Справочник строителя | Обеспечение тепловой устойчивости

СОПРОТИВЛЕНИЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ

Внешние ограждающие конструкции отапливаемых жилых, производственных и общественных зданий должны не только удовлетворять требованиям прочности, устойчивости, огнестойкости, долговечности, экономичности и современного дизайна, но и иметь соответствующие теплотехнические показатели. Выбор ограждающих конструкций следует производить в зависимости от физических свойств материала, конструктивного решения, температурно-влажностного режима воздуха в здании, климатологических данных района строительства, а также от норм сопротивления теплопередаче, воздухо- и паропроницанию. Для уменьшения колебаний температуры воздуха в помещениях наружные ограждения должны обладать необходимой тепловой устойчивостью.

Для уменьшения потерь теплоты в зимний период и поступления теплоты в летний период при проектировании зданий и сооружений нужно предусматривать: решения, обеспечивающие наименьшую площадь ограждающих конструкций; солнцезащиту световых проемов; рациональное применение эффективных теплоизоляционных материалов; уплотнение притворов и фальцев в заполнениях проемов и сопряжений элементов в наружных стенах и покрытиях. В зависимости от относительной влажности и температуры внутреннего воздуха определяют влажностный режим помещений (табл. 1).

Таблица 1. Классификация помещений по влажности

Архитектурно-строительные решения по ограждающим конструкциям проектируемого здания должны быть такими, чтобы полное термическое сопротивление теплопередаче этих конструкции R₀ = 1/k (k - коэффициент теплопередачи) было равным экономически целесообразному сопротивлению теплопередаче R₀^эк, определенному из условия обеспечения наименьшие приведенных затрат, но не менее требуемого сопротивления теплопередаче R₀^тр по санитарно-гигиеническим условиям. Если у проектируемого здания предполагается стены выложить из кирпича или природного камня, то можно R₀ принимать меньше R₀^тр, но не более чем на 5 %. Определять сопротивление теплопередаче внутренних ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий и заполнений проемов) нужно только в случаях, когда разность температур внутреннего воздуха в разделяемых этими конструкциями помещениях превышает 10 °С.

Для расчета по санитарно-гигиеническим условиям требуемого сопротивления теплопередаче R₀^тр, (м² • °С)/Вт, ограждающих конструкций, за исключением заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей), пользуются формулой

где n - коэффициент, учитывающий положение ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху (табл. 2); t_в - расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по табл. 2...4 (САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ ОТОПЛЕНИЯ); t_н - расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, принимаемая по табл. 1 (САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СИСТЕМАМ ОТОПЛЕНИЯ) с учетом рекомендаций табл. 3; ?t^н - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл. 4; ?_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций [для стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты h ребер к расстоянию, а между гранями соседних ребер h/a ? 0,3 принимается равным 8,7 Вт/(м²·°С), а для потолков с выступающими ребрами при h/а > 0,3 - 7,6 Вт/(м²·°С)].

Таблица 2. Значения коэффициента n, учитывающего положение ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху

Таблица 3. Рекомендации по выбору расчетной зимней температуры наружного воздуха

* Определяют как среднее арифметическое температур наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки, округляя до целого значения.

Таблица 4. Нормативный температурный перепад

Примечания:

1. Для производственных зданий с сухим и нормальным режимом температура внутренней поверхности ограждающей конструкции должна быть не ниже точки росы внутреннего воздуха при расчетной зимней температуре наружного воздуха.

2. Буквенные обозначения: t_в - то же, что в формуле (1); t_р - точка росы, °С, при расчетной температуре и относительной влажности внутреннего воздуха, принимаемым по ГОСТ 12.1.005-76 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений; t_pp - то же, что t_р, но с учетом агрессивной среды.

Для дверей (кроме балконных) и ворот требуемое сопротивление теплопередаче следует принимать не менее 0,6R₀^тр стен зданий и сооружений, определенного по формуле (1) при расчетной зимней температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки.

Для оценки тепловой инерции D многослойной ограждающей конструкции используют формулу

где R₁ R₂, ..., R_n - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, (м² ·°С)/Вт, определяемые по формуле (2.3); s₁ s₂, ..., s_n - расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м² • °С), принимаемые по СНиП II-3-86.

При расчетах коэффициент теплоусвоения воздушных прослоек принимают равным нулю, а слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждающей конструкции, не учитывают.

Термическое сопротивление слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однородной (однослойной) ограждающей конструкции

где ? - толщина слоя, м; ? - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м • °С), принимаемый по СНиП ll-3-86.

Определив требуемое сопротивление R₀^тр ограждающих конструкций по санитарно-гигиеническим условиям, рассчитывают фактическое сопротивление теплопередаче

где ?_в - то же, что в формуле (1); R_K - термическое сопротивление ограждающей конструкции, (м² • °С)/Вт, определяемое при однородной (однослойной) конструкции по формуле (3), при многослойной - по формулам (5) и (7) или (9); ?_н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, Вт/(м² • °С), принимаемый по табл. 5.

Таблица 5. Значения коэффициента теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций для зимних условий

У ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями термическое сопротивление R_K определяют как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

где R₁, R₂,…., R_n - то же, что в формуле (2); R_в.n. - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по табл. 6.

Таблица 6. Термические сопротивления замкнутых воздушных прослоек

Примечания:

1. В числителе - при положительной температуре воздуха в прослойке, в знаменателе - при отрицательной.

2. При оклейке одной или обеих поверхностей воздушной прослойки алюминиевой фольгой термическое сопротивление следует увеличивать в 2 раза.

У неоднородной ограждающей конструкции (например, у многослойной каменной стены облегченной кладки с теплоизоляционным слоем, рис. 1) приведенное термическое сопротивление R_к^пр, (м²·°С)/Вт, определяют следующим образом.

Рисунок 1. Варианты схем теплопроводных включений в ограждающие конструкции

Условно разрезают плоскостями, параллельными направлению теплового потока, ограждающую конструкцию (или часть ее) на участки, из которых одни могут быть однородными (однослойными) - из одного материала, а другие неоднородными - из слоев различных материалов, и термическое сопротивление ограждающей конструкции R_a определяют по формуле

где F₁,F₂,...,F_n - площади отдельных участков конструкции (или части ее), м²; R₁,R₂,...,R_n - термические сопротивления указанных отдельных участков конструкции, определяемые по формуле (2.3) для однородных участков и по формуле (5) для неоднородных участков.

Затем ограждающую конструкцию (или часть ее, взятую для определения R_a) условно разрезают на слои плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока. Одни из этих слоев также могут быть однородными - из одного материала, а другие неоднородными - из однослойных участков разных материалов.

Термическое сопротивление однородных слоев находят по формуле (3), неоднородных слоев - по формуле (5), а термическое сопротивление ограждающей конструкции R_b определяют как сумму термических сопротивлений отдельных однородных и неоднородных слоев - по формуле (5).

Приведенное термическое сопротивление ограждающей конструкции рассчитывают по формуле

Если R_a превышает R_b более чем на 25 % или ограждающая конструкция имеет выступы на поверхности, то приведенное термическое сопротивление R_к^пр определяют на основании расчета температурного поля в такой последовательности.

Определив t_B и t_н, находят средние температуры внутренней т_в.ср и наружной т_н.ср поверхностей ограждающей конструкции, после чего вычисляют расчетный тепловой поток, Вт/м²,

где ?_в, t_в и t_н - то же, что в формуле (1); ?_н - то же, что в формуле (4).

Затем определяют приведенное термическое сопротивление неоднородной конструкции

Приведенное фактическое сопротивление теплопередаче R₀, (м²·°С)/Вт, неоднородной ограждающей конструкции находят по формуле

где t_в и t_н - то же, что в формуле (1); q^расч - то же, что в формуле (8).

Приведенное фактическое сопротивление теплопередаче наружных панельных стен жилых зданий можно определять по формуле

где R₀^усл - сопротивление теплопередаче панельных стен, условно определяемое по формуле (4) без учета теплопроводных включений, (м²·°С )/Вт; r - коэффициент, учитывающий влияние стыков, обрамляющих ребер и других теплопроводных включений (принимается на основании расчета температурного поля или находится экспериментально).

Внутренние поверхности ограждающей конструкции по теплопроводному включению (диафрагма, сквозной шов из раствора, стык панелей, жесткие связи стен облегченной кладки, элементы фахверка и др.), если не допускается выпадения конденсата по включению, должны иметь температуру не ниже точки росы внутреннего воздуха при расчетной зимней температуре наружного воздуха, или, если допускается кратковременное (не более 5 сут) образование конденсата по включению, - при средней температуре наиболее холодной пятидневки наружного воздуха.

Для определения точки росы в местах теплопроводных включений ограждающих конструкций относительную влажность внутреннего воздуха жилых зданий, больничных учреждений, диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, общеобразовательных детских школ, детских садов, яслей и детских домов принимают равной 55 %, а всех других общественных зданий - 50 %.

Температуру внутренней поверхности т_в, °С, ограждающей конструкции без теплопроводного включения определяют по формуле

где t_B, t_н, и ?_в - то же, что в формуле (1); R₀ - то же, что в формуле (4).

В местах теплопроводных включений низшую температуру внутренней поверхности ?’_в, °С, ограждающей конструкции можно определять по формуле

где R’₀ и R₀^усл - сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м² • °С)/Вт, соответственно в местах теплопроводных включений и вне этих мест, определяемые по формуле (4); ? - коэффициент, принимаемый по табл. 7 и 8.

Таблица 7. Коэффициент η при различных схемах теплопроводных включений в ограждающую конструкцию

Примечания:

1. При α/δ > 1,5 низшую температуру внутренней поверхности о ограждающей конструкции следует рассчитывать по формуле (12).

2. При промежуточных значениях α/δ коэффициент можно определять интерполяцией.

Таблица 8. Коэффициент ? при V схеме (см. рис. 1) теплопроводных включений

Примечание. В пределах указанных в табл. 7 значений α/δ коэффициент η можно определить интерполяцией.

Экономически целесообразное термическое сопротивление теплоизоляционного слоя (утеплителя) R_ут^эк, (м² • °С)/Вт, многослойной ограждающей конструкции, а также однородной (однослойной) конструкции предварительно можно определять по формуле

где t_в - расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений; t_от.пер - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, °С; z_от.пер - продолжительность отопительного периода, ч; m - коэффициент, учитывающий дополнительные потери теплоты на инфильтрацию наружного воздуха, принимаемый равным 1,05; С_т - стоимость тепловой энергии, руб./Дж, определяемая по действующему прейскуранту; l_т - коэффициент, учитывающий изменение стоимости тепловой энергии на перспективу; λ_yт - расчетный коэффициент теплопроводности материала теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции или однородной (однослойной) ограждающей конструкции, Вт/(м • °С), принимаемый по СНиП Н-3-86; С_ут - стоимость материала теплоизоляционного слоя многослойной конструкции или стоимость однородной ограждающей конструкции, руб./м³; Е_нп - норматив для приведения разновременных затрат, принимаемый равным 0,08. Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче R₀^эк, (м²·°С)/Вт, многослойной или однослойной ограждающей конструкции предварительно определяют по формуле

где α_в и α_н - то же, что в формуле (4); R_ут^эк - то же, что в формуле (14); ΣR_к.с - сумма термических сопротивлений конструктивных слоев, (м²· °С)/Вт, многослойной ограждающей конструкции, определяемых по формуле (3).

Толщину теплоизоляционного слоя (утеплителя) многослойной ограждающей конструкции ?_ут, м, а также толщину однородной (однослойной) конструкции предварительно определяют по формуле

где R_ут^эк и λ_yт - то же, что в формуле (14).

Путем анализа вариантов ограждающих конструкций с различным сопротивлением теплопередаче R₀ определяют экономически целесообразное сопротивление теплопередаче R^эк₀ исходя из условия обеспечения наименьших приведенных затрат П, руб./м², которые подсчитывают по формуле

где С_д - единовременные затраты (себестоимость строительно-монтажных работ), руб./м², определяемые по действующим для конкретного района нормативам для расчета сметной стоимости строительства; t_в, t_от.лер, z_от.лер, m, С_т, l_т, Е_н.п - то же, что в формуле (14); R₀ - сопротивление теплопередаче, (м²·°С)/Вт, ограждающей конструкции, принимаемое для вариантов расчета равным или близким значению, определенному по формуле (15).

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях