Методика теплофизического расчета наружных стен

Теплотехнический расчёт наружной стены выполняется по методике, изложенной в [3], которая включает в себя исполнение как теплотехнического расчета, так и расчета влажностного режима стены.

Теплотехнический расчёт наружной стены выполняется с целью определения требуемой толщины монолитного керамзитобетона, обеспечивающей нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче.

Приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены находится по формуле

R₀^пр=R₀^усл.·r , (1.44)

где R₀^усл. – сопротивление теплопередаче глади наружной стены без учёта влияния наружных углов, стыков и перекрытий, оконных откосов и теплопроводных включений, м²·°С/Вт;

r – коэффициент теплотехнической однородности, определяемый согласно таблице 1.4.

Таблица 1.4 - Значения коэффициента теплотехнической однородности

№ п/п	Вид конструкции наружной стены	r
	Однослойные несущие наружные стены	0,98 0,92
	Однослойные самонесущие наружные стены в монолитно-каркасных зданиях	0,78 0,8
	Двухслойные наружные стены с внутренним утеплителем	0.82 0,85
	Двухслойные наружные стены с невентилируемыми фасадными системами типа ЛАЭС	0,92 0,93
	Двухслойные наружные стены с вентилируемым фасадом	0,76 0,8
	Трёхслойные наружные стены с использованием эффективных утеплителей	0,84 0,86

Определяется величина R₀^усл для многослойной наружной стены по формуле

м²·°С/Вт, (1.45)

где R_к – термическое сопротивление ограждающей конструкции, м²·°С/Вт;

- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности наружной стены, определяемый по таблице 6 [3], Вт/м²·°С;

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности наружной стены, определяемый по таблице 7 [3], Вт/м²·°С;

(1.46)

где R₁, R₂, …R_n – термические сопротивления отдельных слоёв конструкции, м²·°С/Вт.

Термическое сопротивление R, (м²·°С)/Вт, слоя многослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле

(1.47)

где толщина слоя, м;

расчётный коэффициент теплопроводности слоя, Вт/(м·°С).

Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции определяется исходя из обеспечения санитарно-гигиенических и комфортных условий, а также исходя из обеспечения условия энергосбережения.

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий, определяется по формуле [3]:

(1.48)

где n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции и наружному воздуху, таблица 6 [3];

нормируемый температурный перепад, °С, таблица 5 [3].

Величина требуемого сопротивления теплопередаче, исходя из условия энергосбережения, определяется по величине градусосуток отопительного периода:

ГСОП=(t_в-t_о.п.)·z_о.п.. (1.49)

Значение требуемого приведенного сопротивления теплопередаче определяется по таблице 1.5.

Таблица 1.5 - Требуемоеприведенное сопротивление теплопередаче

ограждающих конструкций зданий

Здания и помещения	Градусосутки отопительного периода, °С·сут.	Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, (м2·°С)/Вт:
стен	покрытий и перекрытий над проездами	перекрытий чердачных, над холодными подпольями и подвалами	окон и балконных дверей
Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школьные интернаты.		2,1 2,8 3,5 4,2 4,9 5,6	3,2 4,2 5,2 6,2 7,2 8,2	2,8 3,7 4,6 5,5 6,4 7,3	0,30 0,45 0,60 0,70 0,75 0,80
Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом		1,6 2,4 3,0 3,6 4,2 4,8	2,4 3,2 4,0 4,8 5,6 6,4	2,0 2,7 3,4 4,1 4,8 5,5	0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80

Окончание таблицы 1.5

Здания и помещения	Градусосутки отопительного периода, °С·сут.	Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, (м2·°С)/Вт:
стен	покрытий и перекрытий над проездами	перекрытий чердачных, над холодными подпольями и подвалами	окон и балконных дверей
Производственные с сухим и нормальным режимами		1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4	2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5	1,4 1,8 2,2 2,6 3,0 3,4	0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50
Примечания: 1 Промежуточные значения R0тр следует определять интерполяцией. 2 Нормы сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций для помещений производственных зданий с влажным и мокрым режимами, с избытками явного тепла от 23 Вт/м3, а также для помещений общественных, административных и бытовых зданий с влажным или мокрым режимами следует принимать как для помещений с сухим и нормальным режимами производственных зданий. 3 Приведенное сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее чем в 1,5 раза выше сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих изделий. 4 В отдельных обоснованных случаях, связанных с конкретными конструктивными решениями заполнения оконных и других проемов, допускается применять конструкции окон и балконных дверей с приведенным сопротивлением теплопередаче на 5 % ниже установленного в таблице.

