rreq определяют по формуле
Rreq = a · Dd + b, (2)
где Dd – 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 Rreq, 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*];
Δtn – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха tв и температурой внутренней поверхности τв.п. ограждающей конструкции, °С, приведенный в таблице [5, таблица 2*];
αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м2·°С), принимаемый по таблице [5, таблица 4];
tв – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С [1];
tн – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С [1].
Для чердачных перекрытий, теплых чердаков и цокольных перекрытий над подвалами с температурой воздуха tс в них большей tв, но меньшей tн коэффициент п определяют по формуле
. (4)
При определении нормируемого сопротивления теплопередаче Rreq внутренних ограждающих конструкций, разделяющих помещения с разностью расчетных температур воздуха tн равным 6°С и выше, в формуле (3) принимают n=1 и вместо tв – расчетную температуру воздуха tint 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 Ro требуемому сопротивлению теплопередаче Rreq , при соблюдении условия
Ro > Rreq. (5)
5. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче
Приведенное сопротивление теплопередаче R0 многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями определяют по формуле
, (6)
где αв.п. – коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции; Rk – термическое сопротивление ограждающей конструкции; αн.п. – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода [5, таблица 6*].
Термическое сопротивление ограждающей конструкции Rk, м2·°С/Вт, с последовательно расположенными однородными слоями определяют как алгебраическую сумму термических сопротивлений отдельных слоев
, (7)
где R1, R2, R3 … , Rn – термические сопротивления отдельных конструктивных слоев; Ra.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 Ro и сравнить его с нормируемым значением Rreq. Ограждающая конструкция может быть признана соответствующей нормам тепловой защиты здания при соблюдении условия (5), если превышение расчетного значения Ro над требуемым Rreq 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 Ro подставить известные величины, приравнять его требуемому сопротивлению Rreq 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 Ro.
6. Проверка санитарно-гигиенического показателя тепловой защиты
Расчетный температурный перепад Δtо, °С, между температурой внутреннего воздуха tв и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции τв.п. определяют по формуле
Δtо = п (tв – tн) / Ro·αв.п. . (10)
Температуру внутренней поверхности ограждающей конструкции τint, °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, (tв = +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
№ шифра
(последние две цифры номера зачетной книжки)
| Конструкция стены
| Конструкция покрытия
| Разрез стены
| 1 слой
| 2 слой
| 3 слой
| 4 слой
| 5 слой
| Схема покрытия
| Утеплитель
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
| -
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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
Наружный отделочный слой (слой – 1 на разрезе стены)
| Шифр
| Наименование материала
| Толщина,
δ, мм
|
| Цементно-песчаный раствор
|
|
| Цементно-песчаный раствор
|
|
| Сложный раствор
|
|
| Керамическая плитка
|
|
| Природный камень: мрамор
|
|
| Пластиковая обшивка
| В.П.+10
|
| Лицевой кирпич, γ = 1800 кг/м3
|
|
| Природный камень: базальт
|
| Утеплитель
(слой – 2 на разрезе стены, слой утеплителя – в схеме покрытия)
| Шифр
| Наименование материала
| Плотность,
γ, кг/м3
|
| Пенополистирол
|
|
| Экструдированный пенополистирол
|
|
| Пенополиуретан
|
|
| Пеностекло
|
|
| Маты прошивные из стеклянного волокна
|
|
| Изделия из вспученного перлита
|
|
| Пенопласт
|
|
| Маты минераловатные прошивные
|
|
| Плиты жесткие минераловатные
|
|
| Плиты «URSA»
|
| Несущий слой
(слой – 3 на разрезе стены)
| Шифр
| Наименование материала
| Толщина,
δ, мм
|
| Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе
|
|
| То же, на цементно-шлаковом растворе
|
|
| То же, на цементно-перлитовом растворе
|
|
| Кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе, γ = 1200 кг/м3
|
|
| Кладка из шлакового кирпича на цементно-песчаном растворе
|
|
| Кладка из пустотного керамического кирпича на цементно-песчаном растворе, γ = 1400 кг/м3
|
|
| Кладка из силикатного пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе, γ = 1000 кг/м3
|
|
| Керамзитобетон, γ = 1600 кг/м3
|
|
| Перлитобетон, γ = 1200 кг/м3
|
|
| Пенобетон, γ = 800 кг/м3
|
| Внутренний отделочный слой
(слой – 4 на разрезе стены)
| Шифр
| Наименование материала
| Толщина,
δ, мм
|
| Известково-песчаный раствор
|
|
| Сложный раствор
|
|
| Известняк-ракушечник
|
|
| Мрамор
|
|
| Обшивка доской дуба
| В.П.+8
|
| Фанера клееная
| В.П.+6
|
| Картон строительный многослойный
|
|
| Сухая штукатурка
|
| Конструкционно-теплоизоляционный материал
(слой – 5 на разрезе стены)
| Шифр
| Наименование материала
| Плотность,
γ, кг/м3
| -
| Туфобетон
|
| -
| Пемзобетон
|
| -
| Бетон на зольном гравии
|
| -
| Бетон на вулканическом шлаке
|
| -
| Вермикулитобетон
|
| -
| Керамзитобетон
|
| -
| Перлитобетон
|
| -
| Шлакопемзобетон
|
| -
| Пенобетон
|
| -
| Полистиролбетон
|
| -
| Туфобетон
|
| -
| Пемзобетон
|
| -
| Керамзитопенобетон
|
| -
| Бетон на вулканическом шлаке
|
| -
| Шунгизитобетон
|
| -
| Бетон на доменном гранулированном шлаке
|
| -
| Перлитобетон
|
| -
| Шлакопемзобетон
|
| -
| Пенобетон
|
| -
| Аглопоритобетон
|
| | | | |
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:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|