Расчет сопротивления теплопередаче ограждения методом сложения проводимостей

Пустотная панель перекрытий имеет сквозные (по длине) отверстия. В результате этого в панели формируется двумерное температурное поле.Размеры панели и пустот в ней представлены на рисунке4.

Рисунок 4. К расчету пустотной плиты перекрытия: а) разрез по фрагменту плиты; б) расчетная схема плиты с выделенным регулярным элементом

Для простоты расчета принимаем схему сечения плиты с квадратными вместо круглых отверстиями в плите. Сторона эквивалентного по площади квадрата равна:

(22)

Выделяем регулярный элемент. Делим его плоскостями параллельными тепловому потоку (смотрите на схеме). Получаем два параллельных участка: I и II. Участок I однородный, участок II - неоднородный, состоящий из двух одинаковых по толщине слоев а и в и горизонтальной воздушной прослойки. Сопротивления теплопередаче, м²°С/Вт, этих участков равны:

(23)

(24)

Термическое сопротивление воздушной прослойки R_{ВОЗД.ПР}, определяем по таблице 13 с учетом того, что в панели чердачного перекрытия горизонтальная воздушная прослойка с потоком тепла снизу вверх отделена от холодного чердака слоем утеплителя, поэтому в ней воздух находится при положительной температуре. В панели перекрытия над неотапливаемым подвалом, если утеплитель лежит под железобетонной плитой, горизонтальная воздушная прослойка отделена от холодного техподполья слоем утеплителя, поэтому в ней воздух находится при положительной температуре, тепловой поток направлен сверху вниз.

Сопротивление теплопередаче, м²°С/Вт, всего регулярного элемента при разбивке его плоскостями, параллельными тепловому потоку:

-для чердачного перекрытия:

(25)

-для перекрытия над подвалом:

(26)

здесь А_I и А_II – площади I и II участков в регулярном элементе плиты шириной 1 м, м².

Делим регулярный элемент плоскостями перпендикулярными тепловому потоку (на схеме справа). Получаем три параллельных участка: а, б, в. Участки а и в однородные, участок б - неоднородный, состоящий из горизонтальной воздушной прослойки и слоя железобетона шириной I и толщиной б. Сопротивления теплопередаче, м²°С/Вт, этих участков равны:

(27)

Сопротивление теплопередаче R_Б, м²°С/Вт, определяем:

-для чердачного перекрытия:

(28)

-для перекрытия над подвалом:

(29)

Сопротивление теплопередаче всего регулярного элемента при разбивке его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку:

(30)

Термическое сопротивление всей плиты:

(31)

Если величина R_ПАРАЛЛ превышает величину R_ПЕРП более чем на 25% или ограждающая конструкция не является плоской, то приведенное термическое сопротивление R_К ограждающей конструкции следует определять расчетом трехмерного температурного поля или экспертно оценивать коэффициент теплотехнической однородности r.

Полученные термические сопротивления плит перекрытия используются как известные величины при дальнейшем определении толщины теплоизоляции в чердачном перекрытии и перекрытии над неотапливаемым подвалом (тех­подпольем).

Пример определения термического сопротивления пустотной панели

Размеры панели и пустот в ней представлены на рисунке 4.

Сторона эквивалентного кругу по площади квадрата равна:

При делении регулярного элемента плоскостями параллельными тепловому потоку (смотрите на схеме) получаем два параллельных участка: I и II. Сопротивления теплопередаче этих участков равны:

Термическое сопротивление воздушной прослойкиR_{ВОЗД.ПР}, определяем по таблице 13 с учетом того, что в панели чердачного перекрытия горизонтальная воздушная прослойка с потоком тепла снизу вверх отделена от холодного чердака слоем утеплителя, поэтому в ней воздух находится при положительной температуре. Для прослойки толщиной 0,14 м в этих условиях R_{ВОЗД.ПР} = 0,15м²°С/Вт; в панели перекрытия над неотапливаемым подвалом, если утеплитель лежит под железобетонной плитой горизонтальная воздушная прослойка с холодного техподполья сверху вниз отделена от теплого помещения слоем утеплителя, поэтому в ней воздух находится при положительной температуре. Для прослойки толщиной 0,14 м в этих условиях R_{ВОЗД.ПР} = 0,19м²°С/Вт.

Для чердачного перекрытия

Для перекрытия над подвалом

Сопротивление теплопередаче всего регулярного элемента при разбивке его плоскостями, параллельными тепловому потоку:

-для чердачного перекрытия:

-для перекрытия над подвалом:

При делении регулярного элемента плоскостями перпендикулярными тепловому потоку (смотрите на схеме справа) получаем три параллельных участка: а, б, в. Участки а и в однородные, участок б - неоднородный, состоящий из горизонтальной воздушной прослойки и слоя железобетона шириной I и толщиной б(R_Ж/Б=0,14/1,92=0,073 м²°С/Вт). Сопротивления теплопередаче этих участков равны:

Сопротивление теплопередаче R_Б определяем:

-для чердачного перекрытия:

-для перекрытия над подвалом:

Сопротивление теплопередаче всего регулярного элемента при разбивке его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку:

-для чердачного перекрытия

-для перекрытия над подвалом

Термическое сопротивление плиты:

-для чердачного перекрытия:

-для перекрытия над подвалом:

3.2Удельная теплозащитная характеристика здания(проверка выполнения комплексного требования к теплозащитной оболочке здания)

Комплексное требования к теплозащитной оболочке здания состоит в том, чтобы значение удельной теплозащитной характеристики здания, k_об, Вт/(м^{3 о}С), было не более нормируемого , k^тр_об.

Нормируемое значение удельной теплозащитной характеристики здания, k^тр_об, Вт/(м^{3 о}С), следует принимать в зависимости от отапливаемого объема здания и градусо-суток отопительного периода района строительства по таблице 7 [2] с учетом примечаний, представленной в таблице 18.

Таблица 18.

НОРМИРУЕМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ТЕПЛОЗАЩИТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗДАНИЯ [2]

Отапливаемый объем здания, Vот , м3	Значения kтроб, Вт/(м3 оС), при значениях ГСОП,оС.сут/год
	1,206	0,892	0,708	0,541	0,321
	0,957	0,708	0,562	0,429	0,326
	0,759	0,562	0,446	0,341	0,259
	0,606	0,449	0,356	0,272	0,207
	0,486	0,360	0,286	0,218	0,166
	0,391	0,289	0,229	0,175	0,133
15 000	0,327	0,242	0,192	0,146	0,111
50 000	0,277	0,205	0,162	0,124	0,094
200 000	0,269	0,182	0,145	0,111	0,084

Примечания:

1. Для промежуточных значений величин объема зданий и ГСОП, а также для зданий с отапливаемым объемом более 200000 м³ значение k^тр_об рассчитываются по формулам:

(32)

(33)

2. При достижении величинойk^тр_об, вычисленной по (32), значений меньших, чем определенных по формуле (33), следует принимать значенияk^тр_об определённые по формуле (33).

Удельная теплозащитная характеристика здания, k_об,Вт/(м^{3 о}С), рассчитывается по формуле:

(34)

где - приведенное сопротивление теплопередаче i-го фрагмента теплозащитной оболочки здания, м^2оС/Вт;

A_ф,i – площадь соответствующего фрагмента теплозащитной оболочки здания, м²;

V_от – отапливаемый объем здания, м³;

n_t,i – коэффициент учитывающий отличие внутренней или наружной температуры у конструкции от принятых в расчете ГСОП, определяется по формуле (5.3);

K_общ- общий коэффициент теплопередачи здания, Вт/(м²×°C), определяемый по формуле:

(35)

- сумма площадей (по внутреннему обмеру) всех наружных ограждений теплозащитной оболочки здания, м².

Коэффициент компактности здания, K_комп,м^-1, определяется по формуле:

(36)

Если комплексное условие не выполняется, то надо увеличить теплозащиту здания, уменьшив общий коэффициент теплопередачи здания, или поменять форму здания, снизив коэффициент компактности. Но так как последнее находится в ведении архитекторов, то в проекте можно начать с подбора других окон с большим сопротивлением теплопередаче.

Пример расчета удельной теплозащитной характеристики здания

С учетом равенства отапливаемого объема здания V_от =3330 м³, расчет по формуле (35) выполняем в таблице П5, куда записываем и другие исходные данные.

Таблица П5.

Наименование фрагмента	nt,i	Aф,i,м2	(м2×°С)/Вт	Вт/°С	%
Стена		825,6	2,65	311,55	52,78
Окна			0,45	133,33	22,6
Наружные двери		3,6	0,8	4,50	0,76
Бесчердачное покрытие			3,64	82,42	13,96
Перекрытие над неотапливаемым подвалом	0,6		3,08	58,44	9,9
Сумма	-	1489,2	-	590,24

Коэффициент компактности здания, K_комп,м^-1, определяется по формуле (32):

Совокупность фрагментов теплозащитной оболочки здания, характеристики которых используются в формуле (34) должна полностью замыкать оболочку отапливаемой части здания.

Удельная теплозащитная характеристика здания, k_об, Вт/(м^{3 о}С):

Нормируемая удельная теплозащитная характеристика здания принята в зависимости от отапливаемого объема здания и градусо-суток отопительного периода района строительства по таблице 18 с учетом примечаний по формуле (32):

Проверка по формуле (33):

Так как результат по формуле (32) больше полученного по формуле (33), принимаем в качестве требуемого нормируемого значения удельной теплозащитной характеристики здания величину:

Полученное значение удельной теплозащитной характеристики здания меньше максимально допустимой по [2] величины:

Таким образом, комплексное требование к теплозащитной оболочке здания выполняется.

Список литературы к части 1 курсовой проекта:

1. СП 131.13330. 2012 «СНиП23-01-99*Строительная климатология» Министерство регионального развития. М:-2012.

2. СП 50.13330.2012 «СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий» Министерство регионального развития. М:-2012.

3. ГОСТ 2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. – М.: Росстандарт. – 2012.

4. CП 230.1325800.2015 «Конструкции ограждающие зданий. Характеристики теплотехнических неоднородностей». Министрой России. М.:2015.

5. СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий / Госстрой России.-М.: ФГУП ЦПП, 2004.

6. СП 20.13330.2011 «СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия» Министерство регионального развития. М:-2011.

7. Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха): Учебник для вузов.-2-е изд., перераб и доп.-М.: Высш.школа, 1982.-415 с.

8. Е.Г.Малявина. Теплопотери здания.: справочное пособие (2-е издание, исправленное)/Е.Г.Малявина.-М.:АВОК- ПРЕСС, 2011. – 145 с.

9. О.Д.Самарин. Теплофизика. Энергосбережение. Энергоэффективность. - М.: Изд-во АСВ. - 2009. - 296 с.

10. СП 60.13330.2012 «СНиП 41-01-2003. Отопление, вентиляция и кондиционирование». Министерство регионального развития. М:-2012.

11. Ю.М.Варфоломеев, О.Я.Кокорин.Отопление и тепловые сети: Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2006. – 480 с. – (Среднее профессиональное образование).

12. Теплотехнический расчет наружных ограждений и расчет теплового режима зданий. /Е.Г.Малявина. Задание на курсовую работу по строительной теплофизике.- М.: Изд-во МГСУ. – 2009.- 9 с.

Часть 2. Микроклимат зданий