РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
НА ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ В ТЕПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА
Ограждающие конструкции, отвечающие требованиям энергосбережения, как правило, представляют собой многослойные конструкции с применением эффективных утеплителей. Для таких конструкций необходимо проверить тепловую инерцию по формуле
, (13)
где R1, R2, …, Rn — термические сопротивления отдельных слоев ограждающих конструкций, определяемые по формуле (5); S1, S2, …, Sn — расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев конструкции, принимаемые по прил. 2.
Наружные ограждения конструкций, не защищенные от прямой солнечной радиации с тепловой инерцией, меньшей 4 для стен или 5 для совмещенных крыш, в соответствии с п. 3.1 [1] в климатических районах со среднемесячной температурой июля 21 °С и выше необходимо проверять на теплоустойчивость. Основным условием проверки ограждающих конструкций на теплоустойчивость является
, (14)
т.е. амплитуда колебаний температуры на внутренней поверхности конструкции при колебаниях теплового потока не должна превышать требуемого по санитарно-гигиеническим нормам значения амплитуды, определяемого по формуле
. (15)
Амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности стены Аτв определяют по формуле
, (16)
где — расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха, определяемая по формуле
, (17)
где А tн — максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле; r — коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности стеновой панели, принимаемый по прил. 7; Imax, Iср — максимальное и среднее значения суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации, принимаемой по СНиП [3]; aн — коэффициент теплообмена на наружной поверхности панели по летним условиям, определяемый по формуле
, (18)
где v — минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль с повторяемостью более 16 % [3]. Величину затухания n расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в формуле (16) определяют по формуле
, (19)
где е = 2,718 — основание натурального логарифма; D — тепловая инерция ограждающей конструкции, определяемая по формуле (13); S1, S2, ..., S3 — расчетные коэффициенты теплоусвоения отдельных слоев материалов; aв= 8,7; aн — коэффициент теплообмена на наружной поверхности ограждающей конструкции по летним условиям, определяемый по формуле (18); Y1, Y2, Y3, …, Yn -1, Yn — коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев конструкции, при D³1принимаемые равными коэффициентам S материала (Yi = Si) и при D<1 определяемые расчетом следующим образом: а) для первого слоя
, (20)
б) для i-го слоя
. (21)
Пример 4. Проверить теплоустойчивость трехслойных стеновых железобетонных панелей, утепленных пенополистиролом, для жилых зданий в г. Волгоград в теплый период года. Условия эксплуатации те же, что и в прим. 1. Конструкция стены представлена на рис. 1.
Порядок расчета
Так как среднемесячная температура июля в Волгограде превышает 21 °С ( = 24,2 °С), то необходимо проверить тепловую инерцию ограждения. В соответствии с п. 3.1 СНиП [1], если D < 4,0, то стену необходимо проверить на теплоустойчивость по летним условиям (на перегрев). Тепловую инерцию трехслойной панели определим по формуле (13). Подставляя значения термических сопротивлений слоев Ri из прим. 1 и соответствующих коэффициентов теплоусвоения материалов Si (S1 = 17,98; S2= 0,65; S3 = 17,98), получим величину показателя тепловой инерции:
.
Показатель тепловой инерции конструкции оказался меньше четырех (малая инерционность), поэтому необходима проверка на теплоустойчивость по летним условиям. Основным условием проверки ограждающих конструкций на теплоусто-чивость является
,
т.е. амплитуда колебаний температуры на внутренней поверхности конструкции при колебаниях теплового потока не должна превышать амплитуды, требуемой по санитарно-гигиеническим нормам. Для Волгограда это значение будет равно
.
Максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха А tн для Волгограда в июле (см. [3]) равна 12,7 °С. Коэффициент поглощения солнечной радиации ρ материалом наружной поверхности стеновой панели (см. для бетона по прил. 7) равен 0,7. Максимальное и среднее значения суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации для Волгограда (широта 48°), определяемые по СНиП [3], соответственно равны: Imax=764 Вт/м2; Iср=184 Вт/м2. Минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль с повторяемостью более 16 %, по СНиП [3], для Волгограда v=5,2 м/с. Определим сначала коэффициент теплообмена на наружной поверхности панели aн по летним условиям (по формуле (18)):
Вт/(м∙ºС).
