Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Строительные конструкции
Издательство:
Инфра-Инженерия
Год издания: 2023
Кол-во страниц: 96
Дополнительно
Вид издания:
Учебно-методическая литература
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-1527-9
Артикул: 815625.01.99
Приводятся обобщенные данные, необходимые при выполнении расчетов по определению теплоизоляционного материала в ограждающих конструкциях. Рассматриваются графики распределения температур и влажности в толще ограждающих конструкций и на внутренних поверхностях, а также даются рекомендации по привязке типовых наружных конструкций к заданному району строительства. Для студентов направлений 08.03.01 и 08.04.01 «Строительство» всех форм обучения.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 08.03.01: Строительство
- ВО - Магистратура
- 08.04.01: Строительство
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Н. А. Драпалюк, Д. А. Драпалюк, А. В. Исакова ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ Учебно-методическое пособие Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023
УДК 697
ББК 38.113
Д72
Рецензенты:
и. о. заведующего кафедрой теплогазоснабжения и нефтегазового дела Воронежского государственного технического университета
КитаевДмитрий Николаевич
Драпалюк, Н. А.
Д72 Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений : учебно-методическое пособие / Н. А. Драпалюк, Д. А. Драпалюк, А. В. Исанова. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 96 с.: ил., табл.
ISBN 978-5-9729-1527-9
Приводятся обобщенные данные, необходимые при выполнении расчетов по определению теплоизоляционного материала в ограждающих конструкциях. Рассматриваются графики распределения температур и влажности в толще ограждающих конструкций и на внутренних поверхностях, а также даются рекомендации по привязке типовых наружных конструкций к заданному району строительства.
Для студентов направлений 08.03.01 и 08.04.01 «Строительство» всех форм обучения.
УДК 697
ББК38.113
ISBN 978-5-9729-1527-9
© Драпалюк Н. А., Драпалюк Д. А., Исанова А. В., 2023
© Воронежский государственный технический университет, 2023
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
Оглавление
Введение.........................................................5
ГЛАВА 1. Тепловая защита зданий..................................6
1.1. Общие положения...........................................6
1.2. Поэлементные требования к теплозащитной оболочке здания...7
1.3. Комплексное требование к теплозащитной оболочке здания....9
1.4. Санитарно-гигиеническое требование к теплозащитной оболочке здания...............................10
ГЛАВА 2. Исходные данные для теплотехнического расчета наружных ограждающих конструкций................................11
2.1. Задание..................................................11
2.2. Климатологическая характеристика района строительства....11
2.3. Теплофизические свойстваматериалов.......................12
ГЛАВА 3. Расчет теплозащитных характеристик наружных ограждений ... 14
ГЛАВА 4. Анализ теплового режима наружного ограждения...........17
ГЛАВА 5. Проверка наружных ограждений на паропроницаемость.......21
ГЛАВА 6. Проверка наружных ограждений на теплоустойчивость.......25
ГЛАВА 7. Теплоусвоение поверхности полов........................27
ГЛАВА 8. Проверка наружных ограждений на воздухопроницаемость....30
ГЛАВА 9. Метод расчета приведенного термического сопротивления комбинированных ограждающих конструкций.........................31
9.1. Общие положения..........................................31
9.2. Конструктивные особенности теплозащиты наружных стен.....32
9.3. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче неоднородных ограждающих конструкций с учетом линейных и точечных теплотехнических однородностей......................34
9.4. Теплотехнические расчеты наружных стен с учетом коэффициента теплотехнической однородности.................................35
ГЛАВА 10. Требования к расходу тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий.............................................38
Библиографический список........................................42
Приложения......................................................43
Приложение А. Задание на выполнение расчетной работы
«Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций зданий» по дисциплине «Строительная теплофизика»......................43
Приложение Б. Варианты районов строительства...................45
Приложение В. Климатологическая характеристика городов по данным [2].... 46
Приложение Г. Варианты конструкции наружных стен..............56
3
Приложение Д. Варианты конструкции чердачных покрытий..............58 Приложение Е. Варианты конструкции перекрытий над подвалами (полов первого этажа).............................................60 Приложение Ж. Расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий по данным [1]...................62 Приложение И. Пример теплотехнического расчета наружных ограждающих конструкций..................................72 4
Введение
Учебно-методическое пособие «Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций зданий и сооружений» предназначено для формирования общих и специальных знаний о явлениях передачи теплоты, переноса влаги, фильтрации воздуха применительно к вопросам строительства и овладения методиками расчета теплофизических показателей ограждающих конструкций. Учебное пособие помогает обобщить теоретические знания, полученные при изучении дисциплины «Строительная теплофизика», освоить методики и приобрести практические навыки при выполнении теплотехнического расчета наружных ограждающих конструкций отапливаемых зданий, в которых необходимо поддерживать определенный температурно-влажностный режим.