Согласно п.5.1 [3] при выборе уровня теплозащиты здания следует руководствоваться одним из двух предложенных альтернативных подходов к оценке энергетической эффективности здания. При использовании предписывающего подхода нормативные требования традиционно предъявляются к отдельным ограждающим конструкциям.

При реализации потребительского подхода энергетическая эффективность здания оценивается по величине удельного расхода тепловой энергии на отопление здания в целом или его отдельных замкнутых объёмов – блок секций, пристроек и прочего. Величину приведенного сопротивления теплопередаче отдельных ограждающих конструкций следует принимать равной не ниже значений, определённых по формуле (1.50) для стен жилых и общественных зданий, либо по формуле (1.51) – для остальных ограждающих конструкций:

(1.50)

(1.51)

где - нормируемые сопротивления теплопередаче, соответствующие требованиям второго этапа энергосбережения, (м²·°С)/Вт.

При выполнении контрольной работы следует руководствоваться потребительским подходом.

После выполнения теплотехнического расчёта наружной стены производится расчёт влажностного режима конструкции по методике, изложенной в [4].

Расчёт по определению положения плоскости возможной конденсации выполняется в следующей последовательности:

1. Определяется сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции.

(м² · °С)/Вт. (1.52)

2. Находится сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции:

(м² · ч · Па)/мг. (1.53)

3. Согласно [5] принимаются значения температуры t_в и относительной влажности внутреннего воздуха в помещении.

4. Определяется значение упругости внутреннего воздуха e_в по формуле

(1.54)

где - упругость насыщенного водяного пара при температуре t_в, Па, определяемая по таблицам 1.6, 1.7.

5. Согласно [6] находятся значения температуры t_н и упругости e_н наружного воздуха для наиболее холодного месяца.

6. По формуле (1.55) определяются значения комплекса F(t_ki) для всех слоёв рассматриваемой ограждающей конструкции (таблица 1.1).

(1.55)

где F(t_ki) – комплекс, зависящий только от температуры в плоскости возможной конденсации, °С²/Па.

;

- коэффициент паропроницаемости и теплопроводности i-го слоя наружной стены соответственно.

Таблица 1.6 - Значения парциального давления насыщенного водяного пара E, Па, для различных значений температур при В=100,7 кПа

t, 0С	E		t, 0С	E		t, 0С	E		t, 0С	E		t, 0С	E
			-5,4			-10,6			-16			-23
-0,2			-5,6			-10,8			-16,2			-35,5
-0,4			-5,8			-11			-16,4			-24
-0,6			-6			-11,2			-16,6			-24,5
-0,8			-6,2			-11,4			-16,8			-25
-1			-6,4			-11,6			-17			-25,5
-1,2			-6,6			-11,8			-17,2			-26
-1,4			-6,8			-12			-17,4			-26,5
-1,6			-7			-12,2			-17,6			-27
-1,8			-7,2			-12,4			-17,8			-27,5
-2			-7,4			-12,6			-18			-28
-2,2			-7,6			-12,8			-18,2			-28,5
-2,4			-7,8			-13			-18,4			-29
-2,6			-8			-13,2			-18,6			-29,5
-2,8			-8,2			-13,4			-18,8			-	-
-3			-8,4			-13,6			-19			-30
-3,2			-8,6			-13,8			-19,2			-31
-3,4			-8,8			-14			-19,4			-32
-3,6			-9			-14,2			-19,6			-33
-3,8			-9,2			-14,4			-19,8			-34
-4			-9,4			-14,6			-	-		-35
-4,2			-9,6			-14,8			-20			-36
-4,4			-9,8			-15			-20,5			-37
-4,6			-	-		-15,2			-21			-38
-4,8			-10			-15,4			-21,5			-39
-5			-10,2			-15,6			-22			-40
-5,2			-10,4			-15,8			-22,5			-41

Таблица 1.7 - Значения парциального давления насыщенного водяного пара E, Па, для температуры t от 0 до +30 ⁰С (над водой)

t, 0С		0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9

7. С помощью таблицы 1.1 находятся значения температуры в плоскости возможной конденсации.

8. С помощью уравнения (1.56) определяется координата плоскости возможной конденсации для каждого слоя ограждающей конструкции:

(1.56)

где термическое сопротивление, (м²·°С)/Вт;

сумма термических сопротивлений между внутренней поверхностью ограждения и плоскостью возможной конденсации, (м²·°С)/Вт.

В том случае, если значение координаты выходит существенно за пределы слоя, расчёт по накоплению влаги в данном слое не выполняется. При незначительном отличии температуры от t за плоскость возможной конденсации принимается наружная поверхность рассматриваемого слоя.

9. После определения плоскости возможной конденсации выполняется расчёт накопления влаги, как за годовой период эксплуатации здания, так и за период с отрицательными температурами, руководствуясь методикой, изложенной в [3].