Masterdel1.ru

МастерДел №1
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коэффициент теплотехнической однородности для оконных откосов

Расчет коэффициента теплотехнической однородности. Несколько слов о коэффициенте теплотехнической однородности ограждающих конструкций

  1. 1. Расчет коэффициента теплотехнической однородности r по формуле (2.7)
  2. Таблица Б.1
  3. Таблица для определения коэффициента ki
  4. 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,5 2

    2 1,02 1,01 1,01 1,01 1 1 1 1

    5 1,16 1,11 1,07 1,05 1,04 1,03 1,02 1,0110 1,33 1,25 1,15 1,1 1,08 1,06 1,04 1,0330 1,63 1,47 1,27 1,18 1,14 1,11 1,07 1,05

    10 — 40 2,65 2,2 1,77 1,6 1,55 — — —

    2 1,02 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1

    5 1,12 1,08 1,05 1,04 1,03 1,03 1,02 1,0110 1,18 1,13 1,07 1,05 1,04 1,04 1,03 1,0230 1,21 1,16 1,1 1,07 1,05 1,04 1,03 1,02

    2 1,05 1,04 1,03 1,02 1,01 1,01 1,01 1,01

    5 1,28 1,21 1,13 1,09 1,07 1,06 1,04 1,0310 1,42 1,34 1,22 1,14 1,11 1,09 1,07 1,0530 1,62 1,49 1,3 1,19 1,14 1,12 1,09 1,06

    2 1,06 1,04 1,03 1,02 1,02 1,01 1,01 1,01

    5 1,25 1,2 1,14 1,1 1,08 1,07 1,05 1,0310 1,53 1,42 1,25 1,16 1,12 1,11 1,08 1,0530 1,85 1,65 1,38 1,24 1,18 1,15 1,11 1,08

    2 1,03 1,02 1,02 1,01 1,01 1,01 1 1

    5 1,12 1,10 1,07 1,05 1,04 1,03 1,02 1,0110 1,2 1,16 1,1 1,07 1,06 1,05 1,03 1,0230 1,28 1,22 1,14 1,09 1,07 1,06 1,04 1,035 1,32 1,25 1,17 1,13 1,1 1,08 1,06 1,0410 1,54 1,42 1,27 1,19 1,14 1,12 1,09 1,0630 1,79 1,61 1,38 1,26 1,19 1,16 1,12 1,08

    2 1,07 1,05 1,04 1,03 1,02 1,02 1,01 1,01

    5 1,36 1,28 1,18 1,14 1,11 1,09 1,07 1,0510 1,64 1,51 1,33 1,23 1,18 1,15 1,11 1,0830 2,05 1,82 1,5 1,33 1,25 1,21 1,16 1,11
    Схема теплопроводного включенияλm / λКоэффициент ki при α / δ
    I
    II
    III при c / δ0,25
    0,5
    0,75
    IV при c / δ0,25
    0,5
    0,75
  • Таблица Б.2
  • Таблица для определения коэффициента ψ
  • 0,25 0,5 1 2 5 10 20 50 150

    0,024 0,041 0,066 0,093 0,121 0,137 0,147 0,155 0,19

    — — — 0,09 0,231 0,43 0,665 1,254 2,491

    0,25 0,016 0,02 0,023 0,026 0,028 0,029 0,03 0,03 0,031

    0,5 0,036 0,054 0,072 0,083 0,096 0,102 0,107 0,109 0,110,75 0,044 0,066 0,095 0,122 0,146 0,161 0,168 0,178 0,194

    0,25 0,015 0,02 0,024 0,026 0,029 0,031 0,033 0,039 0,048

    0,5 0,037 0,056 0,076 0,09 0,103 0,12 0,128 0,136 0,150,75 0,041 0,067 0,01 0,13 0,16 0,176 0,188 0,205 0,22
    Схема теплопроводно го включенияЗначения коэффициента ψ при αλt / δisol λisol
    I
    IIб
    III при c / δ
    IV при c / δ

    Примечание. Обозначения и схемы приняты по прил. 5* СНиП II-3-79* (изд. 1998 г.)

