Последовательность выполнения теплотехнического расчета

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ

При применении многослойных наружных ограждающих конструкций зданий необходимо использовать в толще этих конструкций эффективный утеплитель. Толщина утеплителя определяется теплотехническим расчетом из условий обеспечения необходимого уровня тепловой защиты зданий. Основным показателем, характеризующим уровень тепловой защиты ограждающих конструкций, является сопротивление теплопередаче, R₀, которое должно соответствовать требуемым значениям Строительных норм и правил. Нормируемое сопротивление теплопередаче определяется по СНиП 23-02-2003 [1] в зависимости от типа ограждающих конструкций, района строительства и назначения здания.

Последовательность выполнения теплотехнического расчета

1. Выбор исходных данных:

- назначение здания (из задания);

- вид ограждающий конструкции (наружные стены, чердачное перекрытие, покрытие или окна);

- климатический район, город (из задания)

- расчетная температура внутреннего воздуха (п. 9.3. СНиП 31-01-2003 [4], табл. 19-27 СНиП 2.08.02-89* [5]);

- расчетная температура наружного воздуха [3];

- расчетная влажность внутреннего воздуха.

2. Определение нормируемого сопротивления теплопередаче R_reg, м²×°С/Вт,

Определяется по таблице 4 [1] в зависимости от градусо-суток отопительного периода района строительства D_d, °С×сут.

Градусо-сутки отопительного периода D_d, °С×сут, определяют по формуле (2) [1]

D_d = (t_int - t_ht) z_ht, (1)

где t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С; t_ht, z_ht - средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01-99* [3] для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 °С (определяется для соответствующего района строительства);

3. Выбор конструктивного решения наружной ограждающей конструкции

Примерное конструктивное решение ограждающей конструкции приведено в задании на проектирование. Ограждающие конструкции могут состоять из нескольких слоев: несущий, утепляющий, облицовочный слои. Необходимо определить расположение утеплителя по отношению к другим слоям, толщина которых известна (желательно дать схему ограждающей конструкции).

4. Определение толщины утеплителя

Сопротивление теплопередаче R₀, м²×°С/Вт, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями следует определять по п.9.1.2. СП 23-101-2004 [2]

R₀=R_si+R_k+R_se, (2)

где R_si=1/a_int , a_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²×°С), принимаемый по таблице 7 [1]; R_se=1/a_ext , a_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода года, Вт/(м²×°С), принимаемый по таблице 8 [2]; R_k – термическое сопротивление ограждающей конструкции, равное сумме термических сопротивлений отдельных слоев (п.9.1.1 [2]):

R_k=R₁+R₂+...+R_n, (3)

где R₁, R₂, ... , R_n - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²×°С/Вт

Термическое сопротивление каждого слоя определяется по формуле 6 п.9.1.1 [2]:

R=d/l, (4)

где d - толщина слоя, м; l - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м×°С), принимаемый по приложению Д [2].

Расчетные коэффициенты теплопроводности, l, определяются в зависимости от условий эксплуатации ограждающих конструкций: А или Б.

Определение условий эксплуатации осуществляется в зависимости от влажностного режима помещений (табл. 1 [1]) и от зоны влажности (прил. В [1])

Сведя вышеизложенные формулы в одну, получим:

R₀ = 1/a_int + d₁/l₁ + d₂/l₂ + d_n/l_n + … + d_ут/l_ут + 1/a_ext (5)

в данном случае d_ут и l_ут – толщина и коэффициент теплопроводности утеплителя.

Так как сопротивление теплопередаче R₀ должно быть больше или равно требуемому сопротивлению R_reg, то для определения минимальной толщины утеплителя приравниваем R₀ к R_reg.

Выделяя из формулы 5 толщину утеплителя d_ут и принимая вместо R₀ = R_reg. получим

d_ут = (R_reg. – 1/a_int – d₁/l₁ – d₂/l₂ – d_n/l_n – 1/a_ext)× l_ут (6)

При использовании в многослойной ограждающей конструкции гибких или жестких связей конструктивных слоев, которые «прорезают» слой утеплителя, сопротивление теплопередаче необходимо корректировать с помощью коэффициента теплотехнической однородности ограждения r , определяемого по приложению Н [2].

Тогда конечная формула для определения толщины утеплителя в многослойной ограждающей конструкции примет вид:

d_ут = (R_reg./r – 1/a_int – d₁/l₁ – d₂/l₂ – d_n/l_n – 1/a_ext)× l_ут (7)

По формуле 7 определяется толщина утеплителя в наружных стенах, покрытиях, перекрытиях (следует отметить, что это минимальная толщина утеплителя).

5. Ограничение температуры и конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающей конструкции

Расчетный температурный перепад Δt_o, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин Δt_n, °С, установленных в таблице 5 [1], определяется по формуле

Δt_o = n(t_int – t_ext)/(R₀ a_int),

где n - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблицe 6 [1]; t_int и t_ext - расчетные температуры соответственно внутреннего воздуха здания, °С;