2. Пример теплотехнического расчета наружных стен с вентилируемой воздушной прослойкой.

2.1 Исходные данные.

В г. Челябинск существует 10-этажное кирпичное отдельно стоящее здание. В здании располагаются офисные помещения. Высота здания 30 м.

Конструктивный слой стены – кладка из силикатного кирпича толщиной ? ? =0,51 м, коэффициент теплопроводности кладки ? ? =0,87 Вт/(м°С).

Утеплитель – минераловатные плиты с коэффициентом теплопроводности ? y =0,045 Вт/(м°С).

Ширина вентилируемой прослойки dпр =0,05 м.

Используется облицовочный материал – фасадная панель производства ЗАО «ИНСИ»,толщиной 0,5 мм.

Количество креплений на квадратный метр конструкции n к = 1,72.

2.2 Расчетные характеристики климата района строительства и микроклимата здания.

Средняя температура наиболее холодной пятидневки t н =-34 °С.


Средняя температура отопительного периода t ht = -6,5 °С.

Продолжительность отопительного периода z ht = 218 сут.

Характеристики микроклимата помещения берутся по СНиП 23-02-2003.

Температура внутреннего воздуха t int = 20 °С по [14]

Градусо-сутки отопительного периода по СНиП 23-02-2003 D d = (t int - t ht )?

z ht = (20°С + 6,5°С)?218 сут =5777 °С?сут.

2.3 Нормируемое значение сопротивления теплопередаче стены.

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции в соответствии со СНиП 23-02-2003 следует принимать не менее нормируемого значения R reg = a?D d + b. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче стен из условий энергоснабжения определяется по таблице 4 СНиП 23-02-2003. Для стен a = 0,0003; b = 1,2. R reg = 0,0003?5777 + 1,2 = 2,93 м2°С/Вт

2.4 Определение требуемой толщины теплоизоляционного слоя.

Толщина теплоизоляционного слоя определяется методом интерации по формуле (3). На первом шаге итерации коэффициент теплотехнической однородности принимается равным единице r = 1.

Соответствующая толщина теплоизоляционного слоя:

Для получившейся толщины теплоизоляционного слоя по табл. 1. методом интерполяции определяется коэффициент теплотехнической однородности конструкции:

Второй шаг итерации.

r = 0,980

На последнем шаге итерации толщина утеплителя изменилась менее чем на 5 мм, значит процесс итерации можно прекратить.

По результатам расчета толщина утеплителя должна быть не менее 0,101 м.

Из конструктивных соображений принимается толщина утеплителя ?у =0,15 м.

Коэффициент теплотехнической однородности конструкции r = 0,95.

2.5 Определение параметров воздухообмена в прослойке.

Определяется скорость движения воздуха, температура воздуха и коэффициент теплообмена в вентилируемой воздушной прослойке для наиболее холодного месяца. В данном случае наиболее холодный месяц январь и tн = -15,8 °С.

Приточные и вытяжные отверстия воздушной прослойки расположены на одной стороне здания, т.е. Кн = Кз .

?экв = ?вх + ?вых + ?поворотов = 1 + 1 + 0,75?2=3,5.

Rв = r?R0 = 0,95?(1/23 + 1/8,7 + 0,51/0,87 + 0,15/0,045) = 3,87 м 2 °С/Вт.

Rн = 1/?н + Rоб = 1/23 = 0,043 м 2 °С/Вт. (Rоб = 0, пренебрегаем термическим сопротивлением облицовки)

На первом шаге интерации принимаем Vпр = 1 м/с.

?пр = ?? + ?л .

?? = 7,34 ? 1 0,656 + 3,78 е -1,9 = 7,9 Вт/(м 2 °С).

Второй шаг итерации

?? = 7,34 ? 0,39 0,656 + 3,78 е -1,9 ? 0,39 = 5,76 Вт/(м 2 °С).

?л =0,61 Вт/(м 2 °С).

?пр = 5,76 + 0,61 = 6,37 Вт/(м 2 °С).

?cp = 353/(273-15,12) = 1,37

Третий шаг итерации

?? = 7,34 ? 0,52 0,656 + 3,78 е -1,9 ? 0,52 = 6,2 Вт/(м 2 °С).

?л =0,61 Вт/(м 2 °С).

?пр = 6,2 + 0,61 = 6,81 Вт/(м 2 °С).

?cp = 353/(273-14,6) = 1,37

Четвертый шаг итерации

?? = 7,34 ? 0,49 0,656 + 3,78 е -1,9 ? 0,49 = 6,11 Вт/(м 2 °С).

?л =0,61 Вт/(м 2 °С).

?пр = 6,11 + 0,61 = 6,72 Вт/(м 2 °С).

?cp = 353/(273-14,75) = 1,37

Скорость движения воздуха на последнем шаге итерации изменилась менее чем на 5%, процесс итерации можно прекратить.

Определяется скорость движения воздуха, температура воздуха и коэффициент теплообмена в вентилируемой воздушной прослойке для наиболее жаркого месяца в момент нагрева стены солнцем. В данном случае наиболее жаркий месяц июль и температура наружного воздуха tн = 27 °С (средняя максимальная дневная температура июля). Удельный поток лучистой энергии падающий на стену qс = 788 Вт/м 2 .

?экв = 3,5

Приходящий удельный поток тепла составляет qпр = ?пл ?qс .

?пл – коэффициент поглощения солнечной радиации материалом облицовки, принимаемый по таблице 14 СП 23-101-2004. Для стали листовой окрашенной зелёной краской ?пл = 0,6

qпр = 0,6 ? 788 = 466,8 Вт/м 2 .

Rв = r?R0 = 0,95?(1/23 + 1/8,7 + 0,51/0,87 + 0,15/0,045) = 3,87 м 2 °С/Вт.

Rн = 1/?н + Rоб = 1/23 = 0,043 м 2 °С/Вт. (Rоб = 0, пренебрегаем термическим сопротивлением облицовки)

Первый шаг итерации

На первом шаге итерации Vпр = 1 м/с, tоб = 50 °С. ?пр = 11 Вт/(м 2 ?°С).

Второй шаг итерации.

?к = 7,34 ? 1,72 0,656 + 3,78 е -1,9 ? 1,72 = 10,64 Вт/(м 2 °С).

?пр = 10,64 + 0,61 = 11,25 Вт/(м 2 °С). = 0,09

Третий шаг итерации.

?к = 7,34 ? 1,37 0,656 + 3,78 е -1,9 ? 1,37 = 9,31 Вт/(м 2 °С).

?пр = 9,31 + 0,61 = 9,92 Вт/(м 2 °С).

Скорость движения воздуха на последнем шаге итерации изменилась менее чем на 5%, процесс итерации можно прекратить.

2.6 Расчет защиты от переувлажнения ограждающих конструкций.

Расчет сопротивления паропроницанию рассматриваемой конструкции производится по методике описанной в разделе 1.6

Так как рассматриваемая конструкция многослойна, то Rvp равно сумме сопротивлений паропроницанию составляющих её слоев.

Расчетная температура для жилых помещений tint = 20 °С [14], относительная влажность внутреннего воздуха для жилых помещений ?int = 55% [4]

R e vp вычислить невозможно, т.к. по п 13.5 примечания 1 [13] сопротивление паро-проницанию воздушной прослойки равно 0 и сопротивление паропроницанию облицовки из листовой стали также равно 0

z0 = (31 + 28 + 31 + 30 + 31) = 151 сут.

t0 = - 11,32 °С

Е0 = 237 Па.

Согласно [4] в многослойной ограждающей конструкции увлажняемым слоем является утеплитель минераловатный

?w = ?0 = 100 кг/м 3. при толщине ?w = 0,15 м, предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в этом материале согласно [4] ?wav = 3%

Rvp > Rvp2 reg следовательно, условие по защите ограждающей конструкции от переувлажнения выполняется.

2.7 Расчет температурного поля.

Длина крепления 50 мм + 150 мм = 200мм. Толщина метала, из которого изготавливаются детали 1,0 мм. Суммарная ширина части кронштейна, прорезающей минераловатные плиты 100 мм. Площадь сечения кронштейна 100 мм 2. Площадь части кронштейна прилегающей к конструктивному слою стены (опоры) 3000 мм 2 .

Площадь паронитовой прокладки 3000 мм 2. Толщина паронитовой прокладки 4мм.

Диаметр стального крепления (анкера) 7 мм. Количество анкеров 2 шт. Глубина погружения стального анкера в конструктивный слой 90 мм.

Для оцинкованного стального кронштейна

?н = 0,22 м.

Sн = 1,0 ? 10 -4 м 2 .

tкк = 8 °С.

tпр = -14,73 °С.

?пр = 6,72 Вт/(м 2 °С).

R0 пр 0,95 ? 4,08 = 3,88 м 2 °С/ Вт

Приведенное сопротивление конструкции 3,88 м 2 °С/ Вт больше требуемого значения 2,93 м 2 °С/ Вт, значит конструкция удовлетворяет СНиП 23-02-2003 по энергоснабжению.

2.8 Расчет влажности воздуха на выходе из вентилируемой воздушной прослойки.

tпр = -14,73°С.

Vпр = 0,49 м/с.

eу = 272,7 Па.

eн = 25 Па.

Rоб n исключается так как сталь паронепроницаема

Парциальное давление водяного пара в вентилируемой прослойке меньше давления насыщенного водяного пара при температуре равной температуре воздуха в вентилируемой прослойке и составляющего 170,2 Па, значит, конструкция вентилируемой прослойки, с точки зрения обеспечения благоприятного влажностного режима не нуждается в улучшении.

Нормативные документы и литература по разделу

  1. СНиП 2.08.01-89 - Жилые здания.
  2. СНиП 2.01.07-85 - Нагрузки и воздействия.
  3. СНиП II-23-81 - Стальные конструкции.
  4. СНиП 23-02-2003 - Тепловая защита зданий.
  5. СНиП 23-01-99 - Строительная климатология.
  6. СНиП 2.03.11-85 - Защита строительных конструкций от коррозии.
  7. СНиП 21-01-97 - Пожарная безопасность зданий и сооружений.
  8. ГОСТ 17177-94 - Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний.
  9. СНиП 2.01.01-82 - Строительная климатология и геофизика.
  10. Фокин К.Ф. - «Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. 1973.
  11. Богословский В.Н. - «Тепловой режим здания». 1979.
  12. Руководство по расчету влажностного режима ограждающих конструкций зданий. 1984.
  13. СП 23-101-2004 - Проектирование тепловой защиты зданий
  14. ГОСТ 30494 - Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

По материалам сайта: http://insi-dom.ru