Разработка конструктивных решений наружных ограждающих конструкций

Известно, что однослойные ограждающие конструкции из известных на сегодняшний день строительных материалов не могут обеспечить требуемую по современным энергосберегающим нормам тепловую защиту здания, в связи с этим, необходимо изначально предусматривать многослойное ограждение, имеющее в своем составе эффективный утеплитель, а в ряде случаев — воздушную вентилируемую прослойку.

При разработке конструктивного решения стен и покрытия исходили из требований к расчетным сопротивлениям ограждающих конструкций по III уровню теплозащиты [ КМК ].

В соответствие с этим нормативным документом предписано расчетные сопротивления теплопередаче принимать в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода (ГСОП), определяемого по формуле (2.6).

Для города Ташкента необходимые для расчета параметры, определенные по КМК 2.01.01−94 [ ], составили:

• — температура наиболее холодных суток с обеспеченностью 0,92 и пятидневки с обеспеченностью 0,98 равна tн= - 160С;
• — средняя температура отопительного периода tот. пер=+2,70С;
• — продолжительность отопительного периода Zот. пер=129 суток.

Температура воздуха внутри помещений для обеспечения достаточного уровня комфортности принималась равной tв= +200С.

Тогда ГСОП= (20 — 2,7)х129= 2232 град х сут.

При таком значении ГСОП по изменению 1 к КМК 2.01.04−07 принимаем:

• — для стен зданий расчетное сопротивление теплопередаче по зимним условиям эксплуатации Rтр0=2, 1 м2· 0С/Вт;
• — для покрытий Rтр0=2,8 м2· 0С/Вт.

Теплотехнические расчеты выполнялись с использованием программного комплекса «BASE» (версия 7.3).

Наружные стены для расчета были приняты следующего конструктивного решения (рис. 3.12):

• — цементно-песчаный раствор М50, толщиной 20 мм;
• — кирпич глиняный обыкновенный М75 на цементно-песчаном растворе марки М-50 толщиной 380 мм;
• — утеплитель из пенополистирола;
• — цементно-песчаный раствор М50, толщиной 20 мм.

Рис. 3.12. Конструкция стенового ограждения

Вставить распечатку расчета на теплопередачу В результате расчета была принята толщина утеплителя 80 мм. Затем принятая конструкция была проверена на теплоустойчивость по летним условиям эксплуатации.

Результаты расчета.

1. — Исходные данные:

Тип здания — Административные.

Тип конструкции — СТЕНА Условия эксплуатации ограждения:

Температура наружнего воздуха -16 град.

Температура внутреннего воздуха 20 град.

Средняя температура отопительного периода -2,7 град.

Продолжительность отопительного периода 129 дней Таблица 3.1.

Характеристика ограждения:

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности 8,7 Вт/(м2*град) Коэффициент теплоотдачи наружней поверхности 23 Вт/(м2*град) Требуемое сопротивление ограждения теплопередаче 2,1 м2*град/Вт Режим работы ограждающей конструкции:

Эксплуатация; режим помещений — Нормальный (55%); зона влажности — Нормальный Требуется произвести:

Проверку ограждения на сопротивление теплопередаче Расчет ограждающей конструкции на теплоустойчивость Расчет ограждающей конструкции на воздухопроницаемость Среднемесячная температура за июль 27,1 град.

Амплитуда суточных колебаний воздуха в июле месяце 23,7 град.

Минимальная скорость ветра за июль 1,4 м/с Значение суммарной солнечной радиации, для стен — как для вертикальных поверхностей, для покрытий — как для горизонтальных:

максимальное 744 Вт/м2.

среднее 275 Вт/м2.

Отделка наружней поверхности: Штукатурка цементная кремовая Коэффициент поглощения солнечной радиации 0.4.

Высота здания до верха вытяжной шахты 11,7 м Максимальная скорость ветра за январь месяц 2,1 м/с.

2. — Выводы:

Сопротивление ограждения теплопередаче ДОСТАТОЧНО Требуемое сопротивление ограждения теплопередаче 2,1 м2*град/Вт Фактическое (приведенное) сопротивление ограждения теплопередаче 2,21 м2*град/Вт.

Таблица 3.2.

Температура на контакте слоев ограждения:

Фактическое сопротивление воздухопроницанию 656,45 м2*ч*Па/кг Нормируемое сопротивление воздухопроницанию 24,87 м2*ч*Па/кг Сопротивления паропроницаемости ДОСТАТОЧНО.

Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности 0,04 град. С Нормируемая амплитуда колебаний температуры поверхности 1,89 град. С Теплоустойчивости ограждающей конструкции ДОСТАТОЧНО.

Вставить распечатку расчета на теплоустойчивость Заполнение оконных проемов и остекление оранжерей приняты без расчета, исходя из имеющейся в Узбекистане номенклатуры изделий такого назначения, — однокамерные стеклопакеты в пластмассовых переплетах из обычного стекла с приведенным сопротивлением теплопередаче равном 0,36 м2· 0С/Вт.

Конструктивное решение покрытия мансардного этажа для расчета было принято следующее (рис. 3.13):

• — гипсокартон толщиной 10 мм;
• — деревянный сплошной настил толщиной 20 мм;
• — пароизоляционный слой из пергамина кровельного толщиной 0,4 мм;
• — утеплитель из экструдированного пенополистирола 40 000С;
• — пароизоляционный слой из пергамина кровельного толщиной 0,4 мм;
• — воздушное пространство толщиной 40 мм;
• — металлочерепица.

