1 страница. Исходные данные: расположение здания – г

Пример № 1.

Исходные данные: расположение здания – г. Н. Новгород; назначение здания – многоквартирный жилой дом.

Расчетное значение температуры внутреннего воздуха, согласно п. 5.2 [1], таблице 1 [2] и таблице 1 [3], принимается t_в = 21°C. Расчетная относительная влажность внутреннего воздуха принимается, согласно п. 5.7 [1], φ_в = 60 %. По данным таблицы 1 [1] принимаем влажностный режим помещений здания – «Нормальный». По данным приложения В [1], г. Н. Новгород находится в нормальной зоне влажности. По таблице 2 [2] принимаем расчетные условия эксплуатации строительных конструкций – «Б».

Результаты расчета сводим в таблицу 1.1.

Таблице 1.1

Выбор условий эксплуатации строительных конструкций

1.2. Определение требуемого приведенного сопротивления теплопередаче

наружных ограждающих конструкций

Требуемое приведенное сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций здания , м²·°C/Вт, определяется по формуле:

, (1.1)

где ГСОП – градусо-сутки отопительного периода, °C·сут/год; a, b - коэффициенты, значения которых принимается согласно таблице 3 [1].

Градусо-сутки отопительного периода определяются по зависимости:

, (1.2)

где t_от, z_от – средняя температура наружного воздуха, °C, и продолжительность, сут/год, отопительного периода для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 °С, согласно ТСН [2].

Пример № 2.Исходные данные приведены в примере № 1. Здесь и далее приводимые примеры расчетов логически связаны друг с другом.

ГСОП для рассматриваемого здания равны:

5406 °C·сут/год.

Значения требуемого приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций определяются по формуле (1.1), результаты расчета представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Значения требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Наименование здания	Градусо-сутки отопительного периода,	Требуемое сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций , (м2·°C)/Вт:
Стен	Покрытий и перекрытий над проездами	Перекрытий чердачных над неотапливаемыми подпольями и подвалами	Окон и балконных дверей, витрин и витражей
Жилой дом		3,292	4,903	4,333	0,555

1.3. Расчет нормируемой удельной теплозащитной характеристики теплового

контура здания

Нормируемое значение удельной теплозащитной характеристики здания, , Вт/(м³·°C), определяется по зависимостям:

(1.3)

. (1.4)

где V_от – отапливаемый объем здания, равный объему, ограниченному внутренними поверхностями наружных ограждений здания, м³.

При достижении величины , вычисленной по формуле (1.3), значений меньших, чем определенных по формуле (1.4), к расчету следует принимать значение , определенное по формуле (1.4).

Пример № 3. Габаритные размеры рассматриваемого девятиэтажного многоквартирного жилого дома приведены в приложении А. Высота этажа равна h_эт = 3,1 м. Отапливаемый объем здания равен V_об = 7240 м³.

Нормируемое значение удельной теплозащитной характеристики здания, (комплексное требование) определяется следующим образом:

0,211 Вт/(м³·°C);

= 0,115 Вт/(м³·°C).

Принимаем нормируемое значение удельной теплозащитной характеристики здания равным = 0,211 Вт/(м³·°C).

1.4. Расчет нормативного сопротивления теплопередаче наружных

ограждающих конструкций

Нормативное значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, , (м²·°C)/Вт, (поэлементное требование) составляет:

, (1.5)

где m_р – коэффициент, учитывающий особенности региона строительства.

Допускается принимать значения коэффициента m_р = 0,63 – для наружных стен, m_р = 0,95 – для светопрозрачных конструкций, m_р = 0,8 – для остальных ограждающих конструкций в случае, если при выполнении расчета удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания , Вт/(м³·°C), соблюдается условие:

. (1.6)

где – нормируемая удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий, Вт/(м³·°C), для многоквартирных жилых домов принимается по таблице 14 [1].

Расчетная удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания , Вт/(м³·°C), определяется по формуле:

, (1.7)

где k_об – удельная теплозащитная характеристика здания, Вт/(м³·°C); k_вент – удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/(м³·°C); k_быт – удельная характеристика бытовых тепловыделений здания, Вт/(м³·°C); k_рад – удельная характеристика теплопоступлений в здание от солнечной радиации, Вт/(м³·°C); ξ – коэффициент, учитывающий снижение теплопотребления жилых зданий при наличии поквартирного учета тепловой энергии на отопление, до получения статистических данных принимается равным ξ = 0,1; β_h – коэффициент, учитывающий дополнительное теплопотребление системы отопления, связанное с дискретностью номинального теплового потока номенклатурного ряда отопительных приборов, их дополнительными теплопотерями через зарадиаторные участки ограждений, повышенной температурой воздуха в угловых помещениях, теплопотерями трубопроводов, проходящих через неотапливаемые помещения для: многосекционных и других протяженных зданий β_h = 1,13; зданий башенного типа – β_h = 1,11; зданий с отапливаемыми подвалами и чердаками: β_h = 1,07; зданий с отапливаемыми подвалами и чердаками, а также с квартирными генераторами теплоты β_h = 1,05; v – коэффициент, учитывающий снижение теплопоступлений за счет тепловой инерции ограждающих конструкций, рекомендуемое значение которого равно v = 0,7 + 0,000025(ГСОП – 1000); ζ – коэффициент эффективности регулирования подачи теплоты в системах отопления, рекомендуемые значения: ζ = 1 – в однотрубной системе с термостатами и с пофасадным авторегулированием на вводе или поквартирной горизонтальной разводкой; ζ = 0,95 – в двухтрубной системе отопления с термостатами и с центральным авторегулированием на вводе; ζ = 0,9 – в однотрубной системе с термостатами и с центральным авторегулированием на вводе или в однотрубной системе без термостатов и с пофасадным авторегулированием на вводе, а также в двухтрубной системе отопления с термостатами и без авторегулирования на вводе; ζ = 0,85 – в однотрубной системе отопления с термостатами и без авторегулирования на вводе; ζ = 0,7 – в системе без термостатов и с центральным авторегулированием на вводе с коррекцией по температуре внутреннего воздуха; ζ = 0,5 – в системе без термостатов и без авторегулирования на вводе – регулирование центральное в ЦТП или котельной.

Удельная вентиляционная характеристика здания k_вент, Вт/(м³·°C), определяется по формуле:

, (1.8)

где c – удельная теплоемкость воздуха, 1,005 кДж/(кг·°C); n_в – средняя кратность воздухообмена, ч^–1, определяется по методике приложения Г [1], для жилых зданий в рамках работы может быть принята в интервале n_в = 0,5-0,6 ч^–1; β_v – коэффициент, учитывающий снижение объема воздуха в здании за счет наличия внутренних ограждающих конструкций, при использовании в расчете n_в методики СП может быть принят равным β_v = 0,85, при принятии n_в = 0,5-0,6 ч^–1 в рамках работы – β_v = 1; – плотность наружного воздуха соответствующая средней температуре отопительного периода, кг/м³; k_вент – коэффициент эффективности рекуператора, при отсутствии теплоутилизационного оборудования в конструкции системы вентиляции k_вент = 0.

Удельная характеристика бытовых тепловыделений здания k_быт, Вт/(м³·°С), определяется по следующей зависимости:

, (1.9)

где q_быт – величина бытовых тепловыделений на 1 м² площади жилых помещений, Вт/м², q_быт = 10-17 Вт/м² – в зависимости от заселенности квартир, м²/чел; A_ж – площадь жилых помещений здания, м², для представленных в приложении А зданий может быть принята равной A_ж = 0,6A_во; A_во – площадь пола здания по внутреннему обмеру, м².

Удельная характеристика теплопоступлений в здание от солнечной радиации k_рад, Вт/(м³·°С) определяется по формуле:

, (1.10)

где – теплопоступления через окна от солнечной радиации в течение отопительного периода, МДж/год, определяемые по формуле:

, (1.11)

где τ_1ок, τ_2ок – коэффициенты относительной проникания солнечной радиации для светопрозрачных затенений окон и учета затенения светового проема окна, при отсутствии паспортных и проектных данных могут быть приняты согласно данным приложения Л [4]; I_ок1, I_ок2, I_ок3, I_ок4 – средняя за отопительный период величина солнечной радиации на вертикальную поверхность при действительных условиях облачности, соответственно ориентированных по четырем фасадам здания, МДж/(м²·год), принимается по таблице приложения 2 [5]; A_ок1, A_ок2, A_ок3, A_ок4 – площадь светопроемов фасадов здания, ориентированная по четырем сторонам света, м², без учета несветопрозрачной части балконных дверей.

Из зависимости (1.7) видно, что максимальное значение удельной теплозащитной характеристики определяется выбором наименьшего из двух значений, определенного по формулам (1.3) или (1.4) и по формуле:

. (1.12)

Если , рассчитанное по формулам (1.3), (1.4) больше чем полученное по формуле (1.12), то за требуемое значение удельной теплозащитной характеристики принимают , рассчитанное по формуле (1.12), в обратном случае – рассчитанное по формулам (1.3), (1.4).

Проверяется соответствие комплексного требования к тепловому контуру здания поэлементному требованию к нему, по следующей зависимости:

, (1.13)

где A_i – площадь i-го типа наружной ограждающей конструкции здания (стена, пол, потолок, окно, входная дверь) , м²; – коэффициент, учитывающий несоответствие температуры наружного или внутреннего воздуха расчетному температурному перепаду для i-го типа наружной ограждающей конструкции, в рамках работы принимается = 1 (чердак и подвал – неотапливаемые, с оконными проемами); – требуемое приведенное сопротивление теплопередаче i-го типа наружной ограждающей конструкции, определяемое по формуле (1.1).

Расчет проводится с наименьшими коэффициентами m_рi установленными для данных типов ограждений: при соблюдении условия (1.13), нормативное приведенное сопротивление теплопередаче i-го типа наружных ограждающих конструкций принимается с учетом наименьших понижающих коэффициентов m_рi по зависимости (1.5); при несоблюдении условия (1.13) – значения коэффициентов m_рi увеличивают, либо до соблюдения условия (1.13), либо до достижения ими всеми значения m_р = 1.

Пример № 4.

По данным таблицы 14 [1], принимаем значение для 9-ти этажного многоквартирного жилого дома равным = 0,319 Вт/(м³·°C).

Удельная вентиляционная характеристика k_вент равна:

0,184 Вт/(м³·°C).

Удельная характеристика бытовых тепловыделений k_быт составляет:

Вт/(м³·°C).

Для определения теплопоступлений через окна и светопрозрачные проемы балконных дверей, требуется определить конструкцию окон здания. Минимальное значение коэффициента m_р для окон составляет m_р = 0,95, что позволяет в расчетах принять = m_р = 0,555·0,95 = 0,527 (м²·°C)/Вт.

По данным приложения Л [4] принимаем следующие конструкции заполнений оконных проемов: двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из обычного стекла с межстекольным расстоянием 12 мм в деревянных или ПВХ переплетах (τ_1ок = 0,74;τ_2ок = 0,8; = 0,54 (м²·°C)/Вт).

Теплопоступления через окна и от солнечной радиации в течение отопительного периода , для рассматриваемого здания, равны:

= 158022 МДж/год.

Удельная характеристика теплопоступлений в здание от солнечной радиации k_рад определяется по формуле:

= 0,0468 Вт/(м³·°C).

Максимальное значение удельной теплозащитной характеристики здания по формуле (1.12), составляет:

= 0,225 Вт/(м³·°C).

За требуемое значение удельной теплозащитной характеристики принимаем , рассчитанное по формулам (1.3), (1.4), так как оно меньше значения полученного по формуле (1.12).

Входной дверью в подъезд, в данном расчете пренебрегаем, так как доля потерь теплоты через неё к общим теплопотерям через ограждающие конструкции пренебрежимо мала (менее 0,1 %). Проверяем, соблюдается ли условие (1.13) с минимальными коэффициентами m_р, следующим образом:

Вт/(м³·°C).

Условие (1.13) не соблюдается (0,224 > 0,211 Вт/(м³·°C)), увеличиваем коэффициент m_р с 0,63 до 0,72, и проводим повторный расчет:

Вт/(м³·°C).

Условие (1.13) соблюдается (0,210 < 0,211 Вт/(м³·°C)).

Принимаем следующие значения нормативного приведенного сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций:

- наружных стен

= 3,292·0,72 = 2,47 (м²·°C)/Вт;

-перекрытия чердачные и над неотапливаемыми подвалами

= 4,333·0,8 = 3,47 (м²·°C)/Вт.

По полученным значениям нормативного приведенного сопротивления теплопередаче определяют конструкции наружных ограждающих конструкций и их фактическое приведенное сопротивление теплопередаче.

1.5. Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1) Какие требования предъявляются к тепловой защите теплового контура современных зданий?

2) Дайте определение условному и приведенному сопротивлениям теплопередаче наружных ограждающих конструкций.

3) Что такое удельная теплозащитная характеристика здания?

4) Как определяется удельная вентиляционная характеристика здания?

5) Что такое, и чем отличаются нормативное и требуемое приведенные сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций?

6) Каким образом определяются градусо-сутки отопительного периода?

7) Для чего нужна расчетная удельная характеристика расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания? Каким образом она определяется? От каких показателей зависит?

8) Опишите последовательность определения режима эксплуатации нару-жных ограждающих конструкций.

9) Дайте определение удельной характеристика теплопоступлений в здание от солнечной радиации, как её определить?

10) Что такое теплопроводность материала? В чем заключается физический смысл данного параметра?

Глава 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТИЧЕСКИХ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВОГО КОНТУРА ЗДАНИЯ

2.1. Расчет фактического приведенного сопротивления теплопередаче

наружных ограждающих конструкций

Фактическое приведенное сопротивление теплопередаче , м²·°C/Вт, фрагмента теплозащитной оболочки здания или любой выделенной ограждающей конструкции определяется по формуле [1]:

, (2.1)

где – осредненное по площади условное сопротивление теплопередаче фрагмента теплозащитной оболочки здания либо выделенной ограждающей конструкции, м²·°C/Вт; l_j – протяженность линейной неоднородности j-го вида, приходящаяся на 1 м² фрагмента теплозащитной оболочки здания, или выделенной ограждающей конструкции, м/м²; Ψ_j – удельные потери теплоты через линейную неоднородность j-го вида, Вт/м·°C [6]; n_k – количество точечных неоднородностей k-го типа, приходящихся на 1 м² фрагмента теплозащитной оболочки здания, или выделенной ограждающей конструкции, шт./м²; χ_k – удельные потери теплоты через точечную неоднородность k-го вида, Вт/шт.·°C.

Перечень теплотехнических неоднородностей учитываемых при проектировании тепловой защиты наружных ограждающих конструкций зданий приведен в приложении А [6]. Коэффициент теплотехнической однородности, r, вспомогательная величина, характеризующая эффективность конструкции, [1]:

(2.2)

Величина определяется осреднением по площади значений условных сопротивлений теплопередаче всех частей фрагмента теплозащитной оболочкой здания [1]:

, (2.3)

где α_н– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, 8,7 Вт/м²·°C [1]; α_в–коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций [1], Вт/(м²·°С); R_S – термическое сопротивление слоя однородной части фрагмента, (м²·°С)/Вт, определяемое для материальных слоев по формуле [1]:

, (2.4)

где δ_s – толщина слоя, м; λ_s – теплопроводность материала слоя, Вт/(м·°C), принимается по данным приложения Т [1].

