4 - 136 (49) Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные на синтетическом и битумном связующих
-
0,06
0,48
0,60
5 - 1 (225) Железобетон
- 0,12
2,04
18,95
0,03
d - 0.09
Внутренние конструкции
1, 3 - Штукатурка
2 - Кирпичная кладка
1 - 71 (227) Раствор цементно - песчаный
- 0,01
0,93
11,09
0,09
2 - 84 (206) Кирпичная кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно - песчаном растворе
- 0,125
0,81
10,12
0,11
3 - 71 (227) Раствор цементно - песчаный
- 0,01
0,93
11,09
0,09
Межэтажные перекрытия
1 - Покрытие пола
2 - Стяжка
3 - Звукоизоляция
4 - Плита перекрытия
1 - 187 (249) Линолиум поливинилхлоридный на теплоизолирующей подоснове
- 0,01
0,38
8,56
0,002
2 - 71 (227) Раствор цементно - песчаный
- 0,02
0,93
11,09
0,09
3 - 130 (38) Маты минераловатные прошивные и на синтетическом связующем
- 0,05
0,064
0,61
0,49
4 - 1 (225) Железобетон
- 0,12
2,04
18,95
0,03
d - 0.09
1. Теплотехнический расчёт конструкций наружной стены
Определение приведенного сопротивления теплопередаче
Приведенное сопротивлении теплопередачи , , из санитарно - гигиенических и комфортных условиях определяют по формуле:
,(1)
где - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6 [8];
- нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренне поверхности ограждающей конструкции, , принимаемый по таблице 5 [8];
- коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, ., принимаемый по таблице 7 [8];
- расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, , принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий по поз. 1 таблицы 4 [8] по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по [11] (в интервале 20-22 );
- расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, , для всех зданий, кроме производственных зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по [7]. СНиП Строительная климатология
1.1. Определение нормируемого значения сопротивления теплопередаче.
Градусо - сутки отопительного периода , , определяем по формуле (1);
(2)
где - то же, что и в формуле (1);
, - средняя температура наружного воздуха, , и продолжительность, сут., отопительного периода, принимаемые по 7 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10 - при проектировании лечебно - профилактических, детских учреждений и домов - интернатов для престарелых, и не более 8 - в остальных случаях.
Путем линейной интерпретации определяем нормируемое значение .
Сопротивление теплопередачи элементов ограждающих конструкций принимаем не менее нормируемого значения , т.е. .
Определяем термическое сопротивления теплоизоляционного слоя.
Сопротивление теплопередачи, многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями следует определять по формуле
,(3)
где - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, , принимаемый по таблице 7 [8];
, коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающих конструкций для условий холодного периода, , принимаемый по таблице 8 [9];
- термическое сопротивление ограждающих конструкций, , с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев
,(4)
где - термическое сопротивление отдельных слоев ограждающих конструкций, , определяемые по формуле (6) [9]:
,(5)
где - толщина слоя, м;
- расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, , принимаемый согласно 5,3 [9];
- термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемой по таблице 7 [9].
,
откуда толщина теплоизоляционного слоя
Принимаем толщину теплоизоляционного слоя равной 0,270 м и пересчитываем сопротивление теплопередачи элементов ограждающих конструкций..
Фактическое значение коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций k, , определяем по формуле:
Для упрощения расчета круглых отверстий заменяем равновеликими по площади квадратами, определяем размеры a,b,c,s, указываем направления теплового потока Q, а также характерные сечения.
Круглые отверстия - пустоты диаметром 90 мм заменяем равновеликим по площади квадратами со стороной, равной
.(7)
Расстояние между пустотами
Толщина глухой части панели:
, (8)
Определение приведенного термического сопротивления , , неоднородной ограждающей конструкции.
Термическое сопротивление ограждающей конструкции , , определяется по формуле:
, (9)
где , - площади отдельных участков конструкции, ; ; ; l - длина участка железобетонной плиты, l =1м; a, c - размеры согласно рисунку; n - количество пустот; m - количество железобетонных участков между пустотами;
- термическое сопротивление неоднородного участка по сечению I-I
, (10)
где - термическое сопротивление воздушной прослойки, ,
.
