Проектирование тепловой защиты здания

Определение нормативных показателей.

Показатель  «а» - нормируемое значение проведенного сопротивления теплопередаче определяется по таблице 4 СНиП 23-02-03 в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода . Значения отличающиеся от табличных величин следует определять по формуле:

, где a и b – коэффициенты, приведенные в таблице 4 СНиП 23-02-03.

a = 0,0003

b = 1,2

 (м^{2 о}С)/Вт  

Показатель  «б» - нормируемая величина температурного перепада зависит от назначения помещения и вида ограждающей конструкции, находится по таблице 5 СНиП 23-02-03. 
 

Показатель  «в» - нормируемое значение удельного расхода энергии на отопление зависит от назначения и этажности здания, устанавливается по таблицам 8 и 9 СНиП 23-02-03.

  кДж/(м^{2 о}С сут) 

Выбор конструктивного  решения в здание.

Исходным элементом  обеспечения нормативных требований в здании является выбор целесообразной толщины ограждающих конструкций  здания.

В теплотехническом проектирование различают 2 вида глухих конструкций наружных ограждений: однородные (однослойные и многослойные) и неоднородные (многослойные). По заданию наружные ограждения являются однородными многослойными, т.е. 1 слой совмещает в себе и конструктивные, утепляющие функции.

Основой проектирования является определение толщины слоя утеплителя.

Применив условное деление ограждающей конструкции  на слои найдем расчетное сопротивление теплопередачи:

,

где – толщина, м, - коэффициент теплопроводности материала слоя утеплителя, Вт/(м^оС),

  и  – толщина, м, и коэффициент, Вт/(м^оС), теплопроводности i-того конструктивного слоя ограждения,

N – количество слоев ограждающей конструкции,

  – термическое  сопротивление замкнутой  воздушной прослойки (МУ таблица 1.5),

  – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м^2оС) (СНиП 23-02-2003 таблица 7), – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций для условий холодного периода, Вт/(м^2оС) (МУ таблица 1.4).

 8,7 Вт/(м^2оС)

 23 Вт/(м^2оС)

= 0

Исходя из граничного условия «а», при котором  , можно определить толщину утеплителя : 

= (3,069 – 0,2529) 0,13 = 0,366 м = 366 мм

По унификации (МУ таблица 1.6) принимаем толщину слоя равную 400 мм. 

Определение расчетных показателей.

Показатель  «а» - расчетное сопротивление теплопередачи , (м^{2 о}С)/Вт.  

= 3,328 (м^{2 о}С)/Вт 

r – коэффициент теплотехнического однородного i-того участка однородной ограждающей конструкции, учитывающий влияние стыков, откосов, проемов, обрамляющих ребер, гибких связей и других теплотехнических включений.

r = 0,9 (МУ таблица 3, СП 23-101-2004 таблица 6)

 2,995 (м^{2 о}С)/Вт

Для достижения требований строительных норм должно выполняться условие:

 

Т.к. 2,995 3,069, значит следует выбрать большую по унификации толщину:

= 600 мм.

Тогда = 4,869 (м^{2 о}С)/Вт

 4,382 (м^{2 о}С)/Вт

 

Т.к. 4,382 3,069, значит уровень тепловой защиты стены здания соответствует требованиям. 

Показатель  «б» - расчетный температурный перепад , ^оС. 

= 18  ^оС (для общественных зданий)

- cредняя температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92.

= -40 ^оС

 – коэффициент,  учитывающий положение наружных  ограждений по отношению к  наружному воздуху (таблица 6 СНиП 23-02-03).

= 1

1,521 ^оС

Для достижения требований строительных норм должно выполняться условие: 

Т.к. 1,521 4,5, значит  , следовательно, санитарно-гигиенические условия в здании соответствуют требованиям. 

Вывод: принятое конструктивное решение наружной стены общественного здания соответствует требованиям по условиям «а» (по тепловой защите) и «б» (по санитарно-гигиеническим условиям).

Далее необходимо принятый вариант наружной стены  проверить на теплоустойчивость, воздухопроницаемость и влажностной режим. 

Проверки  к теплотехническому  расчету.

Проверка  на воздухопроницаемость материалов и конструкций.

  – сопротивление воздухопроницанию, (м² Па)/кг 

- коэффициент  воздухопроницания, кг/(м Па)

  – требуемое сопротивление воздухопроницанию, (м² Па)/кг

 

 – разность  давлений воздуха на внутренней  и внешней сторонах ограждающих  поверхностей, Па. 

  тепловой напор + ветровой напор

- высота здания от уровня пола 1 этажа до верха вытяжной шахты, м

 9 м (по заданию)

, Н/м³

  зависит от  = 18  ^оС

= 11,90 Н/м³

  зависит от  = -40 ^оС

= 14,86 Н/м³

- расчетная зимняя скорость ветра, м/с.

 5,6 м/с

 28,632 Па

- нормируемая воздухопроницаемость  ограждающих конструкций,  кг/(м² ), по таблице 11 СНиП

 0,5 кг/(м² )

 57,264 (м² Па)/кг

- расчетное сопротивление  воздухопроницанию, (м² Па)/кг 

  определяется для каждого слоя (МУ таблица 1.7, СП 23-101-2004 таблица 17)

 30 (м² Па)/кг, для обшивки из гипсовой сухой штукатурки толщиной 15 мм.

 1,5 (м² Па)/кг, для кладки из легкобетонных камней на цементно-шлаковом растворе толщиной 600 мм.

 0,24 (м² Па)/кг, для облицовки известняком толщиной 20 мм.

31,740 (м² Па)/кг

Для достижения требований проверки на воздухопроницаемость должно выполнятся условие: 

Т.к. 31,740 57,274, значит требования по воздухопроницаемости не достигнуты.

Вывод: конструкция не соответствует требованиям по воздухопроницаемости. Для того, чтобы проверка на воздухопроницаемость выполнялась предлагаю изменить один из материалов.

Например, известняк  заменить известковой штукатуркой.

Тогда 189,333 (м² Па)/кг.

Значит  было бы равно 220,833 (м² Па)/кг и условие выполнялось бы. 

Проверка  на выпадение конденсата на внутренней поверхности  ограждения. 

  – максимальное  значение упругости   водяного пара, которое зависит от температуры внутреннего воздуха в помещение = 18  ^оС.

  определяем по  таблице 1.8  МУ, таблице 2 приложения С СП 23-101-2004.

 2064 Па

Зная значение можно определить действительную упругость водяного пара .

 55 % (по заданию). 

= 1135,2 Па

Поток водяного пара, проходящий через слои наружного  ограждения, при понижении температуры  до значения температуры точки росы конденсируется. Температурой точки росы считают температуру, при которой наступает полное насыщение воздуха паром, а относительная влажность достигает своего предела – 100 %.

Определяют температуру точки росы по таблице 1.10 МУ, предполагая, что относительная влажность воздуха составляет 100 %, а .

 8,83 ^оС