По формуле (17) определяем расчётную амплитуду колебаний температуры наружного воздуха:
ºС.
Определим коэффициенты теплоусвоения наружных поверхностей слоев: 1) внутреннего слоя (D1= 0,935 < 1) по формуле (20)
;
2) среднего слоя из пенополистирола (D2=1,903 > 1)
;
3) наружного слоя (D3 = 0,468 < 1) по формуле (21)
.
Подставляя полученные значения в формулу (19), определим величину затухания расчетной амплитуды колебания температуры наружного воздуха:
Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности панели, определяемая по формуле (16), составит
ºС < 2,18 ºС.
Следовательно, стеновая панель отвечает требованиям норм по теплоустойчивости конструкции в теплый период года.
Расчет наружных ограждений на воздухопроницаемость При возникновении разности давлении снаружи здания и внутри через ограждения может проникать воздух. Если воздух входит в здание, то этот процесс называется инфильтрацией, если выходит из здания — эксфилътра-цией. Свойство ограждения или материала пропускать воздух называется воздухопроницаемостью. Инфильтрационный воздух поступает в помещение с температурой, близкой к температуре наружного воздуха. Поэтому в холодный период года его необходимо нагревать, а в теплый (при кондиционировании воздуха) — охлаждать. Практика показывает, что при увеличении скорости ветра от 2,5 до 10 м/с в жилых зданиях теплопотери увеличиваются в 1,8...2,5 раза. Поэтому недоучет инфильтрации может привести к изменению температуры воздуха в помещении. Воздухоизоляционные свойства ограждающей конструкции или материала определяются их сопротивлением воздухопроницанию Rи, м2·ч/кг, при разности давлений воздуха по обе стороны ограждения Dр = 10 Па. Согласно СНиП [1], сопротивление воздухопроницанию Rи ограждающих конструкций зданий и сооружений (расчетное или измеренное) должно быть не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию :
. (22)
Проверка ограждающих конструкций на соответствие нормативным требованиям (22) по сопротивлению воздухопроницанию осуществляется следующим образом. Определяют разность давлений воздуха Dр,Па, на наружной и внутренней поверхностях ограждения проектируемого здания по формуле
, (23)
где Н — высота здания (от поверхности земли до верха карниза), м; v — максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, принимаемая согласно СНиП [3] (для г. Волгограда n = 8,1 м/с); gн, gв — удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м3, определяемый по формулам:
, (24)
, (25)
где tн — расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП [2] (для г. Волгограда tн = –25 °С); tв — расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая согласно ГОСТ 30494-96 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений. Для жилых и школьных зданий tв = +20 °С; для поликлиник и лечебных учреждений tв = +21 °С; для детских дошкольных учреждений tв = +22 °С; для производственных зданий — согласно ГОСТ 12.1.005-88. Для типовых проектов скорость ветра принимают равной 5 м/с, а в климатических подрайонах 1Б и 1Г — 8 м/с. Определяют нормативную воздухопроницаемость ограждающей конструкции Gн, кг/(м2·ч), в соответствии с прил. 5. Требуемое сопротивление воздухопроницанию как непрозрачных, так и светопропускающих участков ограждающих конструкций определяют по формуле
, (26)
где Dро = 10 Па — разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждения, при которой определяется его воздухопроницаемость; n — показатель режима фильтрации. Для наружных стен, перекрытий и покрытий принимаем п = 1; для окон и балконных дверей п = 2/3; для открытых отверстий и каналов п = 0,5. Расчетное сопротивление воздухопроницанию непрозрачных участков ограждающих конструкций определяют по формуле
, (27)
где Rи1, Rи2, …, Rиk —сопротивления воздухопроницанию отдельных слоев ограждения, м2·ч·Па/кг, принимаемые по прил. 6. Сопротивление воздухопроницанию слоев ограждений, расположенных между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждения, не учитывается. Расчетное сопротивление воздухопроницанию светопропускающих участков ограждающих конструкций определяют по формуле
, (28)
