Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

«ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ»

К контрольной работе №2

г.Астрахань,2012

Автор:

И.А.Леонова – старший преподаватель кафедры «Архитектура»

Рецензент:

Суслов А.А.- доцент, заведующий кафедрой «Архитектура»

В методических указаниях даны рекомендации по выполнению контрольной работы №2, которая позволяет студентам приобрести навыки теплотехнического расчета ограждающих конструкций: наружной стены, перекрытия теплого чердака и конструкции перекрытия над подвалом. Пособие содержит задание и требования к содержанию, оформлению и примеры выполнения контрольной работы №2.

Методические указания утверждены на заседании кафедры от _______________, протокол №_____________

Методические указания «Теплотехнический расчет ограждающих конструкций» по контрольной работе №1

«Теплотехнический расчет ограждающих конструкций»; автор И.А.Леонова – старший преподаватель кафедры «Архитектура»

Астрахань,2013,- 33с.

Оглавление

1.Содержание и оформление работы……………………………………….

2. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций…………………….

2.1.Общие положения…………………………………………………………

2.2. Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций………………...

2.3.Ограждающая конструкция теплого чердака………………………………….

2.4.Ограждающая конструкция технического подвала……………………….

3.Примеры расчета…………………………………………………………….

3.1. Теплотехнический расчет наружной стены…………………………….

3.2.Теплотехнический расчет теплого чердачного перекрытия…………..

3.3. Теплотехнический расчет перекрытия над подвалом……………………

4.Задания для выполнения контрольной работы……………………………..

5. Литература…………………………………………………………………….

1.Содержание и оформление работы

Объем работы заключается в выполнении теплотехнических расчетов, в результате которых определяются:

- толщина стенового материала;

- толщина конструкции теплого чердачного перекрытия;

- толщина конструкции перекрытия над подвалом.

Результаты контрольной работы оформляются на листах формата А4. Индивидуальные задания выполняются по варианту, который соответствует номеру списка в журнале преподавателя.

На титульном листе указываются:

Посередине листа - «Контрольная работа №2 «Теплотехнический расчет ограждающих конструкций» по архитектурной физике.

Над заголовком в начале листа посередине – АГТУ, ниже - Кафедра «Архитектуры»

В правом нижнем углу, под заголовком - Выполнил студент Иванов Александр. Курс 1, группа …. Ниже - Проверил ст.преп. Леонова И.А.

Внизу листа – Астрахань,201…год

На следующем листе указываются исходные данные:

- вариант;

- исходные данные для расчета.

Далеее выполняются расчеты с расшифровкой формул.

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Общие положения

Теплотехнический расчет наружных ограждений проводится для холодного периода года с учетом района строительства, условий эксплуатации, назначения здания и санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям и помещению, из условия, что температура внутренней поверхности τ_si, ⁰С, должна быть выше точки росы t_d, ⁰С, но не менее чем на 2 - 3⁰С.

Расчетную температуру наружного воздуха t_ext°C, следует принимать по средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 согласно  СНиП 23-01-99* для соответствующего городского или сельского населенного пункта. При отсутствии данных для конкретного пункта расчетную температуру следует принимать для ближайшего пункта, который указан в СНиП 23-01-99*.

Теплотехнический расчет внутренних ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий) проводится при условии, если разность температур воздуха в помещениях более 3 ⁰С.

Параметры воздуха внутри жилых и общественных зданий из условия комфортности следует определять согласно таблице 1 - для холодного периода года. Параметры воздуха внутри зданий производственного назначения следует принимать согласно ГОСТ 12.1.005 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений.

Таблица 1. Оптимальная температура и допустимая относительная влажность воздуха внутри здания для холодного времени года

N п.п.	Тип здания	Температура воздуха внутри здания , °С	Относительная влажность внутри здания ,%, не более
1	Жилые	20-22	55
2	Поликлиники и лечебные учреждения	21-22	55
3	Дошкольные учреждения	22-23	55
Примечания 1. Для зданий, не указанных в таблице, температуру воздуха , относительную влажность воздуха  внутри зданий и соответствующую им температуру точки росы следует принимать согласно ГОСТ 30494 -96 и нормам проектирования соответствующих зданий. 2. Параметры микроклимата специальных общеобразовательных школ-интернатов, детских дошкольных и оздоровительных учреждений следует принимать в соответствии с действующими санитарными правилами и нормами Министерства здравоохранения.

Обеспеченность условий эксплуатации ограждающих конструкций следует устанавливать в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажности следующим образом:

- определяют по карте зону влажности (влажная, нормальная, сухая) согласно приложению В СНиП 23-02-2003; при этом в случае попадания пункта на границу зон влажности следует выбирать более влажную зону;

- определяют влажностный режим помещений (сухой, нормальный, влажный или мокрый) в зависимости от расчетной относительной влажности и температуры внутреннего воздуха в соответствии с таблицей 1 СНиП 23-02-2003;

- устанавливают согласно таблице 2 СНиП 23-02-2003 условия эксплуатации ограждающих конструкций (А или Б) в зависимости от влажностного режимапомещений и зон влажности.

Таблица 2. Условия эксплуатации ограждающих конструкций

Расчетная температура воздуха внутри жилых и общественных зданий  для холодного периода года должна быть не ниже минимальных значений оптимальных температур, приведенных в таблице 1 согласно ГОСТ 30494 – 96 и СанПиН 2.1.2.002.

Температуру внутренней поверхности τ_si, °С, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями следует определять по формуле

τ_si = t_int - [n(t_int – t_ext)] / (R_о α_int)                                (1)

где  - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6;

 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м ·°С), принимаемый по таблице 7;

 - расчетная средняя температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по таблице 1;

 - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С, для всех зданий, кроме производственных зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99*.

R₀ - приведенное сопротивление теплопередаче_, м^{2 о}С/Вт, ограждающих конструкций.

Температура внутренних поверхностей наружных ограждений здания, где имеются теплопроводные включения (диафрагмы, сквозные включения цементно-песчаного раствора или бетона, межпанельные стыки, жесткие соединения и гибкие связи в многослойных панелях, оконные обрамления и т.д.), в углах и на оконных откосах не должна быть ниже, чем температура точки росы воздуха внутри здания  (таблица 3) при расчетной относительной влажности  и расчетной температуре  внутреннего воздуха (таблица 1). Для жилых и общественных зданий температура точки росы  приведена в таблице 3 при соответствующих минимальных температурах и относительной влажности, приведенных в таблице 1.

Таблица 3. Температура точки росы воздуха внутри здания для холодного периода года

Тип здания	Температура точки росы , °С
1. Жилые, школьные и другие общественные здания (кроме приведенных в 2 и 3)	10,7
2. Поликлиники и лечебные учреждения	11,6
3. Дошкольные учреждения	12,6

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций

Вариант конструктивного решения ограждения назначают по результатам расчетов, удовлетворяющих двум требованиям – санитарно-гигиеническим и энергосбережения.

Санитарно-гигиенические требования для ограждающих конструкций выполняются при условии R₀ ≥R_req,

                                           (2)

где  - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6;

 - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха  и температурой внутренней поверхности  ограждающей конструкции, °С, принимаемый по таблице 5;

 - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м ·°С), принимаемый по таблице 7;

 - то же, что и в формуле (1);

 - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С, для всех зданий, кроме производственных зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99*.

Требования энергосбережения выполняются, если приведенное сопротивление теплопередаче R_0, м^{2 о}С/Вт, ограждающих конструкций, а также окон принимается не менее нормируемых значений R_req, м^{2 о}С/Вт, определяемых по таблице 4 в зависимости от градусо–суток района строительства D_d, °C·сут.

Продолжительность отопительного периода z_ht, сут, и среднюю температуру наружного воздуха t_ht, °С, в течение отопительного периода следует принимать согласно СНиП 23-01 99 (таблица 1, графы 13 и 14 - для медицинских и детских учреждений, графы 11 и 12 - в остальных случаях) для соответствующего города или населенного пункта. При отсутствии данных для конкретного пункта расчетные параметры отопительного периода следует принимать для ближайшего пункта, который указан в СНиП 23-01.