  • Пример расчета
  • Определить приведенное сопротивление теплопередаче панели с эффективным утеплителем (пенополистирол) и стальными обшивками общественного здания.
  • А. Исходные данные
  • Размеры панели 6×2 м. Конструктивные и теплотехнические характеристики панели:
  • толщина стальных обшивок 0,001 м, коэффициент теплопроводности λ = 58 Вт/(м · °С), толщина пенополистирольного утеплителя 0,2 м, коэффициент теплопроводности 0,04 Вт/(м · °С).
  • Отбортовка листового материала вдоль протяженных сторон панели приводит к образованию теплопроводного включения типа IIб (прил. 5* СНиП II-3-79* (изд. 1998 г.)), имеющего ширину a = 0,002 м.
  • Б. Порядок расчета
  • Сопротивления теплопередаче вдали от включения Rocon и по теплопроводному включению Ro′:
  • Rocon = 1 / 8,7 + 2(0,001 / 58) + 0,2 / 0,04 + 1 / 23 = 5,16 м2 · °С/Вт;
  • Ro′ = 1 / 8,7 + (2 · 0,001 + 0,2) / 58 + 1 / 23 = 0,162 м2 · °С.
  • Значение безразмерного параметра теплопроводного включения для табл. Б.2
  • aλt / δisolλisol = 0002 · 58 / (0,2 · 0,04) = 14,5
  • По табл. Б.2 по интерполяции определяем величину ψ
  • ψ = 0,43 + [(0,665 — 0,665) · 4,5] / 10 = 0,536
  • Коэффициент ki по формуле (2.8)
  • ki = 1 + 0,536 = 52,94
  • Коэффициент теплотехнической однородности панели по формуле (2.7)
  • r = 1 / < 0,002 · 6 · 52,94>= 0,593
  • Приведенное сопротивление теплопередаче по формуле (2.6)
  • Ror = 0,593 · 5,16 = 3,06 м2 · °С/Вт.
  • 2. Расчет коэффициента теплотехнической однородности r по формуле (2.9)
  • Таблица Б.3
  • Таблица для определения коэффициента влияния fi
  • Вид теплопроводного включения

    10 20Rcm / Rkcon:1 и более —

    0,07 0,12

    0,9 —

    0,14 0,17

    0,8 0,01

    0,17 0,19

    0,7 0,02

    0,24 0,26

    0,6 0,03

    0,31 0,34

    0,5 0,04

    0,38 0,41

    0,4 0,05

    0,45 0,48

    0,3 0,06

    0,52 0,55

    Оконные откосы

    20 мм

    δF′ / δw′:0,2

    0,67

    0,3

    0,62

    0,4

    0,55

    0,5

    0,48

    0,6

    0,41

    0,7

    0,35

    0,8

    0,28

    Утолщение внутреннего железобетонного слояRy / Rkcon:0,9

    0,8

    0,7

    0,6

    0,5

    Гибкие связи диаметром, мм:4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    18

    20

    Коэффициент влияния fi
    Стыкибез примыкания внутренних огражденийс примыканием внутренних ограждений
    без реберс ребрами толщиной, мм
    0,1
    0,13
    0,2
    0,27
    0,33
    0,39
    0,45
    без реберс ребрами толщиной
    10 мм
    0,450,58
    0,410,54
    0,350,47
    0,290,41
    0,230,34
    0,170,28
    0,110,21
    0,02
    0,12
    0,28
    0,51
    0,78
    0,05
    0,1
    0,16
    0,21
    0,25
    0,33
    0,43
    0,54
    0,67

    Примечания:
    1. В таблице приведены Rkcon, Rcm, Ry — термические сопротивления, м2 · °С/Вт, соответственно панели вне теплопроводного включения, стыка, утолщения внутреннего железобетонного слоя, определяемые по формуле (2.2); δF′ и δw′ — расстояния, м, от продольной оси оконной коробки до ее края и до внутренней поверхности панели.
    2. Промежуточные значения следует определять интерполяцией.

