Целью теплотехнического расчета является определение коэффициента теплопередачи отдельных ограждающих конструкций здания исходя из обеспечения требований теплозащиты здания.
Теплотехнические показатели материальных слоев наружной стены
Заданная конструкция стены представлена на рис. 3.1. Теплотехнические показатели материальных слоев наружной стены выбраны по приложению 3 [2] и приведены в таблице 3.1.
- 1. Керамзитобетон
- 2. Пенобетон
- 3. Термозитобетон
- 4. Раствор цементно-песчаный
Примечание:х — расчётная толщина утеплителя Таблица 3.1.
|
Наименование материалов. |
Условия эксплуатации ограждений*. |
Плот-ность0, кг/м3. |
Коэффициенты. |
|||
|
Теплопро-водности. Вт/мoC. |
Тепло-усвоения S, Вт/м2oC. |
Паропрони-цаемости. кг/мчПа. |
||||
|
Керамзитобетон. |
А. |
0,44. |
6,36. |
0,11. |
||
|
Пенобетон. |
А. |
0,14. |
2,19. |
0,23. |
||
|
Термозитобетон. |
А. |
0,44. |
6,87. |
0,098. |
||
|
Раствор цементно-песчаный. |
А. |
0,76. |
9,60. |
0,09. |
||
*Примечание: условия эксплуатации ограждений приняты поприложению 2 [2] с учетом того, что в помещении нормальный влажностный режим (см. таблицу 1, [2]).
Определение приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждений и толщины слоя утеплителя наружной стены Приведенное сопротивление теплопередаче R0ПР следует принимать не менее требуемых значений, определяемых исходя из санитарно-гигиенических условий (R0ТР) и условий энергосбережения (R0Э):
R0ПР?R0Э, R0ТР, где.
R0Ээкономически целесообразное сопротивление теплопередаче;
- R0ТРминимальное требуемое из комфортных условий сопротивление теплопередаче;
- R0ЭиR0ТР определяются в соответствии с [2].
Требуемое сопротивление теплопередаче R0ТР (м2oC/Вт) ограждающих конструкций (кроме окон и дверей) рассчитывается по формуле:
где.
tВ= 20oCрасчетная температура внутреннего воздуха, принята по [5];
- tн5= -39 oC — средняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки (см. таблицу 2.1);
- tН — нормативный температурный перепад между температурой воздуха в помещении и внутренней поверхности наружного ограждения;
- принимается по таблице 2*,[2];
- n — коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху;
- принимается по таблице 3*,[2];
- В — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения; принимается по таблице 4*,[2].
Значения tН, n, В, а также Нкоэффициента теплоотдачинаружной поверхности ограждения, принимаемого по таблице 6*,[2], сведены в таблицу 3.2.
Таблица 3.2.
|
Наименование ограждающих конструкций. |
tН, oC. |
n. |
В, Вт/м2oC. |
Н, Вт/м2oC. |
|
|
Наружная стена. |
8,7. |
||||
|
Покрытие и перекрытие чердачное. |
0,9. |
8,7. |
|||
|
Перекрытие над подвалом. |
0,6. |
8,7. |
|||
Вычисляем R0ТРдля трёх типов ограждающих конструкций по формуле 3.1:
Наружная стена: м2oC/Вт Покрытие и перекрытие чердачное м2oC/Вт.
Перекрытие над подвалом м2oC/Вт.
R0Энаходим с помощью линейной интерполяции в соответствии с найденным значением ГСОП, которое вычисляется по формуле 3.2:
ГСОП = (tВ — tОТ.ПЕР.)ZОТ.ПЕР. (3.2).
где ГСОПградусо-сутки отопительного периода Вычисляем ГСОП по формуле 3.2:
ГСОП = (20 — (-7.7)) 221=6121,7.
В соответствии с полученным значением ГСОП, по таблице 1а найдем R0Э Значения R0Эи R0ТР представим в таблице 3.3.
Таблица 3.3.
|
Наименование ограждающих конструкций. |
R0ТР, м2oC/Вт. |
R0Э, м2oC/Вт. |
|
|
Наружная стена. |
1,70. |
3,54. |
|
|
Чердачное перекрытие. |
2,03. |
4,66. |
|
|
Перекрытие над холодным подвалом. |
2,03. |
4,66. |
|
R0ПР для наружной стены принимаем равным R0Э = 3,54 м2oC/Вт.
Теперь вычислим необходимую толщину х слоя утеплителя в наружной стене.
R0Р, м2oC/Втрасчетное сопротивление теплопередаче наружного ограждения (стены), вычисляется по формуле 3.3 [2]:
где.
ГОСТ 26 254–84
RTiтермическое сопротивление теплопередаче отдельного материального слоя, м2oC/Вт, которое определяется по формуле 3.4 [2]:
где.
i-толщинаi-ого слоя конструкции, м;
- i-теплопроводностьi-ого слоя конструкции, Вт/мoC.
Тогда термическое сопротивление теплопередаче слоя утеплителя RУТ, определяем по формуле 3.5.
Откуда,.
м2oC/Вт Толщина утеплителя из формулы 3.4 равна:
РУТ=2,330,14=0,326 м, с округлением принимаем окончательную толщину утеплителя равнойОКУТ=0,33 м.
В соответствие с этим найдёмR0Р. ОК из формулы 3.3:
м2oC/Вт Коэффициент теплопередачи наружной стены находится по формуле 3.6.
Вт /м2oC.
Проверка отсутствия конденсации водяных паров в толще наружной стены
Конденсация водяных паров в толще ограждающей конструкции возможна, если в любом сечении ограждения, перпендикулярном направлению теплового потока, парциальное давление водяного пара ex больше парциального давления водяного пара, соответствующего состоянию насыщения воздуха Ех.
Для нахождения Ех необходимо определить распределение температуры по сечению стены. Для этого рассчитаем температуруtxiна границах слоев, а также в середине слоя утеплителяв толще наружной стены по формуле 3.7:
где.
- сопротивление теплопередаче от воздуха помещения дорассматриваемого сечения Х, м2oC/Вт, определяемое по формуле 3.8.
Сечения нумеруются последовательно, начиная с сечения на границе воздуха помещения и стены (см. рис 3.2).
Расчёт txi представим в виде таблицы 3.4:
Таблица 3.4.
|
№ сечения. |
м2oC/Вт. |
м2oC/Вт. |
txi, oC. |
|
|
Воздух помещения. |
tB=20. |
|||
|
RB=1/8,7=0,115. |
18,791. |
|||
|
0,026. |
0,141. |
18,514. |
||
|
0,795. |
0,937. |
10,146. |
||
|
1,179. |
2,115. |
— 2,253. |
||
|
1,179. |
3,294. |
— 14,652. |
||
|
0,227. |
3,521. |
— 17,043. |
||
|
Наружный воздух. |
RН=1/23=0,043. |
3,565. |
tН=-17,5. |
|
Определим парциальное давление водяного пара, соответствующего состоянию насыщения воздухав соответствии с полученными значениями txiс помощью линейной интерполяции известных значений (см. [2]):
ЕВ=2338,5 Па, Е1=2170,55 Па, Е2=2133,6 Па, Е3=1240,88 Па, Е4=515,71 Па, Е5=193,72 Па, Е6=155,62 Па, ЕН=150,74 Па.
Рассчитаем парциальные давления водяных паров в наружном и внутреннем слоях воздуха по формуле 3.5.
e=E (3.5).
где.
— относительная влажность воздуха, доли единицы еВ= ЕВ В = 2338,5 0,55 = 1286,18 Па еН= ЕН ХМ = 150,74 0,79 = 119,08 Па Определим распределение парциального давления водяных паров в характерных сечениях стены, которое вычисляется по формуле 3.6:
где.
RОПобщее сопротивление паропроницанию конструкции стены, м2чПа/мг, определяемое по формуле 3.7:
где.
RПВ = 0,0267м2чПа/мгсопротивление влагообмену на внутренней поверхности ограждения,.
RПН = 0,0053м2чПа/мгсопротивление влагообмену на внешней поверхности ограждения,.
i-коэффициент паропроницаемости материала, кг/мчПа, см. Таблицу 3.1.
Рассчитаем RОП:
кг/мчПа Вернемся к формуле 3.6, в которой:
- сопротивление паропроницанию от воздуха помещения дорассматриваемого сечения Х, м2чПа/мг, определяемое по формуле 3.8.
Расчёт еxi представим в виде таблицы 3.5:
Таблица 3.5.
|
№ сечения. |
txi, oC. |
м2чПа/мг. |
м2чПа/мг. |
еxi, Па. |
Еxi, Па. |
|
|
Воздух помещения. |
tB=20. |
1286,18. |
2338,50. |
|||
|
18,791. |
RПВ=0,0267. |
1281,13. |
2170,55. |
|||
|
18,514. |
0,222. |
0,249. |
1239,09. |
2133,60. |
||
|
10,146. |
3,571. |
3,820. |
563,48. |
1240,88. |
||
|
— 2,253. |
0,717. |
4,538. |
427,77. |
515,71. |
||
|
— 14,652. |
0,717. |
5,255. |
292,06. |
193,72. |
||
|
— 17,043. |
0,909. |
6,164. |
120,08. |
155,62. |
||
|
Наружный воздух. |
tН=-17,5. |
RПН=0,0053. |
6,169. |
119,08. |
150,74. |
|
По результатам расчётов на рис. 3.2 построены графики:
распределения температуры (t, oC),.
парциального давления водяного пара (е, Па).
давления насыщенного пара (Е, Па) (https:// , 29).
В заштрихованной области парциальное давление водяного пара больше давления насыщенного пара: еx>Ex, эта область является зоной возможной конденсации водяных паров.
Плоскость возможной конденсации совпадает с наружной поверхностью утеплителя. Необходимо определить допустимость конденсации.
Конденсация водяных паров допустима, если сопротивление паропроницанию RПх ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации, т. е. RПх=5,255 м2чПа/мг) должно быть не менее требуемого RТРП1 сопротивления паропроницанию [2].
Требуемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации определяется по формуле 3.9:
где.
RПН= 0,0053+ 0,909 = 0,914 м2чПа/мг — сопротивление паропроницанию части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации, определяемое в соответствии с формулой 3.8 и таблицей 3.5;
- еВ= 1286,18 Паупругость водяного пара внутреннего воздуха при расчетной температуре и влажности этого воздуха, Па (см. формулу 3.5);
- еНГ-средняя упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период, определяемая согласно[1];
- ЕГ упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой приод эксплуатации, определяемая по формуле 3.9:
ЕГ = (ЕЗzЗ+ЕВОzВО +ЕЛzЛ)/12(3.9).
в которой.
zЗ, zВО, zЛ-продолжительность, соответственно, зимнего (с tH< -5 oC), весенне-осеннего (-5 oC.
Показать весь текст
|
ЕЗ, ЕВО, ЕЛ — упругости водяного пара, принимаемые по температуре в плоскости возможной конденсации, определяются при средней температуре наружного воздуха, соответственно, зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов. Среднемесячные температуры в районе строительства представлены в таблице 3.6 (см. [1]).
Таблица 3.6.
zЗ = 6 мес, zВО = 2 мес, zЛ= 5 мес. tЗ = (-17,5 — 16,1 — 9,1 — 7,9 — 15,0) / 5 = -13,12oC,. tВО = (2,1 + 2,5) / 2 = 2,30oC,. tЛ= (11,4 + 17,7 +19,8 + 16,9 + 10,8) / 5 = 15,32oC. Для нахождения Ех необходимо определить температуру в сечении 5 стены в зависимости от температуры наружного воздуха. Для этого рассчитаем температуруtxiна границах слоев, а также в середине слоя утеплителяв толще наружной стены по формуле 3.7: ЕЗ, ЕВО, ЕЛнаходим с помощью интерполяции известных значений (см. 2]) для найденных значений температур: ЕЗ= 222,03 Па, ЕВО = 721,79 Па, ЕЛ = 1742,04 Па Тогда по формуле 3.9: ЕГ = (222,03 5 + 721,79 2 + 1742,04 5) / 12 = 938,66 Па Упругость водяного пара наружного воздуха по месяцам в районе строительства представлены в таблице 3.7 (см. [1]): Таблица 3.7.
Тогда еНГ = (150 + 170 + 270 + 520 + 770 + 1230 + 1570 + 1370 + 940 + 560 + 300 + 190) / 12 = 670 Па. А, значит ,. м2чПа/мг,. Так как RПх=5,255м2чПа/мг>RТРП1 = 1,182 м2чПа/мг, то меры по дополнительной пароизоляции не требуются. Выбор заполнения световых проемов по сопротивлению воздухопроницанию Сопротивление воздухопроницанию RИ устанавливаемых окон и балконных дверей жилых и общественных зданий должно быть не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию RИТР, м2чПа/кг, определяемого по формуле 3.10: где. GH = 6 кг/(м2ч)-нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций (окон в деревянных переплетах), принимаемая по таблице 12* [2];
Дp-разность давлений на наружной и внутренней поверхности ограждающих конструкций, Па, определяется по формуле 3.11: где. H-высота здания от середины окна первого этажа до устья вентиляционной шахты, м;
H = HЭ + 0,3 + HЭ + 0,5 + HШ — (0,8+0,51,8) = 3+0,3+3+3,6+0,5−1,7=8,7 м сН, сВ-плотности воздуха соответственно при температуре tH5и tB, кг/м3, определяемые по формуле 3.12: с=353/(273+t)(3.12).
сН = 353 / (273 + (-39)) = 1,509 кг/м3, сВ = 353 / (273 + 20) = 1,205 кг/м3. Теперь мы можем найти Дp, а потом и RИТР: Дp = 5,4 8,7 (1,509 — 1,205) + 0,3 1,509 5,92 = 30,04 Па м2чПа/кг Принимаем тройное остекление в деревянных переплетах с двумя уплотненными пенополиуретаном притворами:
К = 1/ RОК = 1 / 0,52 = 1,923 Вт/(м2oC).
Расчет коэффициентов теплопередачи ограждающих конструкций Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции определяется по формуле 3.13: К=1/R0(3.13).
для наружной стены К = 0,281 Вт/(м2oC) (см. пункт 3.2).
для чердачного перекрытия К=¼, 66=0,215 Вт/(м2oC), см. таблицу 3.3. для перекрытия над подвалом К=¼, 66=0,215 Вт/(м2oC), см. таблицу 3.3. для окон К = 1 / 0,52 = 1,923 Вт/(м2oC).
для двойных наружных дверей К = 2,3 Вт/(м2oC).
для одинарных наружных дверей К = 2,9 = 0,478 Вт/(м2oC).
для люка на чердак К = 4,6 Вт/(м2oC).
для внутренних стен в подвалеК = 0,281 Вт/(м2oC).
для неутепленного пола на грунте:1-ая зона — 0,48Вт/(м2oC), 2-ая зона — 0,23 Вт/(м2oC), 3-я зона — 0,12Вт/(м2oC), 4-ая зона — 0,07 Вт/(м2oC).
|
|---|
