0727_Shihov_FizikaSredy_UchebPos_2021
.pdf- для других помещений общественных зданий (за исключением вышеуказанных) - 50%.
2.7. Исходные данные для проектирования тепловой защиты зданий и сооружений
Проектирование тепловой защиты зданий начинается с установления исходных данных, к которым относятся:
-параметры температурно-влажностного режима помещений;
-наружные климатические условия района строительства;
-расчетные характеристики теплотехнических свойств строительных материалов и конструкций;
-отапливаемые площади и внутренний объем здания.
2.7.1.Параметры внутреннего воздуха помещений
Расчетные параметры внутреннего воздуха жилых и общественных
зданий для холодного периода необходимо принимать согласно табл. 2.8. Параметры внутреннего воздуха и относительной влажности произ-
водственных зданий следует принимать согласно ГОСТ 12.1.2005 и норм проектирования соответствующих зданий.
Таблица 2.8 Температура и относительная влажность воздуха внутри здания
для холодного периода года
|
|
|
Допустимая |
|
|
Температура воздуха |
относитель- |
|
Тип здания |
ная влаж- |
|
|
внутри здания, tint ,оC |
||
|
ность воз- |
||
|
|
|
|
|
|
|
духа, int ,% |
|
|
|
|
1. |
Жилые, школьные и другие обще- |
по ГОСТ 30494 |
55+5 |
ственные здания (кроме приведенных в |
(в интервале20+2) |
|
|
п.2 и 3) |
|
|
|
2. |
Поликлиники и лечебные учреждения |
по ГОСТ 30494 |
55+5 |
|
|
(в интервале 21+1) |
|
3. |
Детские дошкольные учреждения |
по ГОСТ 30494 |
55+5 |
|
|
(в интервале 20+1) |
|
4. |
Общественные, кроме указанных |
по ГОСТ 30494 |
55+15 |
выше, административные и бытовые, |
(в интервале 16 - 21 ) |
|
|
производственные и другие здания и |
|
|
|
помещения с влажным или мокрым ре- |
|
|
|
жимами |
|
|
|
5. |
Производственные с сухим и нор- |
по нормам проектиро- |
55+5 |
мальным режимами* |
вания соответствую- |
|
|
|
|
щих зданий |
|
|
31 |
|
|
2.7.2. Наружные климатические условия района строительства
Наружные климатические условия зависят от района строительства и устанавливаются согласно данным свода правил СП 131. 13330.2012 «Строительная климатология». В качестве расчетной температуры наружного воздуха (tн),оС, для конкретного района строительства необходимо принимать температуру наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 согласно табл. 3.1 свода правил СП 131.13330.2012 «Строительная климатология». При отсутствии данных для конкретного пункта строительства принимается температура ближайшего населенного пункта, приведенного в табл. 3.1 СП 131. 13330.2012.
Продолжительность отопительного режим (zот), сут, и расчетную температуру наружного воздуха (tот), оC, в течение отопительного периода следует принимать по табл. 3.1 СП 131. 13330.2012 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10оС – при проектировании лечебно – профилактических, детских учреждений и домов – интернатов для престарелых, и не более 8оС – в остальных случаях.
2.7.3. Расчетные характеристики строительных материалов и конструкций
Расчетные теплотехнические характеристики наиболее часто применяемых строительных материалов и конструкций, приведены в соответствующих приложениях и таблицах свода правил СП 50. 13330 «Тепловая защита зданий». К ним относятся:
- коэффициент теплопроводности ( ),Вт/ (м·оС);
-коэффициент теплоусвоения при периоде 24 ч (s), Вт/(м2·оС);
-удельная теплоемкость в сухом состоянии (cо), кДж/(кг оС);
- коэффициент паропроницаемости ( ние паропроницанию (Rп), м2∙ч Па/мг;
), мг/(м∙ч·Па) или сопротивле-
-термическое сопротивление воздушных прослоек (Ral), (м2оС)/Вт;
-сертифицированные значения приведенного сопротивления тепло-
передаче окон, балконных дверей, фонарей (
R |
тр |
|
|
oф |
|
),
(м2оС)/Вт;
-сопротивление воздухопроницанию (Rи), м2∙ч·Па/кг, или сертифицированные значения, м2· ч/кг, для окон, балконных дверей и фонарей;
-коэффициент поглощения солнечной радиации поверхностью ограждения ( ).
Допускается расчетные теплотехнические показатели эффективных теплоизоляционных материалов (минераловатных, стекловолокнистых и по-
лимерных), а также материалов, не приведенных в своде правил СП 50.
32
13330.2012, принимать по результатам теплотехнических испытаний, проведенными аккредитованными испытательными лабораториями.
2.7.4. Расчет отапливаемых площадей и объемов зданий
При расчетах теплоэнергетических параметров зданий для заполнения теплоэнергетического паспорта здания при определении площадей и объемов необходимо руководствоваться следующими правилами.
Отапливаемую площадь здания определяют как площадь этажей (в том числе и мансардного, отапливаемого цокольного и подвального) здания, измеряемую в пределах внутренних поверхностей наружных стен, включая площадь, занимаемую перегородками и внутренними стенами. Площадь антресолей, галерей и балконов зрительных и других залов следует включать в отапливаемую площадь здания.
В отапливаемую площадь здания не включаются площади технических этажей, подвала (подполья), холодных не отапливаемых веранд, а также чердака или его частей, не занятых под мансарду.
Площадь жилых помещений здания подсчитывается как сумма площадей всех общих комнат (гостиных) и спален.
Отапливаемый объем здания определяется как произведение площади этажа на внутреннюю высоту, измеряемую от поверхности пола первого этажа до поверхности потолка последнего этажа.
Для определения объема воздуха, заполняющего здание, отапливаемый объем умножается на коэффициент 0,85.
Площадь наружных ограждающих конструкций определяют по внутренним размерам здания. Общая площадь наружных стен (с учетом оконных и дверных проемов) определяется как произведение периметра наружных стен по внутренней поверхности на внутреннюю высоту здания, измеряемую от поверхности пола первого этажа до поверхности потолка последнего этажа, с учетом площади оконных и дверных откосов глубиной от внутренней поверхности стены до внутренней поверхности оконного или дверного блока. Суммарная площадь окон определяется по размерам проемов в свету. Площадь наружных стен (непрозрачной части) равна разности общей площади наружных стен и площади окон и наружных дверей.
Площадь горизонтальных наружных ограждений (покрытия, чердачного и цокольного перекрытия) подсчитывают так же, как площадь этажа здания (в пределах внутренних поверхностей наружных стен).
При наклонных поверхностях потолков последнего этажа площадь покрытия, чердачного перекрытия определяют так же, как площадь внутренней поверхности потолка.
33
2.8. Определение приведенного сопротивления теплопередаче фрагмента теплозащитной оболочки здания
Наибольший объем тепловых потерь приходится на стены, поэтому для энергоэффективного строительства через стены правильный учет тепловых потерь является первейшей задачей.
В строительной практике к наиболее распространенным относятся следующие виды стеновых конструкций:
-железобетонные трехслойные панели;
-кладки из блоков легкого, особо легкого бетона, или крупноформатных камней;
-трехслойные стены с эффективным утеплителем и облицовкой из кирпичной кладки;
-системы фасадные теплоизоляционные, композиционные с наружными штукатурными слоями (далее СФТК);
-системы наружной теплоизоляции с вентилируемой воздушной прослойкой;
-тонкостенные панели (в том числе «сэндвич-панели»);
-витражное и модульное остекление.
2.8.1. Типовая разбивка на теплозащитные элементы основных видов стен
Для определения удельных потерь теплоты конструкция ограждения разбивается на теплозащитные элементы, в качестве которых выбирают отдельные участки конструкции, детали, прорезающие утеплитель, а также стыки между различными конструкциями.
При теплотехническом расчете необходимо выделять те элементы стенового ограждения, которые влияют на тепловые потери через конструкцию. Наиболее распространенными элементами являются примыкания оконных блоков. В то же время, удельные потери теплоты стыков плит перекрытий и балконных плит характеризуются более высокими показателями. Примыкания к фундаменту и покрытию существенны только для малоэтажного строительства.
При разбивке на элементы необходимо учитывать следующие пра-
вила:
-совокупность выделенных элементов должна быть достаточна, т. е. содержать все узлы конструкции;
-элементы не должны пересекаться друг с другом.
При разбивке ограждающих конструкций выделяют следующие виды элементов:
34
- плоский элемент; - линейный элемент; - точечный элемент.
К плоским элементам относятся фрагменты стен с наружной облицовкой кирпичом или утепленных слоем.
К линейным элементам относятся:
- стыки плит перекрытий и балконных плит; - стыки с оконными блоками; - примыкание к фундаменту; - примыкание к покрытию;
- стык с другими видами стеновых конструкций.
К точечным элементам относятся элементы крепежа утеплителя (анкеры, гибкие связи, кронштейны и т.п.) к стеновому ограждению.
Из перечисленных выше видов стеновых конструкций имеется типовой набор элементов:
Железобетонные трехслойные панели:
-гибкие связи или шпонки;
-стыки панелей;
-стыки с плитами перекрытий или балконными плитами;
-стыки с оконными блоками;
-примыкание к фундаменту;
-примыкание к покрытию;
-стык с другими видами стеновых конструкций.
Кладки из блоков легкого, особо легкого бетона, или крупноформатных камней:
-швы кладки, включая армирование;
-стыки с плитами перекрытий или балконными плитами;
-стыки с оконными блоками;
-примыкание к фундаменту;
-примыкание к покрытию;
-стык с другими видами стеновых конструкций.
Трехслойные стены с эффективным утеплителем и облицовкой из кирпичной кладки:
-армирование или связи, проходящее через утеплитель;
-крепеж утеплителя;
-стыки с плитами перекрытий или балконными плитами;
-стыки с оконными блоками;
-примыкание к фундаменту;
-примыкание к покрытию;
35
-стык с другими видами стеновых конструкций.
Системы фасадные теплоизоляционные (СФТК):
-крепеж утеплителя анкером с тарельчатым дюбелем;
-стыки с балконными плитами;
-стыки с оконными блоками;
-примыкание к фундаменту;
-примыкание к покрытию;
-стык с другими видами стеновых конструкций.
Системы наружной теплоизоляции
свентилируемой воздушной прослойкой:
-крепеж утеплителя (анкер с тарельчатым дюбелем);
-кронштейны;
-металлические противопожарные рассечки;
-стыки с балконными плитами;
-стыки с оконными блоками;
-примыкание к фундаменту;
-примыкание к покрытию;
-стык с другими видами стеновых конструкций.
Тонкостенные панели (в том числе сэндвич-панели):
-армирование или связи, проходящее через утеплитель;
-крепеж утеплителя;
-стыки с плитами перекрытий или балконными плитами;
-стыки с оконными блоками;
-примыкание к фундаменту;
-примыкание к покрытию;
-стык с другими видами стеновых конструкций.
В практике не все из перечисленных элементов находят применение. Так, например, в общественных зданиях могут отсутствовать балконы и лоджии, а значит и стыки с этими конструктивными элементами отсутствуют. Анкеры с тарельчатыми дюбелями имеют неметаллический распорный элемент и их удельные потери теплоты значительно меньше погрешности, поэтому они в расчете не учитываются.
2.8.2. Алгоритм расчета приведенного сопротивления теплопередаче
Расчет основан на представлении фрагмента теплозащитной оболочки здания в виде набора независимых элементов, каждый из которых влияет на тепловые потери через фрагмент (далее теплозащитных элементов).
Расчет удельных потерь теплоты через элементы ограждающей конструкции должен содержать:
36
а) схему или чертеж, позволяющие понять состав и устройство элемента.
б) перечисление всех элементов составляющих конструкцию; в) удельную геометрическую характеристику для каждого из перечис-
ленных элементов; г) температурное поле узла содержащего элемент;
д) принятые в расчете температурного поля температуры наружного и внутреннеговоздуха, а также геометрические размеры узла конструкции, включенного в расчетную область.
ж) минимальную температуру на внутренней поверхности конструкции и поток теплоты через узел, полученные в результате расчетов.
з) удельные потери теплоты через элемент.
Приведенное сопротивление теплопередаче (0пр) наружных стен определяется по формуле (2.24):
|
пр |
= |
|
1 |
|
|
= |
|
|
1 |
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
о |
|
|
1 |
+ ∑l Ψ |
+ ∑n χ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
aU |
+ |
l Ψ |
+ |
n χ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
k |
|||||||
|
|
|
|
усл |
k |
|
∑ i i |
|
∑ j j |
|
∑ k |
|||
|
|
|
|
j j |
k |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.24) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Rо |
усл |
- осредненное по площади условное сопротивление тепло- |
||||||||||||
|
|
|||||||||||||
передаче фрагмента теплозащитной оболочки здания либо выделенной ограждающей конструкции, (м2оС)/Вт;
lj - протяженность линейной неоднородности j-го вида, приходящаяся на 1 м2 фрагмента теплозащитной оболочки здания, или выделенной ограждающей конструкции, м/м2;
Ψj - удельные потери теплоты через линейную неоднородность j-ого вида, Вт/(м∙оС);
nk - количество точечных неоднородностей k-го вида, приходящихся на 1м2:
ai - удельный геометрический показатель (площадь плоского элемента конструкции i-го вида, приходящаяся на 1 м2 фрагмента теплозащитной оболочки здания, или выделенной ограждающей конструкции, м2/м2, определяемый по формуле (2.25):
ai = |
|
(2.25) |
∑ |
где A - площадь i-той части фрагмента, м2;
Ui - коэффициент теплопередачи однородной i-той части фрагмента теплозащитной оболочки здания (удельные потери теплоты через плоский элемент i-го вида), Вт/(м2∙оС), определяемый по формуле (2.26):
37
U = |
1 |
|
усл |
||
i |
||
|
R |
|
|
о, i |
(2.26)
где - условное сопротивление теплопередаче однородной части фрагмента теплозащитной оболочки здания i-го вида, (м2∙оС)/Вт, которое определяется расчетом по формуле (2.27):
усл |
= |
1 |
+ ∑R + |
1 |
R |
α |
α |
||
о, i |
|
s |
||
|
|
в |
s |
н |
|
|
|
|
2.27)
где aв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2 ∙оС);
aн - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2∙оС);
R - термическое сопротивление слоя однородной части фрагмента, (м2)/Вт, определяемое для материальных слоев по формуле (2.28):
Rs = |
δs |
(2.28) |
|
λs |
|||
|
|||
|
|
где δs - толщина слоя, м;
λs - теплопроводность материала слоя ограждения, Вт/(м∙оС), принимаемая по приложению (Т) СП 50. 13330.2012.
Рассчитанные значения удельных геометрических характеристик элементов стенового ограждения, удельные потери теплоты через элемент и удельные потоки теплоты сводят в табл. 2.9.
Таблица 2.9 Определение удельного потока теплоты через ограждающую
конструкцию стены
|
|
|
|
|
|
|
Доля общего |
Элемент |
Удельный |
Удельные |
Удельный поток |
потока теп- |
|||
конструк- |
геометри- |
потери |
теплоты, обуслов- |
лоты через |
|||
ции |
ческий |
теплоты |
ленный элемен- |
фрагмент |
|||
|
показатель |
|
|
|
том |
фасада, % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Плоский |
a = |
м2/м2 |
|
U1= |
U1 a1= |
Вт/(м2оС) |
|
эле-мент 1 |
|
|
Вт/(м2оС) |
|
|
|
|
Линейный |
l1= |
м/м2 |
Ψ1= |
Вт/(м |
Ψ1l1= |
Вт/(м2оС) |
|
элемент 1 |
|
|
|
оС)) |
|
|
|
Линейный |
l2= |
м/м2 |
Ψ2= |
Вт/(м |
Ψ2l2= |
Вт/(м2оС) |
|
элемент 2 |
|
|
|
оС) |
|
|
|
Точечный |
nk |
|
|
Xk |
nkXk=Вт/(м2оС) |
|
|
Итого |
|
|
|
|
1/Rпр= |
100% |
|
|
|
|
|
|
Вт/(м2оС) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
38 |
|
|
|
Коэффициент теплотехнической однородности, (r), вспомогательная величина, характеризующая эффективность утепления конструкции, определяется по формуле (2.29):
|
пр |
|
|
R |
|
r = |
о |
|
усл |
||
|
||
|
R |
|
|
о |
(2.29)
Величина (Rоусл) определяется осреднением по площади значений условных сопротивлений теплопередаче всех частей фрагмента теплозащитной оболочки здания по формуле (2.30):
усл |
|
∑ A |
|
1 |
= |
i |
= |
||
R |
∑R |
|
||
о |
|
|
aU |
|
|
|
|
||
|
|
A |
|
|
|
|
|
∑ i i |
|
|
|
i |
|
|
|
|
усл |
|
|
|
|
о, i |
|
|
(2.30)
2.8.3. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований
Согласно своду правил СП 50.13330 температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций должна быть не ниже минимально допустимых значений температуры точки росы.
Температура на внутренней поверхности ограждающей конструкции определяется по формуле (2.31).
|
|
в |
= |
t |
|
|
t |
в |
t |
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
||||
|
|
|
в |
|
усл |
|
|
(2.31) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
в |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
где |
tв - расчетная |
температура внутреннего воздуха здания, оС; |
|||||||||||
tн - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, оС; |
|||||||||||||
Rо |
усл |
- условное сопротивление теплопередаче ограждающей констр- |
|||||||||||
|
|||||||||||||
кукции, (м2∙оС)/Вт;
aв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2∙оС);
Температура точки росы (tр) определяется по приложению (Р) СП 23- 101-2004 в зависимости от температуры и относительной влажности внутреннего воздуха помещений.
2.9. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций
Приближенный расчет приведенного сопротивления теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций проводится в соответствии с методикой, изложенной в приложении (Е) СП 50.13330. В качестве плоского
39
элемента выступает стеклопакет в своей центральной (однородной) части, а в качестве линейных элементов принимаются узлы стыка стеклопакета с рамой, включая раму.
Сопротивление теплопередаче центральной части стеклопакета принимается по результатам испытаний в аккредитованной лаборатории. В случае отсутствия данных испытаний допускается принимать нормативные начения сопротивления теплопередаче центральной части стеклопакета по приложению 2.
Требуемое сопротивление теплопередаче центральной части стеклопакета определяется по формуле 2.16 в зависимости от величины градусосуток отопительного режима. При этом численные значения коэффициентов а и b следует принимать в зависимости от величины градусо-суток:
|
- для интервала до 6000, оСсут/год: |
а = 0,000075; |
b = 0,15; |
|
|
- для интервала 6000-8000,оСсут/год: а = 0,00005; |
b = 0,3; |
||
|
- для интервала 8000 оСсут/год и более: а = 0,000025;b = 0,5. |
|||
|
Не рекомендуется заменять в стеклопакетах воздух инертными га- |
|||
зами |
без использования |
низкоэмиссионных покрытий, так как это мероприятие |
||
практически не дает эффекта. |
|
|
||
|
Рекомендуется |
комбинировать |
стекла с низкоэмиссионным по- |
|
крытием с заполнением межстекольного |
пространства |
инертными газами, |
||
так |
как в этом случае достигается максимальный эффект от каждого меро- |
|||
приятия. |
|
|
|
|
Промежуточные значения расстояний между стеклами в стеклопакетах принимаются интерполяцией.
2.10. Методика теплофизического расчета навесных фасадных систем с вентилируемой воздушной прослойкой
Теплотехнический расчет параметров теплового и влажностного режима стен с навесными фасадными системами (далее система НФС) приведен в при-
ложении (Л) СП 50.13330.2012.
Теплотехнический расчет НФС состоит из:
- подбора толщины утеплителя для стены с НФС, минимально необходимой для удовлетворения нормативным требованиям по сопротивлению теплопередаче;
-расчета влажностного режима конструкции и проверки влажности материалов на удовлетворение нормативным требованиям;
-уточнения характеристик материалов с учетом их средней влажности в расчетный период;
-расчета воздухообмена в воздушной прослойке;
40