  • Пример расчета
  • Определить приведенное сопротивление теплопередаче Ror одномодульной трехслойной железобетонной панели на гибких связях с оконным проемом крупнопанельного жилого дома серии III.
  • А. Исходные данные
  • Панель толщиной 300 мм содержит наружный и внутренний железобетонные слои, которые соединены между собой двумя подвесками (в простенках), подкосом, расположенным в нижней зоне подоконного участка, и распорками: 10 — у горизонтальных стыков и 2 — в зоне оконного откоса (рис. Б.1).
  • Рис. Б.1. Конструкция трехслойной панели на гибких связях
  • 1 — распорки; 2 — петля; 3 — подвески; 4 — бетонные утолщения (δ = 75 мм внутреннего железобетонного слоя); 5 — подкос
  • В табл. Б.4 приведены расчетные параметры панели.
  • В зоне подвесок и петель внутренний бетонный слой имеет утолщения, заменяющие часть слоя утеплителя.
  • Таблица Б.4
  • Б. Порядок расчета
  • Конструкция ограждения содержит следующие теплопроводные включения: горизонтальные и вертикальные стыки, оконные откосы, утолщения внутреннего железобетонного слоя и гибкие связи (подвески, подкос, распорки).
  • Для определения коэффициента влияния отдельных теплопроводных включений предварительно рассчитаем по формуле (2.2) термические сопротивления отдельных участков панели:
  • в зоне утолщения внутреннего железобетонного слоя
  • Ry = 0,175 / 2,04 + 0,06 / 0,042 + 0,065 / 2,04 = 1,546 м2 · °С/Вт;
  • по горизонтальному стыку
  • Rjng = 0,1 / 2,04 + 0,135 / 0,047 + 0,065 / 2,04 = 2,95 м2 · °С/Вт;
  • по вертикальному стыку
  • Rjnv = 0,175 / 2,04 + 0,06 / 0,047 + 0,065 / 2,04 = 1,394 м2 · °С/Вт;
  • термическое сопротивление панели вдали от теплопроводных включений
  • Rkcon = 0,1 / 2,04 + 0,135 / 0,042 + 0,065 / 2,04 = 3,295 м2 · °С/Вт.
  • Условное сопротивление теплопередаче вдали от теплопроводных включений
  • Rocon = 1 / 8,7 + 3,295 + 1 / 23 = 3,453 м2 · °С/Вт.
  • Так как панель имеет вертикальную ось симметрии, то определение последующих величин осуществляем для половины панели:
  • Определим площадь половины панели без учета проема окна
  • Ao = 0,5 · (2,8 · 2,7 — 1,48 · 1,51) = 2,66 м2.
  • Толщина панели δw = 0,3 м.
  • Определим площадь зон влияния Ai и коэффициент fi для каждого теплопроводного включения панели:
  • для горизонтального стыка
  • Rjng / Rkcon = 2,95 / 3,295 = 0,895
  • По табл. Б.3 fi = 0,1. Площадь зоны влияния по формуле (2.10)
  • Ai = 0,3 · 2 · 1,25 = 0,75 м2;
  • для вертикального стыка
  • Rjnv / Rkcon = 1,394 / 3,295 = 0,423
  • По табл. Б.3 fi = 0,375. Площадь зоны влияния по формуле (2.10)
  • Ai = 0,3 · 2,8 = 0,84 м2.
  • для оконных откосов при δF′ = 0,065 м и δw′ = 0,18 м, по табл. Б.3 fi = 0,374. Площадь зоны влияния половины оконного проема с учетом угловых участков определяется по формуле (2.11)
  • Ai = 0,5 · = 1,069 м2;
  • для бетонных утолщений внутреннего железобетонного слоя в зоне подвески и петли при Ry′ / Rkcon = 1,546 / 3,295 = 0,469, по табл. Б.3 fi = 0,78. Суммарную площадь зоны влияния утолщений подвески и петли находим по формуле (2.12)
  • Ai = (0,6 + 2 · 0,3)(0,47 + 0,1) + (0,2 + 0,3 + 0,1)(0,42 + 0,3 + 0,075) = 1,161 м2;
  • для подвески (диаметр стержня 8 мм) по табл. Г.3 fi = 0,16, площадь зовы влияния по формуле (2.12)
  • Ai = (0,13 + 0,3 + 0,14)(0,4 + 2 · 0,3) = 0,57 м2;
  • для подкоса (диаметр стержня 8 мм) по табл. Б.3 fi = 0,16, по формуле (2.12)
  • Ai = (0,13 + 0,3)(0,22 + 0,3 + 0,09) = 0,227 м2.
  • для распорок (диаметр стержня 4 мм) по табл. Б.3 fi = 0,05.
  • При определении суммарной площади зоны влияния пяти распорок следует учитывать, что ширина зоны влияния со стороны стыка ограничена краем панели и составляет 0,09 м. По формуле (2.13):
  • Ai = 5(0,3 + 0,3)(0,3 + 0,09) = 1,17 м2.
  • Рассчитаем r по формуле (2.9)
  • r = 1 / <1 + · (0,84 · 0,375 + 0,75 · 0,1 + 1,069 · 0,374 + 1,161 · 0,78 + 0,57 · 0,16 + 0,227 · 0,16 + 1,17 · 0,05)>= 0,71
  • Приведенное сопротивление теплопередаче панели определим по формуле (2.6)
  • Ror = 0,71 · 3,453 = 2,45 м2 · °С/Вт.
  • 1. Указания Мосгосэксперизы.Скачать

    Для стен с оконными проемами r = 0, 75 — 0,85 в зависимости от соотношения площади окон к площади фасада (для соотношения 0,18 величина r = 0,8);

    Для глухих участков стен r = 0,92;

    Для перекрытий верхнего этажа, совмещенных с покрытием кровли r = 0,95;

    Для утепленного чердачного или цокольного перекрытия r = 0,97.

    2. ГОСТ Р 54851-2011 КОНСТРУКЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫЕ ОГРАЖДАЮЩИЕ НЕОДНОРОДНЫЕ. Скачать

    Вид стен и использованные материалы

    Из однослойных легкобетонных панелей

    Из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и гибкими связями

    Расчет коэффициента теплотехнической однородности r по формуле (11)

    Пример расчета

    Определить приведенное сопротивление теплопередаче R r одномодульной трехслойной железобетонной панели на гибких связях с оконным проемом жилого крупнопанельного дома серии III-133.