Учебно-методическое пособие устанавливает объем, последовательность и методику выполнения теплотехнического расчета ограждающих конструкций зданий и сооружений, дает необходимые указания и сведения для расчета и проектирования тепловой защиты здания.
Пособие предназначено для студентов направления 08.03.01 и 08.04.01 «Строительство» всех форм обучения.
5
ГЛАВА 1
Тепловая защита зданий
1.1. Общие положения
Проектирование зданий и сооружений должно осуществляться с учетом требований к ограждающим конструкциям, приведенных в нормах [1], в целях обеспечения:
J заданных параметров микроклимата, необходимых для жизнедеятельности людей и работы технологического или бытового оборудования;
J тепловой защиты;
J защиты от переувлажнения ограждающих конструкций;
J эффективности расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию;
J необходимой надежности и долговечности конструкций.
Долговечность ограждающих конструкций следует обеспечивать применением материалов, имеющих надлежащую стойкость (морозостойкость, влагостойкость, биостойкость, коррозионную стойкость, стойкость к температурным воздействиям, в том числе циклическим, к другим разрушительным воздействиям окружающей среды), предусматривая в случае необходимости специальную защиту элементов конструкций.
В нормах [1] устанавливают требования к:
J приведенному сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций здания;
J удельной теплозащитной характеристике здания;
J ограничению минимальной температуры и недопущению конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающих конструкций в холодный период года, за исключением светопрозрачных конструкций с вертикальным остеклением (с углом наклона заполнений к горизонту 45° и более);
J теплоустойчивости ограждающих конструкций в теплый период года;
J воздухопроницаемости ограждающих конструкций;
J влажностному состоянию ограждающих конструкций;
J теплоусвоению поверхности полов;
J расходу тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий.
Теплозащитная оболочка здания должна отвечать следующим требованиям:
1. Приведенное сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций должно быть не меньше нормируемых значений (поэлементные требования);
2. Удельная теплозащитная характеристика здания должна быть не больше нормируемого значения (комплексное требование);
3. Температура на внутренних поверхностях ограждающих конструкций должна быть не ниже минимально допустимых значений (санитарно-гигиеническое требование).
Требования тепловой защиты здания будут выполнены при одновременном выполнении требований 1,2 и 3.
6
1.2. Поэлементные требования
к теплозащитной оболочке здания
Нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, ЯдОрм, (м^°С)/Вт, согласно [1], следует определять по формуле
RH°pM = R™p тр, (1)
где R™p - базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, (м²-°С)/Вт, следует принимать в зависимости от градусо-суток отопительного периода, (ГСОП), (°С-сут)/год региона строительства по табл. 1;
тр - коэффициент, учитывающий особенности региона строительства. В расчете по формуле (1) принимается равным 1. Допускается снижение значения коэффициента тр в случае, если при выполнении расчета удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию здания по методике [1] выполняются требования к данной удельной характеристике. Значения коэффициента тр при этом должны быть не менее: тр = 0,63 - для стен, тр = 0,95 - для светопрозрачных конструкций, тр = 0,8 - для остальных ограждающих конструкций.
Таблица 1 - Базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций
Здания Градусо-сутки Базовые значения требуемого сопротивления
и помещения, отопительного периода теплопередачи R^, (м2-°С)/Вт, ограждающих конструкций
коэффициенты ГСОП, °С-сут/год стен покрытий перекрытий окон и балконных фонарей
аив и перекрытий чердачных, над дверей, витрин с вертикальным
над проездами неотапливаемыми и витражей остеклением
подпольями
и подвалами
1. Жилые, лечебно- 2000 2.1 3.2 2.8 0.3 0.3
профилактические и 4000 2.8 4.2 3.7 0.45 0.35
детские учреждения, 6000 3.5 5.2 4.6 0.6 0.4
школы, интернаты, 8000 4.2 6.2 5.5 0.7 0.45
гостиницы 10 000 4.9 7.2 6.4 0.75 0.5
и общежития 12 000 5.6 8.2 7.3 0.8 0.55
а - 0.00035 0.0005 0.00045 - 0.000025
в - 1.4 2.2 1.9 - 0.25
2. Общественные, 2000 1.8 2.4 2.0 0.3 0.23
кроме указанных 4000 2.4 3.2 2.7 0.4 0.28
выше, администра- 6000 3.0 4.0 3.4 0.5 0.33
7
Окончание таблицы 1
Здания Градусо-сутки Базовые значения требуемого сопротивления
и помещения, отопительного периода теплопередачи R„p, (м2-°С)/Вт, ограждающих конструкций
коэффициенты ГСОП, °С-сут/год стен покрытий перекрытий окон и балконных фонарей
аив и перекрытий чердачных, над дверей, витрин с вертикальным
над проездами неотапливаемыми и витражей остеклением
подпольями
и подвалами
тивные и бытовые,
производственные 8000 3.6 4.8 4.1 0.6 0.38
и другие здания 10 000 4.2 5.6 4.8 0.7 0.43
и помещения 12 000 4.8 6.4 5.5 0.8 0.48
с влажным или
мокрым режимом
а - 0.0003 0.0004 0.00035 0.00005 0.000025
в - 1.2 1.6 1.3 0.2 0.25
2000 1.4 2.0 1.4 0.25 0.2
3. Производственные 4000 1.8 2.5 1.8 0.3 0.25
с сухим и нормаль- 6000 2.2 3.0 2.2 0.35 0.3
ным режимами 8000 2.6 3.5 2.6 0.4 0.35
10 000 3.0 4.0 3.0 0.45 0.4
12 000 3.4 4.5 3.4 0.5 0.45
а - 0.0002 0.00025 0.0002 0.000025 0.000025
в - 1.0 1.5 1.0 0.2 0.15
Примечания:
1. Значения FRJ’ для величин ГСОП, отличающихся от табличных, следует определять по формуле
R.:p = аГСОП + в, (2)
где ГСОП - градусо-сутки отопительного периода для конкретного пункта, (°С-сут)/год; а, в - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий, за исключением графы 6 для группы зданий в поз. 1, где для интервала до 6000 (°С-сут)/год: а = 0.000075, в = 0.15; для интервала 6000-8000 (°С-сут)/год: а = 0.00005, в = 0.3; для интервала 8000 (°С-сут)/год и более: а = 0.000025, в = 0.5.
2. Нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче глухой части балконных дверей должно быть не менее чем в 1,5 раза выше нормируемого сопротивления теплопередаче светопрозрачной части этих конструкций.
3. Для зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м³, нормируемые значения приведенного сопротивления теплопередаче, должны определяться для каждого конкретного здания.
Градусо-сутки отопительного периода следует определять
ГСОП = (1в - 1оп)7оп,
(3)
где 1в - расчетная температура внутреннего воздуха, °С;
8
ton - средняя температура за отопительный период, °C;
Zon - продолжительность отопительного периода, сут/год.
В случаях, когда средняя наружная или внутренняя температура для отдельных помещений отличается от принятых в расчете ГСОП, базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций, определенные по табл. 1, умножаются на коэффициент nt, который рассчитывается по формуле
-*.
.*
ч
nt
t:
-в'
-от
Чв Чот
(4)
,
где tj, 1от - средняя температура внутреннего и наружного воздуха для дан-
ного помещения, °C;
tu, 1от - то же, что в формуле (3).
1.3. Комплексное требование к теплозащитной оболочке здания
Нормируемое значение удельной теплозащитной характеристики здания, fcgg, Вт/(м²-°С), следует принимать в зависимости от отапливаемого объема здания и ГСОП отопительного периода района строительства по табл. 2.
Удельная теплозащитная характеристика здания рассчитывается по [1].
Таблица 2 - Нормируемые значения удельной теплозащитной характеристики здания
Отапливаемый объем Значения fcgg, Вт/(м2-°С), при значениях ГСОП,
здания, Vот, м3 (°С-сут)/год
1000 3000 5000 8000 12 000
150 1.206 0.892 0.708 0.541 0.321
300 0.957 0.708 0.562 0.429 0.326
600 0.759 0.562 0.446 0.341 0.359
1200 0.606 0.449 0.356 0.272 0.207
2500 0.486 0.360 0.286 0.218 0.166
6000 0.391 0.289 0.229 0.175 0.133
15 000 0.327 0.242 0.192 0.146 0.111
50 000 0.277 0.205 0.162 0.124 0.094
200 000 0.269 0.182 0.145 0.111 0.084
Примечания: начений величин объема зданий и ГСОП, а также
1. Для промежуточных з ым объемом более 200 000 м3 значение fcОбб$ рассчи-
для зданий с отапливаем f-----4,74--1_ у < д60
тывается по формуле 0,00013 ГСОП+0,61 ■ ^707 от
п тр _ 0.I6- --- ; (5)
fc об ------И„ > 960
V 0,00013 ГСОП+0,61 от
9
Окончание таблицы 2
к % =
8,5
4гсоп ■
(6)
2. При достижении величиной к™? , вычисленной по формуле (5), значений меньших, чем определенных по формуле (6), следует принимать значения к™?, определенные по формуле (6).
