Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций здания

Ограждающая конструкция: наружная стена жилого здания

Коэффициент остекленности фасада:17 %

Ограждающая конструкция	№ слоя	Материал	Плотность ρ, кг/м3	Толщина слоя δ, м
		Известково-песчаный раствор		0,02
	Кирпич.кладка из обыкн. глинян. кирпича на цем.-песчаном р-ре		0,25
	Плиты минераловатные
	Кирпичная облицовка из керам. пустотного кирпича на цементно-песчаном р-ре		0,12

2. Подготовка к выполнению курсовой работы

Перед выполнением расчета следует заполнить таблицу 1.

Таблица 1

Теплофизические характеристики материала слоев наружной ограждающей конструкции

№ слоя	Материал	Плотность ρ, кг/м3	Толщина слоя δ, м	Коэф-т теплопровод-ности λ, Вт/(м∙ºС)	Коэф-т паропрони- цаемости μ, мг/м∙ч∙Па

Для выбора теплофизических характеристик материалов и заполнения таблицы 1 необходимо определить следующие параметры.

1) По таблице А.1 Приложения А определить и выписать расчетные значения температуры и относительной влажности внутреннего воздуха помещений данного здания: t_int и φ_int, соответственно.

2) По таблице А.2 Приложения А найти влажностный режим помещений.

3) По таблице Г.1 Приложения Г (или Приложению Б – карте зон влажности) определить зону влажности места строительства.

4) По таблице В.1 Приложения В установить условия эксплуатации ограждающих конструкций (А или Б).

5) Из таблицы В.2 Приложения В выписать в таблицу 1 коэффициенты теплопроводности и паропроницаемости материалов данного ограждения.

3. Методика выполнения работы

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, исходя из зимних условий эксплуатации

Целью расчета является определение:

- необходимой толщины теплоизоляционного слоя,

- сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции,

- соответствия температурного перепада между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждающей конструкции нормативным требованиям.

Порядок расчета

1.1. Определение требуемого сопротивления теплопередаче R_req

Требуемое сопротивление теплопередаче R_req определяется в зависимости от градусо-суток отопительного периода в районе строительства D, °С · сут.

Градусо-сутки D рассчитываются по формуле

D = (t_int – t_ht)· z_ht , (1)

где t_int – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, найденная в предыдущем пункте;

t_ht , z_ht – средняя температура наружного воздуха и продолжительность в сутках отопительного периода. Принимаются для периода с температурой наружного воздуха не более 10°С – при проектировании лечебно-профилактических и детских учреждений, и не более 8°С – в остальных случаях (табл. Г.1 Приложения Г).

Значение R_req рассчитывают по формуле

R_req = a · D + b , (2)

где a и b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы В.5 Приложения В для соответствующих групп зданий и вида ограждающих конструкций.

1.2. Определение необходимой толщины слоя утеплителя

Решение этой задачи осуществляется из условия равенства фактического сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции требуемому значению:

R₀ = R_req. (3)

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, состоящей из n слоев, определяется по формуле

, (4)

где δ_i – толщина слоя i, м;

λ_i – коэффициент теплопроводности материала слоя i, Вт/(м· °С) (таблица 1);

отношение - это термическое сопротивление i –го слоя ограждения (обозначается R_i);

α_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности конструкции, Вт/(м²· °С), принимается по табл.В.4 Приложения В;

α_ext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения (таблица В.3 Приложения В);

и - термические сопротивления слоев воздуха у внутренней и наружной поверхностей конструкции.

Неизвестная толщина слоя теплоизоляции находится из выражения (4) с использованием условия (3).

Например, для трехслойной стены, сопротивление теплопередаче определяется по формуле

Приравнивая фактическое сопротивление теплопередаче требуемому значению, выразим толщину слоя утеплителя δ₂ по формуле

. (5)

Найденную толщину слоя округляем в большую сторону с точностью до 0,01 м.

1.3. Определение термического сопротивления слоя утеплителя и фактического сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R₀

После определения толщины вычисляем термическое сопротивление слоя утеплителя (в примере с трехслойной стеной оно равно δ₂ / λ₂).

Толщины и термические сопротивления всех слоев сводим в таблицу 2 (толщины воздушных слоев не учитываем). Сумма термических сопротивлений равна фактическому сопротивлению теплопередаче R₀ (формула (4)). Согласно нормам по тепловой защите зданий должно выполняться условие: R₀ ≥ R_req.Делаем вывод о том, удовлетворяет ли данная ограждающая конструкция нормам.

Таблица 2

Толщины и термические сопротивления слоев ограждающей конструкции

Наименование слоя	Толщина δi, м	Термическое сопротивление Ri, м2· °С/ Вт
Слой воздуха у внутренней поверхности	-
1-ый слой
2-ой слой
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Слой воздуха у наружной поверхности	-
Σ

1.4. Ограничение температуры на внутренней поверхности ограждающей конструкции

Расчетный температурный перепад Dt между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемой величины Dt_n.

Dt £ Dt_n (6)

Нормируемый перепад Dt_n устанавливается по табл. В.6 Приложения В.

Расчетный температурный перепад определяется по формуле

, (7)

где n – коэффициент, учитывающий положение ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, определяется по табл. В.7 Приложения В; t_ext – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки по табл. Г.1 Приложения Г.

Делаем вывод о соответствии температурного перепада между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждающей конструкции нормативным требованиям.

Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций здания

В ходе расчета проводятся:

- выбор окон по требуемому сопротивлению теплопередаче,

- проверка обеспечения минимальной температуры на внутренней поверхности.

2.1. По заданию принимается коэффициент остекленности фасада f.

f – это выраженное в процентах отношение площадей окон к суммарной площади наружных стен, включающей светопроемы, все продольные и торцевые стены.

2.2. Если коэффициент остекленности фасада f не превышает 18% - для жилых зданий и 25% - для общественных зданий, то конструкция окон выбирается следующим образом.

По формуле (2) с использованием данных таблицы В.5 Приложения В определяется значение требуемого сопротивления теплопередаче R_req.

Приведенные сопротивления теплопередаче светопрозрачных конструкций R₀ даны в таблице В.8 Приложения В. Выбираем конструкцию окна с R₀ ≥ R_req.

2.3. Если коэффициент остекленности фасада f более 18% - для жилых зданий и более 25% - для общественных зданий, то следует выбрать окна с приведенным сопротивлением теплопередаче R₀ :

не менее 0,51, если D £ 3500, °С×сут;

не менее 0,56, если 3500 < D £ 5200, °С×сут;

не менее 0,65, если 5200 < D £ 7000, °С×сут.

Конструкцию окна выбираем из таблицы В.8 Приложения В.

2.4. Температура внутренней поверхности остекления окон зданий (кроме производственных) t_si должна быть не ниже + 3°С, для производственных зданий - не ниже 0°С.

По формуле (7) определяется разность температур D t между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности остекления. Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности окон a_int принимается по табл. В.4 Приложения В.

Температура внутренней поверхности остекления t_si рассчитывается по формуле

t_si = t_int - Dt (8)

Если в результате расчета окажется, что t_si меньше требуемой, то следует выбрать другое конструктивное решение заполнения окон с целью обеспечения выполнения этого требования.