    Таблица И.3 — Определение коэффициента влияния fi

    Вид теплопроводного включенияКоэффициент влияния fi
    СтыкиБез примыкания внутренних огражденийС примыканием внутренних ограждений
    Без реберС ребрами толщиной, мм:
    Rcm/Rk con :
    1 и более0,070,12
    0,90,10,140,17
    0,80,010,130,170,19
    0,70,020,20,240,26
    0,60,030,270,310,34
    0,50,040,330,380,41
    0,40,050,390,450,48
    0,30,060,450,520,55
    Оконные откосыБез реберС ребрами толщиной, мм:
    d’F/d’w:
    0,20,450,580.67
    0,30,410,540,62
    0,40,350,470,55
    0,50,290,410,48
    0,60,230,340,41
    0,70,170,280,35
    0,80,110,210,28
    Утолщение внутреннего железобетонного слоя
    Ry/Rk con :
    0,90,02
    0,80,12
    0,70,28
    0,60,51
    0,50,78
    Гибкие связи диаметром, мм:
    0,05
    0,1
    0,16
    0,21
    0,25
    0,33
    0,43
    0,54
    0,67
    Примечания 1. В таблице приведены Rk con , Rcm, Ry — термические сопротивления, м 2 ×°С/Вт, соответственно панели вне теплопроводного включения, стыка, утолщения внутреннего железобетонного слоя, определяемые по формуле (5); d’F и d’w — расстояния, м, от продольной оси оконной коробки до ее края и до внутренней поверхности панели. 2. Промежуточные значения следует определять интерполяцией.

    А. Исходные данные

    Панель толщиной 300 мм содержит наружный и внутренний железобетонные слои, которые соединены между собой двумя подвесками (в простенках), подкосом, расположенным в нижней зоне подоконного участка, и распорками: 10 — у горизонтальных стыков и 2 — в зоне оконного откоса (рисунок И.1).

    В таблице И.4 приведены расчетные параметры панели.

    Материал слояr, кг/м 3lБ, Вт/(м×°С)Толщина слоя, мм
    вдали от включенийв зоне подвески и петлигоризонтальный стыквертикальный стык
    Наружный железобетонный слой2,04
    Теплоизоляционный слой — пенополистирол0,042
    Минераловатные вкладыши0,047
    Внутренний железобетонный слой2,04

    В зоне подвесок и петель внутренний бетонный слой имеет утолщения, заменяющие часть слоя утеплителя.

    Б. Порядок расчета

    Конструкция ограждения содержит следующие теплопроводные включения; горизонтальные и вертикальные стыки, оконные откосы, утолщения внутреннего железобетонного слоя и гибкие связи (подвески, подкос, распорки).

    Для определения коэффициента влияния отдельных теплопроводных включений предварительно рассчитаем по формуле (4) термические сопротивления отдельных участков панели:

    в зоне утолщения внутреннего железобетонного слоя

    Ry=0,175/2,04+0,06/0,042+0,065/2,04=1,546 м 2 ×°С/Вт;

    по горизонтальному стыку

    Rjn g =0,1/2,04+0,135/0,047+0,065/2,04=2,95 м 2 ×°С/Вт;

    1 — распорки; 2 — петля; 3 — подвески; 4 — бетонные утолщения (d=75 мм внутреннего железобетонного слоя); 5 — подкос

    Рисунок И.1 — Конструкция трехслойной панели на гибких связях

    по вертикальному стыку

    Rjn v =0,175/2,04+0,06/0,047+0,065/2,04=1,394 м 2 ×°С/Вт;

    термическое сопротивление панели вдали от теплопроводных включений

    Rk con =0,1/2,04+0,135/0,042+0,065/2,04=3,295 м 2 ×°С/Вт.

    Условное сопротивление теплопередаче вдали от теплопроводных включений

    R con =1/8,7+3,295+1/23=3,453 м 2 ×°С/Вт.

    Так как панель имеет вертикальную ось симметрии, то определение последующих величин осуществляем для половины панели.

    Определим площадь половины панели без учета проема окна

    Толщина панели dw=0,3 м.

