Строительная физика

Коэффициент теплоотдачи  внутренней поверхности ограждения а_int = 8,7 Вт/м²°С

Коэффициент теплоотдачи  наружной поверхности ограждения a_ext = 12 Вт/м²°С.

Расчетная 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	Плиты пенополиуретановые	40	-	0,04	-
2	Цементно-песчаная стяжка	1800	0,03	0,76	0,039
3	Пароизоляция Рубитекс – 1 слой	600	0,005	0,17	0,029
4	Панель перекрытия железобетонная	2500	0,100	1,74	0,058

Нормируемые теплотехнические показатели материалов стены определяются по приложению Д СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

Порядок расчета

1. Определение градусо-суток отопительного периода (ГСОП) по формуле (2) СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»:

D_d = (t_int – t_ht)·z_ht

D_d = (20–(–1,9)) * 191 = 4182,9 ^оС сут.

где t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t_ht -  средняя температура наружного воздуха, °С;

z_ht - продолжительность, сут, отопительного периода.

2. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия по формуле (1) СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»:

R_req = a * D_d + b

R_req = 0,00045 * 4182,9 + 1,9 = 3,78 м²*°С/Вт

где a, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы (4) СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» для соответствующих групп зданий, принимаемые a = 0,00045 и b = 1,9.

Из условия равенств общего термического сопротивления R₀ нормируемому R_req , по формуле 7 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» определяем термическое сопротивление чердачного перекрытия R_к:

R_к = R_req – (R_si + R_se)

R_к = 3,78 – (1/8,7 + 1/12) = 3,58 м²*°С/Вт,

которое может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев конструкции:

R_к = R₁ + R₂ + R₃ + R_ут.

где R₁ – термическое сопротивление железобетонной плиты перекрытия, величина которого составляет 0,058 м²*°С/Вт;

R₂ – термическое сопротивление слоя пароизоляции, величина которого составляет 0,029 м²*°С/Вт;

R₃ – термическое сопротивление слоя цементно-песчаной стяжки, величина которого составляет 0,039 м²*°С/Вт;

R_ут – термическое сопротивление утепляющего слоя, определяемое из выражения:

R_ут = R_к – (R₁ + R₂ + R₃)

R_ут = 3,58 – (0,058 + 0,029 + 0,039) = 3,454 м²*°С/Вт

По формуле 6 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» определяем толщину утепляющего слоя:

δ_ут = R_ут * λ_ут

δ_ут = 3,454 * 0,04 = 0,138 м.

Принимаем толщину утепляющего  слоя 150 мм. Определяем общее фактическое  сопротивление теплопередаче конструкции  с учетом принятой толщины утеплителя:

R^ф₀ = 1/а_int + R₁ + R₂ + R₃ + R_ут + 1/ a_ext

R^ф₀ = 1/8,7 + 0,058 + 0,029 + 0,039 + 0,150/0,04 + 1/12 = 4,07 м²*°С/Вт

Условие R^ф₀ = 4,07 м²*°С/Вт > R_req = 3,78 м²*°С/Вт, выполняется.

 

Проверка выполнения санитарно-гигиенических  требований

тепловой защиты здания

 

1. Проверяем выполнение условия .

Расчетный температурный  перепад Dt₀, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности конструкции не должен превышать нормируемых величин Dt_n,°C, установленных в таблице 5 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», и определяется по формуле:

,

 где n – коэффициент, учитывающий зависимость положения конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 6 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» с учетом примечания к этой таблице,

t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t_ext - температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92;

R^r₀ - приведенное сопротивление теплопередаче конструкций, м²·°С/Вт;

a_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности конструкций, Вт/(м²·°С), принимаемый по таблице 7 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».

= º С.

Согласно таблице 5 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» , условие, = 1,214 < , выполняется.

2. Проверяем выполнение условия

Температура внутренней поверхности  должна быть больше температуры точки  росы.

Для расчета  используем формулу 25 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»

= t_int – [n (t_int - t_ext)] / (R_o * a_int)

 = º С.

Согласно приложению Р СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» для температуры внутреннего воздуха = 20ºС и относительной влажности = 55 %  температура точки росы = 10,69ºС, следовательно, условие, 10,69ºС, выполняется.

Вывод

Конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

 

Задание 9. Определить требуемое сопротивление теплопередачи  покрытия теплого чердака  , м²·°С/Вт, 9-этажного жилого дома, оборудованного газовыми приборами. В теплом чердаке проходит трубопровод отопительной системы диаметром 100 мм при температуре теплоносителя 95°С. Высота наружных стен теплого чердака составляет 2м. Размеры чердака 28*12 м и длина трубопровода 56 м. Место строительства г. Белгород.

Исходные данные, принятые согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» и ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

Место строительства –  г. Белгород;

Зона влажности – сухая;

Продолжительность отопительного  периода  z_ht = 191 суток

Средняя расчетная  температура отопительного периода t_ht = - 1,9^оС.

Температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 t_ext = -23^оС.

Расчетная температура внутреннего  воздуха здания  t_int = + 20 ^оС

Влажность воздуха: = 55 %;

Влажностный режим помещения  – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих  конструкций – А.

Коэффициент теплоотдачи  внутренней поверхности ограждения а_int = 8,7 Вт/м²°С

Коэффициент теплоотдачи  наружной поверхности покрытия a_ext = 12 Вт/м²°С

Коэффициент теплоотдачи  наружной поверхности ограждения a_ext = 23 Вт/м²°С.

