Теплотехнический расчет ограждающей конструкции покрытия

Расчет несущей ограждающей конструкции покрытия

Исходные данные

Район строительства по снеговой нагрузке III - г. Луховицы: S_n = 0,7∙2,40 = 1,68 кПа,

S_р = 1,20 кПа = 120 кгс/см².

Размер панели в плане: 1,79×5,98 м.

Обшивки из водостойкой фанеры марки ФСФ сорта В/ВВ по ГОСТ 3916-69* с объемным весом γ = 700 кг/м³. Толщина листа фанеры δ = 8 мм (λ = 0,18 Вт/м·ºС).

Ребра из сосновых досок второго сорта, клей марки ФРФ-50.

Утеплитель – маты минераловатные на синтетическом связующем толщиной δ = Х мм по ГОСТ 9573-82*. Плотность утеплителя γ = 75 кг/м³ (λ = 0,047 Вт/м·ºС).

Пароизоляция из полиэтиленовой пленки толщиной δ = 0,2 мм (λ = 0,17 Вт/м·ºС). Воздушная прослойка над утеплителем – вентилируемая вдоль панели.

Кровля - утепленная из рулонных материалов (рубероид) трехслойная. Первый слой рубероида наклеивают на заводе с применением мастик повышенной теплостойкости и механизированной прокатки слоя. Оставшиеся два слоя наклеивают после установки панели (δ = 4×3 = 12 мм, λ = 0,17 Вт/м·ºС).

 

 

Теплотехнический расчет ограждающей конструкции покрытия

Нормами установлены три показателя тепловой защиты здания:

а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здании;

б) санитарно-гигиенический, включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности, выше точки росы;

в) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величинами теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.

Требования тепловой защиты здания будут соблюдены, если в общественных зданиях будут соблюдены требования показателей групп «а» и «б» или «б» и «в», а в зданиях производственного назначения - показателей групп «а» и «б».

Теплотехнический расчет выполняется с учетом климатологических данных с целью выбора наиболее целесообразной наружной панели покрытия отапливаемого здания, удовлетворяющей теплотехническим требованиям.

Расчет панели покрытия для производственного здания для города Луховицы:

1. Определяем зону влажности, к которой относится район строительства, где расположен строительный объект: г. Вологда – влажности – нормальная.

2. Определяем параметры воздуха внутри производственных зданий из условия комфортности:

– для холодного периода года для производственных зданий: t_int = 18 ºС и φ_int = 55%;

В связи с этим по СНиП 23-02-2003 режим помещений принимается нормальный.

3. Условия эксплуатации ограждающей конструкции – Б.

4. Выбираем конструкцию панели и толщины в метрах всех слоев многослойной конструкции с внутренним утеплением (см. рис.):

1 СЛОЙ: Три слоя рубероида (δ₁ = 0,012 м, λ₁ = 0,17 Вт/м·ºС);

2 СЛОЙ: Верхний слой фанеры (δ₂ = 0,008 м, λ₂ = 0,18 Вт/м·ºС);

3 СЛОЙ: Пенополистерол (δ₃ = Х м, λ₃ = 0,05 Вт/м·ºС);

4 СЛОЙ: Слой пароизоляции из полиэтиленовой пленки (δ₄=0,002 м, λ₄=0,17 Вт/м·ºС);

5 СЛОЙ: Нижний слой фанеры (δ₅ = 0,008 м, λ₅ = 0,18 Вт/м·ºС).

5. Устанавливаем температуру наиболее холодной пятидневки t_ext, среднюю температуру t_ht и продолжительность отопительного периода z_ht. Для г. Луховицы t_ext = -28 ºC, для производственных зданий: t _ht = -3,1 ºC, z _ht = 214 сут.

Находим градусо–сутки отопительного периода D_d, ºC·сут по формуле:

D_d = (t_int - t_ht )·z_ht = (18–(–3,1))·214 = 4515,4 ºC·сут,

где t_int = 18 ºС – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий;

t _ht = –3,1 ºС – средняя температура наружного воздуха;

z _ht = 214 сут. – продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 ºС.

Находим нормируемые значения сопротивления теплопередаче R_req, м²·ºC/Вт в зависимости от градусо–суток района строительства для производственных зданий, используя формулу:

R_req = a·D_d+b = 0,00025·4515,4 + 1,5 = 2,63 м²·ºC/Вт,

6. Сопротивление теплопередаче R₀, м²·ºС/Вт ограждающей конструкции с однородными слоями определяем по формуле:

R₀ =R_si+R_k+R_se,

где Вт/м²·ºС – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции (α_int = 8,7 Вт/м²·ºС);

Вт/м²·ºС – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода (α_int = 23 Вт/м²·ºС);

R_k – термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями, м²·ºС/Вт.

Термическое сопротивление ограждающей конструкцииR_k с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев определяется по формуле:

R_k = R₁+R₂+…+R_n+R_al,

где R₁, R₂, R_n – термическое сопротивление отдельных слоев ограждающ. конструкции;

R_al – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки м²·ºС/Вт.

Сопротивление для однослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле:

,

где δ - толщина расчетного слоя, м;

λ - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м·ºС.

7. Проводим проверочный расчет на выполнение условия R₀ > R_req для выбранной конструкции стены:

R₀ = 0,11 + 0,07 + 0,04 + Х/0,05 + 0,012 + 0,04 + 0,04 = 2,63 м²·ºС/Вт;

Х/0,05 + 0,312 = 2,63 ═> Х = 0,11 м

Следовательно, принимаем для панели покрытия утеплитель толщиной 12 см. Значит,

R₀ = 0,11 + 0,07 + 0,04 + 0,120/0,05 + 0,012 + 0,04 + 0,04 = 2,712 м²·ºС/Вт;

R₀ = 2,712 м² · ºС/Вт > R_req = 2,63 м² · ºС/Вт, следовательно, условие выполняется.

8. Определяем санитарно–гигиенический показатель покрытия.

Расчетный температурный перепад ∆t₀, °С между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин ∆ t_n, и определяется по формуле:

где n = 1 – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

∆t_n = 0,8∙(t_int–t_d) = 0,8∙(18–7,44) = 8,45°С

9. Проверяем возможность выпадения конденсата на внутренней поверхности ограждения.

Определяем температуру точки росы при t_int = 16°С и относительной влажности φ_int = 50%, которая равна t_d = 5,6°С. Температуру τ_s однородной (без теплопроводных включений) ограждающей конструкции, имеющей сопротивление теплопередаче R₀, определяем по формуле:

τ_si = t_int – n∙(t_int – t _ext)/(R₀∙α_int),

τ_si = 18–(1,0·(18–(–28)/2,712·8,7) = 16,05°С > t_d = 7,44°С.

Температура однородной ограждающей конструкции больше температуры точки росы, следовательно, толщина утеплителя выбрана правильно и выпадения конденсата не произойдет.