Для сечения II-II термическое сопротивление , , определяется по формуле:
,(11)
Термическое сопротивление для сечений, перпендикулярных тепловому потоку , , определяется по формуле:
,(12)
где , - термическое сопротивление однородных участков конструкции.
,(13)
- термическое сопротивление неоднородного участка для сечения IV-IV определяется по формуле:
, (14)
Приведенное термическое сопротивление пустотной железобетонной плиты определяется по формуле:
Требуемое сопротивление теплопередаче , , из санитарно - гигиенических и комфортных условиях определяем по формуле:
, (16)
где - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6 [8];
- нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренне поверхности ограждающей конструкции, , принимаемый по таблице 5 [8];
- коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, ., принимаемый по таблице 7 [8];
- расчетная температура внутреннего воздуха здания, , принимаемая по [11];
- расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, , для всех зданий, кроме производственных зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по [7]. СНиП Строительная климатология
Требуемое сопротивление теплопередачи , , по условиям энергосбережения по величине градусо - суток отопительного периода определяется по формуле:
Путем линейной интерпретации определяем нормируемое значение .
Сопротивление теплопередачи принимаем не менее нормируемого значения , т.е. .
Определяем термическое сопротивление теплоизоляционного слоя
Сопротивление теплопередачи , , Определяется по формуле:
,
где - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, , принимаемый по таблице 7 [8];
, коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающих конструкций для условий холодного периода, , принимаемый по таблице 8 [9];
- термическое сопротивление ограждающих конструкций, , с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев
,
,
откуда толщина теплоизоляционного слоя
Принимаем толщину теплоизоляционного слоя равной 0,280 м и пересчитываем сопротивление теплопередачи элементов ограждающих конструкций.
Фактическое значение коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций k, , определяем по формуле:
,
3. Теплотехнический расчет конструкций пола первого этажа
Порядок теплотехнического расчета пола первого этажа аналогичен теплотехническому расчету чердачного перекрытия.
Определение приведенного термического сопротивления , , неоднородной ограждающей конструкции.
Термическое сопротивление ограждающих конструкций , , неоднородной ограждающей конструкции (имеющей сложную аналитическую форму), определяется по формуле:
где , - площади отдельных участков конструкции, ;
;
;
l - длина участка железобетонной плиты l - 1 м;
a, c - размеры согласно рисунку;
n - Количество пустот;
m - Количество железобетонных участков между пустотами;
- термическое сопротивление неоднородного участка по сечению I-I
, (10)
где - термическое сопротивление воздушной прослойки, ,
.
Для сечения II-II термическое сопротивление , , определяется по формуле:
Термическое сопротивление для сечений, перпендикулярных тепловому потоку , , определяется по формуле:
,
- термическое сопротивление неоднородного участка для сечения IV-IV определяется по формуле:
,
,
Приведенное термическое сопротивление пустотной железобетонной плиты определяется по формуле:
,(15)
,
Требуемое сопротивление теплопередачи , , по условиям энергосбережения по величине градусо - суток отопительного периода определяется по формуле:
Путем линейной интерпретации определяем нормируемое значение .
Сопротивление теплопередачи принимаем не менее нормируемого значения , т.е. .
Сопротивление теплопередачи перекрытия над неотапливаемым подвалом определяется по формуле:
где - коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающих конструкций по таблице 8 [9],
- термическое сопротивление ограждающих конструкций, , с последовательно расположенными однородными слоями, которое следует определять по формуле:
где - термическое сопротивление отдельных слоёв ограждающих конструкций, определяемое по формуле:
где - толщина слоя, м;
- расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, , принимаемый согласно 5,3 [9];
Тогда толщину утеплителя можно определить по формуле:
Принимаем толщину теплоизоляционного слоя равной 0,270 м и пересчитываем сопротивление теплопередачи элементов ограждающих конструкций..
Фактическое значение коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций k, , определяем по формуле:
,
Определение показателей теплоусвоения поверхности пола , и установлению соответствия полученного значения с нормативной величиной по таблице 13 [8];
а) если покрытие пола (первый слой конструкции пола) имеет тепловую инерцию , то показатель теплоусвоения поверхности пола следует определять по формуле
б) если первые покрытия слоёв конструкции пола имеют суммарную тепловую инерцию , но тепловая инерция слоёв , то показатель теплоусвоения поверхности пола следует определять последовательно расчетом показателей теплоусвоения слоёв конструкции, начиная с n - го до 1 - го:
для n - го слоя - по формуле:
;
для i - го слоя (i=n-1; n-2;….; 1) - по формуле:
.
Показатель теплоусвоения поверхности пола принимается равным показателем теплоусвоения по поверхности 1 - го слоя .
- тепловая инерция соответственно 1- го, 2 - го,…., (n+1) - конструкции пола, определяемая согласно 11.1.9 [9];
- термическое сопротивление, , соответственно i - го и n - го слоев конструкции пола, определяемые по формуле (6) [9];
- расчетные коэффициенты теплоусвоения материала соответственно 1 - го, n - го (n+1) - го слоев конструкции пола, , принимаемые по приложению Д [9];
- показатель теплоусвоения поверхности (i+1) - го слоя конструкции пола, .
,
,
,
Следовательно, эта конструкция пола в отношении теплоусвоения не удовлетворяет нормативным требованиям, т.к. значение показателя теплоусвоения по поверхности пола по проекту превышает нормативный показатель теплоусвоения пола для жилых зданий. В таком случае следует взять другую конструкцию пола или изменить толщины некоторых его слоёв до удовлетворения требованиям .
4. Выбираем конструкцию заполнения светового проема с сопротивлением теплопередачи ,, не менее требуемого значения
Определяем требуемое сопротивление теплопередачи световых проёмов и входных наружных дверей в зависимости от назначения здания по таблице 4[8];
Принимаем по позиции 12 приложения Л [9] - Двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла с твердым селективным покрытием и заполненным аргоном.
Коэффициент теплопередачи через световые проёмы и входные наружные двери определяется по формуле:
Определение из условия, что требуемое сопротивление теплопередаче дверей и дверей (без тамбура) квартир первых этажей и ворота, а также дверей квартир с не отапливаемыми лестничными клетками должно быть не менее стен здания.
Принимаем двойные двери с тамбуром. Коэффициент теплопередачи таких дверей,
5. Определение приведенного сопротивления теплопередаче
Определение элементов, формирующих двумерные и трехмерные температурные поля для наружной стены одного из помещений здания:
· наружный угол
· стык с перегородкой
· стык с перекрытием
· оконные откосы.
·
- длина сопряжений наружной стены с наружным углом;
- с внутренней перегородкой
- с горизонтальными перекрытиями
- с окном (по периметру окна).
5.1. Определение приведенного сопротивления теплопередаче,, по наружному обмеру.
определяется по формуле:
где - сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций наружной стены, .
- площадь поверхности ограждения по наружному и внутреннему обмеру ( за вычетом площади окна),
- фактор формы характерного элемента стены, определяемый по [1, с. 170, тавл. III; с. 169, рис III, 29, с. 153, рис. III. 13];
- протяженность участков конструкции наружной стены, сопряженных с наружным углом, стыками, оконными откосами, м;
- ширина участка поверхности наружной стены с двумерным температурным полем, равная двум калибрам (толщинам) наружной стены, м;
где - коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя конструкции наружной стены, .
Ширина в два калибра для оконных откосов равна:
где - сопротивление теплопередаче части ограждения до изотермы равно:
где - расстояние от внутренней поверхности до оси расположения заполнения проёма, м, определяемая в соответствие с рисунком ниже;
- общая толщина ограждающей конструкции наружной стены, м, определяемая в соответствии с таблицей 2;
Цель расчета является определение соответствия нормам воздупроницания, определяемым согласно разделу 8 [8]. Расчет выполняем для конструкций наружной стены.
Определение разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций по формуле 68 [9]
где Н - высота здания (от уровня пола первого этажа до верха вытяжной шахты), м;
- удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, определяемая по формулам 69 и 70 [9]
- расчетная температура наружного воздуха, , принимаемая согласно 5.1 [9];
- расчетная температура внутреннего воздуха, , принимаема я согласно 5.2 [9];
- максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16 и более (установленная при стандартной высоте 10 м), принимаемая по таблице 1* [7].
