Главная | Обратная связь

ЗДАНИЙ ПО РАЗДЕЛУ «СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА»

 

В задачи строительной теплотехники входит:

- обеспечение тепловой защиты зданий в зимний период времени с помощью соответствующих ограждающих конструкций и надежной

защиты помещений от перегрева в летний период;

- придание наружным ограждающим конструкциям достаточной

сопротивляемости к инфильтрации, паропроницанию и теплоустойчивости.

- изучение процессов изменения температуры и парциального

давления внутри ограждающих конструкций.

 

 

2.1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

 

Пример 1. Для наружной стены определить толщину утеплителя и выполнение санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания.

А. Исходные данные

 

Стена из кирпича слоистой конструкции: внутренний слой –

кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича = 1200 кг/м³, утеплитель - минераловатные полужесткие плиты плотностью = 100 кг/м³; с наружной стороны – кирпичная кладка из лицевого керамического кирпича толщиной 120 мм и плотностью =1600 кг/м³.

Место строительства – г. Пермь.

Зона влажности – нормальная.

Продолжительность отопительного периода = 229 суток .

Средняя расчетная температура отопительного периода = –5,9ºС.

Температура холодной пятидневки = –35ºС.

Температура внутреннего воздуха = + 21ºС;

Влажность внутреннего воздуха = 55 %;

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения

= 8,7 Вт/м² °С.

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения

= 23 Вт/м²·°С.

 

Б. Порядок расчета

 

Определяем величину градусо-суток отопительного периода по формуле (2) /6/

= ( 21–(–5,9 )·229 = 6160,1ºС^.сут.

Нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен

вычисляем по формуле (1) /6/ при значениях коэффициентов = 0,00035 и = 1,4

=0,00035·6160,1 + 1,4 =3,56 м²· °С/Вт.

Для наружных стен из кирпича с утеплителем следует принимать приведенное сопротивление теплопередаче с учетом коэффициента

теплотехнической однородности , который для стен толщиной 510 мм равен 0,74 (п.8,17 /8/), т.е.,

= ,

где – общее сопротивление теплопередаче ограждения, м²· °С/Вт.

 

Расчет ведется из условия равенства = , следовательно,

= = = 4,81 м²· °С /Вт.

 

Нормируемые теплотехнические показатели материалов стены определяем по приложению ( Д) /8/ и сводим их в таблицу.

 

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	, м	,Вт/(м·°С)	, м2·°С/Вт
	Известково-песчаный раствор		0,015	0,81	0,019
	Кирпичная кладка из пустотного кирпича		0,380	0,52	0,731
	Плиты пенополистирольные		Х	0,052	Х
	Кирпичная кладка из пустотного кирпича (облицовочного)		0,120	0,58	0,207

 

Общее термическое сопротивление стены без учета утеплителя

составляет :

 

=м²·°С/Вт.

 

Определяем термическое сопротивление утеплителя

 

= 4,81 – 1,115 = 3,695 м²·°С/Вт.

Используя формулу (6) СП 23-101-04, находим толщину утеплителя

 

Ри

= · = 0,052·3,695 = 0,192 м.

 

Принимаем толщину утеплителя 200 мм.

Окончательная толщина стены будет равна (380+200+120) = 700 мм

Определяем общее фактическое сопротивление теплопередаче

ограждения с учетом принятой толщины утеплителя:

1,115+ = 4,96 м²·°С/Вт.

Рассчитываем фактическое приведенное сопротивление

теплопередачи ,

= 4,96 · 0,74 = 3,67 м²· °С/Вт.

Условие, = 3,67 > , = 3,56 м²· °С/Вт, выполняется.

 

 

В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

 

I. Проверяем выполнение условия .

По формуле (4) /6/ определяем

= º С.

Согласно табл. 5 /6/ = 4°С, следовательно, условие, = 1,75 < = 4ºС, выполняется.

II. Проверяем выполнение условия

 

Для расчета используем формулу (25) /8/

 

= º С.

 

Согласно приложению (Р) /8/ для температуры внутреннего

воздуха = 21ºС и относительной влажности = 55 % температура

точки росы = 11,62ºС, следовательно, условие, 11,62ºС,

выполняется.

 

Вывод: Ограждающая конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

 

 

Пример 2. Для чердачного перекрытия холодного чердака

определить толщину утеплителя и выполнение санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания

А. Исходные данные

 

 

Чердачное перекрытие состоит из конструктивных слоев,

приведенных в таблице.

 

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	, м	, Вт/(м·°С)	, (м2·°С/ Вт)
	Железобетон (ГОСТ 26633)		0,22	2,04	0,142
	Пароизоляция – 1 слой рубитекса (ГОСТ 10293)		0,005	0,17	0,029
	Плиты полужесткие минераловатные на битумных связующих (ГОСТ 10140–80)		Х	0,07	-

 

Место строительства – г. Пермь.

Климатический район – I B .

Зона влажности – нормальная.

Продолжительность отопительного периода = 229 сут.

Средняя расчетная температура отопительного периода = –5,9ºС.

Температура холодной пятидневки = –35ºС.

Температура внутреннего воздуха = + 21ºС;

Влажность внутреннего воздуха = 55 %;

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения

= 8,7 Вт/м²·°С .

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения

= 12, Вт/м²·°С.

Б. Порядок расчета

 

Величина градусо-суток отопительного периода для г. Перми

составляет =6160,1ºС· сут. (см. пример 1).

Нормируемое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия вычисляем по формуле (1) /6/ при численных значениях коэффициентов = 0,00045 и = 1,9

= 0,00045·6160,1 + 1,9 = 4,67 м²· °С/Вт

Из условия равенства общего термического сопротивления

нормируемому , т.е. = , определяем по формуле (7) СП 23-101-04 термическое сопротивление чердачного перекрытия R_к:

 

= 4,67 – (1/8,7 + 1/12) = 4,67 – 0,197 = 4,473 м²· °С/Вт,

 

которое может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев

,

 

где – термическое сопротивление железобетонной плиты

перекрытия, величина которого составляет 0,142 м²·°С/Вт [27];

– термическое сопротивление слоя пароизоляции;

R_ут – термическое сопротивление утепляющего слоя, определяемое из выражения:

4,473 –(0,142 + 0,029) = 4,302 м²·°С/Вт.

 

Далее по формуле (6) СП 23-101-04 вычисляем толщину

утепляющего слоя

= 4,302·0,07 = 0,301 м.

 

Принимаем толщину утепляющего слоя равной 300 мм.

Определяем общее фактическое сопротивление теплопередаче

ограждения с учетом принятой толщины утеплителя

м²· °С/Вт.

Условие, 4,65 = 4,67 м²· °С/Вт, выполняется.

 

В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

 

I. Проверяем выполнение условия .

Величину определяем по формуле (4) /6/

 

= °С.

 

Согласно табл. (5) /6/ ∆t_n= 3 °С, следовательно, условие, = 1,38 < ∆t_n= 3 °С, выполняется.

II. Проверяем выполнение условия .

Значение рассчитываем по формуле (25) /8/

 

= 21 - = 21 – 1,38 = 19,6 °С.

 

Согласно приложению (Р) /8/ для температуры внутреннего воздуха = 21°С и относительной влажности = 55 % температура точки росы = 11,62 °С, следовательно, условие, =19,6 =11,62 °С, выполняется.

 

Вывод: Чердачное перекрытие удовлетворяет нормативным

требованиям тепловой защиты здания.

 

Пример 3. Для производственного здания определить толщину

теплоизоляционного слоя в трехслойной железобетонной стеновой панели на гибких связях.

А. Исходные данные

 

Необходимые данные для теплотехнического расчета стеновой

панели сведены в таблицу.

 

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	, Вт/(м·°С)	, мм	R, м2·°С/Вт
	Железобетон		2,04	0,1	0,049
	Пенополистирол		0,05	Х	2,8
	Железобетон		2,04	0,05	0,025

 

Место строительства – г. Пермь.

Климатический район – I B .

Зона влажности – нормальная.

Продолжительность отопительного периода = 229 сут.

Средняя расчетная температура отопительного периода = –5,9 °С.

Температура холодной пятидневки = –35 °С.

Температура внутреннего воздуха t_int = +18 °С.

Влажность внутреннего воздуха = 50 %.

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения

= 8,7 Вт/м² ·°С .

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения

= 23 Вт/м²·°С .

Б. Порядок расчета

 

Определяем величину градусо-суток отопительного периода по

формуле (1.20) при температуре = +18° С

 

=(18 + 5,9)·229 = 5471,1°С^.сут.

Нормируемое сопротивление теплопередаче стеновой панели

рассчитываем по формуле (1) /6/ при численных значениях

коэффициентов = 0,0002 и = 1,0

 

= a·D_d + b =0,0002·5471,1 + 1,0 =2,094 м²·°С/Вт.

Для стеновых панелей индустриального изготовления определяется приведенное сопротивление теплопередаче R₀^r (м²·°С/Вт) с учетом

коэффициента теплотехнической однородности r, величина которого

согласно табл. 6 /8/ для железобетонных стеновых панелей с утеплителем и гибкими связями составляет = 0,7. таким образом, приведенное сопротивление теплопередаче стеновой панели равно

,

где - общее сопротивление теплопередаче ограждения, м²· °С/Вт.

 

Расчет ведется из условия равенства = , следовательно,

= = 2,991 м²· °С/Вт.

Используя формулу (7) /6/, находим термическое сопротивление

ограждающей конструкции R_к

 

= 2,991 – = 2,991 – 0,157 = 2,883 м²·°С/Вт,

 

которое может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.

,

где и – термические сопротивления соответственно внутреннего и наружного слоев из железобетона;

R_ут – термическое сопротивление утепляющего слоя, определяемое из выражения

 

2,883 =2,883 – 0,073 = 2,81 м²· °С/Вт.

По формуле (6) СП 23-101-04 определяем толщину утепляющего слоя:

 

= 2,883·0,05 = 0,14 м.

 

Принимаем толщину утепляющего слоя равной 140 мм.

Общая толщина стеновой панели составляет:

 

= 100 + 140 + 50 = 290 мм.

 

Округляем до стандартной толщины стеновую панель за счет

увеличения внутреннего железобетонного слоя на 10 мм и принимаем ее равной 300 мм.

 

Производим проверку с учетом принятой толщины стеновой панели

м²· °С/Вт.

Рассчитываем фактическое приведенное сопротивление

теплопередачи ,

1 м²·°С/Вт.

 

Условие, R₀^r = 2,11 > = 2.99 м²· °С/Вт, выполняется.

 

 

В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

I. Проверяем выполнение условия .

Определяем по формуле (4) /6/ ,º С

= = 2 ,88°С.

Согласно табл. (4)/6/ ∆ t_n = 7º С, следовательно, условие, = 2,88 < ∆t_n = 7ºС, выполняется.

 

II. Проверяем выполнение условия .

Значение рассчитываем по формуле (25) /8/

 

= 18 – = 18 – 2,88 = 15,12 °С.

 

Согласно приложению (Р) СП 23-101–04 для температуры

внутреннего воздуха t_int = +18ºС и относительной влажности = 50 % температура точки росы t_d = 7,44ºС, следовательно, условие, = , выполняется.

Вывод: Стеновая 3-слойная железобетонная панель с утеплителем толщиной 140 мм удовлетворяет нормативным требованиям тепловой

защиты здания.

 

Пример 4. Определить толщину утепляющего слоя чердачного

перекрытия и покрытия теплого чердака и выполнение санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания.

 

А. Исходные данные

 

Тип здания – 9-этажный жилой дом. Кухни в квартирах оборудованы газовыми плитами. Высота чердачного пространства – 2,0 м. Площади

покрытия (кровли) А_g.c = 367,0 м², перекрытия теплого чердака А_g.f = 367,0 м² и наружных стен чердака А_g.w = 108,2 м².

В теплом чердаке размещена верхняя разводка труб систем

отопления и водоснабжения. Расчетные температуры системы отопления – 95°С, горячего водоснабжения – 60 °С.

Диаметр труб отопления 50 мм при длине 55 м, труб горячего

водоснабжения 25 мм при длине 30 м.

Чердачное перекрытие состоит из конструктивных слоев, приведенных в табл. 1.

 

Таблица 1

 

№ п/п	Наименование материала	, м	, кг/м3	, Вт/м·ºС	, м2·°С/Вт.
	Железобетонная плита	0,22		2,04	0,142
	Рубитекс – 1 слой	0,005		0,17	0,029
	Плиты жесткие минераловатные	Х		0,08	-

 

Совмещенное покрытие над теплым чердаком состоит из

конструктивных слоев, приведенных в табл. 2.

 

Таблица 2

 

№ п/п	Наименование материала	, м	, кг/м3	, Вт/м·°С	, м2·°С/Вт 3
	Железобетонная плита	0,035		2,04	0,017
	Рубитекс – 1 слой	0,005		0,17	0,029
	Плиты из газобетона	Х		0,13	-
	Цементно-песчаный раствор	0,02		0,93	0,021
	Техноэласт – 2 слоя	0,006		0,17	0,035

 

Место строительства – г. Пермь.

Зона влажности – нормальная.

Продолжительность отопительного периода z_ht = 229 сут.

Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht = –5,9 °С.

Температура холодной пятидневки t_ext = –35 °С.

Температура внутреннего воздуха t_int = + 21 °С.

Относительная влажность внутреннего воздуха: = 55 %.

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности покрытия теплого чердака = 9,9 Вт/м² ·°С.

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения

а_ext = 12 Вт/м²·°С.

Расчетная температура воздуха в теплом чердаке t_int^g = +15 °С.

 

Б. Порядок расчета

 

Величина градусо-суток отопительного периода для г. Перми составляет =6160,1°С сут (см. пример 1).

Для определения требуемого сопротивления теплопередаче

чердачного перекрытия ,предварительно рассчитываем понижающий коэффициент « n » по формуле (30) /8/

 

n =

и требуемое сопротивление теплопередаче покрытия теплового

чердака по формуле (1) /6/ при численных значениях коэффициентов

= 0,0005 и = 2,2

 

= 0,0005^.6160,1+2,2=5,28 м²·°С/Вт;

 

Затем по формуле (29) /8/ рассчитываем

 

= 5,28·0,107 = 0,56 м²·°С /Вт.

 

Требуемое сопротивление покрытия над теплым чердаком R₀^g.c

определяем по формуле (32) /8/ , предварительно установив следующие величины:

- – приведенный (отнесенный к 1 м² чердака) расход воздуха в системе вентиляции, определяемый по табл. 11 /23/ и равный 19,5 кг/(м²·ч);

- удельную теплоемкость воздуха , равную 1кДж/(кг·°С);

- температуру воздуха, выходящего из вентиляционных каналов, °С, принимаемую равной + 1,5;

– линейную плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции, приходящую на 1 м длины трубопровода , принимаемую для труб отопления равной 25, а для труб горячего водоснабжения – 12 Вт/м (табл. 12 /8/);

- приведенные теплопоступления от трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения определяем из выражения

= = 4,71 Вт/м²;

 

– приведенную площадь наружных стен чердака a_g.w м²/м², определяемую по формуле (33) /8/

= = 0,295;

– нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен теплого чердака, определяемое через градусо-сутки отопительного периода при температуре внутреннего воздуха в помещении чердака = +15 ºС по формуле (2) /6/

 

– t_ht) ·z_ht = (15 + 5,9) 229 = 4786,1 °C·сут,

 

= 0,00035 ^. 4786,1 + 1,4 = 3,08 м²·С/Вт.

 

Подставляем найденные значения в формулу (32) /8/ и определяем требуемое сопротивление теплопередаче покрытия над теплым чердаком :

= = 0,98 м²·С/Вт.

Определяем толщину утеплителя в чердачном перекрытии при

R₀^g.f = 0,56 м² ·°С/Вт:

 

= (R₀^g.f – – – )l_ут = (0,56 – – 0,142 –0,029 – ) 0,08 =

0,022 м,

 

Принимаем толщину утеплителя = 40 мм, так как минимальная толщина минераловатных плит согласно (ГОСТ 10140) составляет 40 мм.

 

Определяем величину утеплителя в покрытии при R₀^g.c = 0,98 м²·°С/Вт:

 

= (R₀^g.c – – – )l_ут =

=(0,98 – – 0,017 – 0,029 – 0,022 – 0,035 – ) 0,13 = 0,1 м ,

 

Принимаем толщину утеплителя (газобетонная плита) 100 мм.

 

В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

 

I. Проверяем выполнение условия для чердачного

перекрытия.

Величину определяем по формуле (31) /8/

 

= = 1,23 °С.

 

Условие выполняется, так как согласно табл. 4 /6/ = 3 °С,

а = 1,23 °С .

 

II. Проверяем наружные ограждающие конструкции чердака на

условия невыпадения конденсата на их внутренних поверхностях, т.е. на выполнение условия

 

:

 

– для покрытия над теплым чердаком, приняв Вт /м²· °С,

 

=15 – = 15 – 4,12 = 10,85 °С;

 

– для наружных стен теплого чердака, приняв Вт /м² · °С,

 

=15 – = 15 – 1,49 = 13,5 °С.

 

III. Вычисляем температуру точки росы t_d, °С в теплом чердаке и для этого:

– рассчитываем влагосодержание наружного воздуха, , г/м³, при расчетной температуре t_ext по формуле (37) /8/

 

= =

 

– то же, воздуха теплого чердака , г/м³ , по формуле (36) /8/ ,

приняв приращение влагосодержания ∆f для домов с газовыми плитами, равным 4,0 г/м³:

г/м³;

 

– определяем парциальное давление водяного пара воздуха , Па, в теплом чердаке по формуле (38) /8/

гПа

 

По приложению С (табл. 2) /8/ при равенстве значений Е =

находим температуру точки росы t_d = 3,05 °С.

Полученные значения температуры точки росы сопоставляем с

соответствующими значениями и :

 

=13,5 > t_d = 3,05 °С; = 10,88 > t_d = 3,05 °С.

 

Температура точки росы значительно меньше соответствующих

температур на внутренних поверхностях наружных ограждений,

следовательно, конденсат на внутренних поверхностях покрытия и на

стенах чердака выпадать не будет.

.

Вывод: Горизонтальные и вертикальные ограждения теплого чердака удовлетворяют нормативным требованиям тепловой защиты здания.