Проектирование зданий и сооружений осуществляется с учетом требований к ограждающим конструкциям, приведенных в нормативных документах, в целях обеспечения:
- заданных параметров микроклимата, необходимых для жизнедеятельности людей и работы технологического или бытового оборудования;
- тепловой защиты;
- защиты от переувлажнения ограждающих конструкций;
- эффективности расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию;
- необходимой надежности и долговечности конструкций.
Долговечность ограждающих конструкций обеспечивается применением материалов, имеющих надлежащую стойкость: морозостойкость, влагостойкость, биостойкость, коррозионную стойкость, стойкость к температурным воздействиям, в том числе циклическим, к другим разрушительным воздействиям окружающей среды.
В нормах устанавливают требования к:
- приведенному сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций здания;
- удельной теплозащитной характеристике здания;
- ограничению минимальной температуры и недопущению конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающих конструкций в холодный период года, за исключением светопрозрачных конструкций с вертикальным остеклением (с углом наклона заполнений к горизонту 45° и более);
- теплоустойчивости ограждающих конструкций в теплый период года;
- воздухопроницаемости ограждающих конструкций;
- влажностному состоянию ограждающих конструкций;
- теплоусвоению поверхности полов;
- расходу тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий.
Теплозащитная оболочка здания должна отвечать следующим требованиям:
а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций должно быть не меньше нормируемых значений (поэлементные требования);
б) удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не больше нормируемого значения (комплексное требование);
в) температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций должна быть не ниже минимально допустимых значений (санитарно-гигиеническое требование).
Требования тепловой защиты здания будут выполнены при одновременном выполнении требований а), б) и в).
Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, 
где – базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, м·°С/Вт, следует принимать в зависимости от градусо-суток отопительного периода, (
– коэффициент, учитывающий особенности региона строительства. В расчете по формуле (5.1) принимается равным 1. Допускается снижение значения коэффициента в случае, если при выполнении расчета удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания по методике приложения Г СП 50.13330.2012 выполняются требования п.10.1 к данной удельной характеристике. Значения коэффициента при этом должны быть не менее: 0,63 – для стен, 0,95 – для светопрозрачных конструкций, 0,8 – для остальных ограждающих конструкций.
Градусо-сутки отопительного периода, °С·сут/год, определяют по формуле
где , – средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут/год, отопительного периода, принимаемые по своду правил для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 °С, а при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых не более 10 °С;
– расчетная температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая при расчете ограждающих конструкций групп зданий указанных в таблице 3: по поз.1 – по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20-22 °С); по поз.2 – согласно классификации помещений и минимальных значений оптимальной температуры по ГОСТ 30494 (в интервале 16-21 °С); по поз.3 – по нормам проектирования соответствующих зданий.
Ниже приведем пример расчета сопротивления теплопередачи конструкции состоящий из двух слоев: газо-силикатных блоков, толщиной 400 мм, марки D400 и облицовочного кирпича, толщиной 120 мм.
Исходные данные
Солнечная радиация:
(Европейская территория России; Москва):
- Средняя за отопительный период величина солнечной радиации на горизонтальную поверхность Ihor = 1162 МДж/м 2;
- Средняя за отопит. период величина солнечной радиации на вертик. поверхности с северо-восточной ориентацией IСВ = 654 МДж/м 2;
- Средняя за отопит. период величина солнечной радиации на вертик. поверхности с юго-западной ориентацией IЮЗ = 1164 МДж/м 2;
- Средняя за отопит. период величина солнечной радиации на вертик. поверхности с северо-восточной ориентацией IСЗ = 653 МДж/м 2;
- Средняя за отопит. период величина солнечной радиации на вертик. поверхности с юго-восточной ориентацией IЮВ = 1161 МДж/м 2;
- Средняя за отопит. период величина солнечной радиации на вертик. поверхности с северной ориентацией IС = 627 МДж/м 2;
- Средняя за отопит. период величина солнечной радиации на вертик. поверхности с южной ориентацией IЮ = 1300 МДж/м 2;
- Средняя за отопит. период величина солнечной радиации на вертик. поверхности с западной ориентацией IЗ = 862 МДж/м 2;
- Средняя за отопит. период величина солнечной радиации на вертик. поверхности с восточной ориентацией IВ = 855 МДж/м 2;
Воздух внутри помещения:
- Относительная влажность воздуха внутри помещения fint = 55 %;
- Расчетная температура внутреннего воздуха tint = 20 °С;
Толщины слоев многослойных конструкций:
- Толщина 1-го слоя d1 = 40 см = 40 / 100 = 0,4 м;
- Толщина 2-го слоя d2 = 12 см = 12 / 100 = 0,12 м;
Теплотехнические показатели слоя 1:
(Зона влажности – Нормальная; Условия эксплуатации – Б; Теплотехнические показатели – Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат; плотность 400 кг/м3; Вид материала – бетоны и растворы):
- Плотность материала в сухом состоянии слоя 1 ro1 = 400 кг/м 3;
- Расчетный коэффициент теплопроводности слоя 1 l1 = 0,15 Вт/(м°С);
- Расчетный коэффициент теплоусвоения слоя 1 s1 = 2,42 Вт/(кв.м · °С);
- Расчетный коэффициент паропроницаемости слоя 1 m1 = 0,23 мг/(м ч Па);
Теплотехнические показатели слоя 2:
(Зона влажности – Нормальная; Условия эксплуатации – Б; Теплотехнические показатели – Кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе; плотность 1200 кг/м3; Вид материала – кирпичная кладка):
- Плотность материала в сухом состоянии слоя 2 ro2 = 1200 кг/м 3;
- Расчетный коэффициент теплопроводности слоя 2 l2 = 0,52 Вт/(м°С);
- Расчетный коэффициент теплоусвоения слоя 2 s2 = 6,62 Вт/(кв.м · °С);
- Расчетный коэффициент паропроницаемости слоя 2 m2 = 0,17 мг/(м ч Па);
Климатические данные:
(Московская область; Москва):
- Средняя температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 text, 5 = -28 °С;
- Средняя месячная температура января text, I = -10,2 °С;
- Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца Dtext = 6,5 °С;
- Продолжительность отопительного периода для периода со средней суточной температурой воздуха не более 8 °С zht, 8 = 214 сут;
- Средняя температура наружного воздуха для периода со средней суточной температурой воздуха не более 8 °С tht, 8 = -3,1 °С;
- Продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой воздуха не более 10°С zht, 10 = 231 сут;
- Средняя температура наружного воздуха для периода со средней суточной температурой воздуха не более 10°С tht, 10 = -2,2 °С;
- Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь n = 4,9 м/с;
- Влажность наружного воздуха:
- (Московская область; Москва):
Cреднегодовая упругость водяного пара наружного воздуха eext = 770 Па; - Средн. упругость водяного пара наружн. воздуха периода с отрицательными среднемесячными температурами eext0 = 364 Па;
- Средняя упругость водяного пара наружного воздуха за летний период eext3 = 1212 Па;
- Продолжительность периода с отрицательной среднемесячной температурой наружного воздуха z0 = 152 сут;
- Продолжительность периода с отрицательной среднемесячной температурой наружного воздуха z1 = 3 мес;
- Продолжительность весенне-осеннего периода z2 = 4 мес;
Продолжительность летнего периода z3 = 5 мес;
Cредняя температура периода с отрицательной среднемесячной температурой наружного воздуха t0 = -6,6 °С;
Cредняя температура зимнего периода t1 = -8,9 °С;
Cредняя температура весенне-осеннего периода t2 = 0,6 °С;
Cредняя температура летнего периода t3 = 14,6 °С;
Результаты расчета
Расчетная температура наружного воздуха в холодный период:
text = text, 5 = -28 °С .
Определение сопротивления теплопередаче
Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности принимается по табл. 7 aint = 8,7 Вт/(м 2°С) .
Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности:
aext = 10,8 Вт/(м 2°С) .
Определение термического сопротивления для первого слоя
Толщина слоя:
d = d1 = 0,4 м .
Расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя:
l = l1 = 0,15 Вт/(м°С) .
Сопротивление теплопередаче слоя 1:
R1 = d /l = 0,4/0,15 = 2,66667 (м 2°С)/Вт .
Определение термического сопротивления для второго слоя
Толщина слоя:
d = d2 = 0,12 м .
Расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя:
l = l2 = 0,52 Вт/(м°С) .
Сопротивление теплопередаче слоя 2:
R2 = d /l = 0,12/0,52 = 0,23077 (м 2°С)/Вт .
Термическое сопротивление ограждающей конструкции:
Rk = R1+R2 = 2,66667+0,23077 = 2,89744 (м 2°С)/Вт .
Приведенное сопротивление теплопередаче:
Ro = 1/aint+Rk+1/aext = 1/8,7+2,89744+1/10,8 = 3,10498 (м 2°С)/Вт .
Определение расчетного температурного перепада между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции
Коэффициент:
n = 1 .
Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности принимается по табл. 7 aint = 8,7 Вт/(м 2°С) .
Расчетный температурный перепад:
Dt0 = n (tint-text)/(Ro aint) = 1 · (20–28)/(3,10498 · 8,7) = 1,7769 °С (формула (4); п. 5.8 ).
Влажностный режим помещения в холодный период года
Т.к. tint = 20 °С > 12 °С и tint = 20 °С < = 24 °С; fint < = 60 % :
Следовательно по табл. 1 влажностный режим – сухой или нормальный.
Нормируемый температурный перепад принимается по табл. 5 Dtn = 3 °С .
Dt0 = 1,7769 °С < = Dtn = 3 °С – условие выполнено.
Т.к. tint > 12 °С :
Средняя температура наружного воздуха:
tht = tht, 8 = -3,1 °С .
Продолжительность отопительного периода:
zht = zht, 8 = 214 сут .
Градусо-сутки отопительного периода:
Dd = (tint-tht) zht = (20–3,1) · 214 = 4943,4 °С сут (формула (2); п. 5.3 ).
Требуемое приведенное сопротивление теплопередаче конструкции принимается по табл. 4 в зависимости от Dd
Rreq = 4,6717 (м 2°С)/Вт .
Ro = 3,10498 (м 2°С)/Вт > = Rreq = 4,6717 (м 2°С)/Вт – требуемое условие не выполняется.
Выводы: наружная стена выполненная из газо-силикатных блоков толщиной 400 мм, марки D400 и облицованная кирпичом не удовлетворяет требованиям по сопротивлению теплопередачи.
Автор статьи:
Старший преподаватель кафедры МК МГСУ
Бажин Григорий Михайлович
784 total views, 2 views today