    Определим площадь зон влияния Ai и коэффициент fi для каждого теплопроводного включения панели:

    для горизонтального стыка

    По таблице И.3 fi=0,1. Площадь зоны влияния по формуле (12)

    для вертикального стыка

    По таблице И.3 fi=0,375. Площадь зоны влияния по формуле (12)

    для оконных откосов при d’F=0,065 м и d’w=0,18 м, по таблице И.3 fi= 0,374. Площадь зоны влияния половины оконного проема с учетом угловых участков определяется по формуле (13)

    для бетонных утолщений внутреннего железобетонного слоя в зоне подвески и петли при R’y/Rk con =1,546/3,295= 0,469, по таблице И.3 fi=0,78. Суммарную площадь зоны влияния утолщений подвески и петли находим по формуле (14)

    для подвески (диаметр стержня 8 мм) по таблице И.3 fi=0,16, площадь зоны влияния по формуле (14)

    для подкоса (диаметр стержня 8 мм) по таблице И.3 fi=0,16, по формуле (14)

    для распорок (диаметр стержня 4 мм) по таблице И.3 fi=0,05.

    При определении суммарной площади зоны влияния пяти распорок следует учитывать, что ширина зоны влияния со стороны стыка ограничена краем панели и составляет 0,09 м. По формуле (14)

    Рассчитаем r по формуле (11)

    Приведенное сопротивление теплопередаче панели определим по формуле (8)

    R r =0,71×3,453=2,45 м 2 ×°С/Вт.

    Записки проектировщика

    Современные технологии проектирования и строительства зданий

    Пример теплотехнического расчёта стены по СП 50.13330.2012

    В рамках этой статьи приведу пример теплотехнического расчёта наружной стены здания общеобразовательной школы (фасадной системы Cuuber) по СП 50.13330.2012 (Приложение Е). Такие конструкции очень распространены в Москве и Московской области.

    В данном случае крепление фасадной системы осуществляется не в пояса перекрытий, а в специально предназначенные для этого железобетонные выступы. Железобетонная плита и выступы армированы стальной арматурой. Ситуацию немного спасают термовкладыши в местах крепления. Но эти термовкладыши есть не везде. В нашем случае рама установлена в утеплитель и нахлёста утеплителя нет. Поэтому здесь по теплотехнике ситуация довольно сложная.

    Наружная стена 1-го этажа с ж/б выше отм.+0.300 толщиной ж/б 200 мм, утеплённая минераловатными плитами с элементами крепления утеплителя, оконных откосов. Общая толщина теплоизоляционного слоя из минераловатных плит составляет 150 (100+50) мм.

    Теплотехническими неоднородностями являются:

    • оконные откосы
    • узел сопряжения плиты перекрытия (перфорация 4:1) со стеной,
    • Точечные неоднородности:
    • Крепления теплоизоляции, условно принятые как тарельчатые анкеры с расстоянием от края стального распорного элемента до тарелки дюбеля до 2мм (таблица Г4 СП 230.1325800.2015 с изм.1), среднее количество на 1кв.м. фасада – 10шт.
    • крепления оконных откосов – 2шт/м 2 .
    • Крепление элементов конструкции к плитам перекрытий – стальные распорные распорные анкеры – 6шт/м 2 .

    За расчётный фрагмент принята конструкция – Наружная стена 1-го этажа с ж/б выше отм.+0.300 с откосами светопрозрачных конструкций, минераловатным утеплением, элементами крепления утеплителя, оконных откосов.

    Условное сопротивление теплопередаче R усл , (кв.м.°С/Вт) определим по формуле E.6 СП 50.13330.2012:

    где αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(кв.м.°С), принимаемый по таблице 4 СП 50.13330.2012

    αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкций для условий холодного периода, принимаемый по таблице 6 СП 50.13330.2012

    αн=12 Вт/(кв.м.°С) -согласно п.3 таблицы 6 СП 50.13330.2012 для наружных стен с вентилируемым воздушным зазором.

    R усл =1/8.7+0.2/2.04+0.1/0.0 41+ 0,05/0,04+1/12

    R усл =3,985м 2 °С/Вт

    Ro ст1 = 3,985кв.м.·°С/Вт – плоский элемент 1

    U1 = 1 / 3,985 = 0,251 Вт/кв.м.× о С

    Линейный элемент

    1. оконные откосы. Длина проекций оконного откоса: 237,45 м

    Длина проекции откосов, приходящаяся на 1 кв.м.площади фрагмента 0,2м/кв.м.

    Удельные потери теплоты ψ, Вт/(м о С) для узла примыкания оконного блока к стене.

    ψ = 0,121 Вт/(м о С) принят по таблице Г34 СП230.1325800.2015 при следующих условиях:

    Rут = 3,689 кв.м.·◦С/Вт. Нахлёста утеплителя нет. Рама сдвинута в утеплитель.

    2.сопряжение с плитой перекрытия

    Длина проекции: 230 м. Длина проекции, приходящаяся на 1 м 2 площади фрагмента 0,13 м/м 2

    Удельные потери теплоты ψ = 0,35Вт/ м о С принимаем по расчёту температурного поля.

    Точечные элементы

    1. Удельный геометрический показатель 10 шт/кв.м. тарельчатые анкера для крепления утеплителя

    Удельные потери теплоты χ = 0,006 Вт/ о С принимаем по таблице Г.4 СП230.1325800.2015.Для крепления теплоизоляции приняты тарельчатые анкеры с расстоянием от края стального распорного элемента до тарелки дюбеля до 2мм (таблица Г4 СП 230.1325800.2015).

    1. Удельный геометрический показатель 2 шт/кв.м. крепление оконных откосов

    Удельные потери теплоты χ = 0,006 Вт/ о С дюбель со стальным сердечником (таблица Г4 СП 230.1325800.2015 с изм.1).

    3.Крепление опорного профиля осуществляется металлическими кронштейнами, среднее количество на 1м 2 фасада – 6шт. К расчёту принимаем кронштейн из коррозионностойкой стали с площадью сечения менее 250мм.

    Элемент конструкцииУдельный геометрический показательУдельные потери теплотыУдельный поток теплоты%
    Плоский элемент 11кв.м.0,251 Вт/м.×оС0,25148,93
    Линейный элемент 10,2 м/кв.м.0,121 Вт/м.×оС0,0244,68
    Линейный элемент 20,13м/кв.м.0,35 Вт/м.×оС0,0468,97
    Точечный элемент 110 шт/кв.м.0,006 Вт/оС0,0611,7
    Точечный элемент 22 шт/кв.м.0,006 Вт/ оС0,0122,34
    Точечный элемент 36 шт/кв.м.0,020 Вт/м2×оС0,1223,39
    0,513

    Rпр = 1/ 0,513 = 1,95 кв.м.×°С/Вт (Rн= 2,99 ·0,63 = 1,88 кв.м.×°С/Вт).

    r = 0,251 / 0,513= 0,489

    Вывод: величина приведённого сопротивления теплопередаче R пр больше нормируемого значения. Следовательно, представленная ограждающая конструкция соответствует требованиям по теплопередаче.

    Пример теплотехнического расчёта стены сделан в нашем программном обеспечении, но отчёт выдан по Приложению Е СП 50.13330.2012.

    Коэффициент теплотехнической однородности для оконных откосов

    Здания, возводимые в последние годы, разительно отличаются от тех, что были построены несколько десятилетий назад. Прежде всего в глаза бросается разнообразие их форм и объемов. Специалисты, участвующие в процессе проектирования, наблюдают возросшее разнообразие применяемых конструкций и материалов. Сказанное в полной мере относится и к техническим решениям ограждающих конструкций зданий. Структура ограждающей оболочки зданий стала более сложной, неоднородной, насыщенной материалами с резко отличающимися прочностными, деформационными и теплотехническими свойствами.

    Одновременно с этим продолжается обсуждение проблемы повышения теплозащитных свойств ограждающих оболочек зданий [3, 9]. Как следует из последних публикаций [4], существенного эффекта от заявленных в ФЗ-261 мероприятий не получено. Как нам кажется, одной из причин такого положения является несоответствие заявляемых в проектной документации теплотехнических качеств ограждающих оболочек зданий их реальным значениям. Подтверждением тому служит наш собственный опыт, полученный в ходе обследования построенных зданий и общения со специалистами проектных и экспертных организаций.

    Существовавшая долгие годы методика теплотехнического проектирования ограждающих конструкций [6] достаточно точна и проста при разработке теплотехнически однородных ограждающих оболочек. Неоднородные конструктивные решения (колодцевая кладка кирпичных стен) несколько усложняли процесс проектирования. При этом предлагалось определять приведенное сопротивление с учетом потоков теплоты, распространяющихся нормально и параллельно внешним граням ограждения. Ограничением служило превышение первых над вторыми на 25%. На примере многослойных кирпичных стен, выполненных по серии 2.130-8[5], можно показать, что рассмотренная методика работает при соотношении коэффициентов теплопроводности каменной клаки и утеплителя (λкам/λут) не более чем 10:1. В противном случае говорилось о необходимости воспользоваться расчетом по температурным полям. Сопротивление теплопередаче панельных стен предлагалось корректировать коэффициентом теплотехнической однородности r.

    В СП 23-101[7] однозначно заявлено о необходимости проведения теплотехнических расчетов неоднородных наружных ограждающих конструкций по температурным полям. В нормах [8] предложено определять приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента теплозащитной оболочки здания с учетом удельных потерь теплоты плоскими, линейными и точечными неоднородностями. Аналогичный подход применен в западноевропейских нормах [10].

    Всеобщее стремление минимизировать затраты энергии на создание и поддержание комфортных параметров микроклимата в зданиях определяет необходимость более достоверных способов оценки теплотехнических качеств технических решений, принимаемых в проектной документации.