Рис. 3.13. Конструктивное решение покрытия мансарды

Вставить распечатку расчета на теплопередачу В результате расчета была принята толщина утеплителя 140 мм. Затем принятая конструкция была проверена на теплоустойчивость по летним условиям эксплуатации.

Результаты расчета Теплотехнический расчет ограждающих конструкций.

1. — Исходные данные:

Тип здания — Общественные, административные, бытовые Тип конструкции — ПОКРЫТИЕ Условия эксплуатации ограждения:

Температура наружнего воздуха -16 град.

Температура внутреннего воздуха 20 град.

Средняя температура отопительного периода -2,7 град.

Продолжительность отопительного периода 129 дней Таблица 3.3.

Характеристика ограждения:

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности 8,7 Вт/(м2*град) Коэффициент теплоотдачи наружней поверхности 23 Вт/(м2*град) Требуемое сопротивление ограждения теплопередаче 2,8 м2*град/Вт Режим работы ограждающей конструкции:

Эксплуатация; режим помещений — Нормальный (55%); зона влажности — Нормальный Требуется произвести:

Проверку ограждения на сопротивление теплопередаче Расчет ограждающей конструкции на теплоустойчивость Расчет ограждающей конструкции на воздухопроницаемость Среднемесячная температура за июль 27,1 град.

Амплитуда суточных колебаний воздуха в июле месяце 23,7 град.

Минимальная скорость ветра за июль 1,4 м/с Значение суммарной солнечной радиации, для стен — как для вертикальных поверхностей, для покрытий — как для горизонтальных:

максимальное 1022 Вт/м2.

среднее 497 Вт/м2.

Отделка наружней поверхности: Сталь кровельная оцинкованная Коэффициент поглощения солнечной радиации 0.65.

Высота здания до верха вытяжной шахты 11,7 м Максимальная скорость ветра за январь месяц 2,1 м/с.

2. — Выводы:

Сопротивление ограждения теплопередаче ДОСТАТОЧНО Требуемое сопротивление ограждения теплопередаче 2,8 м2*град/Вт Фактическое (приведенное) сопротивление ограждения теплопередаче 2,95 м2*град/Вт.

Таблица 3.4.

Температура на контакте слоев ограждения:

Фактическое сопротивление воздухопроницанию 13 000 160 м2*ч*Па/кг Нормируемое сопротивление воздухопроницанию 24,87 м2*ч*Па/кг Сопротивления паропроницаемости ДОСТАТОЧНО.

Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности 0,96 град. С Нормируемая амплитуда колебаний температуры поверхности 1,89 град. С Теплоустойчивости ограждающей конструкции ДОСТАТОЧНО.

Вставить распечатку расчета на теплоустойчивость Не меньшее значение придается в практике проектирования и утеплению полов первого этажа здания, так как через полы, устроенные без теплоизоляции, проходят большие потери тепла. Помимо уменьшения потерь тепла, теплоизоляция пола позволяет более эффективно использовать их теплоемкость. Температура же поверхности пола является основным фактором, определяющим степень комфортности помещений. В нашем случае для утепления пола всех помещений первого этажа, за исключением холла, принято конструктивное решение, представленное на рис. 3.14.

Был произведен расчет по определению термического сопротивления утепленного пола и неутепленного пола холла.

Вставить расчеты Таким образом, расчетное сопротивление утепленного пола составило Rо ут.п.= 0,57 м2· 0С/Вт; а «холодного» пола холла Rо холл.п.= 0,39 м2· 0С/Вт;

В завершении была выполнена проверка запроектированной оболочки здания на повышенную теплозащиту по формуле (2.8).

В запроектированном здании были определены площади ограждающих конструкций, которые составили:

• — площадь стен — 652 м²;
• — площадь кровли — 357 м²;
• — площадь утепленного пола — 139 м²;
• — площадь холодного пола — 104 м²;
• — площадь остекления — 166 м²;

Тогда расчетное сопротивление наружной оболочки здания составит: Rоб=(Rст Sст+RокSок+0,8 RкрSкр+ 0,5RоснSосн+ 0,5Rаб Sаб)/Sоб = 2,21*485+ +0,36*166+0,8*357*2,95+0,5(0,57*139+104*0,39)=1,62 м². 0С /Вт.

Так как полученное значение на 45% превышает требуемую величину, то можно уменьшить толщину теплоизоляционного слоя на стеновых панелях и покрытии мансардного этажа, а также нет необходимости утеплять пола 1го этажа.

Уменьшаем толщину утеплителя на стенах с 80 мм до 60 мм, при этом Rст = 1,82 м². 0С /Вт; уменьшаем толщину утеплителя в покрытии с 140 мм до 100 мм при этом Rкр = 2,15 м². 0С /Вт. Расчетное сопротивление всей поверхности пола 1го этажа принимаем Rосн = 0,39 м². 0С /Вт. Для этого решения теплозащиты:

Rоб=(Rст Sст+RокSок+0,8 RкрSкр+ 0,5RоснSосн+ 0,5Rаб Sаб)/Sоб = 1,82*485+ +0,36*166+0,8*357*2,15+0,5(243*0,39)=1,23 м². 0С /Вт.

Rоб =1,23 > 1,21 м². 0С /Вт полученные решения является наиболее экономичным, соответствует европейским требованием к повышенной теплозащите зданий.