1 Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций

Ограждающие конструкции совместно с системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха должны обеспечивать нормируемые параметры микроклимата помещений при оптимальном энергопотреблении.

Согласно ТКП45-2.04-43-2006 сопротивление теплопередаче R₀ ограждающих конструкций принимаем равным экономически целесообразному сопротивлению теплопередаче R₀^эк, определённому исходя из условия обеспечения наименьших приведенных затрат, но не менее требуемого сопротивления теплопередаче R₀^тр по санитарно-гигиеническим условиям и не менее нормативного R₀^нор. Сопротивление теплопередаче внутренних ограждающих конструкций следует определять в случаях, когда разность температур внутреннего воздуха в разделяемых этими конструкциями помещениях превышает 3 ⁰С.

1.1 Теплотехнический расчёт наружных стен

Теплопотери зданий существенно зависят от сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций. Рассчитаем наружную стену здания.

Рисунок 1 – Конструкция наружной стены здания

Имеется наружняя и внутренняя известково-песчаная штукатурка с плотностью 1600 кг/м³ толщиной 0,02 мм, теплоизоляционный слой (газостекло) с плотностью 180 кг/м³ и кладку из силикатного кирпича плотностью 1800 кг/м³. Возьмём из приложения А.1 ТКП45-2.04-43-2006 «Строительная теплотехника. Строительные нормы проектирования» значение коэффициента теплопроводности и теплоустойчивости для используемых материалов:

а) кирпич силикатный λ₃ = 1,16 Вт/(м² · ⁰С),

Ѕ₃ = 10,90 Вт/(м² · ⁰С),

б)газостекло

λ₂ = 0,078 Вт/(м² · ⁰С),

Ѕ₂ = 0,934 Вт/(м² · ⁰С),

в) штукатурка известково-песчаная λ₁ = λ₄ = 0,81 Вт/(м² · ⁰С),

Ѕ₁ = S₄ = 9,76 Вт/(м² · ⁰С).

Требуемое сопротивление теплопередаче R₀^тр, (м²·⁰С)/Вт, ограждающих конструкций, за исключением заполнения световых проёмов (окон, балконных дверей и фонарей), определяется по формуле (1):

, (1)

где n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху. Согласно таблице 5.3 ТКП45-2.04-43-2006, n = 1;

t_в – расчётная температура внутреннего воздуха, ⁰С, – таблице 4.1 ТКП45-2.04-43-2006, t_в = 18 ⁰С;

α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимается конструктивно α_в = 8,7 Вт/(м²· ⁰С);

Δt_н – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 5.5 ТКП45-2.04-43-2006, Δt_н = 6 ⁰С;

t_н – расчётная зимняя температура наружного воздуха, ⁰С. Для того чтобы определить t_н, определим тепловую инерцию D = R_i · S_i, где

R_i – термическое сопротивление отдельных слоёв ограждающих конструкций;

S_i – расчетный коэффициент теплоусвоения металла отдельных слоев ограждающих конструкций в условиях эксплуатации.

Термическое сопротивление отдельных слоёв ограждающих конструкций R_i рассчитывается по формуле (2):

, (2)

где δ – толщина слоя, м; λ – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м²· ⁰С) принимается по приложению А ТКП45-2.04-43-2006.

Расчетный коэффициент теплоусвоения металла отдельных слоев ограждающих конструкций в условиях эксплуатации S_i принимается по приложению А ТКП45-2.04-43-2006.

;

;

Сопротивление теплопередаче , (м²· ⁰С)/Вт, ограждающей многослойной конструкции рассчитывается по формуле (3):

, (3)

где – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения конструкции для зимних условий Вт/м ⁰С. Отсюда находим, что:

(м²· ⁰С/Вт).

Пользуясь формулой (2), имеем:

Рассчитаем D по формуле D = R_i · S_i:

.

Так как D =5,431, то расчетная зимняя температура принимается по таблице 5.2 как средняя температура наиболее холодных трех суток, t_н = -23⁰С.

По формуле (1):

,

.

Таким образом, в соответствии с таблицей 5.1 ТКП45-2.04-43-2006 сопротивление теплопередаче рассчитываемой конструкции стены должно быть не менее нормативного, равного 2 м² ·⁰С/Вт и больше требуемого сопротивления теплопередачи, уточнять расчетную зимнюю температуру наружного воздуха не требуется. Толщина теплоизоляционного слоя – газостекло при этом должна быть равна 109 мм.

Найдем общую толщину стены δ_о:

δ_о = 2·0,02 + 0,380 + 0,114 = 0,534 м, – данная величина не превышает 0,6 м, значит использование данного утеплителя рационально.