Величину градусо-суток D_d в течение отопительного периода следует вычислять по формуле

D_d = (t_int – t_ht) z_ht                                               (3)

где: t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по таблице 1.

В случае исполнения ограждений в виде однородной однослойной конструкции приведенное сопротивление теплопередаче R_0, м^{2 о}С/Вт, определяют по формуле

R₀= R_si+ R_к+ R_se=1/α_int+ δ/λ+1/α_ext                                     (4)

где:α_int –коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/ (м^{2 о}С), принимаемый по табл. 7;

δ – толщина слоя, м;

λ – коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м ^оС), принимаемый по прил. Д.

α_ext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, принимаемый по табл. 8.

Приведенное сопротивление теплопередаче многослойной конструкции определяют по формуле:

R₀= R_si+ ΣR_к+ R_se=1/α_int+ Σδ/λ+1/α_ext                             (5)

При наличии в ограждающей конструкции прослойки, вентилируемой наружным воздухом:

а) слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью, в теплотехническом расчете не учитываются;

б) на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи α_ext равным 10,8 Вт/(м^{2 о}С).

Термическое сопротивление ограждающей конструкции R_к, м²С⁰/Вт, следует определять по формуле:

R_k = + +…+ + R_a.l                                            (6)

R_a.l – термическое сопротивление воздушных прослоек (табл. 7. СП 23-101-2004).

Для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м³ и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12°С и ниже приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных) , м²·°С/Вт, следует принимать не менее значений, определяемых по формуле 2.

В производственных зданиях, предназначенных для сезонной эксплуатации, в качестве расчетной температуры наружного воздуха в холодный период года , °C, следует принимать минимальную температуру наиболее холодного месяца, определяемую как среднюю месячную температуру января по таблице 3* СНиП 23-01-99*, уменьшенную на среднюю суточную амплитуду температуры воздуха наиболее холодного месяца (таблица 1* СНиП 23-01-99*).

Нормативное значение  сопротивления теплопередаче перекрытий над проветриваемыми подпольями следует принимать по СНиП 2.11.02-87 «Холодильники».

Для определения нормируемого сопротивления теплопередаче внутренних ограждающих конструкций  при разности расчетных температур воздуха между помещениями 6°С и выше в формуле (2) следует принимать  и вместо  - расчетную температуру воздуха более холодного помещения.

Для теплых чердаков и техподпольев, а также в неотапливаемых лестничных клетках жилых зданий с применением квартирной системы теплоснабжения расчетную температуру воздуха в этих помещениях следует принимать по расчету теплового баланса, но не менее 2 °С для техподпольев и 5 °С для неотапливаемых лестничных клеток.

Таблица 4. Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Здания и помещения, коэффициенты  и	Градусо-сутки отопительного периода , °С·сут	Нормируемые значения сопротивления теплопередаче , м2·°С /Вт, ограждающих конструкций
		Стен	Покрытий и перекрытий над проездами	Перекрытий чердачных, над неотапливаемыми подпольями и подвалами	Окон и балконных дверей, витрин и витражей	Фонарей с вертикальным остеклением
1	2	3	4	5	6	7
1. Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития	2000	2,1	3,2	2,8	0,3	0,3
	4000	2,8	4,2	3,7	0,45	0,35
	6000	3,5	5,2	4,6	0,6	0,4
	8000	4,2	6,2	5,5	0,7	0,45
	10000	4,9	7,2	6,4	0,75	0,5
	12000	5,6	8,2	7,3	0,8	0,55
	-	0,00035	0,0005	0,00045	-	0,000025
	-	1,4	2,2	1,9	-	0,25
2. Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, производственные и другие здания и помещения с влажным или мокрым режимом	2000	1,8	2,4	2,0	0,3	0,3
	4000	2,4	3,2	2,7	0,4	0,35
	6000	3,0	4,0	3,4	0,5	0,4
	8000	3,6	4,8	4,1	0,6	0,45
	10000	4,2	5,6	4,8	0,7	0,5
	12000	4,8	6,4	5,5	0,8	0,55
	-	0,0003	0,0004	0,00035	0,00005	0,000025
	-	1,2	1,6	1,3	0,2	0,25
3. Производственные с сухим и нормальным режимами	2000	1,4	2,0	1,4	0,25	0,2
	4000	1,8	2,5	1,8	0,3	0,25
	6000	2,2	3,0	2,2	0,35	0,3
	8000	2,6	3,5	2,6	0,4	0,35
	10000	3,0	4,0	3,0	0,45	0,4
	12000	3,4	4,5	3,4	0,5	0,45
	-	0,0002	0,00025	0,0002	0,000025	0,000025
	-	1,0	1,5	1,0	0,2	0,15
Примечания 1. Значения  для величин , отличающихся от табличных, следует определять по формуле ,                                                             (7) где  - градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта; ,  - 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: , ; для интервала 6000-8000 °С·сут: , ; для интервала 8000 °С·сут и более: , . 2. Нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее чем в 1,5 раза выше нормируемого сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих конструкций. 3. Нормируемые значения сопротивления теплопередаче чердачных и цокольных перекрытий, отделяющих помещения здания от неотапливаемых пространств с температурой  ( ), следует уменьшать умножением величин, указанных в графе 5, на коэффициент , определяемый по примечанию к таблице 6. При этом расчетную температуру воздуха в теплом чердаке, теплом подвале и остекленной лоджии и балконе следует определять на основе расчета теплового баланса. 4. Допускается в отдельных случаях, связанных с конкретными конструктивными решениями заполнений оконных и других проемов, применять конструкции окон, балконных дверей и фонарей с приведенным сопротивлением теплопередаче на 5% ниже установленного в таблице. 5. Для группы зданий в поз.1 нормируемые значения сопротивления теплопередаче перекрытий над лестничной клеткой и теплым чердаком, а также над проездами, если перекрытия являются полом технического этажа, следует принимать, как для группы зданий в поз.2.

Таблица 5. Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции

Здания и помещения	Нормируемый температурный перепад , °С, для
	наружных стен	покрытий и чердачных перекрытий	перекрытий над проездами, подвалами и подпольями	зенитных фонарей
1. Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты	4,0	3,0	2,0
2. Общественные, кроме указанных в поз.1, административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом	4,5	4,0	2,5
3. Производственные с сухим и нормальным режимами	, но не более 7	, но не более 6	2,5
4. Производственные и другие помещения с влажным или мокрым режимом			2,5	-
5. Производственные здания со значительными избытками явной теплоты (более 23 Вт/м ) и расчетной относительной влажностью внутреннего воздуха более 50%	12	12	2,5
Обозначения:  - то же, что в формуле (2);  - температура точки росы, °С, при расчетной температуре  и относительной влажности внутреннего воздуха, принимаемым согласно 5.9 и.5.10, СанПиН 2.1.2.1002, ГОСТ 12.1.005 и СанПиН 2.2.4.548, СНиП 41-01-2003 и нормам проектирования соответствующих зданий.   Примечание - Для зданий картофеле- и овощехранилищ нормируемый температурный перепад  для наружных стен, покрытий и чердачных перекрытий следует принимать по СНиП 2.11.02.

Таблица 6. Коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху

Ограждающие конструкции	Коэффициент
1. Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые наружным воздухом), зенитные фонари, перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне	1
2. Перекрытия над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытия чердачные (с кровлей из рулонных материалов); перекрытия над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне	0,9
3. Перекрытия над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах	0,75
4. Перекрытия над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенные выше уровня земли	0,6
5. Перекрытия над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли	0,4
Примечание - Для чердачных перекрытий теплых чердаков и цокольных перекрытий над подвалами с температурой воздуха в них  большей , но меньшей  коэффициент  следует определять по формуле:                                                   (8)

Таблица 7. Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции

Внутренняя поверхность ограждения	Коэффициент теплоотдачи , Вт/(м ·°С)
1. Стен, полов, гладких потолков, потолков с выступающими ребрами при отношении высоты  ребер к расстоянию  между гранями соседних ребер	8,7
2. Потолков с выступающими ребрами при отношении	7,6
3. Окон	8,0
4. Зенитных фонарей	9,9
Примечание - Коэффициент теплоотдачи  внутренней поверхности ограждающих конструкций животноводческих и птицеводческих зданий следует принимать в соответствии с СНиП 2.10.03.

