Теплотехнический расчет. Учебное пособие по теплотехническому расчету ограждающих конструкций зданий и сооружений для самостоятельной работы

• Название: Учебное пособие по теплотехническому расчету ограждающих конструкций зданий и сооружений для самостоятельной работы
• Анкор: Теплотехнический расчет.docx
• Дата: 16.01.2018
• Размер: 3.42 Mb.
• Имя файла: Теплотехнический расчет.docx
• Тип: Учебное пособие; #14281
• страница: 7 из 13

Таблица 14

Влажностный режим помещений зданий

Режим	Влажность внутреннего воздуха, %, при температуре (°С)
	до 12	св.12 до 24	св.24
Сухой	до 60	до 50	до 40
Нормальный	св. 60 до 75	св. 50 до 60	св. 40 до 50
Влажный	св. 75	св. 60 до 75	св. 50 до 60
Мокрый	–	св. 75	св.60

Зону влажности районов строительства на территории России необходимо принимать по приложению 2.
Библиографический список
1. СНиП 23-01–99. Строительная климатология.

2. СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий.

3. СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий.

4. СНиП 31-01–2003. Здания жилые многоквартирные.

5. СНиП 31-03–2001. Производственные здания.

6. СНиП 2-08.02–89 . Общественные здания и сооружения.

7. ГОСТ 26602, 1-99. Блоки оконные и дверные. Метод определения сопротивления теплопередаче.

8. ГОСТ 31168–2003. Здания жилые. Метод определения удельного потребления тепловой энергии на отопление.

9. Шептуха, Т.С. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций : метод. указания / Т.С. Шептуха; Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2001. 22 с.


9. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
Пример 1
Теплотехнический расчет наружной кирпичной стены

слоистой конструкции

(определение толщины утеплителя и выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания)
А. Исходные данные
Место строительства – г. Пермь.

Зона влажности – нормальная [3].

Продолжительность отопительного периода z_ht = 229 суток [1].

Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht = –5,9 ºС [1].

Температура холодной пятидневки t_ext = –35 ºС [1].

Расчет произведен для пятиэтажного жилого дома:

температура внутреннего воздуха t_int = + 21ºС [2];

влажность воздуха: = 55 %;

влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б (приложение 2 [2].

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения а_int = 8,7 Вт/м² С [2].

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения a_ext = 23 Вт/м²·°С [2].


Рис.3 Расчётная схема

Необходимые данные о конструктивных слоях стены для теплотехнического расчёта сведены в таблицу.

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	δ, м	,Вт/(м·°С)	R, м2·°С/Вт
1	Известково-песчаный раствор	1600	0,015	0,81	0,019
2	Кирпичная кладка из пустотного кирпича	1200	0,380	0,52	0,731
3	Плиты пенополистирольные	100	Х	0,052	Х
4	Кирпичная кладка из пустотного кирпича (облицовочного)	1600	0,120	0,58	0,207

Б. Порядок расчета
Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02–2003 [2]:
D_d = (t_int – t_ht)·z_ht = (21–(–5,9))·229 = 6160,1.
Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен по формуле (1) СНиП 23-02–2003 [2]:

R_req = aD_d + b =0,00035·6160,1 + 1,4 =3,56 м²·°С/Вт.
Приведенное сопротивление теплопередаче R₀^r наружных кирпичных стен с эффективным утеплителем жилых зданий рассчитывается по формуле

R₀^r = R₀^усл r,
где R₀^усл – сопротивление теплопередаче кирпичных стен, условно определяемое по формулам (9) и (11) без учета теплопроводных включений, м²·°С/Вт;

R₀^r - приведенное сопротивление теплопередаче с учетом коэффициента теплотехнической однородности r, который для стен толщиной 510 мм равен 0,74.
Расчёт ведётся из условия равенства

R₀^r =R_req

следовательно,

R₀^усл = 3,56/0,74 = 4,81 м²·°С /Вт

R₀^усл =R_si +R_k +R_se,

отсюда

= 4,81- (1/8,7 + 1/23) = 4,652 м²·°С /Вт
Термическое сопротивление наружной кирпичной стены слоистой конструкции может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.

,

Определяем термическое сопротивление утеплителя:
= 4,652 – ( 0,019 + 0,731 + 0,207 ) = 3,695 м²·С/Вт.
Находим толщину утеплителя:

Ри
= · R_ут = 0,052·3,695 = 0,192 м.
Принимаем толщину утеплителя 200 мм.

Окончательная толщина стены будет равна (380+200+120) = 700 мм.

Производим проверку с учетом принятой толщины утеплителя:
R₀^r = 0,74 ( 1/8,7 + 0,019 + 0,731 + 0,2/0,052 + 0,207 + 1/23 ) = 3,67 м²·°С/Вт.
Условие R₀^r = 3,67 > = 3,56 м²·°С/Вт выполняется.
В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания
Проверяем выполнение условия :
∆t = (t_int – t_ext)/ R₀^r a_int = (21+35)/3,67·8,7 = 1,75 ºС.
Согласно табл. 5 СНиП 23-02–2003 ∆t_n = 4 °С, следовательно, условие ∆t = 1,75 < ∆t_n = 4 ºС выполняется.

Проверяем выполнение условия :
] = 21 – [1(21+35) / 3,67·8,7] =

= 21 – 1,75 = 19,25ºС.
Согласно приложению (Р) Сп 23-101–2004 для температуры внутреннего воздуха t_int = 21 ºС и относительной влажности = 55 % температура точки росы t_d = 11,62 ºС, следовательно, условие =  выполняется.
Вывод. Ограждающая конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

Пример 2
Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

(определение толщины утеплителя и выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания)
А. Исходные данные
Место строительства – г. Пермь.

Климатический район – I B [1].

Зона влажности – нормальная [1].

Продолжительность отопительного периода z_ht = 229 сут [1].

Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht = –5,9 ºС [1].

Температура холодной пятидневки t_ext = –35 ºС [1].

Расчет произведен для пятиэтажного жилого дома:

температура внутреннего воздуха t_int = + 21ºС [2];

влажность воздуха = 55 %;

влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения а_int = 8,7 Вт/м²·С [2].

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения а_ext = 12 Вт/м²·°С [2].



Рис. 4 Расчётная схема


Чердачное перекрытие состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.

№ п/п	Наименование материала (конструкции)	, кг/м3	δ, м	,Вт/(м·°С)	R, м2·°С/Вт
1	Железобетонные пустотные плиты ПК (ГОСТ 9561 – 91)		0,22		0,142
2	Пароизоляция – 1 слой рубитекса (ГОСТ 30547-97)	600	0,005	0,17	0,0294
3	Плиты полужёсткие минераловатные на битумных связующих (ГОСТ 4640-93)	100	Х	0,065	Х

Б. Порядок расчета
Определение градусо-суток отопительного периода по формуле (2) СНиП 23-02–2003 [2]:
D_d = (t_int – t_ht)·z_ht = (21 + 5,9)·229 = 6160,1 ºС·сут.
Нормируемое значение сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия по формуле (1) СНиП 23-02–2003 [2]:

R_req = aD_d + b = 0,00045·6160,1 + 1,9 = 4,67 м²·С/Вт.
Теплотехнический расчет ведется из условия равенства общего термического сопротивления R₀ нормируемому R_req, т.е.
R₀ = R_req.

По формуле (7) СП 23-100–2004 определяем термическое сопротивление ограждающей конструкции R_к

= 4,67 – (1/8,7 + 1/12) = 4,67 – 0,197 = 4,473 м²·°С/Вт.
Термическое сопротивление ограждающей конструкции (чердачного перекрытия) может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.
,
где R_ж.б – термическое сопротивление железобетонной плиты перекрытия, величина которого согласно [9] составляет 0,142 м²·°С/Вт для условий эксплуатации «Б» и 0,147 м²·°С/Вт - условий эксплуатации «А».

R_п.и – термическое сопротивление слоя пароизоляции;

R_ут – термическое сопротивление утепляющего слоя.
=
= 4,473 – (0,142 + 0,005/0,17) = 4,302 м²·°С/Вт.
Используя формулу (6) СП 23-101–2004, определяем толщину утепляющего слоя

= 4,302·0,065 = 0,280 м.
Принимаем толщину утепляющего слоя равной 300 мм, тогда фактическое сопротивление теплопередаче составит

= 1/8,7 + (0,142 + 0,005/0,17 + 0,300/0,065) + 1/12 = 4,98 м²·°С/Вт.

Условие = 4,98 м²·°С/Вт >R_req = 4,67 м²·°С/Вт выполняется.
В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания
Проверяем выполнение условия :
∆t = (t_int – t_ext)/ a_int = (21+35)/4,98·8,7 = 1,29 °С.
Согласно табл. 5 СНиП 23-02–2003 ∆t_n = 3 °С, следовательно, условие ∆t =1,29 °С < ∆t_n = 3 °С выполняется.

Проверяем выполнение условия :
= 21 – [1(21+35) / 4,98·8,7] =
= 21 – 1,29 = 19,71 °С.
Согласно приложению (Р) СП 23-101–2004 для температуры внутреннего воздуха t_int = 21 °С и относительной влажности = 55 % температура точки росы t_d = 11,62 °С, следовательно, условие выполняется.
Вывод. Чердачное перекрытие удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

Пример 3
Теплотехнический расчет стеновой панели производственного здания

(определение толщины теплоизоляционного слоя в трехслойной

железобетонной панели на гибких связях)
А. Исходные данные
Место строительства – г. Пермь.

Климатический район – I B [1].

Зона влажности – нормальная [1].

Продолжительность отопительного периода z_ht = 229 сут [1].

Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht = –5,9 ºС [1].

Температура холодной пятидневки t_ext = –35 °С [1].

Температура внутреннего воздуха t_int = +18 °С [2].

Влажность воздуха = 50 %.

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения а_int= 8,7 Вт/м² ·С [2].

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения α_ext = 23 Вт/м²·°С [2].


Рис.5 Расчётная схема
Необходимые данные для теплотехнического расчета стеновой панели сведены в таблицу.

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	, мм	, Вт/(м·°С)	R, м2·°С/Вт
1	Железобетон	2500	0,1	2,04	0,049
2	Пенополистирол	40	Х	0,05	Х
3	Железобетон	2500	0,05	2,04	0,025