2.1.1. Наружная стена

Определение требуемой толщины утеплителя и приведенного сопротивления теплопередаче определяется в следующей последовательности.

Требуемая толщина утеплителя наружной стены равна минимальной толщине утеплителя из стандартного ряда (с шагом 10 мм), при котором фактическое сопротивление теплопередаче больше нормируемого значения (определенного в примере № 4). Выбор толщины утеплителя в конструкции наружной стены сводится к обеспечению следующего условия:

, (2.5)

где A, B – интерполяционные коэффициенты табличных зависимостей линейных теплотехнических неоднородностей от конструкции стены и толщины утеплителя, принимаемые для удобства расчета по приложению Б. В условиях реального проектирования значения Ψ_j определяются интерполяцией для каждого значения расчетной толщины утеплителя из таблиц приложения Г [6]; R_ут – условное сопротивление теплопередаче слоя тепловой изоляции, м²·°C/Вт.

В приведенном равенстве для реальной ограждающей конструкции неизвестно только условное сопротивление теплопередаче утеплителя, которое определяют путем перебора значений толщины утеплителя в некотором интервале, например δ_ут = 0,05…0,15 м.

Пример № 5.Примем конструкцию наружных стен, для рассматриваемого здания (вариант № 1, приложение А): трехслойные стены с эффективным утеплителем и облицовкой из кирпичной кладкой (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Конструкция наружной стены: 1 – штукатурка цементно-песчаная; 2 – газобетонные блоки на цементном вяжущем (p₀ = 600 кг/м³); 3 – утеплитель «КАВИТИ БАТТС» фирмы «Rockwool»; 4 – кладка из керамического пустотного кирпича (p₀ = 1400 кг/м³); 5 – дюбель со стальным сердечником

При расчете приведенного сопротивления теплопередаче таких ограждений, согласно таблице А.1 [6], требуется учитывать следующие теплотехнические неоднородности: тарельчатые анкеры; сопряжения с перекрытиями; сопряжения с балконами; стыки с оконными блоками; примыкание к цокольному ограждению; наружные и внутренние углы.

Теплотехнические характеристики учитываемых в работе линейных теплотехнических неоднородностей представлены в приложении Б. В расчете стен учитываем только тарельчатые анкеры, сопряжения с перекрытиями; сопряжения с балконами; стыки с оконными блоками; наружные и внутренние углы. Добавочные потери в местах примыкания стен к цокольному ограждению и сопряжения с чердачным перекрытием учтены в коэффициенте теплотехнической однородности чердачного перекрытия и над неотапливаемым подвалом.

Технические характеристики слоев наружной стены приведены в таблице 2.1. Исходные данные для расчета приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены сводятся в таблицу 2.2. Число тарельчатых анкеров в среднем составляет n_k = 8-10 шт./м². Толщина межэтажного перекрытия здания принимается равной δ_пер = 210 мм.

Таблица 2.1

Технические характеристики слоев наружной стены

№. Наименование конструктивного слоя	δs, мм	λs, Вт/м·°C	Rs, м²·°C/Вт
0. 1/αв = 1/8,7	-	-	0,115
1. Штукатурка цементно-песчаная		0,93	0,021
2. Газобетонные блоки на цементном вяжущем		0,26	0,962
3. Утеплитель «КАВИТИ БАТТС»	-1	0,04	-1
4. Кладка из керамического пустотного кирпича		0,64	0,187
5. 1/αн = 1/23	-	-	0,043
	1,328
Примечание. 1 – требуется определить.

Таблица 2.2

Исходные данные для расчета приведенного сопротивления теплопередаче