Таблица 8. Коэффициент теплоотдачи наружной поверхностиα_extдля условий холодного периода

Наружная поверхность ограждающих конструкций	Коэффициент теплоотдачи, αext Вт/(м ·°С)
1. Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне	23
2. Перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытий над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне	17
3. Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах	12
4. Перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли, и над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли	6

Таблица 9. Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек

При проектировании стен с невентилируемыми воздушными прослойками следует руководствоваться следующими рекомендациями:

- размер прослойки по высоте должен быть не более высоты этажа и не более 6 м, размер по толщине - не менее 40 мм (10 мм при устройстве отражательной теплоизоляции);

- воздушные прослойки следует разделять глухими диафрагмами из негорючих материалов на участки размером не более 3 м;

- воздушные прослойки рекомендуется располагать ближе к холодной стороне ограждения.

При проектировании стен с вентилируемой воздушной прослойкой (стены с вентилируемым фасадом) следует руководствоваться следующими рекомендациями:

- воздушная прослойка должна быть толщиной не менее 60 и не более 150 мм и ее следует размещать между наружным слоем и теплоизоляцией; следует предусматривать рассечки воздушного потока по высоте каждые три этажа из перфорированных перегородок;

- применять жесткие теплоизоляционные материалы плотностью не менее 80-90 кг/м³, имеющие на стороне, обращенной к прослойке, ветро- воздухозащитные паропроницаемые пленки (типа "Тайвек", "Тектотен" или аналогичных мембранных пленок), применение мягких теплоизоляционных материалов не рекомендуется.

Термическое сопротивление воздушной прослойки Rв.п принимается по таблице 10.

Таблица 10

Приведенное сопротивление теплопередаче , м ·°С/Вт, для наружных стен следует определять согласно СНиП 23-02-2003-2003 для фасада здания либо для одного промежуточного этажа с учетом откосов проемов без учета их заполнений с проверкой условия невыпадения конденсата на участках в зонах теплопроводных включений.

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, контактирующих с грунтом, следует определять по СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Приведенное сопротивление теплопередаче полов на грунте, а также стен (подвальных этажей и технических подвалов), расположенных ниже уровня земли, следует определять:

а) для неутепленных полов и стен ниже уровня земли с коэффициентом теплопроводности λ≥1,2 Вт/(м^{2 0}С) по зонам шириной 2м, параллельным наружным стенам, принимая R_c равным: 2,1- для I зоны; 4,3 - для II зоны; 8,6 - для III зоны; 14,2 - для IV зоны (для оставшейся площади пола);

б) для утепленных полов и стен ниже уровня земли с коэффициентом теплопроводности λ_h утепляющего слоя толщиной δ, м, менее 1,2 Вт/(м^{2 0}С), по формуле

R_h = R_c + δ/ λ_h;                                          (9)

в) для полов на лагах по формуле

R_h = 1,18 (R_c + δ/ λ_h)                                    (10)

Приведенное сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций (окон, балконных дверей, фонарей) принимается на основании сертификационных испытаний; при отсутствии результатов сертификационных испытаний следует принимать значения по своду правил.

Приведенное сопротивление теплопередаче , м ·°С/Вт, входных дверей и дверей (без тамбура) квартир первых этажей и ворот, а также дверей квартир с неотапливаемыми лестничными клетками должно быть не менее произведения  (произведения  - для входных дверей в одноквартирные дома), где  - приведенное сопротивление теплопередаче стен, определяемое по формуле (2); для дверей в квартиры выше первого этажа зданий с отапливаемыми лестничными клетками - не менее 0,55 м ·°С/Вт.