7320
.pdfдам здания, МДж/(м2·год), принимается по таблице приложения 2 [5]; Aок1, Aок2,
Aок3, Aок4 – площадь светопроемов фасадов здания, ориентированная по четырем сторонам света, м2, без учета несветопрозрачной части балконных дверей.
Из зависимости (1.7) видно, что максимальное значение удельной тепло-
защитной характеристики определяется выбором наименьшего из двух значе-
ний, определенного по формулам (1.3) или (1.4) и по формуле:
kобтр |
qтр |
|
|
|
|
от |
kвент |
(kбыт |
kрад )v . |
(1.12) |
|
|
|||||
|
(1 ) h |
|
|
|
Если kобтр, рассчитанное по формулам (1.3), (1.4) больше чем полученное по формуле (1.12), то за требуемое значение удельной теплозащитной характе-
ристики принимают kобтр, рассчитанное по формуле (1.12), в обратном случае – рассчитанное по формулам (1.3), (1.4).
Проверяется соответствие комплексного требования к тепловому контуру здания поэлементному требованию к нему, по следующей зависимости:
kобтр |
1 |
|
Ai |
nti |
1 |
|
Ai |
nti , |
(1.13) |
|
R0нормi |
|
|
||||||
Vот |
|
|
Vот |
R0трi mр |
|
где Ai – площадь i-го типа наружной ограждающей конструкции здания (стена,
пол, потолок, окно, входная дверь) , м2; nti – коэффициент, учитывающий несо-
ответствие температуры наружного или внутреннего воздуха расчетному тем-
пературному перепаду для i-го типа наружной ограждающей конструкции, в
рамках работы принимается nti = 1 (чердак и подвал – неотапливаемые, с окон-
ными проемами); R0трi – требуемое приведенное сопротивление теплопередаче i-
го типа наружной ограждающей конструкции, определяемое по формуле (1.1).
Расчет проводится с наименьшими коэффициентами mрi установленными для данных типов ограждений: при соблюдении условия (1.13), нормативное приведенное сопротивление теплопередаче i-го типа наружных ограждающих конструкций принимается с учетом наименьших понижающих коэффициентов mрi по зависимости (1.5); при несоблюдении условия (1.13) – значения коэффи-
10
циентов mрi увеличивают, либо до соблюдения условия (1.13), либо до дости-
жения ими всеми значения mр = 1.
Пример № 4.
По данным таблицы 14 [1], принимаем значение qоттр для 9-ти этажного
многоквартирного жилого дома равным qоттр = 0,319 Вт/(м3·°C).
Удельная вентиляционная характеристика kвент равна: kвент 0,28 1 0,5 1 1,31(1 0) 0,184 Вт/(м3·°C).
Удельная характеристика бытовых тепловыделений kбыт составляет:
kбыт |
10 1176 |
0,0639 Вт/(м3·°C). |
|
7240(21 4,4) |
|||
|
|
Для определения теплопоступлений через окна и светопрозрачные про-
емы балконных дверей, требуется определить конструкцию окон здания. Ми-
нимальное значение коэффициента mр для окон составляет mр = 0,95, что позво-
ляет в расчетах принять R0норм =R0трmр = 0,555·0,95 = 0,527 (м2·°C)/Вт.
По данным приложения Л [4] принимаем следующие конструкции запол-
нений оконных проемов: двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из обычного стекла с межстекольным расстоянием 12 мм в деревянных или ПВХ переплетах (τ1ок = 0,74;τ2ок = 0,8; R0пр = 0,54 (м2·°C)/Вт).
Теплопоступления через окна и от солнечной радиации в течение отопи-
тельного периодаQрадгод , для рассматриваемого здания, равны:
Qрадгод 0,74 0,8(145,5 381 0 619 199,8 1058 0 619)= 158022 МДж/год.
Удельная характеристика теплопоступлений в здание от солнечной ра-
диации kрад определяется по формуле:
kрад |
|
11,6 158022 |
= 0,0468 Вт/(м3·°C). |
|
|||
|
|
7240 5406 |
11
Максимальное значение удельной теплозащитной характеристики здания по формуле (1.12), составляет:
kобтр |
0,319 |
0,184 (0,0639 0,0468)0,81 1= 0,225 Вт/(м3·°C). |
|
||
|
(1 0,1)1,11 |
За требуемое значение удельной теплозащитной характеристики прини-
маем kобтр, рассчитанное по формулам (1.3), (1.4), так как оно меньше значения полученного по формуле (1.12).
Входной дверью в подъезд, в данном расчете пренебрегаем, так как доля потерь теплоты через неё к общим теплопотерям через ограждающие конструк-
ции пренебрежимо мала (менее 0,1 %). Проверяем, соблюдается ли условие
(1.13) с минимальными коэффициентами mр, следующим образом:
k |
тр |
1 |
|
|
261,4 |
|
261,4 |
|
1696,9 |
|
|
345,3 |
|
|
0,224 |
3 |
|
|||||
об |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вт/(м |
·°C). |
|||
|
|
|
4,333 0,8 |
3,292 0,63 |
0,555 0,95 |
|||||||||||||||||
|
|
7240 |
4,333 0,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Условие (1.13) |
не соблюдается (0,224 |
> 0,211 Вт/(м3·°C)), |
увеличиваем |
коэффициент mр с 0,63 до 0,72, и проводим повторный расчет:
k |
тр |
1 |
|
|
261,4 |
|
261,4 |
|
1696,9 |
|
345,3 |
|
|
0,210 |
3 |
|
|||
об |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вт/(м |
·°C). |
||
|
|
4,333 0,8 |
3,292 0,72 |
0,555 0,95 |
|||||||||||||||
|
|
7240 |
4,333 0,8 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
Условие (1.13) |
соблюдается (0,210 < 0,211 Вт/(м3·°C)). |
|
|
|
Принимаем следующие значения нормативного приведенного сопротив-
ления теплопередаче наружных ограждающих конструкций:
- наружных стен
R0норм = 3,292·0,72 = 2,47 (м2·°C)/Вт;
-перекрытия чердачные и над неотапливаемыми подвалами
R0норм= 4,333·0,8 = 3,47 (м2·°C)/Вт.
По полученным значениям нормативного приведенного сопротивления теплопередаче определяют конструкции наружных ограждающих конструкций и их фактическое приведенное сопротивление теплопередаче.
12
1.5.Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы
1)Какие требования предъявляются к тепловой защите теплового контура современных зданий?
2)Дайте определение условному и приведенному сопротивлениям тепло-
передаче наружных ограждающих конструкций.
3)Что такое удельная теплозащитная характеристика здания?
4)Как определяется удельная вентиляционная характеристика здания?
5)Что такое, и чем отличаются нормативное и требуемое приведенные сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций?
6)Каким образом определяются градусо-сутки отопительного периода?
7)Для чего нужна расчетная удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания? Каким образом она определяется?
От каких показателей зависит?
8) Опишите последовательность определения режима эксплуатации нару-
жных ограждающих конструкций.
9) Дайте определение удельной характеристика теплопоступлений в зда-
ние от солнечной радиации, как её определить?
10) Что такое теплопроводность материала? В чем заключается физиче-
ский смысл данного параметра?
13
Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТИЧЕСКИХ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВОГО КОНТУРА ЗДАНИЯ
2.1. Расчет фактического приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций
Фактическое приведенное сопротивление теплопередаче Rопр, м2·°C/Вт,
фрагмента теплозащитной оболочки здания или любой выделенной ограждаю-
щей конструкции определяется по формуле [1]:
Rопр |
|
1 |
|
, |
(2.1) |
|
|
|
|
||||
1 |
lj j |
nk k |
|
|||
|
|
Rоусл |
|
|||
|
|
|
|
|
|
где – осредненное по площади условное сопротивление теплопередаче фрагмента теплозащитной оболочки здания либо выделенной ограждающей конструкции, м2·°C/Вт; lj – протяженность линейной неоднородности j-го вида,
приходящаяся на 1 м2 фрагмента теплозащитной оболочки здания, или выде-
ленной ограждающей конструкции, м/м2; Ψj – удельные потери теплоты через линейную неоднородность j-го вида, Вт/м·°C [6]; nk – количество точечных не-
однородностей k-го типа, приходящихся на 1 м2 фрагмента теплозащитной обо-
лочки здания, или выделенной ограждающей конструкции, шт./м2; χk – удель-
ные потери теплоты через точечную неоднородность k-го вида, Вт/шт.·°C.
Перечень теплотехнических неоднородностей учитываемых при проекти-
ровании тепловой защиты наружных ограждающих конструкций зданий приве-
ден в приложении А [6]. Коэффициент теплотехнической однородности, r,
вспомогательная величина, характеризующая эффективность конструкции, [1]:
|
|
|
Rпр |
|
|
|
|
r |
0 |
. |
(2.2) |
|
|
|
|||
|
|
|
Rусл |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
Величина |
Rусл |
определяется осреднением по площади значений услов- |
|||
|
0 |
|
|
|
|
ных сопротивлений теплопередаче всех частей фрагмента теплозащитной обо-
лочкой здания [1]:
14
Rоусл |
1 |
RS |
|
1 |
, |
(2.3) |
в |
|
|||||
|
S |
|
н |
|
где αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конст-
рукции, 8,7 Вт/м²·°C [1]; αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверх-
ности ограждающих конструкций [1], Вт/(м²·°С); RS – термическое сопротивле-
ние слоя однородной части фрагмента, (м²·°С)/Вт, определяемое для матери-
альных слоев по формуле [1]:
RS |
|
δs |
, |
(2.4) |
|
||||
|
|
λs |
|
где δs – толщина слоя, м; λs – теплопроводность материала слоя, Вт/(м·°C), при-
нимается по данным приложения Т [1].
2.1.1. Наружная стена
Определение требуемой толщины утеплителя и приведенного сопротив-
ления теплопередаче определяется в следующей последовательности.
Требуемая толщина утеплителя наружной стены равна минимальной толщине утеплителя из стандартного ряда (с шагом 10 мм), при котором факти-
ческое сопротивление теплопередаче больше нормируемого значения (опреде-
ленного в примере № 4). Выбор толщины утеплителя в конструкции наружной стены сводится к обеспечению следующего условия:
Rотр Rопр |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
, (2.5) |
|||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l j AR |
ут |
B nk k |
|||
|
1 |
|
δs |
|
Rут |
|
1 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
aв |
λs |
|
aн |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где A, B – интерполяционные коэффициенты табличных зависимостей линейных теплотехнических неоднородностей от конструкции стены и толщины утеплителя,
принимаемые для удобства расчета по приложению Б. В условиях реального про-
ектирования значения Ψj определяются интерполяцией для каждого значения рас-
четной толщины утеплителя из таблиц приложения Г [6]; Rут – условное сопро-
тивление теплопередаче слоя тепловой изоляции,м2·°C/Вт.
15
В приведенном равенстве для реальной ограждающей конструкции неизвестно только условное сопротивление теплопередаче утеплителя, которое определяют путем перебора значений толщины утеплителя в некотором интервале, например δут = 0,05…0,15 м.
Пример № 5. Примем конструкцию наружных стен, для рассматриваемого здания (вариант № 1, приложение А): трехслойные стены с эффективным утеплителем и облицовкой из кирпичной кладкой (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Конструкция наружной стены: 1 – штукатурка цементно-песчаная; 2 – газобетонные блоки на цементном вяжущем (p0 = 600 кг/м³); 3 – утеплитель «КАВИТИ БАТТС» фирмы «Rockwool»; 4 – кладка из керамического пустотного кирпича (p0 = 1400 кг/м³); 5 – дюбель со стальным сердечником
При расчете приведенного сопротивления теплопередаче таких ограждений, согласно таблице А.1 [6], требуется учитывать следующие теплотехнические неоднородности: тарельчатые анкеры; сопряжения с перекрытиями; сопряжения с балконами; стыки с оконными блоками; примыкание к цокольному ограждению; наружные и внутренние углы.
Теплотехнические характеристики учитываемых в работе линейных теплотехнических неоднородностей представлены в приложении Б. В расчете стен учитываем только тарельчатые анкеры, сопряжения с перекрытиями; сопряжения с балконами; стыки с оконными блоками; наружные и внутренние углы. Добавочные потери в местах примыкания стен к цокольному ограждению и со-
16
пряжения с чердачным перекрытием учтены в коэффициенте теплотехнической однородности чердачного перекрытия и над неотапливаемым подвалом.
Технические характеристики слоев наружной стены приведены в таблице
2.1. Исходные данные для расчета приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены сводятся в таблицу 2.2. Число тарельчатых анкеров в среднем составляет nk = 8-10 шт./м2. Толщина межэтажного перекрытия здания прини-
мается равной δпер = 210 мм.
|
Технические характеристики слоев наружной стены |
|
|
|
Таблица 2.1 |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
№. Наименование конструктивного слоя |
|
|
δs, мм |
λs, Вт/м·°C |
|
Rs, м²·°C/Вт |
||||||||||||
0. |
1/αв = 1/8,7 |
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
- |
|
|
|
|
0,115 |
|||
1. |
Штукатурка цементно-песчаная |
|
|
|
20 |
|
|
|
0,93 |
|
|
|
0,021 |
||||||
2. |
Газобетонные блоки на цементном вяжущем |
|
|
250 |
|
|
|
0,26 |
|
|
|
0,962 |
|||||||
3. |
Утеплитель «КАВИТИ БАТТС» |
|
|
|
-1 |
|
|
|
0,04 |
|
|
|
-1 |
||||||
4. |
Кладка из керамического пустотного кирпича |
|
|
120 |
|
|
|
0,64 |
|
|
|
0,187 |
|||||||
5. |
1/αн = 1/23 |
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
- |
|
|
|
|
0,043 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
δs |
1 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
λs |
|
aн |
|
1,328 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
aв |
|
|
|
|
|
|
|||||
Примечание. 1 – требуется определить. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.2 |
|
Исходные данные для расчета приведенного сопротивления теплопередаче |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наименование |
lj, |
|
Ψj, Вт/(м·°C) |
|
|
|
|
|
|
nk, |
χk, |
|||||||
|
теплотехнической |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
м/м2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
шт./м2 |
Вт/(шт.·°C) |
||||
|
A |
B |
|
Условие |
|
|
|
||||||||||||
|
неоднородности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
7 |
||
1. |
Тарельчатый анкер |
- |
- |
- |
|
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
0,004 [6] |
||
2. |
Сопряжения с |
|
-0,0006 |
0,0723 |
1,22 |
≤ Rут < 2,44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
перекрытиями и |
0,345 |
|
|
|
|
- |
|
- |
|||||||||||
балконными плитами |
|
0,0091 |
0,0486 |
2,44 ≤ Rут ≤ 6,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3. |
Стыки с оконными |
|
0 |
0,104 |
1,5 |
≤ Rут < 3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
блоками и балконны- |
0,633 |
|
|
|
|
- |
|
- |
|||||||||||
0,0033 |
0,094 |
3,0 |
≤ Rут ≤ 6,0 |
|
|
|
|
|
|||||||||||
ми дверьми |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Наружные углы |
0,132 |
0,0317 |
0,246 |
1,5 |
≤ Rут < 3,0 |
|
|
|
|
- |
|
- |
||||||
|
|
|
0,0126 |
0,1888 |
3,0 |
≤ Rут ≤ 6,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
5. |
Внутренние углы |
0,066 |
-0,0137 |
0,1283 |
1,5 |
≤ Rут < 3,0 |
|
|
|
|
- |
|
- |
||||||
-0,0073 |
0,109 |
3,0 |
≤ Rут ≤ 6,0 |
|
|
|
|
|
Подставляя данные таблиц 2.1 и 2.2 в формулу (2.5) для толщин утеплителя δут = 0,05…0,20 м получаем зависимости: Rопр = f(δут), r = f(δут), Rоусл = f(δут). Результаты расчета представлены в таблице 2.3 и на рисунке 2.2.
17
Таблица 2.3 Результаты расчета приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены
δут, |
Rут, |
Rоусл , |
Ψ1l1 |
Ψ2l2 |
Ψ3l3 |
Ψ4l4 |
∑Ψjlj |
∑nkχk |
Rопр , |
r |
мм |
м2·°C/Вт |
м2·°C/Вт |
м2·°C/Вт |
|||||||
50 |
1,25 |
2,578 |
0,025 |
0,066 |
0,038 |
0,007 |
0,136 |
0,032 |
1,80 |
0,70 |
60 |
1,50 |
2,828 |
0,025 |
0,066 |
0,039 |
0,007 |
0,136 |
0,032 |
1,92 |
0,68 |
70 |
1,75 |
3,078 |
0,025 |
0,066 |
0,040 |
0,007 |
0,137 |
0,032 |
2,02 |
0,66 |
80 |
2,00 |
3,328 |
0,025 |
0,066 |
0,041 |
0,007 |
0,138 |
0,032 |
2,13 |
0,64 |
90 |
2,25 |
3,578 |
0,024 |
0,066 |
0,042 |
0,006 |
0,139 |
0,032 |
2,22 |
0,62 |
100 |
2,50 |
3,828 |
0,025 |
0,066 |
0,043 |
0,006 |
0,140 |
0,032 |
2,31 |
0,60 |
110 |
2,75 |
4,078 |
0,025 |
0,066 |
0,044 |
0,006 |
0,141 |
0,032 |
2,39 |
0,59 |
120 |
3,00 |
4,328 |
0,026 |
0,066 |
0,030 |
0,006 |
0,128 |
0,032 |
2,56 |
0,59 |
130 |
3,25 |
4,578 |
0,027 |
0,066 |
0,030 |
0,006 |
0,129 |
0,032 |
2,63 |
0,58 |
140 |
3,50 |
4,828 |
0,028 |
0,067 |
0,031 |
0,006 |
0,131 |
0,032 |
2,70 |
0,56 |
150 |
3,75 |
5,078 |
0,029 |
0,067 |
0,031 |
0,005 |
0,132 |
0,032 |
2,77 |
0,54 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,828 |
5,078 |
|
5 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
4,578 |
|
||
|
|
|
|
|
|
4,328 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
4,078 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
3,828 |
|
|
|
|
||
4 |
|
|
|
|
3,578 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
3,328 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
3,078 |
|
|
|
|
|
|
|
||
3 |
2,578 |
2,828 |
|
|
|
|
2,56 |
2,63 |
2,70 |
2,77 |
||
|
|
|
2,22 |
2,31 |
2,39 |
|||||||
|
|
1,92 |
2,02 |
2,13 |
|
|
|
|
||||
|
1,80 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
0,70 |
0,68 |
0,66 |
0,64 |
0,62 |
0,60 |
0,59 |
0,59 |
0,58 |
0,56 |
0,54 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δут, мм |
|
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
||
|
||||||||||||
|
Рис. 2.2. Зависимости: 1 – Rопр |
= f(δут), м2·°C/Вт; 2 – r = f(δут), 3 – Rоусл |
= f(δут), м2·°C/Вт |
По данным таблицы 2.3 и рисунка 2.2 принимаем расчетное значение толщины утеплителя δут = 120 мм. Приведенное сопротивление теплопередаче составляет Rопр= 2,56 м2·°C/Вт > Rонорм = 2,47 м2·°C/Вт (по данным примера № 4). Коэффициент теплотехнической однородности составляет r = 0,59.
18
2.1.2. Перекрытие чердачное и над неотапливаемым подвалом
Расчет требуемой толщины утеплителя чердачного перекрытия и над не-
отапливаемым подвалом проводится по упрощенной формуле, при известном коэффициенте теплотехнической однородности наружного ограждения:
|
|
R |
норм |
|
1 |
|
δ |
s |
|
1 |
|
|
|
δут λ |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
, |
(2.6) |
|
ут |
|
r |
|
λs |
|
|
|||||||
|
|
|
|
aв |
|
aн |
|
|
где r – коэффициент теплотехнической однородности, для чердачного перекры-
тия равный r = 0,9 [5], над неотапливаемым подвалом – r = 0,95 [5].
Пример № 6. Конструкция чердачного перекрытия и перекрытия над не-
отапливаемым подвалом приведены на рисунках 2.3 и 2.4. Результаты расчета толщины утеплителя представлены в таблицах 2.4, 2.5.
Рис. 2.3. Чердачное перекрытие: 1 – железобетонная плита; 2 – пароизоляция фирмы «ISOVER»; 3 – цементно-песчаная стяжка; 4 – теплоизоляционные плиты связующем «РУФ БАТТС» фирмы «Rockwool»; 5 – пленка ПВХ; 6 – асбестоцементный лист в 2 слоя.
Рис. 2.4. Перекрытие над неотапливаемым подвалом: 1 – железобетонная плита; 2 – цементно-песчаная стяжка; 3 – Теплоизоляция из базальтовой минеральной ваты «Флор» фирмы «ISOVER»; 4 – полиэтиленовая пленка; 5 – сборная стяжка из гипсо-волокнистого влагостойкого листа (ГВЛВ); 6 – напольное покрытие (линолеум).
19