Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

1.9.1 Теплотехнический расчёт наружной стены

Из приложения 1 [1] определяем зону влажности, к которой относится район строительства, где расположен строительный объект. Для Рязанской области зона влажности – нормальная.

1. Параметры воздуха внутри жилых и общественных зданий из условия комфортности определяют по таблице 2 [1] – для холодного периода года для жилых и общественных зданий:

t_int = 20 – 22 ºС; φ_int = 55 %;

В связи с этим режим помещений принимается нормальный по таблице 3[1].

2. По таблице 4[1] определяем условия эксплуатации ограждающей конструкции в зависимости от зоны влажности и режима помещений. Для нормальной зоны, где находится Рязанская область и нормального режима помещений, определенного в пункте 2, условия эксплуатации ограждающей конструкции – Б.

3. Выбираем конструкцию стены и толщины в мм всех слоев многослойной системы наружного утепления. По приложению В[1] находим значения коэффициента теплопроводности слоев:

λ = 0,87 Вт/(м · ºС) – силикатный кирпич и внутренняя штукатурка из известково-цементного раствора;

λ = 0,041 Вт/(м · ºС) – пенополистирол.

4. Для г. Рязани по приложению Б[1] устанавливаем температуру наиболее холодной пятидневки t_ext,º С, среднюю температуру t_{ht ,} ºС и продолжительность z _ht, сут., отопительного периода со средней суточной температурой ниже и равной 8 ºС при проектировании общественных зданий.

t _ext = - 27 ºC,

t _ht = - 3,5 ºC,

z _ht = 208 сут.

Рисунок 1.1 - Ограждающая конструкция

Градусо–сутки отопительного периода D_d , ºC ·сут, определяем по формуле:

, (1.1)

где t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, ºС, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий по поз.1 таблицы 4[1] по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20 – 22 ºС), для группы зданий по поз.2 таблицы 4[1] – согласно классификации помещений и минимальных значений оптимальной температуры по ГОСТ 30494 (в интервале 16 – 21 ºС);

t _ht , z _ht - средняя температура наружного воздуха, º С, и продолжительность отопительного периода, принимаемые по приложению Б[1] для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10 ºС – при проектировании лечебно–профилактических, детских учреждений и домов–интернатов для престарелых, и не более 8 ºС – в остальных случаях.

Подставляем значения в формулу (1.1):

ºC · сут.

5. По приложению Д[1] находим нормируемые значения сопротивления теплопередаче R_req, м²·ºC/Вт в зависимости от градусо–суток района строительства, по формуле:

, (1.2)

где а и b вспомогательные коэффициенты для соответствующих групп зданий (a=0,00035; b=1,4;).

Подставляем значения в формулу (1.2) для определения нормируемого значения сопротивления теплопередаче для стен жилых и общественных зданий:

м² · ºC/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередаче R₀, м² · ºС/Вт, ограждающих конструкций следует принимать не менее нормируемых значений R_req, м² ºС/Вт.

Сопротивление теплопередаче R₀ ограждающей конструкции с однородными слоями определяют по формуле:

, (1.3)

где α_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 6 [5] равным 8,7 Вт/(м²·ºС);

α_ext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, принимаемый по таблице 7 [5] равным 23 Вт/(м²·ºС);

R_k – термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями, м²·ºС/Вт.

Термическое сопротивление ограждающей конструкции R_k с последовательно расположенными однородными слоями следует определять, как сумму термических сопротивлений отдельных слоев по формуле:

R_k = R₁ + R ₂ + … + R_n (1.4)

где R₁ , R ₂ ,…, R_n - термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции, м²·ºC/Вт;

R_al - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, м²·ºC/Вт, определяемое по таблице 7 [1].

Термическое сопротивление R однородного слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле:

R = δ / λ (1.5)

где δ - толщина слоя, м;

λ - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·ºС).

Определяем толщину утеплителя стены, подставляя значения в формулу (1.3), приравняв её к R_req, с учетом формул (1.4) и (1.5):

м² · ºС/Вт;

Отсюда получаем:

0,115 + 0,59 + х/0,041 + 0,043 = 3,11 м² · ºС/Вт;

Следовательно:

х = 0,097 м.

Принимаем толщину стены 20+510+100 = 630 мм. т.е. толщина утеплителя 100 мм.

Проводим проверочный расчет на выполнение условия R^ф₀ > R_req для выбранной конструкции стены:

R^ф ₀ = 0,115 + 0,59 + 2,44 + 0,043 = 3,19 м² · ºС/Вт.

R^ф ₀ = 3,19 м² · ºС/Вт > R_req = 3,11 м² · ºС/Вт.

Условие выполняется, следовательно толщина утеплителя определена верно.

6) Санитарно – гигиенический показатель стен.

Расчетный температурный перепад ∆t₀, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин ∆ t_n, и определяется по формуле:

(1.6)

где n коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху принимаемый по таблице 6 приложения 1 равным для наружных стен 1.

Подставим значения в формулу (1.6) и сравним её с ∆ t_n:

°С < 4,5 °С.

7) Проверяем возможность выпадения конденсата на внутренней поверхности ограждения.

Температура внутренней поверхности ограждения τ_si должна быть не ниже температуры точки росы внутреннего воздуха при расчетной зимней температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченность 0,92.

По приложению Г [5] определяем температуру точки росы t_d, при t_int=20 °С и относительной влажности внутри здания φ_int = 55%; t_d =10.69 °С.

Температуру однородной ограждающей конструкции имеющей сопротивление теплопередачи R₀, определяем по формуле (1.7)

τ_si = t_int - n (t_int - t_ext) / (R^ф₀ α_int), (1.7)

Подставляем значения в формулу (1.7):

°С >10,69 °С.

Условие выполняется, следовательно, толщина утеплителя выбрана правильно и выпадения конденсата не произойдет.