1.1. Общие положения

При проектировании и эксплуатации систем теплоснабжения, отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха важнейшей задачей является теплотехнический расчет наружных ограждений здания. Теплотехнические качества наружных ограждений определяют тепловую мощность систем теплоснабжения и отопления, а значит, и затраты тепла на отопление.

Правильно выбранная конструкция ограждения должна обеспечивать его эффективные теплозащитные свойства в течение зимнего периода, а также соответствовать требованиям теплоустойчивости резким колебаниям температуры наружного воздуха в летний период эксплуатации.

Теплотехнический расчет включает:

– определение коэффициентов сопротивления теплопередаче наружной стены и чердачного перекрытия (или бесчердачного покрытия);

– проверку конденсации водяных паров на внутренней поверхности наружного ограждения;

– расчет теплоустойчивости наружной стены для летнего периода года.

1.2. Теплотехнический расчет наружного ограждения

В зимних условиях, для которых характерны устойчивые температуры наружного воздуха и постоянство температуры внутреннего воздуха, обеспечиваемое работой систем отопления, вентиляции и кондиционирования, процесс теплопередачи через наружные ограждения можно считать стационарным. Поэтому в зимнее время теплозащитные качества ограждения характеризуются величиной сопротивления теплопередаче R₀, рассчитываемой для условий стационарного режима.

Сопротивление теплопередаче наружного ограждения равно

R₀ = R_в + R_к + R_н, (1)

где R_в – сопротивление теплоотдаче внутренней поверхности, м²∙К/Вт, равное R_в = 1/ ; – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²∙К), [СНиП ІІ – 3 – 79^* -[1], табл.4^*]; R_н – сопротивление теплоотдачи наружной поверхности, м²∙К/Вт, равное R_н = 1/ ; – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²∙К), (прил.1); R_к – термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями, м²∙К/Вт.

Величина R_к определяется как сумма термических сопротивлений отдельных слоев

R_к = R₁ + R₂ + ∙∙∙ +R_n + R_в.п, (2)

где R₁, R₂,…, R_n – термические сопротивления отдельных слоев ограждения, м²∙К/Вт; R_в.п – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки [СНиП, прил.4].

Термическое сопротивление каждого слоя однородной ограждающей конструкции R₁, R₂,…, R_n определяется по формуле

, (3)

где – толщина слоя, м; – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м∙К), принимаемый с учетом зоны влажности района строительства [1, прил. 1^*] или [Щекин, табл.1.3.] и условий эксплуатации ограждения [1, прил.2^*] .

Теплотехнический расчет наружных ограждений базируется на условии, что сопротивление теплопередаче ограждения R₀ должно быть не менее требуемого , м²∙К/Вт:

. (4)

СНиП II-3-79^* “Строительная теплотехника” [1] регламентирует определение требуемого сопротивления теплопередаче по двум условиям: санитарно-гигиеническим и условиям энергосбережения.

Требуемое сопротивление теплопередаче, определяемое по санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, равно

, (5)

где t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, ⁰С, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88, требованиям СНиП 2.04.05-86 “Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха”, (1987), либо нормам проектирования зданий и сооружений; t_н – расчетная зимняя температура наружного воздуха, ⁰С принимаемая в соответствии со СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» [2] или по [Щекин, табл. 1.3] и равная температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92; n – коэффициент уменьшения расчетной разности температур для ограждений, которые отделяют отапливаемые помещения от неотапливаемых и непосредственно не омываются наружным воздухом (принимается по [1, табл.2^*]; – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (принимается по [1, табл.2^*]; – то же, что в формуле (1).

В соответствии со СНиП II-3-79^* [1] вводится определение требуемого сопротивления теплопередаче из условия энергосбережения, требующего усиления теплозащитных свойств наружных ограждений. Ввод в действие этих требований предусматривается в два этапа.

Значения , которые должны приниматься при проектировании и строительстве зданий на 1-м этапе, начиная с 1 июля 1996, приведены в [1, табл.1а^*], а для 2-го этапа (для строящихся, реконструируемых и капитально-ремонтируемых зданий, начиная с 1 января 2000 г.) – в [1, табл.1б^*].

Эти таблицы приведены также в прил. 4.

При этом требуемое сопротивление теплопередаче рассматриваемой ограждающей конструкции определяется по вышеназванным таблицам методом интерполяции в зависимости от величины градусо-суток отопительного периода (ГСОП), ⁰С∙сут:

ГСОП = (t_в – t_от.пер)∙z_от.пер, (6)

где t_от.пер – средняя температура за отопительный период (период со средней суточной температурой наружного воздуха ниже или равной 8⁰С [2] или [Щекин]), ⁰С; z_от.пер – продолжительность отопительного периода ([2] или [Щекин]), сут.

По результатам расчетов требуемых сопротивлений теплопередачи, рассчитанных исходя из двух условий – санитарно-гигиенических и условий энергосбережения, в качестве расчетной принимается большая величина.