1.4. Санитарно-гигиеническое требование к теплозащитной оболочке здания
Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции (за исключением вертикальных светопрозрачных конструкций, т. е. с углом наклона к горизонту 45° и более) в зоне теплопроводных, в углах и оконных откосов, а также зенитных фонарей должна быть не ниже точки росы внутреннего воздуха при расчетной температуре наружного воздуха.
Минимальная температура внутренней поверхности остекления вертикальных светопрозрачных конструкций, т. е. с углом наклона к горизонту 45° и более (кроме производственных зданий) должна быть не ниже 3 °C, для производственных зданий - не ниже О °C. Минимальная температура внутренней поверхности непрозрачных элементов вертикальных светопрозрачных конструкций не должна быть ниже точки росы внутреннего воздуха помещения при расчетной температуре наружного воздуха.
Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции должна определяться по результатам расчетных температурных полей всех зон с теплотехнической неоднородностью или по результатам испытаний в климатической камере в аккредитованной лаборатории.
Относительную влажность внутреннего воздуха для определения точки росы следует принимать:
J для помещений жилых зданий, больничных учреждений, диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, общеобразовательных детских школ, детских садов, яслей, яслей-садов (комбинатов) и детских домов - 55 %;
J для кухонь - 6О%;
J для ванных комнат - 65 %;
J для теплых подвалов и подполий с коммуникациями - 75%;
J для теплых чердаков жилых зданий - 55%;
J для других помещений общественных зданий (за исключением вышеуказанных) - 50 %.
10
ГЛАВА 2
Исходные данные для теплотехнического расчета наружных ограждающих конструкций
2.1. Задание
Район строительства, вариант ограждающих конструкций, назначение здания, ориентация здания по сторонам света, расчетные параметры внутреннего воздуха, режим эксплуатации здания и тема для спецзадания принимаются по прил. 1, выданному преподавателем.
2.2. Климатологическая характеристикарайона строительства
Климатологическую характеристику района строительства определяют по [2] и для наглядности заносим в табл. 3.
Таблица 3 - Климатологическая характеристика района строительства
№ Наименование величин Обозна- Размер- Численное
п/п чение ность значение
Средняя температура наиболее
1 холодной пятидневки 1х5 °C
(обеспеченностью 0,92)
2 Средняя температура наиболее 1хм °C
холодного месяца
3 Средняя относительная влажность фхм %
наружного воздуха при 1хм
4 Средняя температура 1от °C
за отопительный период
5 Продолжительность отопительного /от сут/год
периода
Средняя температура периода
6 с отрицательными среднесуточными 1о °C
температурами
Продолжительность периода
7 с отрицательными среднесуточными /о сут/год
температурами
8 Средняя температура самого t-тм °C
жаркого месяца
9 Максимальная амплитуда Атм °C
температурных колебаний в июле
11
Окончание таблицы 3
№ Наименование величин Обозна- Размер- Численное
п/п чение ность значение
10 Максимальная скорость из средних Ухм м/с
скоростей ветра по румбам в январе
11 Минимальная скорость из средних VTM м/с
скоростей ветра по румбам в июле
m max с ср
12 Суммарная солнечная радиация: Iг ’ Is
- на горизонтальную поверхность т-max т-ср Вт/м2
- на вертикальную поверхность Ie ’ Ie Вт/м2
t1
t2
t3
t4
Средняя температура t5
13 наружного воздуха t6 °C
по месяцам t7
t8
t9
t10
t11
t12
2.3. Теплофизические свойства материалов
По [1] определяем зону влажности района строительства и условия эксплуатации ограждающих конструкций. Характеристики строительных материалов типовых ограждающих конструкций определяем по [1] и для удобства заносим в табл. 4.
Таблица 4 - Теплофизические свойства строительных материалов
Номер слоя Наименование № материала по Толщина слоя, 8i, м Плотность материала, Расчетные характеристики
материала [3, прил. Д] pi, кг/м3 в условиях эксплуатации
Расчетное массовое Коэффициент Коэффициент Коэффициент
отношение влаги, теплопроводности теплоусвоения паропроницаемости
Wi, % Xi, Вт/(м*°С) Si, Вт/(м2-°С) p i, кг/(м ч Па)
Наружная стена
1
2
12