где Gp —воздухопроницаемость светопропускающей конструкции, кг/(м2∙ч), при D рo = 10 Па, полученная в результате сертификационных испытаний; т —показатель режима фильтрации светопропускающей конструкции, полученный в результате сертификационных испытаний. Требуемое приведенное сопротивление воздухопроницанию неоднородной ограждающей конструкции, содержащей непрозрачные и светопропус-кающие участки, допускается определять по формуле
, (29)
где аi—площадь i-го участка конструкции, м2; — требуемое сопротивление воздухопроницанию i-го участка конструкции, м2·ч/кг, определяемое по формуле (26). Расчетное приведенное сопротивление воздухопроницанию неоднородной ограждающей конструкции, содержащей непрозрачные и светопропускающие участки, определяют по формуле
, (30)
где Rиi — сопротивление воздухопроницанию i-го участка конструкции, м2·ч/кг, определяемое по формулам (27) и (28). В случае Rи ³ ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям норм [1] по сопротивлению воздухопроницанию. В случае Rи < необходимо заменить конструкцию и проводить расчеты по формулам (27) и (28) до удовлетворения требований норм [1]. Пример 5.Определить, отвечают ли в отношении сопротивления воздухопроницанию требованиям СНиП [1] наружные стены в 15-этажном жилом доме высотой Н = 48,6 м в г. Волгоград. Наружные стены — ненесущие, трехслойные, кирпичные, с эффективным утеплителем и гибкими связями. Внутренний слой кирпичной кладки толщиной 250 мм, наружный слой кладки толщиной 120 мм, минераловатный утеплитель номинальной плотностью 50 кг/м, толщиной 140 мм. Изнутри стены оштукатурены известковым раствором толщиной 15 мм.
Порядок расчета
Для г. Волгограда средняя температура наиболее холодной пятидневки при обеспеченности 0,92 равна минус 25 °С, а расчетная температура внутреннего воздуха для жилого здания равна 20 °С. Вычисляем удельный вес наружного и внутреннего воздуха по формулам (24) и (25):
Н/м3;
Н/м3.
Определяем расчетную разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях стены по формуле (23)
Па.
Находим требуемое сопротивление воздухопроницанию наружных стен в рассматриваемом доме по формуле (26)
м2·ч/кг.
Расчетное сопротивление воздухопроницанию наружных стен определяем по формуле (27)
м2·ч/кг. Таким образом, рассматриваемые наружные стены не отвечают требованиям норм на воздухопроницание [1], так как Rи < . Если на наружной поверхности утеплителя разместить ветрозащитную паропроницаемую пленку (Rи = 560 м2∙ч∙Па/кг), то сопротивление воздухопроницанию ограждения будет
м2·ч/кг.
Таким образом, размещение на наружной поверхности утеплителя ветрозащитной пленки существенно повышает сопротивление воздухопроницанию наружных стен, обеспечивая при этом удовлетворение нормативных требований. Пример 6. Определить, удовлетворяют ли в отношении сопротивления воздухопроницанию требованиям норм [1] пластиковые окна с двухкамерными стеклопакетами (условия эксплуатации и высота дома аналогичны как и в предыдущем примере). Согласно сертификату, при Dрo = 10 Па воздухопроницаемость оконного блока G р = 3,94 кг/(м2·ч); показатель режима фильтрации m = 0,55.
Порядок расчета
Определяем требуемое сопротивление воздухопроницанию окон в рассматриваемом доме по формуле (26):
м2·ч/кг.
Расчетное сопротивление воздухопроницанию оконного блока определяем по формуле (28):
м2·ч/кг.
Таким образом, выбранный оконный блок гарантированно удовлетворяет требованиям норм на воздухопроницание [1]. Пример 7. Требуется оценить воздухоизоляционные качества наружной оболочки жилого дома (в пределах первого этажа), рассмотренного в прим. 5 и 6. Согласно проекту суммарная площадь непрозрачных участков наружных стен составляет 188 м2, светопропускающих участков (окон, балконных дверей) — 42 м2. Порядок расчета
Определяем требуемое приведенное сопротивление воздухопроницанию наружной оболочки здания по формуле (29):
м2·ч/кг.
Расчетное приведенное сопротивление воздухопроницанию наружной оболочки здания вычисляем по формуле (30):
м2·ч/кг.
Таким образом, наружная оболочка жилого дома гарантированно отвечает нормативным требованиям в части сопротивления воздухопроницанию.
Популярное: Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (258)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |