книги / Физико-техническое проектирование ограждающих конструкций зданий

слоев (считая от внутренней поверхности).

1.6. Графический метод определения температуры внутри многослойной ограждающей конструкции (метод Ф окина-Власова)

При определении температур в многослойных ограждаю­ щих конструкциях задачу проще решить графическим методом.

С этой целью на горизонтальной оси откладывают после­ довательно в некотором масштабе не действительные слои ог­ раждающей конструкции, а их сопротивления теплопередаче, начиная с сопротивления теплопередаче внутренней поверхно­ сти ограждения и кончая сопротивлением теплопередаче на­ ружной поверхности ограждения, так, чтобы сумма всех отрез­ ков изображала в выбранном масштабе величину общего сопро­ тивления теплопередаче ограждения /?0, м2*°С/Вт (рис. 1.2).

0°

Рис. 1.2. Графический метод определения температур в многослойном ограждении

21

С левой стороны от ограждения задаются масштабом тем­ ператур, размещая их по вертикали.

Через полученные на горизонтальной оси точки проводят вертикальные линии и на крайних вертикалях откладывают в принятом масштабе слева вверх значение температуры внут­ реннего tim и слева внизу значение температуры наружного tM

воздуха от горизонтальной оси, проходящей через О °С, получая точки А и В, которые соединяют прямой, проходящей через всю ограждающую конструкцию с одним и тем же углом наклона.

Точки пересечения прямой АВ с соответствующими верти­ кальными линиями границ конструктивных слоев соответству­

температур переносят на чертеж конструкции ограждения, вы­ полненный в линейном масштабе, и соединяют прямыми ли­ ниями точки, соответствующие температурам на границах сло­ ев. Полученная ломаная линия x'si, т'р х2, х'к представляет ре­

альный график изменения температуры внутри многослойной ограждающей конструкции. Более крутой наклон этого графика отображает слои из малотеплопроводного материала, а более пологий - наоборот, из материалов с большой теплопровод­ ностью.

1.7. Влияние расположения конструктивны х слоев на распределение температуры

внутри ограждающ их конструкций

В теплозащите последовательность расположения слоев в ограждающей конструкции не играет важной роли. Располо­ жение слоев в значительной мере влияет на изменение темпера­ туры внутри ограждения и особенно при влагозащите ограж­ дающей конструкции.

Влияние последовательности расположения слоев на изме­ нение температур внутри ограждения рассматривается на огра­ ждающих конструкциях, выполненных из кирпичной кладки с различным расположением утепляющего слоя (рис. 1.3).

Вследствие отсутствия утеплителя в однослойной кирпич­ ной стене, оштукатуренной с обеих сторон (рис. 1.3, а), проис­

22

ходит резкое падение температуры. При этом часть ограждения находится в области отрицательных температур в холодный пе­ риод времени и испытывает значительные температурные на­ пряжения. Резкое падение температуры показывает, что при от­ ключении системы отопления тепловая энергия будет относи­ тельно быстро переходить из стены в наружный воздух и теплонакопительная способность такого ограждениия будет быстро исчерпана.

Рис. 1.3. Распределение температур по сечению ограждающих конст­ рукций: а - однослойной конструкции; б - при размещении утеплителя с наружной стороны; в - то же, с внутренней стороны; г - то же, внут­ ри ограждения; д - то же, с наружной стороны и устройством вентили­ руемой воздушной прослойкой

При наружном расположении слоя утеплителя вся толщина кирпичной кладки находится в области положительных темпе­ ратур (рис. 1.3, б). При отключении отопления наружу будет пе­ редаваться незначительное количество тепловой энергии, так

23

как ее передача будет задерживаться утеплителем. В кирпичной кладке не будут возникать трещины от температурных дефор­ маций. Расположение утепляющего слоя снаружи защищает кирпичную кладку зимой от сильного охлаждения, а летом - от перегрева, что обеспечивает комфортные условия проживания людей.

В случае расположения утепляющего слоя с внутренней сто­ роны ограждения вся толщина кирпичной стены в зимний период будет находиться в области отрицательных температур и испыты­ вать значительные температурные напряжения (рис. 1.3, в). Кроме того, расположение утепляющего слоя с внутренней стороны ограждения может привести к появлению конденсата на наружной стороне утеплителя, что со временем может при­ вести к потере утеплителем своих теплоизолирующих свойств. Особенно негативные последствия при таком расположении утепляющего слоя наблюдаются в бетонных стенах и в невентилируемых совмещенных покрытиях, в которых возможно появ­ ление трещин от температурных напряжений вследствие того, что коэффициент температурного расширения у бетона в 2 раза больше, чем у кирпичной кладки. Для нейтрализации этих нега­ тивных последствий необходимо предусмотреть перед утепли­ телем дополнительный слой пароизоляции из синтетического материала или алюминиевой фольги.

Расположение утеплителя внутри кирпичной стены являет­ ся более предпочтительным, так как несущий слой стены в этом случае располагается в области положительных температур и при отключении отопления обеспечивает в течение длитель­ ного времени отдачу тепла в помещения (рис. 1.3, г). Несущая часть стены в течение года не испытывает температурного на­ пряжения. Однако при таком расположении утеплителя воз­ можно образование конденсата на его наружной поверхности, так как плоскость возможной конденсации в многослойных ог­ раждающих конструкциях совпадает с наружной поверхностью утеплителя.

Наиболее рациональным является расположение утеплите­ ля с наружной стороны ограждения с устройством вентили­ руемой воздушной прослойки перед облицовочным слоем (рис. 1.3, д). Расположение утеплителя с внешней стороны сте­

24

ны способствует тому, что вся толщина кирпичной кладки на­ ходится в области положительных температур и не испытывает температурных напряжений. Стена зимой остается теплой, по­ этому в помещении обеспечивается комфортный микроклимат. Наличие вентилируемой воздушной прослойки способствует от­ ведению конденсационной влаги из утепляющего слоя во внеш­ нюю среду, а наличие облицовочного слоя предотвращает намо­ кание утепляющего слоя от дождя.

1.8. М етодика проектирования тепловой защ иты зданий

Основной задачей проектирования тепловой защиты зда­ ний является создание комфортных условий микроклимата по­ мещений при минимальном расходе тепловой энергии на под­ держание нормируемых параметров воздушной среды и обеспе­ чение санитарно-гигиенических условий.

Тепловая защита зданий осуществляется в соответствии с требованиями СНиП 23-02-03. Порядок проектирования тепло­ вой защиты зданий, приведенный в СП 23-101-04, следующий:

- устанавливают исходные данные для проектирования те­ пловой защиты;

- выбирают нормируемые показатели тепловой защиты, в соответствии с которыми проводят теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций;

-осуществляют конструктивные решения наружных огра­ ждающих конструкций и проверяют их соответствие санитарногигиеническим требованиям;

-рассчитывают теплоэнергетические параметры здания, которые вносят в энергетический паспорт здания.

Согласно СНиП 23-02-03 к нормируемым показателям теп­ ловой защиты зданий относятся:

а) нормируемые значения сопротивления теплопередаче для отдельных ограждающих конструкций здания;

б) нормируемые величины температурного перепада меж­ ду температурами внутреннего воздуха и на внутренней по­ верхности ограждения, а также температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции и температурой точки росы;

25

в) нормируемый удельный расход тепловой энергии на отопление здания.

Для жилых и общественных зданий требуется выполнение показателей «а» и «б» либо «б» и «в», а для производственных зданий - «а» и «б». Выбор нормируемых показателей тепловой защиты зданий относится к компетенции проектной организации.

Санитарно-гигиеническим требованиям должны отвечать все наружные ограждающие конструкции, так как они обеспе­ чивают комфортные условия пребывания людей в помещениях и предотвращают внутренние поверхности ограждающих конст­ рукций от увлажнения и разрушения.

В случае, когда в качестве нормируемых показателей теп­ ловой защиты выбраны показатели «а» и «б», определение теп­

-определяю т нормируемые значения сопротивления теп­ лопередаче Rreq, м2-°С/Вт, для всех видов наружных ограждаю­

щих конструкций;

-осущ ествляю т конструктивное решение всех наружных ограждающих конструкций;

-проверяют на допустимую величину расчетного темпера­

турного перепада At0, а также выполнения условия невыпаде-

ния конденсата на внутренних поверхностях наружных ограж­ дающих конструкций;

-рассчитываю т термоэнергетические параметры, харак­ теризующие расход тепловой энергии здания на нужды отоп­ ления, результаты которых заносят в энергетический паспорт здания.

По показателям «в» и «б» выбор теплозащитных свойств ограждающих конструкций осуществляют в следующей после­ довательности:

- устанавливают класс энергетической эффективности здания;

26

- рассчитывают градусо-сутки отопительного периода и определяют нормируемые значения сопротивлений теплопе­ редаче наружных ограждающих конструкций (наружных стен, покрытий, чердачных и цокольных перекрытий, окон и фонарей, наружных дверей и ворот);

-определяю т нормируемую величину удельного расхода тепловой энергии на отопление здания q в зависимости от его

функционального назначения и этажности и осуществляют кор­ ректировку этой величины в случае назначения класса А или В и подключения здания к централизованной системе теплоснаб­ жения или стационарному электроотоплению;

- устанавливают расчетный удельный расход тепловой

энергии на отопление здания за отопительный период q f s,

сравнивают его с нормируемым значением q и при необходи­ мости осуществляют корректировку показателей с целью сни­ жения расчетной величины

Классы энергетической эффективности жилых и общест­ венных зданий выбирают в соответствии с табл. 1.4.

Классы А и В устанавливают для вновь возведенных и ре­ монтируемых зданий на стадии разработки проекта и впослед­ ствии их уточняют по результатам эксплуатации путем прове­ дения теплотехнических испытаний не менее чем через год по­ сле ввода здания в эксплуатацию. Установленный в результате натурных испытаний класс энергетической эффективности по данным измерения энергопотребления за отопительный период заносят в энергетический паспорт здания.

Класс С присваивают по результатам натурных испытаний вновь возведенных и реконструированных зданий после их экс­ плуатации сроком не менее одного года.

Классы Д и Е устанавливают для эксплуатируемых зданий, возведенных до 2000 г., с целью разработки органами админи­ страции субъектов Российской Федерации очередности меро­ приятий по тепловой защите этих зданий.

27

1.9. Исходные данные для проектирования тепловой защ иты зданий

Проектирование тепловой защиты зданий начинается с ус­ тановления исходных данных, к которым относятся:

-параметры температурно-влажностного режима поме­ щений;

-наружные климатические условия района строительства;

-расчетные характеристики теплотехнических свойств строительных материалов и конструкций;

-отапливаемые площади и внутренний объем здания.

1.9.1. П арам етры внутреннего воздуха помещений

Расчетные параметры внутреннего воздуха жилых и обще­ ственных зданий для холодного периода необходимо принимать согласно табл. 1.5.

Параметры внутреннего воздуха и относительной влаж­ ности производственных зданий следует принимать согласно ГОСТ 12.1.005 и норм проектирования соответствующих зданий.

Таблица 1.5

Температура и относительная влажность воздуха внутри здания для холодного периода года

29

Для теплых чердаков и техподполий, а также в неотапли­ ваемых лестничных клетках жилых зданий с квартирной систе­ мой отопления расчетную температуру внутреннего воздуха следует принимать:

- для технических подвалов (техподполье) tbM = 2 °С; - д л я неотапливаемых лестничных клеток tM = 5 °С;

Наружные климатические условия зависят от района строи­ тельства и устанавливаются согласно СНиП 23-01-99.

В качестве расчетной температуры наружного воздуха ta t,

°С, для конкретного района строительства необходимо прини­ мать температуру наиболее холодной пятидневки с обеспечен­ ностью 0,92 согласно табл. 1 СНиП 23-01-99. При отсутствии данных для конкретного пункта строительства принимается

четную температуру наружного воздуха tht, °С, в течение отопи­

тельного периода следует принимать по табл. 1 СНиП 23-01-99, для периода со средней суточной температурой наружного воз­ духа не более 10 °С - при проектировании лечебно-профилакти­ ческих, детских учреждений и домов-интернатов для престаре­ лых, и не более 8 °С - в остальных случаях.

1.9.3.Расчетны е характеристики строительны х материалов

иконструкций

Расчетные характеристики, наиболее часто применяе­ мых строительных материалов и конструкций, приведены в со­ ответствующих приложениях и таблицах СП 23-101-04. К ним относятся:

30