Площадь покрытия (кровли) над теплым чердаком А_g.c = 336,0 м²;

Перекрытия теплого чердака A_g.f = 336,0 м²;

Площадь наружных стен теплого чердака A_g.w = 160,0 м². Приведенную площадь определяем по формуле 33 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»:

a_g.w = A_g.w / A_g.f = 160,0/336,0 = 0,476

где A_g.w - площадь наружных стен чердака, м²;

A_g.f - площадь перекрытия теплого чердака, м²;

Сопротивление теплопередаче  стен R⁰_g.w = 1,8 м²*°С/Вт.

Температура воздуха в  помещениях верхнего этажа t_int = 20 °С.

Температура воздуха, поступающего в теплый чердак из вентиляционных каналов, t_ven = 21,5 °С.

Порядок расчета

1. Определение градусо-суток отопительного периода (ГСОП) по формуле (2) СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»:

D_d = (t_int – t_ht)·z_ht

D_d = (20–(–1,9)) * 191 = 4182,9 ^оС сут.

где t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t_ht -  средняя температура наружного воздуха, °С;

z_ht - продолжительность, сут, отопительного периода.

2. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче покрытия по формуле (1) СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»:

R_req = a * D_d + b

R_req = 0,00045 * 4182,9 + 1,9 = 3,78 м²*°С/Вт

где a, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы (4) СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» для соответствующих групп зданий, принимаемые a = 0,00045 и b = 1,9.

Определим величину требуемого сопротивления теплопередаче перекрытия теплого чердака R⁰_g.f по формуле 29 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», предварительно вычислив коэффициент n по формуле 30 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», приняв температуру воздуха в теплом чердаке t_int.g = 18°С.

n = (t_int – t_int.g)/(t_int - t_ext) = (20 - 18)/(20 + 23) = 0,04.

Тогда R⁰_g.f = n * R_req = 0,04 * 3,78 = 0,15 м²*°С/Вт.

Проверим согласно п 9.2.2 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» выполнение условия D_t ≤ D_tⁿ для потолков помещений последнего этажа при D_tⁿ = 3°С

Dt = (t_int – t_int.g)/(R⁰_g.f) = (20 - 18)/(0,15×8,7) = 1,67°С < D_tⁿ = 3°С.

2. Требуемое сопротивление теплопередаче покрытия R⁰_g.c, м²*°С/Вт, определяют по формуле:

где t_int, t_ext, t_int.g – то же, что и в п. 1;

G_ven – приведенный (отнесенный к 1 м² пола чердака) расход воздуха в системе вентиляции, кг/(м²*ч), определяемый по таблице 11 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» и равный 19,5 кг/(м²*ч) для 9-ти этажных домов с газовыми плитами;

с - удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг*°С);

t_ven - температура воздуха, выходящего из вентиляционных каналов, °С, принимаемая равной t_int + 1,5 = 20+1,5 = 21,5°С;

R⁰_g.f - требуемое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия теплого чердака, м2*°С/Вт, определенное в п.1;

q_pi - линейная плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции, приходящаяся на 1 м длины трубопровода i-го диаметра с учетом теплопотерь через изолированные опоры, фланцевые соединения и арматуру, Вт/м; для чердачного помещения значение q_pi = 35,2 (d = 100мм, 95°С) смотри в таблице 12 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»;

l_pi - длина трубопровода i-го диаметра, м, принимается по проекту l_pi = 56 м;

a_g.w - приведенная (отнесенная к 1 м² пола чердака) площадь наружных стен теплого чердака, м²/м², a_g.w = 0,476

сопротивление теплопередаче  наружных стен чердака из условия  невыпадения конденсата равно R⁰_g.w = 1,8 м²*°С/Вт

 м²*°С/Вт

3. Проверим наружные ограждающие  конструкции чердака на условие  невыпадения конденсата на их внутренней поверхности. С этой целью рассчитывают согласно п. 9.2.5 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» температуру на внутренней поверхности покрытия t_sig.c по формуле 35 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»:

t_sig.c = t_int.g - [(t_int.g - t_ext)/(R₀*a_int.g)]

a_int.g - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности наружного ограждения теплого чердака, Вт/(м²*°С), принимаемый для покрытий 7-9-этажных домов - 9,9 Вт/(м²*°С);

R₀ - нормируемое сопротивление теплопередаче покрытий R₀^g.c теплого чердака, м2*°С/Вт.

t_sig.c = 18 - [(18 – (- 23)/(1,49*9,9)] = 15,22°С;

Определим температуру точки  росы t_d воздуха в чердаке.

Среднее парциальное давление водяного пара за январь для Белгорода равно е_ext = 3,2 гПа. Влагосодержание наружного воздуха f_ext определяют по формуле 37 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»:

f_ext = 0,794*e_ext/(1 + t_ext/273)

f_ext = 0,794*3,2/(1 - 23/273) = 2,774 г/м³.

Влагосодержание воздуха  теплого чердака f_g определяют по формуле 36 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» для домов с газовыми плитами:

f_g = f_ext + D_f,

D_f - приращение влагосодержания за счет поступления влаги с воздухом из вентиляционных каналов, г/м³, принимается для домов с газовыми плитами - 4,0 г/м³;