Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Расчет произведен в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:

СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий.

СП 131.13330.2012 Строительная климатология.

СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий

Район строительства: г. Кострома

Относительная влажность воздуха: φв=55%

Тип здания или помещения: Производственные

Вид ограждающей конструкции: Наружные стены

Расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания: tв=20°C

Согласно таблицы 1 СП 50.13330.2012 при температуре внутреннего воздуха здания tint=20°C и относительной влажности воздуха φint=55% влажностный режим помещения устанавливается, как нормальный.

Определим базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче R_oтр исходя из нормативных требований к приведенному сопротивлению теплопередаче (п. 5.2) СП 50.13330.2012) согласно формуле:

R_oтр=a·ГСОП+b

где а и b- коэффициенты, значения которых следует приниматься по данным таблицы 3 СП 50.13330.2012 для соответствующих групп зданий.

Так для ограждающей конструкции вида- наружные стены и типа здания -производственные а=0.0002;b=1

Определим градусо-сутки отопительного периода ГСОП, 0С·сут по формуле (5.2) СП 50.13330.2012

ГСОП=(t_в-t_от)z_от

где t_в - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания,°C

t_в=20°C

t_от - средняя температура наружного воздуха,°C принимаемые по таблице 1 СП131.13330.2012 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более8 °С для типа здания – производственные t_ов=-3.9 °С

z_от-продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по таблице 1 СП131.13330.2012 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 °С для типа здания – производственные z_от=222 сут.

Тогда ГСОП=(20-(-3.9))222=5305.8 °С·сут

По формуле в таблице 3 СП 50.13330.2012 определяем базовое значение требуемого сопротивления теплопередачи R_oтр (м2·°С/Вт).

R_oнорм=0.0002·5305.8+1=2.06м2°С/Вт

Поскольку произведен расчет удельного расхода тепловой энергии на отопление здания, то сопротивление теплопередаче R_oнорм может быть меньше нормируемого R_oтр, на величину m_p.

R_oнорм=R_oтр0.63 R_oнорм=1.3м2·°С/Вт

Поскольку населенный пункт Галич относится к зоне влажности - нормальной, при этом влажностный режим помещения - нормальный, то в соответствии с таблицей 2 СП50.13330.2012 теплотехнические характеристики материалов ограждающих конструкций будут приняты, как для условий эксплуатации Б.

Схема ограждающей конструкции :

1.Плиты минераловатные ГОСТ 9573(p=250 кг/м.куб), толщина δ1=0.18м, коэффициент теплопроводности λБ1=0.085Вт/(м°С), паропроницаемость μ1=0.41мг/(м·ч·Па)

Металлическую обшивку сэндвич-панелей в расчете не учитываем.

Условное сопротивление теплопередаче R0усл, (м2°С/Вт) определим по формуле E.6 СП 50.13330.2012:

R_0усл=1/α_int+δ_n/λn+1/α_ext

где α_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих

конструкций, Вт/(м2°С), принимаемый по таблице 4 СП 50.13330.2012

α_int=8.7 Вт/(м2°С)

α_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкций для условий холодного периода, принимаемый по таблице 6 СП 50.13330.2012

α_ext=23 Вт/(м2°С) -согласно п.1 таблицы 6 СП 50.13330.2012 для наружных стен.

R_0усл=1/8.7+0.18/0.085+1/23

R_0усл=2.51м2°С/Вт

Приведенное сопротивление теплопередаче R0пр, (м2°С/Вт) определим по формуле 11 СП 23-101-2004: R_0пр=R_0усл ·r

r - коэффициент теплотехнической однородности ограждающей конструкции, учитывающий влияние стыков, откосов проемов, обрамляющих ребер, гибких связей и других теплопроводных включений r=0.92

Тогда R_0пр=2.51·0.92=2.31м2·°С/Вт

Вывод: величина приведённого сопротивления теплопередаче R_0пр больше требуемого R_0норм(2.31>1.3) следовательно, представленная ограждающая конструкция соответствует требованиям по теплопередаче.

Расчет паропроницаемости

Согласно СП 50.13330.2012 (п. 8.1) плоскость возможной конденсации в однородной (однослойной) ограждающей конструкции располагается на расстоянии, равном 2/3 толщины конструкции от ее внутренней поверхности т.е на расстоянии 0.133м материала Плиты минераловатные ГОСТ 9573(p=250 кг/м.куб).

Определим паропроницаемость R_n, м2·ч·Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации)

R_n=0.133/0.41=0.324м2·ч·Па/мг

Сопротивление паропроницанию R_n, м2·ч·Па/мг, должно быть не менее нормируемых сопротивлений паропроницанию, определяемых по формулам 8.1 и 8.2 СП 50.13330.2012 , приведенных соответственно ниже :

R_n1тр = (e_в - E)R_п.н/(E - e_н);

R_n2тр = 0,0024z₀(e_в - E₀)/(p_wδ_wΔw_av + η),

где e_в - парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при

расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, определяемое по формуле 8.3 СП 50.13330.2012

е_в = (φ_в/100)E_в

E_в - парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре t_в ; определяется по формуле 8.8 СП 50.13330.2012: при t_в = 20°С

E_в = 1,84·1011_exp(-5330/(273+20))=2315Па.

Тогда e_в=(55/100)×2315=1273Па

Е - парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемое по формуле

Е = (Е1z1 + E2z2 + E3z3)/12,

где E1, Е2, Е3 - парциальные давления водяного пара, Па, принимаемые по

температуре t_i, в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов; z1, z2, z3, - продолжительность, мес, соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов, определяемая с учетом следующих условий:

а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 °С;

б) к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5 °С;

в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха выше плюс 5 °С.

Для определения t_i определим ∑R-термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации

∑R=0.133/0.085·0.92=1.44м2·°С/Вт

Установим для периодов их продолжительность z_i, сут, среднюю температуру t_i, °С, согласно СП 131.133330.2012 и рассчитаем соответствующую температуру в плоскости возможной конденсации t_i, °С, по формуле 8.10 СП 50.13330.2012 для климатических условий населенного пункта Галич

:зима (январь,февраль,март,декабрь)

z1=4мес;

t1 =[(-11.8)+(-11.1)+(-5.3)+(-8.7)]/4=-9.2°С

t1=20-(20-(-9.2))((0.115+1.44)0.92)/2.31=1.9°С

:весна-осень (апрель,октябрь,ноябрь)

z2=3мес;

t2 =[(3.2)+(3.2)+(-2.9)]/3=1.2°С

t2=20-(20-(1.2))((0.115+1.44)0.92)/2.31=8.4°С

:лето (май,июнь,июль,август,сентябрь)

z3=5мес;

t3 =[(10.9)+(15.5)+(17.8)+(16.1)+(10)]/5=14.1°С

t3=20-(20-(14.1))((0.115+1.44)0.92)/2.31=16.3°С

По температурам(t1,t2,t3) для соответствующих периодов года определим по формуле 8.8 СП 50.13330.2012 парциальные давления(Е1, Е2, Е3) водяного пара E1=698.8 Па,E2=1093.6 Па,E3=1834.3 Па,

Определим парциальное давление водяного пара Е, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации ограждающей конструкции для

соответствующих продолжительностей периодов z1,z2,z3

E=(698.8·4+1093.6·3+1834.3·5)/12=1270.6Па.

Сопротивление паропроницанию Rп.н, м2·ч·Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации, определяется по формуле 8.9 СП 50.13330.2012

R_п.н=0.067/0.41=0.16м2·ч·Па/мг

Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха e_н, Па, за годовой период определяется по СП 131.13330.2012 (таблица 7.1)

е_н=(250+260+360+580+860+1230+1490+1380+1020+670+460)/12=713Па

По формуле (8.1) СП 50.13330.2012 определим нормируемое сопротивление

паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации

R_n1тр=(1273-1270.6)0.16/(1270.6-713)=0м2·ч·Па/мг

Для расчета нормируемого сопротивления паропроницанию R_n2тр из условия

ограничения влаги за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха берем определенную по таблице 3.1 СП 131.13330.2012

продолжительность этого периода z0, сут, среднюю температуру этого периода t0, °C: z₀ =154сут, t₀=-7.40C

Температуру t₀, °С, в плоскости возможной конденсации для этого периода

определяют по формуле (8.8) СП 50.13330.2012

t₀=20-(20-(-7.4)·(0,115+1.44)0.92)/2.31=3°С

Парциальное давление водяного пара Е₀, Па, в плоскости возможной конденсации определяют по формуле(8.10) СП 50.13330.2012 при t₀ =3°С

равным Е₀ =1,84·1011exp(-5330/(273+(3))=755Па

Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале - плиты минераловатные ГОСТ 9573(p=250 кг/м.куб) согласно таблицы 10 СП 50.13330.2012

Δwav =3%.Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами, для t₀=-7.4°С, согласно формуле(8.10)

СП 50.13330.2012 равна e_0ext=1,84·1011_exp(-5330/(273+(-7.4))=354 Па.

Коэффициент η определяется по формуле (8.5) СП 50.13330.2012.

η=0.0024(E₀-e_н.отр)z₀/R_п.н.=0.0024(755-354)154/0.16=926.3

Определим R_n2тр по формуле (8.2) СП 50.13330.2012

R_n2тр=0.0024·154(1273-755)/(250·0.133·3+926.3)=0.27 м2·ч·Па/мг.

Условие паропроницаемости выполняется

R_n>R_n1тр, 0.324>0 , R_n>R_n2тр, 0.324>0.27