Теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания

 «ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ  КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ»

 

Согласно СНиП «Тепловая защита зданий»:

а) сопротивление  теплопередаче ограждающей конструкции R_о должно быть не меньше требуемого (нормируемого) сопротивления теплопередаче R_req:          

R_о ≥ R_req ;

б) расчетный  температурный перепад между  температурой внутреннего воздуха  и температурой внутренней поверхности  ограждения Dt не должен превышать нормативного значения Dt_n :

     Dt £ Dt_n .

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, исходя из зимних условий эксплуатации

Порядок расчета

1.1. Определение требуемого  сопротивления теплопередаче R_req

Требуемое сопротивление теплопередаче R_req определяется по таблице, в зависимости от градусо-суток отопительного периода в районе строительства D, °С · сут.

Градусо-сутки D рассчитываются по формуле

D = (t_int – t_ht)· z_ht ,                          (1.1)

 

где  t_int – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, принимаемая по таблице;

t_ht , z_ht – средняя температура наружного воздуха и продолжительность в сутках отопительного периода. Принимаются для периода с температурой наружного воздуха не более 10°С – при проектировании лечебно-профилактических учреждений.

D = (20-2) ·149=2682 (°С · сут)

 

Значения R_req для величин D определяем по формуле:

R_req = a · D + b ,                    (1.2)

 

где a и b – коэффициенты, значения которых принимаются по данным таблицы (Значения R_reqокругляем с точностью до сотых).

R_req стен = 0,00035 · 2682+1,4=2,34 (м² · °С/Вт);

R_req покрытий = 0,0005 · 2682+2,2=3,54 (м² · °С/Вт);

 

1.2. Определение необходимой  толщины слоя утеплителя

 

Решение этой задачи осуществляется из условия равенства фактического сопротивления теплопередаче ограждающей  конструкции требуемому значению.

R_о = R_req                                            (1.3)

 

Сопротивление теплопередаче  ограждающей конструкции, состоящей  из N слоев, определяется по формуле

R_о =

+   ,          (1.4)

где R_n – термическое сопротивление слоя n, м²· °С/ Вт,

,                                          (1.5)

где δ_n – толщина слоя n, м;

      λ_n – коэффициент теплопроводности    материала слоя   n, Вт/(м· °С); принимается по таблице;

      α_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности конструкции, Вт/ (м²· °С), ( для гладких стен и потолков равен 8,7 Вт/ (м²· °С));

      α_ext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения;  для зимних  условий   принимается равным 23 Вт/ (м²· °С);

      1/ α_int и 1/ α_ext - термические сопротивления внутреннего и наружного пограничных слоев воздуха у поверхностей конструкции.

Неизвестная толщина  слоя теплоизоляции находится из выражения (1.4) с использованием условия (1.3).

; (1.6)

 

δпокр.= 0,076 · (3,54  — 1/8,7 — 0,02/0,7 — 0,1/1,92— 1/23) = 0,38 (м);

δстен = 0,076 · (2,34— 1/8,7 — 0,25/0,41 — 0,12/0,58 — 1/23) =

0,23 (м).

 

1.3. Определение термического  сопротивления теплоизоляционного  слоя и фактического сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R_о

 По формуле (1.5) вычисляем  термическое сопротивление слоя  утеплителя, затем определяем  фактическое  сопротивление теплопередаче R_о. Результаты расчета следует свести в таблицу.

Наружняя стена:

R_n1 = 0,05/0,34 = 0,15 (м² · °С/Вт);

R_n2 = 0,25/0,41 = 0,61 (м² · °С/Вт);

R_n3 = 0,23/0,12 = 1,92 (м² · °С/Вт);

R_n4 = 0,12/0,58 = 0,21 (м² · °С/Вт).

R_{о стен} = 1/8,7 + (0,15 + 0,61 + 1,92+ 0,2) + 1/23 = 3,05 (м²· °С/ Вт).

 Бесчердачное перекрытие:

R_n1 = 0,25/1,92 = 0,13 (м² · °С/Вт);

R_n2 = 0,38/0,11 = 3,45 (м² · °С/Вт);

R_n3 = 0,01/0,22 = 0,05 (м² · °С/Вт).

R_{о перекр.} = 1/8,7 + (0,13 + 3,45 + 0,05) + 1/23 = 3,79 (м²· °С/ Вт).

Толщины и термические  сопротивления слоев ограждающей  конструкции

Таблица 1.3

Ограждающая конструкция	Наименование  слоя	Толщина δn, м	Термическое сопротивление  Rn , м2· °С/ Вт
	Внутренний пограничный  слой воздуха	-	8,7
Наружняя стена	1-ый слой	0,05	0,15
	2-ой слой	0,25	0,61
	3-ий слой	0,23	1,92
	4-ый слой	0,12	0,21
	Σ	0,65
	Наружный пограничный  слой воздуха	-	23
Бесчердачное перекрытие	1-ый слой	0,25	0,13
	2-ой слой	0,38	3,45
	3-ий слой	0,01	0,05
	Σ	0,64

 

1.4. Ограничение температуры  на внутренней поверхности ограждающей  конструкции

   Расчетный температурный перепад рассчитывается по формуле

,          (1.7)

где     t_ext  = - 25; нормируемый перепад Dt _n устанавливается по таблице.

D tстен =(21 - (-25))/ 3,05 · 8,7 = 1,73;        D t_n   стен = 4,0.

D tперекр. =(21 - (-25))/3,79 · 8,7 = 1,40;    D t_{n   перекр.} = 3,0.

ВЫВОД:  Расчетный температурный  перепад Dt  между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не превышает нормируемой величины Dt _n .

2. Выбор  светопрозрачных ограждающих конструкций здания

2.1.  Коэффициент остекленности фасада f =20%.

2.2. Коэффициент остекленности фасада f не превышает  25% - для общественных и производственных зданий, выбираем конструкцию окон :

По формуле R_req = a · D + b  с использованием данных определяем значение требуемого сопротивления теплопередаче окна  R_req.

R_{req окна} = 0,000075 · 4275 + 0,15 = 0,47 (м²· °С/ Вт).

  Выбираем окна  с R₀  ≥ R_req

Двойное остекление с твердым селективным  покрытием в спаренных переплетах.  R₀  =0,55 (м² · °С/ Вт)   или

Тройное остекление из обычного стекла в раздельно-спаренных переплетах.  R₀  =0,55 (м² · °С/ Вт).

2.3. Температура внутренней поверхности остекления окон зданий t_si должна быть не ниже + 3°С.

По формуле (1.7) определяется разность температур D t  между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности остекления. Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности окон a_int принимается равным 8,0 Вт/ (м²· °С).

Температура внутренней поверхности  остекления t_si рассчитывается по формуле

t_si = t_int - Dt                  (2.1)

Dt окон = (21 —  (-25))/0,55 · 8,7 = 9, 61  (°С);

t_si = 21 — 9, 61  = 11,39 (°С).

ВЫВОД:  В результате расчета  t_si больше требуемого значения, следовательно конструктивное решение заполнения окон расчитано верно и удовлетворяет условиям расчета.