Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Методика проектирования тепловой защиты зданий



Свод правил СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» содержит методы проектирования, выбора и расчета теплотехнических характеристик ограждающих конструкций, рекомендации и справочные материалы, позволяющие реализовывать требования СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Положения Свода правил позволяют проектировать здания с рациональным использованием энергии путем выявления суммарного энергетического эффекта от использования архитектурных, строительных и инженерных решений, направленных на экономию энергетических ресурсов.

В Своде правил приведены рекомендации по выбору уровня теплозащиты на основе теплового баланса здания, по расчету приведенного сопротивления теплопередаче неоднородных ограждающих конструкций, требования к конструктивным и архитектурным решениям зданий с точки зрения их теплозащиты. Установлены методы определения сопротивления воздухо-, паропроницанию, теплоустойчивости наружных ограждающих конструкций, теплоэнергетических параметров здания, предложены форма и методика заполнения электронной версии энергетического паспорта здания.

При разработке Свода правил использованы положения действующих нормативных документов, прогрессивные конструктивные решения наружных ограждений, наиболее эффективные технические решения теплозащиты зданий, примененные на различных объектах Российской Федерации, работы Общества по защите природных ресурсов, а также следующие зарубежные стандарты:

DIN EN 832 – Европейский стандарт. «Теплозащита зданий - расчеты энергопотребления на отопление - жилые здания»;

Строительные нормы Великобритании 1995 – часть L. «Сбережение топлива и энергии»;

SAP BRE – Стандарт Великобритании. «Государственная стандартная методика расчета энергопотребления в жилых зданиях»;

SS02 42 30 – Шведский стандарт. «Конструкции из листовых материалов с теплопроводными включениями – Расчет сопротивления теплопередаче»;

Rt 2000 – Франция. «Постановление о теплотехнических характеристиках новых зданий и новых частей зданий» от 29.11.2000;

EnEV 2002 – ФРГ. «Постановление об энергосберегающей тепловой защите и энергосберегающих отопительных установках зданий» от 16.11.2001.

 

2.2.1. Исходные данные

Свод правил оговаривает необходимые исходные данные для проектирования тепловой защиты зданий. Расчетная температура наружного воздуха , принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99* «Строительная климатология», для города Иркутска равна –36 ˚С. Параметры воздуха внутри жилых и общественных зданий из условия комфортности определяются для холодного периода года по таблице 11, и для теплого периода года по таблице 12. Расчетная относительная влажность воздуха внутри жилых и общественных зданий должна быть не выше значений, приведенных в таблицах.

 

Таблица 11

Оптимальная температура и допустимая относительная влажность воздуха внутри здания для холодного периода года

 

№ п.п. Тип здания Температура воздуха внутри здания , ˚С Относительная влажность внутри здания , %, не более
Жилые 20 – 22
Поликлиники и лечебные учреждения 21 – 22
Дошкольные учреждения 22 – 23

 

Таблица 12

Допустимые температура и относительная влажность воздуха внутри здания для теплого периода года

№ п.п. Тип здания Температура воздуха внутри здания , ˚С Относительная влажность внутри здания , %, не более
Жилые 24 – 28
Поликлиники и лечебные учреждения 24 – 28
Дошкольные учреждения 24 – 28

 

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 при расчетной относительной влажности и расчетной температуре внутреннего воздуха. Для жилых и общественных зданий температура точки росы приведена в таблице 13.

 

Таблица 13

Температура точки росы воздуха внутри здания для холодного периода года

 

№ п.п. Тип здания Температура точки росы , ˚С
Жилые, школьные и другие общественные здания (кроме приведенных в п.2 и п.3) 10,7
Поликлиники и лечебные учреждения 11,6
Дошкольные учреждения 12,6

 

Нормы документы призваны обеспечить проектирование тепловой защиты зданий при заданном расходе тепловой энергии на поддержание установленных параметров микроклимата их помещений и соблюдения санитарно-гигиенических условий. Упомянутые в начале раздела 2.1. три обязательных нормируемых показателя тепловой защиты являются взаимно увязанными: «а» – нормируемые значения сопротивления теплопередаче для отдельных ограждений; «б» – нормируемые величины температурного перепада между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждения, температуру на внутренней поверхности ограждения выше температуры точки росы; «в» – нормируемый удельный показатель расхода тепловой энергии на отопление.

Требования СНиП 23-02-2003 считаются выполненными, если при проектировании жилых и общественных зданий удовлетворены показатели групп «а» и «б» либо «б» и «в», и для зданий производственного назначения – показателей групп «а» и «б». Выбор показателей относится к компетенции проектировщика или заказчика, а методы и пути достижения этих нормируемых показателей выбираются при проектировании. Требованиям показателей «б» должны отвечать все виды ограждающих конструкций: обеспечивать комфортные условия пребывания человека и предотвращать поверхности внутри помещения от увлажнения, намокания и появления плесени.

По показателям «в» проектирование зданий ведется исходя из комплексной величины энергосбережения от использования архитектурных, строительных, теплотехнических и инженерных решений, направленных на экономию энергетических ресурсов, и поэтому возможно в каждом конкретном случае установление меньших, чем по показателям «а», нормируемых сопротивлений теплопередаче для отдельных видов ограждающих конструкций, например, для стен (но не ниже минимальных величин, установленных в п. 5.13 СНиП 23-02-2003).

Расчетная величина удельного расхода тепловой энергии на отопление здания может быть снижена за счет:

а) изменения объемно-планировочных решений, обеспечивающих наименьшую площадь наружных ограждений уменьшения числа наружных углов, увеличения ширины зданий, а также использования ориентации и рациональной компоновки многосекционных зданий;

б) снижения площади световых проемов жилых зданий до минимально необходимой по требованиям естественной освещенности;

в) блокирования зданий с обеспечением надежного примыкания соседних зданий;

г) устройства тамбурных помещений за входными дверями;

д) возможности размещения зданий с меридиональной или близкой к ней ориентацией продольного фасада;

е) использования эффективных теплоизоляционных материалов и рационального расположения их в ограждающих конструкциях, обеспечивающего более высокую теплотехническую однородность и эксплуатационную надежность наружных ограждений, а также повышения степени уплотнения стыков и притворов открывающихся элементов наружных ограждений;

ж) повышения эффективности авторегулирования систем обеспечения микроклимата, применения эффективных видов отопительных приборов и более рационального их расположения;

и) выбора более эффективных систем теплоснабжения;

к) размещения отопительных приборов, как правило, под светопроемами и теплоотражательной теплоизоляции между ними и наружной стеной;

л) утилизации теплоты удаляемого внутреннего воздуха и поступающей в помещение солнечной радиации.

Согласно Своду правил по показателям «а» и «б» осуществляется выбор конструктивных решений ограждений, обеспечивающих необходимую теплозащиту. Соответствующие показателям нормируемые значения определяют не меньшие значения для приведенного сопротивления ограждающих конструкций.

Рекомендуемые технические решения наружных стен и окон, уровни их теплозащиты для основных селитебных и промышленных зон территории Российской федерации, выделяемых по величине градусо-суток отопительного периода, приведены в таблицах 14 и 15.

Таблица 14

Уровни теплозащиты рекомендуемых ограждающих конструкций наружных стен

 

Материал стены Сопротивление теплопередаче ( , м2·˚С/Вт) и область применения ( ,˚С×сут) при конструктивном решении стены
Конструк-ционный Теплоизоля-ционный двухслойные с наружной теплоизоляцией трехслойные с теплоизоляцией посредине с невентилируемой воздушной прослойкой с вентили-руемой воздушной прослойкой
Кирпичная кладка Пенополистирол 5,2/10850 4,3/8300 4,5/8850 4,15/7850
Минеральная вата 4,7/9430 3,9/7150 4,1/7700 3,75/6700
Железобетон (гибкие связи, шпонки) Пенополистирол 5,0/10300 3,75/6850 4,0/7430 3,6/6300
Минеральная вата 4,5/8850 3,4/5700 3,6/6300 3,25/5300
Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки) Пенополистирол 5,2/10850 4,0/7300 4,2/8000 3,85/7000
Минеральная вата 4,7/9430 3,6/6300 3,8/6850 3,45/5850
Дерево (брус) Пенополистирол 5,7/12280 5,8/12570 - 5,7/12280
Минеральная вата 5,2/10850 5,3/11140 - 5,2/10850
На деревянном каркасе с тонколистовыми обшивками Пенополистирол - 5,8/12570 5,5/11710 5,3/11140
Минеральная вата - 5,2/10850 4,9/10000 4,7/9430
Металлические обшивки (сэндвич) Пенополиуретан - 5,1/10570 - -
Блоки из ячеис-того бетона с кирпичной облицовкой Ячеистый бетон 2,4/2850 - 2,6/3430 2,25/2430
Примечание – В числителе (перед чертой) – ориентировочные значения приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены, в знаменателе (за чертой) – предельные значения градусо-суток отопительного периода, при которых может быть применена данная конструкция стены.

Кроме того, в Своде правил и в таблицах величина приведенного сопротивления для стен обозначается как , а для окон как . Следует учесть также, что с 2004 года, времени принятия Свода правил, появились и продолжают появляться новые технические и технологические решения ограждающих конструкций стен и окон, поэтому некоторые стеновые материалы и типы переплетов светопроемов в настоящее время уже не применяются, а некоторые можно считать устаревшими.

Таблица 15

Уровни теплозащиты рекомендуемых окон в деревянных и пластмассовых переплетах

 

Заполнения светопроемов Сопротивление теплопередаче ( , м2·˚С/Вт) и применение ( ,˚С×сут) по типам окон
из обычного стекла с твердым селективным покрытием с мягким селективным покрытием
Однокамерный стеклопакет в одинарном переплете 0,38/3067 0,51/4800 0,56/5467
Двойное остекление в спаренных переплетах 0,4/3333 0,55/5333 -
Двойное остекление в раздельных переплетах 0,44/3867 0,57/5600 -
Двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете с межстекольным расстоянием: 8 мм 12 мм 0,51/4800 0,54/5200 - 0,58/5733 - 0,68/7600
Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах 0,55/5333 0,60/6000 -
Стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах 0,56/5467 0,65/7000 0,72/8800
Стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах 0,68/7600 0,74/9600 0,81/12400
Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах 0,7/8000 - -
Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах 0,74/9600 - -
Четыре стекла в двух спаренных переплетах 0,8/12000 - -
Примечание – В числителе (перед чертой) – значения приведенного сопротивления теплопередаче, в знаменателе (за чертой) – предельное значение градусо-суток отопительного периода, при котором применимо заполнение светопроема.

 

2.2.2. Правила проектирования тепловой защиты

Свод правил содержит рекомендации по выбору конструктивных решений для основных ограждений зданий, обеспечивающих нормативный уровень теплозащиты.

Стены. В теплотехническом отношении принято различать три вида наружных стен: однослойные, двухслойные и трехслойные. Считается, что однослойные стены совмещают несущие и теплозащитные функции. В трехслойных ограждениях с защитными слоями на точечных (гибких, шпоночных) связях рекомендуется применять утеплитель из минеральной ваты, стекловаты или пенополистирола. В этих ограждениях соотношение толщин наружных и внутренних слоев должно быть не менее 1:1.25 при минимальной толщине наружного слоя 50 мм.

В двухслойных стенах предпочтительно расположение утеплителя снаружи. Используются два варианта наружного утеплителя: системы с наружным покровным слоем без зазора и системы с воздушным зазором между наружным облицовочным слоем и утеплителем. Не рекомендуется применять теплоизоляцию с внутренней стороны из-за возможного накопления влаги в теплоизоляционном слое, однако в случае необходимости такого применения поверхность со стороны помещения должна иметь сплошной и долговечный пароизоляционный слой.

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;

– наружный слой стены должен иметь вентиляционные отверстия, суммарная площадь которых определяется из расчета 75 см2 на 20 м2 площади стен, включая площадь окон;

– нижние (верхние) вентиляционные отверстия, как правило, следует совмещать с цоколями (карнизами), причем для нижних отверстий предпочтительно совмещение функций вентиляции и отвода влаги.

Коэффициент теплотехнической однородности с учетом теплотехнических однородностей оконных откосов и примыкающих внутренних ограждений проектируемой конструкции для:

– для стен жилых зданий из кирпича должен быть, как правило, не менее 0,74 при толщине стены 510 мм, 0.69 – при толщине 640 мм и 0,64 – при толщине 780 мм;

– панелей индустриального изготовления должен быть, как правило, не менее величин, установленных в таблице 16.

 

Таблица 16

Минимально допустимые значения коэффициента теплотехнической однородности для конструкций индустриального изготовления

 

№ п.п. Ограждающая конструкция Коэффициент
Из однослойных легкобетонных панелей 0.90
Из легкобетонных панелей с термовкладышами 0.75
Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и гибкими связями 0.70
Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными шпонками или ребрами из керамзитобетона 0.60
Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и железобетонными ребрами 0.50
Из трехслойных металлических панелей с эффективным утеплителем 0.75
Из трехслойных асбестоцементных панелей с эффективным утеплителем 0.70

 

Крыши, чердаки, покрытия, мансарды. Покрытия жилых и общественных зданий могут быть бесчердачными (совмещенными) и раздельной конструкции, верхнее и нижнее перекрытия которой образуют чердачное пространство, и в зависимости от способа удаления вентиляционного воздуха оно может быть холодным или теплым.

Крыши с холодным чердаком разрешается применять в жилых зданиях любой этажности. Крыши с теплым чердаком рекомендуется применять в зданиях 6 этажей и более. В крыше с холодным чердаком внутреннее пространство должно вентилироваться наружным воздухом через специальные отверстия в стенах, площадь сечения которых при железобетонном покрытии или сплошной скатной кровле из металлических или других материалов должна быть не менее 0,001 площади перекрытия. При скатной кровле из штучных материалов (асбестоцементных листов, черепицы) чердачное пространство вентилируется через зазоры между его листами, поэтому вентиляционные отверстия допускается не предусматривать.

Бесчердачные покрытия (совмещенные крыши) могут устраиваться невентилируемыми и вентилируемыми. Невентилируемые покрытия следует предусматривать в тех случаях, когда в конструкции покрытия путем применения пароизоляции и других мероприятий исключается недопустимое влагонакопление в холодный период года. Вентилируемые покрытия надлежит предусматривать в тех случаях, когда конструктивные меры не обеспечивают нормального влажностного состояния конструкций.

В жилых и общественных зданиях рекомендуется применение вентилируемых совмещенных крыш. Рекомендуемая конструкция бесчердачного (совмещенного) вентилируемого покрытия крыши может содержать следующие слои, считая от нижней поверхности:

– несущая конструкция;

– пароизолирующий слой;

– теплоизолирующий слой;

– вентилируемая прослойка, служащая для удаления влаги из конструкции покрытия или для его охлаждения;

– основание под гидроизоляцию (стяжка или кровельная плита при щелевых вентилируемых прослойках);

– многослойный гидроизолирующий кровельный ковер.

Волокнистые теплоизоляционные материалы в вентилируемых покрытиях должны быть защищены от воздействия вентилируемого воздуха паропроницаемыми пленочными покрытиями.

Светопрозрачные ограждающие конструкции. Заполнение светопроемов зданий выполняется в зависимости от градусо-суток отопительного периода в виде двухслойного, трехслойного или четырехслойного остекления (стеклопакетов или отдельных стекол), закрепляемого в переплетах из малотеплопроводных материалов. Для повышения теплозащиты окон с отдельными стеклами рекомендуется применение стекол с твердым селективным покрытием.

Оконные блоки и балконные двери следует размещать в оконном проеме на глубину обрамляющей «четверти» (50–120 мм) от плоскости фасада теплотехнически однородной стены или посередине теплоизоляционного слоя в многослойных конструкциях стен. Размещение оконного блока и балконной двери по толщине стены рекомендуется проверять по расчету температурных полей из условия невыпадения конденсата на внутренней поверхности откосов проема. Оконные блоки следует закреплять на более прочном слое стены. При выборе окон и балконных дверей следует отдавать предпочтение конструкциям, имеющим по ширине не менее 90 мм коробки. Рекомендуемая ширина коробки 100–120 мм. Заполнение зазоров в примыканиях окон и балконных дверей к конструкциям наружных стен рекомендуется проектировать с применением вспенивающихся синтетических материалов. Все притворы окон и балконных дверей должны содержать уплотнительные прокладки (не менее двух) из силиконовых материалов или морозостойкой резины. Установку стекол следует производить с применением силиконовых мастик. Допускается применение двухслойного остекления вместо трехслойного для окон и балконных дверей, выходящих внутрь остекленных лоджий.

При разработке объемно-планировочных решений не рекомендуется одновременное размещение окон по обеим наружным стенам угловых комнат. В помещениях глубиной более 6 м необходимо предусматривать двухстороннее (на противоположных стенах) или угловое расположение окон.

 

Свод правил содержит рекомендации по оценке значений сопротивления теплопередаче ограждений как для случаев одномерного температурного поля, так и для случая двумерных температурных полей. В соответствие с нормируемыми значениями по показателям «а» и «б» находятся приведенные сопротивления теплопередаче и проверяются ограждающие конструкции на обеспечение комфортных условий в местах смещений и на невыпадение конденсата в местах теплопроводных включений. В итоге наружные ограждения должны удовлетворять:

– нормируемому сопротивлению теплопередаче для однородных конструкций ограждений по оценке значения , а для неоднородных конструкций по оценке приведенного сопротивления теплопередаче , но при соблюдения условия (или ) ≥ ;

– расчетному температурному перепаду между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции по формуле (25), но не превышающему нормируемые величины по таблице 5;

– минимальной температуре, равной температуре точки росы при расчетных условиях внутри помещения на всех участках внутренней поверхности наружных ограждений с температурами , но при соблюдении условия .

Приведенное сопротивление теплопередаче для наружных стен следует рассчитывать для фасада здания либо для одного промежуточного этажа с учетом откосов проемов без учета их заполнений с проверкой условия на невыпадение конденсата на участках в зонах теплопроводных включений. Для теплотехнически неоднородных наружных ограждающих конструкций, содержащих углы, проемы, соединительные элементы между наружными облицовочными слоями (ребра, шпонки, стержневые связи), сквозные и несквозные теплопроводные включения, осуществляют теплотехнический расчет выбранных конструктивных решений на основе расчета температурных полей.

Свод правил определяет термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными слоями , м2·˚С/Вт, подобно формуле (14), как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

, (31)

где , , … , – термическое сопротивление отдельных слоев, – термическое сопротивление воздушной прослойки, определяемое по таблице 17.

 

Таблица 17

Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек

 

Толщина воздушной прослойки, м Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки 2·˚С/Вт
горизонтальной при потоке теплоты снизу вверх и вертикальной горизонтальной при потоке теплоты сверху вниз
при температуре воздуха в прослойке
положительной отрицательной положительной отрицательной
0.01 0.13 0.15 0.14 0.15
0.02 0.14 0.15 0.15 0.19
0.03 0.14 0.16 0.16 0.21
0.05 0.14 0.17 0.17 0.22
0.1 0.15 0.18 0.18 0.23
0.15 0.15 0.18 0.19 0.24
0.2–0.3 0.15 0.19 0.19 0.24

 

Сопротивление теплопередаче , м2·˚С/Вт, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями или ограждающей конструкции в удалении от теплотехнических неоднородностей не менее чем на две толщины ограждающей конструкции определяется формулой:

,

где , – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по таблице 7; , – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по таблице 18.

Таблица 18

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности для условий холодного периода

 

№ п.п. Наружная поверхность ограждающих конструкций Коэффициент теплоотдачи , Вт/м2·˚С
Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне
Перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытий над холодными (с ограждающими стенками) подполь-ями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне
Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах
Перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли, и над неотапливаемыми техническими подпольями, расположенными ниже уровня земли

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, коэффициент теплоотдачи принимается равным 10.8 Вт / м2·˚С.

Теплотехнический расчет неоднородных наружных ограждающих конструкций, содержащих углы, проемы, соединительные элементы между наружными облицовочными слоями (ребра, шпонки, стержневые связи), сквозные и несквозные теплопроводные включения, выполняют на основе расчета температурных полей.

Приведенное сопротивление теплопередаче , м2·˚С/Вт, неоднородной ограждающей конструкции или ее участка (фрагмента) следует определять по формуле:

 

, (32)

где – площадь неоднородной ограждающей конструкции или ее фрагмента, м2, по размерам с внутренней стороны, включая откосы оконных проемов; – суммарный тепловой поток, Вт, через конструкцию или ее фрагмент площадью , определяемый на основе расчета температурного поля.

Приведенное сопротивление теплопередаче всей ограждающей конструкции следует определять по формуле:

, (33)

где , – соответственно площадь -го участка характерной части ограждающей конструкции и его приведенное сопротивление теплопередаче, – общая площадь конструкции, равная сумме площадей отдельных участков, – число участков ограждающей конструкции с различным приведенным сопротивлением теплопередаче.

Допускается определение приведенного сопротивления характерного -го участка ограждающей конструкции одним из следующих методов:

а) по формуле , где – сопротивление -го участка однородной ограждающей конструкции, определяемое по формуле (32);

б) по формуле (31), где следует заменить на приведенное термическое сопротивление .

Для плоских ограждающих конструкций с теплопроводными включениями толщиной больше 50 % толщины ограждения, теплопроводность которых не превышает теплопроводности основного материала более чем в 40 раз, приведенное термическое сопротивление определяется следующим образом:

а) плоскостями, параллельными направлению теплового потока, ограждающая конструкция (или часть ее) условно разрезается на участки, из которых одни участки могут быть однородными (однослойными) – из одного материала, а другие неоднородными – из слоев с различными материалами; термическое сопротивление ограждающей конструкции , м2·˚С/Вт, определяется по формуле (33) применительно термическому сопротивлению, где термическое сопротивление отдельных однородных участков конструкции определяется по формуле (8) и по формуле (31) для многослойных участков;

б) плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, ограждающая конструкция (или часть ее, принятая для определения ) условно разрезается на слои, из которых одни слои могут быть однородными – одного материала, а другие неоднородными из разных материалов. Термическое сопротивление однородных слоев определяется по формуле (8), неоднородных слоев – по формуле (33) и термическое сопротивление ограждающей конструкции – как сумма термических сопротивлений отдельных однородных и неоднородных слоев – по формуле (31).

В результате итоговое приведенное термическое сопротивление ограждающей конструкции следует определять по формуле: .

Если величина превышает величину более чем на 25 % или ограждающая конструкция не является плоской (имеет выступы на поверхности), то приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции следует определять по методу выделения характерного -го участка ограждающей конструкции.

Светопрозрачные ограждающие конструкции подбирают по следующей методике.

Нормируемое сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций следует определять по таблице 4. При этом сначала вычисляют для соответствующего климатического района количество градусо-суток отопительного периода по формуле (24). В зависимости от величины и типа проектируемого здания по колонкам 6 и 7 вышеупомянутой таблицы определяется значение . Для промежуточных значений величина определяется по формулам примечания 1 к этой таблице.

Выбор светопрозрачной конструкции осуществляется по значению приведенного сопротивления теплопередаче ,полученному в результате сертификационных испытаний. Если ее приведенное сопротивление теплопередаче выбранной светопрозрачной конструкции , больше или равно ,то эта конструкция удовлетворяет требованиям норм.

Суммарная площадь окон жилых зданий должна быть не более 18 % (для общественных – не более 25 %) суммарной площади светопрозрачных и непрозрачных ограждающих конструкций, если приведенное сопротивление теплопередаче окон меньше:

0.51 м2·˚С/Вт при градусо-сутках 3500 и ниже;

0.56 м2·˚С/Вт при градусо-сутках выше 3500 до 5200;

0.65 м2·˚С/Вт при градусо-сутках выше 5200 до 7000;

0.81 м2·˚С/Вт при градусо-сутках выше 7000.

При определении этого соотношения в суммарную площадь непрозрачных конструкций следует включать все продольные и торцевые стены.

 

Защита от влаги ограждающих конструкций предусматривает знание результатов расчета сопротивления паропроницания ограждений. Исходным является расчет величины нормируемого сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации.

С использованием таблицы 1 определяются значения парциального давления насыщенного водяного пара , , , , , в соответствии с найденной по формуле (17) температурой в плоскости возможной конденсации при средней температуре наружного воздуха соответственно холодного, переходного, теплого периодов и периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами.

Сопротивление паропроницанию однослойной или отдельного слоя многослойной ограждающей конструкции определяется по формуле (20). Сопротивление паропроницанию многослойной ограждающей конструкции (или ее части) равно сумме сопротивлений паропроницанию составляющих ее слоев.

Сопротивление паропроницанию воздушных прослоек в ограждающих конструкциях следует принимать равным нулю независимо от расположения и толщины этих прослоек.

Для обеспечения нормируемого сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции следует определять сопротивление паропроницанию конструкции в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации.

В помещениях с влажным или мокрым режимом следует предусматривать пароизоляцию теплоизолирующих уплотнителей сопряжений элементов ограждающих конструкций (мест примыкания заполнений проемов к стенам и т.п.) со стороны помещений; сопротивление паропроницанию в местах таких сопряжений проверяется из условия ограничения накопления влаги в сопряжениях за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха на основании расчета температурного и влажностного полей.

Значение температуры в плоскости возможной конденсации определяется по формуле (17), где в качестве температур и принимаются расчетные температуры соответственно внутреннего и наружного воздуха (среднесезонная или средняя за период влагонакопления), а термическое сопротивление принимается как сумма термических сопротивлений слоев конструкции, расположенных между внутренней поверхностью и плоскостью возможной конденсации.

Независимо от результатов расчета по формулам (27) – (30) нормируемые сопротивления паропроницанию и (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) во всех случаях должны приниматься не более 5 м2×ч×Па/мг.

 

2.2.3. Примеры расчета тепловой защиты

Расчет уровня тепловой защиты по нормируемому удельному расходу тепловой энергии на отопление здания. Требуется определить уровень теплозащиты 12-этажного жилого двухсекционного здания, намеченного к строительству в Санкт-Петербурге. Уровень теплозащиты определяется по комплексному показателю нормируемого удельного расхода тепловой энергии на отопление здания.

Двенадцатиэтажное двухсекционное жилое здание состоит из одной торцевой секции и одной угловой торцевой секции. Общее количество квартир – 77 (2-й – 12-й этажи), 1-й этаж – офисные помещения. Каркас, включая перекрытия, – из монолитного железобетона. Стены – самонесущие с эффективным утеплителем, окна с трехслойным остеклением в деревянных раздельно-спаренных переплетах. Покрытие – совмещенное железобетонное с эффективным утеплителем. Цокольный этаж – отапливаемый с размещением офисных и административных помещений, полы по грунту. Здание подключено к централизованной системе теплоснабжения.

Климатические параметры Санкт-Петербурга:

– расчетная температура наружного воздуха , определяемая по температуре для наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0.92, равна – 26 ˚С;

– продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой наружного воздуха ≤ 8 °С равна = 220 сут;

– средняя температура наружного воздуха за отопительный период = –1.8 ˚С.

Принимается оптимальная расчетная температура внутреннего воздуха жилого здания = 20 ˚С, а расчетная относительная влажность внутреннего воздуха из условия невыпадения конденсата на внутренних поверхностях наружных ограждений = 55%.

Градусо-сутки отопительного периода согласно формуле (24)

 

.

 

Порядок расчета.

Расчет площадей и объемов объемно-планировочного решения здания выполняют по рабочим чертежам архитектурно-строительной части проекта. В результате получены следующие основные объемы и площади:

– отапливаемый объем = 22956 м3;

– отапливаемая площадь (для жилых зданий – площадь квартир) = 7557 м2;

– площадь жилых помещений = 4258 м2;

– общая площадь наружных ограждающих конструкций здания = 6472 м2, в том числе: стен = 4508 м2; окон и балконных дверей = 779 м2; совмещенного покрытия = 592.5 м2; перекрытий под эркерами = 13 м2; полов по грунту = 579.5 м2.

Рассчитывается отношение площади окон и балконных дверей к площади стен, включая окна и балконные двери = 779/(4508 + 779) = 0.15, что ниже требуемого отношения, которое согласно СНиП 23-02-2003 должно быть не более 0.18.

Рассчитывается показатель компактности здания = 6475/22956 = 0.28, что ниже нормируемого значения, которое согласно СНиП 23-02-2003 для 12-этажных зданий составляет 0.29, и, следовательно, удовлетворяет требованиям норм.

Нормируемые теплозащитные характеристики наружных ограждений предварительно определяются согласно разделу 5 СНиП 23-02-2005 в зависимости от градусо-суток района строительства. Для Санкт-Петербурга ( = 4796 ˚С сут) нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен = 3.08; окон и балконных дверей = 0.51; совмещенного покрытия = 4.6; перекрытий под эркерами = 4.6; полов по грунту (в отапливаемом подвале) = 4.06 м2·˚С/Вт.

Нормируемое значение удельного расхода тепловой энергии на отопление здания определяется по таблице 9 СНиП 23-02-2003. Для 12-этажных жилых зданий эта величина равна = 70 КДж/(м2·˚С·сут)

Выполняется расчет удельной потребности в тепловой энергии на отопление здания , КДж/(м2·˚С·сут), согласно приложению Г СНиП 23-02-2003. Поскольку в здании применены окна с трехслойным остеклением в деревянных раздельно-спаренных переплетах, то в расчет введено = 0,55 м2·˚С/Вт . В результате расчета = 67,45 КДж/(м2·˚С·сут) при норме = 70 КДж/(м2·˚С·сут).

 

Расчет сопротивления паропроницанию. Рассчитать сопротивление паропроницанию наружной многослойной стены из железобетона, утеплителя и кирпичной облицовки жилого здания в Москве. Проверить соответствие сопротивления паропроницанию стены требованиям СНиП 23-02-2003, рассчитать распределение парциального давления водяного пара по толще стены и возможность образования конденсата в толще стены.

Расчетная температура и относительная влажность внутреннего воздуха : для жилых помещений = 20 ˚С, = 55 % (согласно СНиП 23-02-2003). Расчетная зимняя температура и относительная влажность наружного воздуха определяются следующим образом: и принимаются соответственно равными средней месячной температуре и средней относительной влажности наиболее холодного месяца. Для Москвы наиболее холодный месяц январь и согласно таблице 3 = –10.2˚С, и согласно таблице 1 = 84 % (СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»).

Влажностный режим жилых помещений – нормальный; зона влажности для Москвы – нормальная и условия эксплуатации ограждающих конструкций определяются по параметру Б (СНиП 23-02-2003).

Наружная многослойная стена жилого дома состоит из следующих слоев, считая от внутренней поверхности:

1 – гипсовая штукатурка толщиной 5 мм, плотностью = 1000 кг/м3 с окраской внутренней поверхности двумя слоями масляной краски, расчетные коэффициенты теплопроводности = 0,35 Вт/(м·˚С), паропроницаемости = 0,11 мг/(м×ч×Па);

2 – железобетон толщиной 100 мм, плотность = 2500 кг/м3, = 2,04 Вт/(м·˚С), = 0,03 мг/(м×ч×Па);

3 – утеплитель «ДАУ ЮРОП ГмбХ» толщиной 100 мм, плотностью = 28 кг/м3, = 0,031 Вт/(м·˚С), = 0.006 мг/(м×ч×Па);

4 – кирпичная облицовка из сплошного глиняного обыкновенного кирпича толщиной 120 мм, = 1800 кг/м3, = 0.81 Вт/(м·˚С), = 0.11 мг/(м×ч×Па);

5 – штукатурка из поризованного гипсо-перлитового раствора толщиной 8 мм, = 500 кг/м3, = 0.19 Вт/(м·˚С), = 0.43 мг/(м×ч×Па).

Порядок расчета.

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции находится по формуле (14) и равно:

 

= 1/8.7 + 0.005/0.35 + 0.1/2.04 + 0.1/0.031 + 0.12/0.81 + 0.008/0.19 + 1/23 =

3.638 м2·˚С/Вт.

 

Согласно СНиП 23-02-2003 (п. 9.1, примечание 3) плоскость возможной конденсации в многослойной конструкции совпадает с наружной поверхностью утеплителя.

Сопротивление паропроницанию , м2×ч×Па/мг, ограждающей конструкции в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации находится с использованием формулы (20) и равно (здесь и далее пренебрегается сопротивлением влагообмену у внутренней и наружной поверхностях):

 

= 0.005/0.11 + 0.1/0.03 +0.1/0.006 = 20.04 м2×ч×Па/мг.

Сопротивление паропроницанию , м2×ч×Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее нормируемых сопротивлений паропроницанию, определяемых по формулам (27) и (28). При = 20 ˚С парциальное давление насыщенного пара = 2338 Па.

Тогда при = 55 % , = (55/100)×2338 = 1286 Па.

Определяется термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:

 

= 0.005/0.35 + 0.1/2.04 + 0.1/0.031 = 3.289 (м2×˚С)/Вт.

Устанавливается для сезонных периодов их продолжительность , средняя температура и рассчитывается соответствующая температура в плоскости возможной конденсации по формуле (17) для климатических условий Москвы:

зима (январь, февраль, декабрь) – = 3 месяца;

= [(–10.2) + (–9.2) + (–7.3)]/3 = –8.9 ˚С;

= 20 – (20 + 8.9)(0.115 + 3.289)/3.638 = –7.04 °С

весна – осень (март, апрель, октябрь, ноябрь) – = 4 месяца;

= [(–4.3) + 4.4 + 4.3 + (–1.9)]/4 = 0.6 ˚С;

= 20 –(20 – 0.6)(0.115 + 3.289)/3.638 = 1.85 ˚С

лето (май – сентябрь) – = 5 месяцев;

= (11.9 + 16 + 18.1 + 16.3 + 10.7)/5 = 14.6 ˚С;

= 20 – (20 – 14.6)(0.115 + 3.289)/3.638 = 14.95 ˚С.

По температурам , , для соответствующих периодов определяются парциальные давления , , водяного пара: = 337 Па, = 698 Па, = 1705 Па и по формуле (29) определяется парциальное давление водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации ограждающей конструкции для соответствующих продолжительностей периодов , , :

= (337×3 + 698×4 + 1705×5)/12 = 1027 Па.

Сопротивление паропроницанию части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации, определяется по формуле (20):

= 0.008/0.43 + 0.12/0.11 = 1.11 м2×ч×Па/мг.

Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха за годовой период определяется как:

 

= (280 + 290 + 390 + 620 + 910 + 1240 + 1470 + 1400 + 1040 + 700 + 500 + 360)/12 = 767 Па.

По формуле (27) определяется нормируемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации:

 

= (1286 – 1027)×1.11/(1027 – 767) = 1.11 м2×ч×Па/мг.

Для расчета нормируемого сопротивления паропроницанию из условия ограничения влаги за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха берется продолжительность этого периода и среднюю температуру этого периода = 151 сут, = –6.6 ˚С.

Тогда температура в плоскости возможной конденсации для этого периода определяется по формуле (17) с наружной температурой –6.6 ˚С :

 

= 20 – (20 + 6.6)×(0.115 + 3.289)/3.638 = – 4.89 ˚С

 

Этой температуре соответствует парциальное давление водяного пара = 405 Па.

Увлажняемым слоем в рассматриваемой ограждающей конструкции является утеплитель «ДАУ ЮРОП ГмбХ», для которого предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги за период влагонакопления согласно таблице 10 будет = 25%.

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха за период с отрицательными средними месячными температурами, принятыми равными = –6.6 ˚С , будет согласно таблице 1 равной = 364 Па.

Коэффициент определяется по формуле (30):

 

= 0.0024(405 – 364)151/1.11 = 13.39.

По формуле (28) определяется величина :

= 0.0024×151(1286 - 405)/(28×0.1×25 + 13.39) = 3.83 м2×ч×Па/мг.

 

При сравнении полученного в начале задачи значения с найденными нормируемыми видно, что они соотносятся как:

 




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.