    Строящиеся в России здания отличаются друг от друга огромным разнообразием объемно-планировочных параметров, конструктивных решений ограждающих оболочек и климатическими параметрами окружающей среды. В этой связи нам кажется целесообразной разработка территориальных каталогов «типовых» конструктивных узлов с линейными и точечными теплотехническими неоднородностями и соответствующих им удельных потерь теплоты. Такие пособия могли бы быть востребованы при проектировании жилых зданий как массового вида строительства. Проектирование крупных общественных зданий, отличающихся несравненно большим разнообразием принимаемых технических решений, потребует скорее всего «индивидуального подхода».

    Проиллюстрируем эти положения на конкретных 2-D и 3-D примерах. В качестве первого из них приведем решение, широко применяемое в республике Марий Эл. Это самонесущая стена, выполненная из ячеисто-бетонных блоков, опирающаяся на междуэтажное перекрытие [1]. На рисунке 1 представлено распределение температур на внутренней поверхности стен, выполненных из газобетона плотностью 400, 600 и 800 кг/м3. Мелкие ячеисто-бетонные блоки (δ1=500 мм) оштукатурены с внутренней стороны и облицованы с наружной стороны кирпичной верстой (δ2=120 мм). Суммарная толщина стены 640 мм. Кирпич и газобетонные блоки связаны посредством стальных скоб-анкеров.

    Анализ результатов моделирования позволяет утверждать, что зона существенного влияния перекрытия на исследуемые параметры в данном конструктивном решении распространяется на 500 мм выше перекрытия и на 600 мм ниже перекрытия.

    Температура поверхности стены на отметке 0,000 (примыкание стены к полу) изменяется от 19,00оС (для D400) до 18,00оС (для D800). На отметке 2,500 (участок примыкания стены к потолку) температура изменяется от 18,65оС (для D400) до 17,95оС (для D800). Средняя температура по глади стены составила 18,80оС (для D400), 18,10оС (для D600) и 17,49оС (для D800).

    Рис. 1 . Распределение температур на внутренней поверхности стен в условиях нестационарной теплопередачи: а – термограмма; б – график распределения температур: 1 –стена с плотностью бетона D800; 2 – стена с плотностью бетона D 600; 3 – стена с плотностью бетона D 400

    Проиллюстрируем процесс уточнения оценки сопротивления теплопередаче и температур на поверхности рассматриваемых конструктивных решений стен. В первом варианте оценки пренебрегается влиянием анкеров и железобетонного перекрытия. Во втором варианте учтено влияния скоб-анкеров. В третьем случае дополнительно учитывается влияние железобетонного перекрытия. Результаты таких оценок сведены в таблицу 1 в виде трех вариантов.

    Из представленных данных следует, что стальные анкера-скобы и междуэтажные перекрытия снижают коэффициент теплотехнической однородности на 18–20%. Вероятно, влияние оконных откосов приведет к еще более существенному понижению численных значений этого коэффициента.

    Оценка влияния теплотехнических неоднородностей

    Стена с маркой бетона D

    В плоской постановке задачи влияние теплотехнических неоднородностей несколько отличается от результатов, получаемых при трехмерном моделировании. Так, например, в 2D модели влияние металлических скоб-анкеров на теплотехнические свойства ограждений приводит к заниженному значению коэффициента теплотехнической однородности. В плоской задаче этот анкер представлен в виде линейного «мостика». Реальная картина учета влияния анкеров несколько отличается, так как анкер представляет собой точечный «мостик холода». Оценка влияния этого анкера в трехмерной постановке (рис. 2) на свойства ограждения повышает значение коэффициента теплотехнической однородности примерно на 1%. Объем ограждающей конструкции, в котором ярко выражено влияние анкеров на теплотехнические свойства стены, достигает 19,5% от объема всей конструкции [2].

    Рис. 2. Модель стальной скобы-анкера и области ее влияния: а – скоба-анкер; б и в – область «возмущения» температурных полей

    Численное моделирование процессов теплообмена позволяет проследить ход изменения температур и тепловых потоков с учетом многосуточных колебаний температуры окружающей среды. Принято считать, что расположение конструктивных слоев в ограждении влияет исключительно на процессы массопереноса. В таких случаях, как правило, говорят о возможности увлажнения утеплителя и развития патогенной микрофлоры при расположении его со стороны помещения. Однако представленные на рисунке 3 результаты моделирования нестационарного теплообмена свидетельствуют о весьма существенных отличиях в процессе теплопередачи. Нестационарный процесс представлен «осенним», «зимним» и «весенним» периодом теплопередачи. Каждый из названных периодов ограничен 10 сутками (240 ч). В рассмотренной модели температура воздуха окружающей среды в «осенний период» снижалась с +8оС до –14оС. В течение этого периода температура наружного воздуха совершала суточные колебания с амплитудой 5оС. Далее наступал «зимний период» с среднесуточной температурой –14оС и амплитудой колебаний – 5оС. Последний, «весенний период» являлся зеркальным отражением «осеннего периода». Температура наружного воздуха при этом повышалась от средних значений –14оС до +8оС с той же амплитудой колебаний. В качестве объекта исследования в данном случае рассмотрено два варианта утепления кирпичной стены, выполненной из силикатного кирпича (δ1=640 мм) и утепленной экструзионным пенополистиролом (δ2=60 мм). С обеих сторон стена оштукатурена. Сопротивление теплопередаче такой стены равно 2,44 м2×оС/Вт. В первом случае (стена тип 1) утеплитель установлен на наружную поверхность стены и закрыт штукатуркой. Во втором случае (стена тип 2) он расположен на внутренней стороне стены. Температура воздуха в помещении принята постоянной и равнялась +20оС. Из представленного графика следует, что при утеплении стены с наружной стороны температура на внутренней ее поверхности превышает значения температуры, получаемые при утеплении стены с внутренней стороны.

    Рис. 3. Изменение температуры на внутренней поверхности стен в процессе нестационарного теплообмена. Стена типа 1: 1 — «осень», 2 – «зима», 3 – «весна». Стена типа 2: 4 – «осень», 5 – «зима», 6 – «весна»

    Еще более значимые результаты позволяет получить трехмерная оценка теплотехнических свойств ограждающих оболочек в ходе исследования различных проектных ситуаций. Так, в последние несколько лет широкое распространение получило строительство жилья с поквартирным отоплением. Такой способ отопления здания предполагает горизонтальную разводку трубопроводов отопления. В этой связи становится актуальным требование нормативных документов по проверке углов помещений на соблюдение санитарно-гигиенических норм (предотвращение образования конденсата). Так, на рисунке 4 представлен фрагмент торцевой блок-секции пятиэтажного жилого дома с поквартирным отоплением. В представленном объемно-планировочном решении на 4-м и 5-м этажах была организована лоджия посредством смещения наружной стены в глубь здания на 1200 мм. Только 3-мерное моделирование позволило выявить проблему, возникающую на участке стыка стен и потолка квартир, расположенных на 3-м этаже. Все рассмотренные варианты утепления углов квартиры не обеспечивали санитарно-гигиенических норм. В конечном итоге было принято решение о прокладке греющих кабелей (рис. 4б). Суммарная мощность кабелей, проложенных в квартире, составила 60 Вт. Наличие этих кабелей не допускает образования конденсата. Их применение предполагается при понижении температуры наружного воздуха ниже –30оС. Продолжительность таких погодных условий в г. Йошкар-Ола с вероятностью 92% не превышает 156 ч. За это время владелец квартиры (одно помещение – 2 угла) израсходует до 9,4 кВт-ч электроэнергии за отопительный сезон. Вероятно, это не слишком обременительно за поддержание комфортных условий в жилье.

    Рис. 4. Проверка углов помещений в доме с поквартирным отоплением: а – модель торцевой блок-секции жилого дома; б – термограмма повышения температуры на поверхности ограждений греющими кабелями

    Трехмерное моделирование позволяет с большей достоверностью оценить затраты теплоты, необходимые для создания и поддержания требуемых микроклиматических параметров среды в помещениях. В ряде проектных ситуаций этот подход является, пожалуй, единственным способом обеспечить приемлемую оценку. Так, на одном из объектов проектирования (автосалон) первоначальные предположения оказались сверхоптимистичными. На некоторых участках здания, имевшего пять различных типов технических решений ограждающих конструкций (вентилируемые фасады, сэндвич-панели, «мокрый» фасад) и два типа покрытия (совмещенное и с холодным чердаком), несоответствия достигали 50%.

    В настоящее время достаточно просто провести физическую проверку соответствия заявляемых проектных значений сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций зданий и удельных затрат теплоты на отопление здания, поскольку все вновь строящиеся объекты оборудованы приборами учета. Поэтому названная проверка сводится к нескольким арифметическим операциям.

    Конструктивные решения наружной оболочки зданий стали более сложными и дорогостоящими. Их устройство требует привлечения квалифицированных и добросовестных производителей работ. Те упущения, которые могут появиться как на стадии проектирования, так и на стадии строительства, способны свести на нет все усилия и затраты на достижение заявленной цели. Именно поэтому переход на численное моделирование процессов теплопередачи в строительном проектировании является необходимым.

    Рецензенты:

    Поздеев А.Г., д.т.н., профессор ПГТУ, ИСА, г. Йошкар-Ола;

    Салихов М.Г., д.т.н., профессор ПГТУ, ИСА, г. Йошкар-Ола.

    голоса
    Рейтинг статьи
    Читать еще:  Планка примыкания для оконных откосов
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector