2 страница. Подставляя данные таблиц 2.1 и 2.2 в формулу (2.5) для толщин утеплителя δут = 0,05 0,20 м получаем зависимости: = f(δут)

Подставляя данные таблиц 2.1 и 2.2 в формулу (2.5) для толщин утеплителя δ_ут = 0,05…0,20 м получаем зависимости: = f(δ_ут), = f(δ_ут), = f(δ_ут). Результаты расчета представлены в таблице 2.3 и на рисунке 2.2.

Таблица 2.3

Результаты расчета приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены

δут, мм	Rут, м2·°C/Вт	, м2·°C/Вт	Ψ1l1	Ψ2l2	Ψ3l3	Ψ4l4	∑Ψjlj	∑nkχk	, м2·°C/Вт	r
	1,25	2,578	0,025	0,066	0,038	0,007	0,136	0,032	1,80	0,70
	1,50	2,828	0,025	0,066	0,039	0,007	0,136	0,032	1,92	0,68
	1,75	3,078	0,025	0,066	0,040	0,007	0,137	0,032	2,02	0,66
	2,00	3,328	0,025	0,066	0,041	0,007	0,138	0,032	2,13	0,64
	2,25	3,578	0,024	0,066	0,042	0,006	0,139	0,032	2,22	0,62
	2,50	3,828	0,025	0,066	0,043	0,006	0,140	0,032	2,31	0,60
	2,75	4,078	0,025	0,066	0,044	0,006	0,141	0,032	2,39	0,59
	3,00	4,328	0,026	0,066	0,030	0,006	0,128	0,032	2,56	0,59
	3,25	4,578	0,027	0,066	0,030	0,006	0,129	0,032	2,63	0,58
	3,50	4,828	0,028	0,067	0,031	0,006	0,131	0,032	2,70	0,56
	3,75	5,078	0,029	0,067	0,031	0,005	0,132	0,032	2,77	0,54

Рис. 2.2. Зависимости: 1 – = f(δ_ут), м²·°C/Вт; 2 – = f(δ_ут), 3 – = f(δ_ут), м²·°C/Вт

По данным таблицы 2.3 и рисунка 2.2 принимаем расчетное значение толщины утеплителя δ_ут = 120 мм. Приведенное сопротивление теплопередаче составляет = 2,56 м²·°C/Вт > = 2,47 м²·°C/Вт (по данным примера № 4). Коэффициент теплотехнической однородности составляет r = 0,59.

2.1.2. Перекрытие чердачное и над неотапливаемым подвалом

Расчет требуемой толщины утеплителя чердачного перекрытия и над неотапливаемым подвалом проводится по упрощенной формуле, при известном коэффициенте теплотехнической однородности наружного ограждения:

, (2.6)

где r – коэффициент теплотехнической однородности, для чердачного перекрытия равный r = 0,9 [5], над неотапливаемым подвалом – r = 0,95 [5].

Пример № 6.Конструкция чердачного перекрытия и перекрытия над неотапливаемым подвалом приведены на рисунках 2.3 и 2.4. Результаты расчета толщины утеплителя представлены в таблицах 2.4, 2.5.

Рис. 2.3. Чердачное перекрытие: 1 – железобетонная плита; 2 – пароизоляция фирмы «ISOVER»; 3 – цементно-песчаная стяжка; 4 – теплоизоляционные плиты связующем «РУФ БАТТС» фирмы «Rockwool»; 5 – пленка ПВХ; 6 – асбестоцементный лист в 2 слоя.

Рис. 2.4. Перекрытие над неотапливаемым подвалом: 1 – железобетонная плита; 2 – цементно-песчаная стяжка; 3 – Теплоизоляция из базальтовой минеральной ваты «Флор» фирмы «ISOVER»; 4 – полиэтиленовая пленка; 5 – сборная стяжка из гипсо-волокнистого влагостойкого листа (ГВЛВ); 6 – напольное покрытие (линолеум).

Таблица 2.4

Расчет δ_ут и чердачного перекрытия

I. Расчет известных элементов конструкции чердачного перекрытия
№. Наименование конструктивного слоя	δs, мм	λs, Вт/м·°C	Rs, м2·°C/Вт
0. 1/αв = 1/8,7	-	-	0,115
1. Железобетонная плита	По расчету п. 2.3	0,150
2. Пароизоляционный слой (пренебрегаем)	0,2	-
3. Цементно-песчаная стяжка		0,93	0,053
4. Каменная вата «РУФ БАТТС»	-1	0,041	-1
5. Пленка ПВХ (пренебрегаем)	0,4	-
6. Асбестоцементные листы, 2 слоя		0,52	0,23
7. 1/αн = 1/12	-	-	0,083
Итого:	0,631
II. Расчет приведенного сопротивления конструкции чердачного перекрытия
Нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче , м2·°C/Вт	3,47
Коэффициент теплотехнической однородности r, (по заданию)	0,9
Требуемая толщина утеплителя δут, м, формула (2.6)	0,132
Принимаемая толщина утеплителя δут(ф), м	0,140
Условное сопротивление теплопередаче , м2·°C/Вт, формула (2,3)	4,05
Приведенное сопротивление теплопередаче , м2·°C/Вт, формула (2.5)	3,64
Примечание: 1 – требуется определить

Таблица 2.5

Расчет δ_ут и пола 1-го этажа

I. Расчет известных элементов перекрытия над неотапливаемым подвалом
№. Наименование конструктивного слоя	δs, мм	λs, Вт/м·°C	Rs, м²·°C/Вт
0. 1/αн = 1/12	-	-	0,083
1. Железобетонная плита	По расчету п. 2.3	0,150
2. Цементно-песчаная стяжка		0,93	0,022
3. Базальтовая минеральная вата «Флор»	-1	0,04	-1
4. Пленка ПВХ (пренебрегаем)	0,2	-
5. Гипсоволокнистый лист	30,8	0,36	0,086
6. Линолеум		0,38	0,005
7. 1/αн = 1/8,7	-	-	0,115
Итого:	0,461
II. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче конструкции перекрытия над неотапливаемым подвалом
Нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче , м2·°C/Вт	3,47
Коэффициент теплотехнической однородности r, (по заданию)	0,95
Требуемая толщина утеплителя δут, формула (2.6)	0,127
Принимаемая толщина утеплителя δут(ф), м	0,130
Условное сопротивление теплопередаче , м2·°C/Вт, формула (2,3)	3,71
Приведенное сопротивление теплопередаче , м2·°C/Вт, формула (2.5)	3,53
Примечание: 1 – требуется определить

2.1.3. Входная дверь в подъезд

Минимальное приведенное сопротивление теплопередаче входных дверей определяется как 0,6· наружной стены, равное:

, (2.7)

где t_н – температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92, °C [2]; Δt^н – нормируемый перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружного ограждения, °C, принимается по таблице 5 [1].

Пример № 7.Требуемое приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены равно:

1,49 м²·°C/Вт.

Минимальное нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче входной двери равно 0,6· = 0,6·1,49 = 0,894 м²·°C/Вт.

При отсутствии данных о конструкции двери в дальнейших расчетах расчетное приведенное сопротивление теплопередаче входной двери в подъезд приравнивается к нормируемому значению:

0,894 м²·°C/Вт.

Полученные в примерах № 4-7 значения приведенного сопротивления теплопередаче принимаются для расчета фактической величины удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию, с последующим определением класса энергосбережения здания.

2.2. Определение класса энергосбережения здания

Для оценки достигнутой в проекте здания потребности энергии на отопление и вентиляцию, установлены следующие классы энергосбережения (таблица 2.6) в процентах отклонения расчетной удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания (определяемой по формуле (1.7) от нормируемой величины (принимаемой по таблицам п. 10.1 [1]).

Проектирование зданий класса D и E не допускается.

Таблица 2.6

Классы энергосбережения жилых и общественных зданий

Пример № 8.

Рассчитываем фактическое значение удельной теплозащитной характеристики здания по формуле (1.13):

Вт/(м³·°C).

Определяем фактическое значение удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания, по (1.7):

= 0,294 Вт/(м³·°C).

Величина отклонения расчетного (фактического) значения удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания от нормируемого составляет:

‒7,84 %.

По данным таблицы 2.6 принимаем класс энергосбережения рассматриваемого многоквартирного жилого дома равным «С+».

2.3. Пример определения приведенного термического сопротивления

теплопередаче пустотной железобетонной плиты

Расчет приведенного термического сопротивления пустотной панели перекрытия представлен для двух случаев: чердачного перекрытия и перекрытия над неотапливаемым подвалом. Плита выполнена из железобетона с коэффициентом теплопроводности λ_Б = 2,04 Вт/(м·°C). Поперечное сечение плиты с размерами и расчетная схема сечения приведены на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Поперечное сечение плиты (а) и расчетная схема (б)

Для простоты расчета принимаем схему сечения плиты с квадратными отверстиями в плите вместо круглых. Так, сторона эквивалентного по площади квадрата (A_квадр = A_круга):

м.

Выделяем регулярный элемент и делим его плоскостями, параллельными тепловому потоку. Получаем два параллельных участка. Участок I – однородный, участок II – многослойный, состоящий из двух одинаковых по толщине слоев «а» и «в», а также горизонтальной воздушной прослойки. Сопротивления теплопередаче этих участков и соответственно равны:

м²·°C/Вт, (2.8)

(2.9)

Для панели чердачного перекрытия горизонтальная воздушная прослойка с потоком теплоты снизу вверх отделена от холодного чердака слоем утеплителя, поэтому в ней воздух находится при положительной температуре. Для прослойки толщиной 0,14 м в этих условиях 0,15 м²·°C/Вт. Следовательно, 0,15 + 0,04 = 0,19 м²·°C/Вт.

Для панели перекрытия над неотапливаемым подвалом с утеплителем, лежащим над железобетонной плитой, горизонтальная воздушная прослойка от холодного техподполья не отделена слоем утеплителя, поэтому в ней воздух находится при отрицательной температуре. Для прослойки толщиной 0,14 м в этих условиях при потоке теплоты сверху вниз 0,15 м²·°C/Вт. Следовательно, 0,15 + 0,04 = 0,19 м²·°C/Вт.

Сопротивление теплопередаче всего регулярного элемента при разбивке его плоскостями, параллельными тепловому потоку, определяем по формуле, м²·°C/Вт:

, (2.10)

где – площадь i-го участка части ограждения, м²; – приведенное сопротивление теплопередаче i-го участка, м²·°C/Вт; m – число участков ограждающей конструкций с различным приведенным сопротивлением теплопередаче.

Для чердачного перекрытия и пола 1-го этажа:

= 0,152 м²·°C/Вт

Делим регулярный элемент плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку, и получаем три параллельных участка. Участок «а» и «в» – однородные, участок «б» – неоднородный, состоящий из горизонтальной воздушной прослойки и слоя железобетона шириной I = 0,07 м и толщиной б = 0,14 м ( 0,14/2,04 = 0,069 м²·°C/Вт).

Определяем сопротивление теплопередаче этих участков:

= 0,02 м²·°C/Вт (2.11)

Для чердачного перекрытия и пола 1-го этажа:

= 0,108 м²·°C/Вт (2.12)

Сопротивление теплопередаче всего регулярного элемента м²·°C/Вт при разбивке его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку, определяем по формуле:

, (2.13)

Для чердачного перекрытия и пола 1-го этажа:

= 0,148 м²·°C/Вт.

Приведенное термическое сопротивление теплопередаче плиты, определяется по формуле, м²·°C/Вт:

(2.14)

Для чердачного перекрытия и пола 1-го этажа:

= 0,150 м²·°C/Вт.

2.4. Контрольные вопросы и задания для самостоятельной работы

1) Что такое коэффициент теплотехнической однородности наружной ограждающей конструкции здания?

2) Как определить сопротивление теплопередаче наружной ограждающей конструкции здания?

3) Дайте определение линейной и точечной теплотехнической неоднородности ограждающей конструкции, каков её физический смысл?

4) Как определить условное сопротивление теплопередаче наружной ограждающей конструкции здания?

5) Как определить класс энергосбережения здания?

6) Какой минимальный класс энергосбережения зданий допустим в современном строительстве зданий?

Глава 3. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО, ВОЗДУШНОГО И ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ

3.1. Расчет распределения температуры по сечению наружного ограждения

Температура в характерных сечениях наружных ограждений определяется по формуле, °C:

(3.1)

где t_i – температура на внутренней поверхности i-го слоя, °C; t_i+1 – температура на наружной поверхности i-го слоя (на внутренней поверхности последующего слоя ограждения).

Пример № 8. Температуры на внутренней поверхности слоев стены опре-деляются следующим образом:

Штукатурка цементно-песчаная – = 19,62 °C;

Газобетонные блоки – = 19,37 °C;

Тепловая изоляция – = 7,81 °C;

Кладка из керамического кирпича – = ‒28,24°C;

Температура на наружной поверхности стены:

= ‒30,48 °C.

Проверка правильности расчета:

= ‒31 °C.

Полученное значение соответствует расчетной температуре наружного воздуха. Расчет распределения температуры по сечению наружных ограждений, рассмотренных в главе 2, приведен на рисунке 3.1.

Рис. 3.1. Распределение температуры по сечению ограждения: а – наружная стена;

б – чердачное перекрытие; в – перекрытие над неотапливаемым подвалом

3.2. Определение воздухопроницаемости наружной стены

Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций R_u, (м²·ч·Па)/кг, должно быть не менее нормируемого сопротивления воздухопроницанию , (м²·ч·Па)/кг, определяемого по формуле:

= Δp/G_н, (3.2)

где Δp – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па; G_н – нормируемая поперечная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг/(м²·ч).

Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций Δp, Па, определяется по формуле:

Δp = 0,55Н(γ_н – γ_в) + 0,03γ_нv², (3.3)

где H – высота здания (от уровня пола первого этажа до верха вытяжной шахты); γ_н, γ_в – удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м³; v –максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более, м/с, согласно [7].

Сопротивление воздухопроницанию R_u, (м²·ч·Па)/кг, многослойной ограждающей конструкции следует рассчитывать по формуле:

R_u = R_u1 + R_u2 +…+ R_un, (3.4)

где R_u1, R_u2, … R_un – сопротивления воздухопроницанию отдельных слоев ограждающей конструкции, (м²·ч·Па)/кг.

Пример № 9.Проведем расчет для стены рассматриваемой в главе 2.

Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций Δp, Па, составляет:

.

Нормируемое сопротивление воздухопроницанию наружной стены , (м²·ч·Па)/кг, равно:

= 53,8/0,5 ≈ 107,6 (м²·ч·Па)/кг.

Фактическое сопротивление воздухопроницанию R_u наружной стены:

R_u = (373·20/15) + (21·250/140) + (2·120/50) + 1 = 540,6 (м²·ч·Па)/кг

R_u = 540,6 (м²·ч·Па)/кг > = 107,6 (м²·ч·Па)/кг – нормативное требование к воздухопроницаемости наружного ограждения выполняется.

3.3. Расчет защиты наружной стены от переувлажнения

Защита от переувлажнения ограждающих конструкций должна обеспечиваться путем проектирования ограждающих конструкций с сопротивлением паропроницанию внутренних слоев не менее требуемого значения, определяемого расчетом одномерного влагопереноса (осуществляемому по механизму паропроницаемости). Сопротивление паропроницанию R_п, м²·ч·Па/мг, ограждающей конструкции должно быть не менее наибольшего из следующих требуемых сопротивлений паропроницанию:

а) требуемого сопротивления паропроницанию , м²·ч·Па/мг (из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации), определяемого по формуле:

(3.5)

б) требуемого сопротивления паропроницанию , м²·ч·Па/мг (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха), равного:

(3.6)

где e_в – парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетных температуре и относительной влажности воздуха в помещении:

(3.7)

где Е_в – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре внутреннего воздуха помещения t_в; φ_в – относительная влажность внутреннего воздуха, 60 %; R_п.н – сопротивление паропроницанию, (м²·ч·Па)/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью максимального увлажнения; e_н – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха за годовой период, Па; z₀ – продолжительность периода влагонакопления, сут, принимаемая равной периоду с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха; Е₀ – парциальное давление насыщенного водяного пара в плоскости максимального увлажнения, Па, определяемое при средней температуре наружного воздуха периода влагонакопления z₀; ρ_w – плотность материала увлажняемого слоя, кг/м³; δ_w – толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины однородной (однослойной) стены или толщине слоя многослойной ограждающей конструкции, в котором располагается плоскость максимального увлажнения; Δw – предельно допустимое приращение влажности в материале увлажняемого слоя, % по массе, за период влагонакопления z₀, принимается по таблице 10 [1].