Определение действительного сопротивления воздухопроницанию ограждающей конструкции , , которое должно быть не менее нормируемого сопротивления воздухопроницанию ,, следует определять по формуле:
,
где ,, - сопротивления воздухопроницанию ограждающих конструкций, , принимаемые по таблице 17 [9]
Определяем нормируемое сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций ,, по формуле (12) [9]:
Определение температуры на внутренней поверхности наружной стены при инфильтрации по формуле:
где
- удельная теплоемкость воздуха, равная 1005 ;
- сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций при отсутствие инфильтрации воздуха,
- термическое сопротивление ограждающей конструкции от наружной поверхности до рассматриваемой плоскости при отсутствии инфильтрации воздуха,
Определение температуры по внутренней поверхности ограждающей конструкции при отсутствие инфильтрации по формуле:
,
Определение величины теплового потока при отсутствии инфильтрации ,, по формуле:
,
Определение величины теплового потока при инфильтрации ,, по формуле:
,
Определение коэффициента порового охлаждения ограждающей конструкции по формуле:
,
.
При происходит явление рекуперации (частичный возврат).
7. Расчет паропроницанияограждающих конструкций
Определение возможности конденсации влаги на глади наружной стены и на внутренней поверхности наружного угла.
Установить значение нормируемой относительной влажности воздуха в помещении в соответствии с таблицей 1 [8]
Зная нормируемую относительную влажность воздуха в данном помещении, а также температуру воздуха в нем, определяем температуру точки росы по приложению Р [9]:
Определение температуры на внутренней поверхности наружного угла из выражения:
Так как , то конденсации влаги на глади наружной стены и на внутренней поверхности наружного угла не будет, следовательно, конструкция стены удовлетворяет требованиям норм.
Конденсация температуры в характерных сечениях конструкции наружной стены , (на внутренней поверхности между конструктивными слоями) по формуле:
,
где - сумма термических сопротивлений (n-1) конструктивных слоёв, .
По найденным значениям температур в характерных сечениях ,, определяем соответствующие значения максимальной упругости водяного пара , Па по приложению С [9]:
, , , ,
Определяем изменение действительной упругости водяного пара , в характерных точках сечениях ограждения по формуле:
где , - действительная упругость водяного пара внутреннего и наружного воздуха, определяемые по формуле:
,(37)
по соответствующим значениям
, и ,
где , - максимальные упругости водяного пара внутреннего и наружного воздуха определяемые по приложению С [9],
- сопротивление паропроницанию ограждения, ,
,(38)
- сопротивление влагообмену внутренней поверхности,
,(39)
- сопротивление влагообмену наружной поверхности, ,
, (40)
где - толщина конструктивного слоя, м,
- расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции, .
- сумма сопротивлений паропронианию (n-1) слоёв ограждения, считая от его внутренней поверхности до рассматриваемого сечения, .
По найденным значениям строим график изменения действительной упругости ,в характерных сечениях.
Определение годового баланса влаги на наружной стене
Определение требуемого сопротивления паропроницанию из условий недопустимости накопление влаги, , по формуле:
,
где - средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяемый по таблице 5а [7];
Е - упругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемая по формуле:
,
где ,, - продолжительность соответственного зимнего, весеннего и летнего периодов, месс, определяемая согласно таблице 3[7] с учетом следующих условий:
a) К зимнему периоду относятся месяцы со средним температурами наружного воздуха ниже минус 5;
b) К весеннее - осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5;
c) К летнему периоду относятся месяцы со средними температурами воздуха выше плюс 5;
,, - парциональное давление водяного пара, Па, принимаемое по температуре в плоскости возможной конденсации устанавливаемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весеннее - осеннего и летнего периодов.
Значение температур в плоскости возможной конденсации определяют следующим образом:
где , , - средняя температура наружного воздуха соответственного зимнего, весне - осеннего и летнего периодов, ;
- сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, ;
- сумма термических сопротивлений слоёв, конструкции, расположенных между её внутренней поверхностью и плоскостью возможной конденсации, ;
- сопротивление паропроницанию, , части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации.
,,
Определение сопротивления паропроницанию, , , ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации).
, следовательно, ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям главы 9 [8] в отношении сопротивления паропронианию, как видно из графика, кривые пересекаются - образование конденсата в ограждение возможно. Необходимо добавить пароизоляционный слой.
8.Теплотехнический расчет внутренних конструкций
a) Определение сопротивления тоеплопередачи кирпичных перегородок: