Теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания

Расчет толщины утепляющего слоя кирпичной стены облегченной кладки с жесткими связями

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания в примерах выполнен с параметрами наружного воздуха, в соответствии со СНиП 23−01−99 «Строительная климатология» .

Исходные данные панельный стена перекрытие кирпичный Кирпичная стена облегченной кладки с жесткими связями для жилого здания высотой 16 этажей (высота этажа 2,5м). Район строительства — Иркутская область, г. Братск.

Параметры стены, необходимые для ее конструирования в соответствии с табл. 1.1. (см. прил. 1) [3, прил. Д] Значения теплотехнических характеристик принимают в зависимости от района строительства, назначения здания в соответствии с табл. 1.2. (см. прил. 3) [1, прил. 1].

Таблица 1.1.

Параметры стены, необходимые для ее конструирования.

Толщина слоя , мм	Материал.	Плотность ,	Коэф. теплопроводности (см. прил. 1),.
1 = 120 мм 2 3 = 250 мм 4 = 20 мм	Наружный несущий слой — кирпич керамический пустотелый Утеплитель — минераловатные плиты Внутренний несущий слой — кирпич глиняный обыкновенный Штукатурка — цементно-песчаный раствор	1200 200 1800 1800	0,47 0,076 0,7 0,76

Рис. 1.1. Схема ограждающей конструкции

Таблица 1.2.

Значения теплотехнических характеристик.

Порядок расчета Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции определяют по [4, табл. 4], (см. прил. 6). Для этого рассчитывают градусо-сутки отопительного периода по формуле (1.1).

, (1.1).

где — температура внутреннего воздуха, ^оС;

— продолжительность отопительного периода, сут.;

— средняя температура отопительного периода, .

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции определяют по формуле.

(1.2).

где — градусо-сутки отопительного периода, ?C? Сут, для конкретного пункта;

a и b — коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий, за исключением графы 6 для группы зданий в поз. 1, где для интервала до 6000 ?С? сут: =0,75, =0,15; для интервала 6000 — 8000 ?С? сут: =0,5, =0,3; для интервала 8000 ?С? сут и более: =0,25, =0,5, (см. прил. 6), [2, табл. 4].

В качестве расчетного сопротивления теплопередаче принимают.

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции определяют по формуле:

(1.3).

где — термическое сопротивление теплопередаче сплошной конструкции, которое определяют по формуле:

(1.4).

где — толщина слоев, м (см. табл. 1.1);

— коэффициенты теплопроводности материалов слоев,, (см. табл. 1.1);

— коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждения,, принимаемый по (см. прил. 7), [5, табл. 8], =23 Вт/м•⁰С;

— коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждения, Вт/м•⁰С, принимают по (см. прил. 8), [5, табл. 7],.

Находят толщину неизвестного слоя из условия по формуле.

(1.5).

Из условий унификации толщину стены (без учета штукатурки) принимают в 2,5 кирпича — 640 мм. Толщину утепляющего слоя 270 мм.

Фактическое сопротивление теплопередаче неоднородной ограждающей конструкции, м²· ⁰С/Вт для всех слоев ограждения определяют по формуле:

(1.6).

где — то же, что в формуле (1.3);

— приведенное термическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м²· ⁰С/Вт, рассчитывают по формуле:

, (1.7).

где — среднее значение термического сопротивления теплопередаче в направлении, параллельном основному потоку тепла, м²· ⁰С/Вт, определяют по формуле:

(1.8).

где — площади участков конструкции по высоте 1 м с разными теплофизическими свойствами, м;

— термические сопротивления на участках с площадями, м²· ⁰С/Вт;

— среднее значение термического сопротивления теплопере-даче в направлении, перпендикулярном основному потоку тепла, м²· ⁰С, определяют по формуле (1.4).

Рис. 1.2. Схема для определения.

а) Конструкцию разделяют плоскостями параллельными потоку тепла на участки I и II (см. рис. 1.2). Определяют термические сопротивления участков и и площади их поверхности и (с размером стены по высоте 1 м), по формуле:

(1.10).

где — толщина слоя, ;

— расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, принимаемый по [5, приложение Д], (см. прил. 1).

.

б) Для определения конструкцию разделяют на 6 слоев, перпендикулярных направлению теплового потока (см. рис. 1.2) и определяют термические сопротивления слоев по формуле (1.10).

.

.

.

Для установления термического сопротивления 2 и 4 слоя, предварительно вычисляют среднюю величину коэффициента теплопроводности с учетом площадей конструкции, выполняемых из кирпича и минераловатных плит по формуле (1.11).

(1.11).

где — то же, что в формуле (1.8).

Для установления термического сопротивления 3 слоя, предварительно вычисляют среднюю величину коэффициента теплопроводности с учетом площадей конструкции, выполняемых из цементно-песчаного раствора и минераловатных плит по формуле (1.11).

.

.

.

Так как заданное СП 23−101−2004 условие не выполнено, т. е. величина превышает величину более чем на 25%, приведенное термическое сопротивление определяют по формуле:

(1.12).

где — температура внутренней поверхности ограждающей конструкции, ⁰С, определяют по формуле (1.13);

— температура наружной поверхности ограждающей конструкции, ⁰С, определяют по формуле (1.14);

Q — величина теплового потока, Вт/м², определяют по формуле (1.15).

(1.13).

где — общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции,, определяемое по формуле (1.3);

n — коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху по [4, табл. 6], (см. прил. 9).

.

.

Вычисляют температуру наружной поверхности ограждающей конструкции, по формуле (1.14).

(1.14).

где — термическое сопротивление ограждающей конструкции,, определяют по формуле (1.4); ;

— сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции в месте теплопроводного включения,, определяют по формуле (1.3), R_k = R_II;

(1.15).

где — температура наружного воздуха, ⁰С;

— то же, что и формуле (1.3).

Фактическое сопротивление теплопередаче определяют по формуле (1.6).

Так как, стена удовлетворяет требованиям сопротивления теплопередаче.

Сопротивление воздухопроницанию ограждающей конструкции, за исключением заполнений световых проемов зданий и сооружений определяют по формуле:

(1.16).

где — нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг / (м²· ч), принимается по [4, табл. 11], (см. прил. 10);

Др — разность давления воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па, определяется по формуле:

(1.17).

где H — высота здания (от поверхности земли до верха карниза), м;

х — максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с, [3, табл. 1], (см. прил. 3);

— удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, H / м³, определяемый по формуле:

, (1.18).

где t — температура воздуха: внутреннего (для определения), принимаемая согласно ГОСТ 30 494; наружного (для определения), равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по [3, табл. 1], (см. прил. 3).

.

.

.

Сопротивление воздухопроницанию многослойной ограждающей конструкции определяют по формуле:

(1.19).

где — сопротивление воздухопроницанию отдельных слоев ограждающей конструкции, (м²· ч·Па)/кг, по [5, табл. 17], (см. прил. 11).

Так как, конструкции удовлетворяют требованиям сопротивления воздухопроницанию.

Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей определяют по формуле:

(1.20).

где G_n — то же, что в формуле (1.16);

— то же, что в формуле (1.16);

= 10 Па — разность давлений воздуха, при котором определяется R.

Фактическое сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей, определяют по [5, табл. 5], (см. прил. 12). В данном примере принимают двойное остекление в раздельных переплетах с.

Так как, то окна и балконные двери удовлетворяют требованиям сопротивления воздухопроницанию.

Согласно СНиП 23−02−2003 проверим конструкцию на возможность выпадения конденсата.

Действительная упругость водяного пара определяется по формуле:

(1.21).

где E_int — максимальная упругость водяных паров, Па, при заданной температуре внутреннего воздуха , ?С, (см. прил. 13);

— относительная влажность внутреннего воздуха, %, (см. прил. 2).

Температура точки росы определяется по приложению 14, составляет .

Расчетная температура внутренней поверхности ограждения определяется:

1) на участке без теплопроводного включения по формуле (1.13).

— конденсат на участке без теплопроводного включения не выпадает.

2) На участке с неметаллическими теплопроводными включениями расчетная температура определяется по формуле:

(1.22).

где — сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции вне мест теплопроводных включений, .

— сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции в месте теплопроводных включений.

— коэффициент, принимаемый по [5, табл. 9], (см. прил. 16), в зависимости от схемы теплопроводного включения (см. прил. 15).

Для определяют отношения: и. Коэффициент .

— конденсат на участке c теплопроводным включением не выпадает.