Научно-исследовательский институт строительной физики (НИИСФ) Госстроя СССР

Справочное пособие к СН и П

Серия основана в 1989 году

Расчет и проектирование ограждающих конструкций зданий

Москва Стройиздат 1990

Рекомендовано к изданию секцией № 1 Научно-технического совета НИИСФ Госстроя СССР.

Редактор - И.А. Баринова

Расчет и проектирование ограждающих конструкций зданий/НИИ строит, физики. - М.: Стройиздат, 1990.: ил. - (Справ. пособие к СНиП).

Разработано к СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника». Содержит материалы по теплотехническому расчету и проектированию ограждающих конструкций зданий и сооружений. Приведены общие методы теплотехнических расчетов ограждающих конструкций зданий и сооружений различного назначения - жилых, общественных и производственных. Даны примеры расчетов.

Для инженерно-технических работников научно-исследовательских и проектных организаций.

Настоящее Пособие разработано к СНиП II-3-79 ** «Строительная теплотехника». В нем содержатся методические материалы и примеры по теплотехническому расчету и проектированию ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Особое внимание в Пособии уделено вопросам, которые вызывают затруднения при практическом использовании, например, расчеты: экономически целесообразного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, неоднородных ограждающих конструкций с теплопроводными включениями сложной формы, ограждающих конструкций теплых чердаков при наличии в помещениях агрессивных сред, а также расчеты прогнозирования долговечности ограждающих конструкций и пр.

В Пособии даны рекомендации по автоматизации теплотехнических расчетов с использованием разнообразных современных ЭВМ от программируемого калькулятора и мини-ЭВМ до крупных ЭВМ типа ЕС.

Настоящее Пособие разработано НИИСФ Госстроя СССР (кандидаты техн. наук Ю.А. Матросов - разд. 1, 2, прил. 4, 12, 13, 14 - руководитель темы, М.А. Гуревич - разд. 1-6, Ф.В. Клюшников - разд. 2, И.Н. Бутовский - разд. 2, М.Ю. Негинский - прил. 13, В.Р, Хлевчук - прил. 3, д-р техн. наук С.В. Александровский - разд. 7 и прил. 11) совместно с ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (канд. техн. наук Э.Э. Наргизян, инж. М.А. Пак - прил. 5, канд. техн. наук Ю.П. Александров - прил. 6); ЦНИИЭП жилища Госкомархитектуры (кандидаты техн. наук В.С. Беляев, А.Н. Мазалов, канд. экон. наук М.С. Любимова - разд. 2); ЦНИИЭПсельстрой Госкомархитектуры (канд. техн. паук В.А. Бенц - разд. 2 и прил. 15, 16,17); МИСИ им. В.В. Куйбышева (канд. техн. наук В.А. Объедков - разд. 2 и прил. 7, 10); НИИ строительства Госстроя ЭССР (канд. техн. наук Э.В. Йыгиоя - прил. 4), А.В. Щербаков - научное редактирование.

НИИСФ Госстроя СССР выражает благодарность специалистам, и организациям, которые будут использовать настоящее Пособие, сделают замечания и внесут предложения по его улучшению.

Замечания и предложения просьба направлять по адресу: 127238, Москва, Локомотивный пр., д. 21. НИИСФ.

1.1. При теплотехническом проектировании ограждающих конструкций зданий следует руководствоваться СНиП II-3-79 ** «Строительная теплотехника» и связанными с ним нормативными документами, а также рекомендациями настоящего Пособия.

При разработке проектов ограждающих конструкций следует предпочитать варианты, которые при удовлетворении нормативных требований обеспечивают снижение топливно-энергетических и материальных ресурсов.

1.2. Многослойные наружные стены с использованием эффективного теплоизоляционного материала имеют преимущество в повышении теплозащитных качеств здания по сравнению с однослойными наружными стенами. Однослойные наружные стены эффективны при применении легкого бетона плотностью менее 1000 кг/м 3 , ячеистого бетона плотностью менее 800 кг/м 3 и кладки из пустотелых керамических или силикатных камней и кирпичей.

1.3. При проектировании наружных ограждений с теплопроводными включениями необходимо учитывать следующее:

в многослойных конструкциях целесообразно располагать с теплой стороны материал с большим коэффициентом теплопроводности, что обеспечивает более высокую температуру угла;

зона влияния несквозного включения, как правило, распространяется от границы соприкасания двух материалов на расстояние, равное половине толщины стены;

включения, размещенные внутри ограждения, целесообразно располагать ближе к холодной стороне ограждения.

1.4. Покрытия с вентилируемой воздушной прослойкой следует проектировать для районов с расчетной скоростью ветра в июле не менее 2 м/с, толщина воздушной прослойки должна быть не менее 0,15 м. Оптимальная толщина вентилируемой воздушной прослойки в наружных стенах находится в пределах 0,05-0,1 а оптимальная высота - 5-6 м.

1.5. При проектировании наружных ограждений с замкнутыми воздушными прослойками необходимо учитывать, что

эффективными в теплотехническом отношении являются прослойки небольшой толщины;

рациональнее делать в ограждающей конструкции несколько прослоек малой толщины, чем одну большей толщины;

воздушные прослойки рекомендуется располагать ближе к наружной стороне ограждения;

в целях уменьшения количества тепла, передаваемого излучением, рекомендуется покрыть одну из поверхностей воздушной прослойки алюминиевой фольгой.

1.6. Для предупреждения переувлажнения материалов наружных ограждающих конструкций рекомендуется располагать слои с большим сопротивлением паропроницанию с внутренней стороны.

1.7. Для стен помещений с влажным и мокрым режимом не рекомендуется применять силикатный кирпич, пустотелые камни, ячеистые бетоны, древесину, фибролит, а также другие невлагостойкие или небиостойкие материалы.

1.8. Наружные и внутренние стены следует предохранять от грунтовой влаги путем устройства гидроизоляции. Основная обязательная во всех случаях горизонтальная гидроизоляция в нижней части наружной стены или по всему верху цоколя должна быть расположена выше тротуара или отмостки здания, но ниже отметки пола первого этажа. Дополнительную горизонтальную гидроизоляцию следует предусматривать в стенах зданий с подвалами и цокольными этажами ниже уровня их пола.

В зависимости от гидрогеологических условий и назначения помещения следует предусматривать вертикальную гидроизоляцию, которую рекомендуется устраивать на наружной поверхности подземной части стен, соединяя ее с горизонтальной.

1.9. Для снижения расхода энергии на охлаждение помещения и защиты зданий от воздействия солнечной радиации используются следующие мероприятия: применение солнцезащитных устройств для световых проемов, организованное проветривание, увеличение теплоустойчивости наружных ограждающих конструкций, ориентация здания, светозащитное остекление.

В районах с большим количеством солнечных дней (в III -IV климатических районах) рекомендуется предусматривать меридиональную ориентацию здания для предупреждения перегрева помещений. Постоянные солнцезащитные устройства, размещаемые по фасаду здания, должны проектироваться: при ориентации фасада на юг - горизонтальными, на восток или запад - вертикальными, при других ориентациях на освещенную солнцем сторону - комбинированными, состоящими из горизонтальных и вертикальных солнцезащитных элементов.

1.10. Безинерционные и малоинерционные наружные ограждения для жилых зданий, больничных учреждений (больниц, клиник, стационаров и госпиталей), диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов ребенка, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, детских садов, яслей, яслей-садов (комбинатов) и детских домов, а также производственных зданий, в которых должны соблюдаться оптимальные нормы температуры и относительной влажности воздуха в рабочей зоне или по условиям технологии должны поддерживаться постоянными температура или температура и относительная влажность воздуха, допускается использовать только при наличии эффективной солнцезащиты заполнений световых проемов.

1.11. Наружные поверхности кровель чердачных покрытий бесчердачных крыш следует окрашивать в светлые тона, обладающие высокими отражательными качествами. Рулонные кровли рекомендуется покрывать мелким гравием светлых тонов слоем толщиной не менее 10 мм.

1.12. Полы, устраиваемые на грунте, должны проектироваться в соответствии с п. [1.17]*. При расположении ниже наивысшего уровня капиллярного поднятия грунтовых вод полы должны быть водонепроницаемыми, а в случае насыщения грунтов вредными газами - газонепроницаемыми. В этом случае в конструкции пола следует предусматривать гидроизоляционный слой, располагаемый под подстилающим слоем.

2.1. Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R о (п. [2.1*]) определяется следующим образом:

а) рассчитывают требуемое сопротивление теплопередаче R o тр по санитарно-гигиеническим условиям:

по формуле [1] - для ограждающей конструкции (за исключением заполнения светового проема и покрытия теплого чердака);

по табл. [9*] - для окон, балконных дверей и фонарей;

по формуле (14) или (15) для покрытия теплого чердака;

б) рассчитывают экономически целесообразное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R о эк по формуле [17], а для покрытий теплого чердака по формуле [22]. Единовременные затраты С д , входящие в формулы [17] и [22], рассчитывают по методике, изложенной в п. 2.5 . Сопротивление теплопередаче R о , содержащееся в формуле [17], для однородной конструкции определяют по формуле [4], а для неоднородной R o заменяют приведенным сопротивлением теплопередаче R о пр , определяемым по п. 2.8;

в) сопротивление теплопередаче R o ограждающих конструкций (при наличии в них теплопроводных включений - приведенное сопротивление теплопередаче R о пр ) в соответствии с п. [2.1*] должно быть не менее требуемого сопротивления теплопередаче R о тр и экономически целесообразного сопротивления теплопередаче R о эк ;

* В квадратных скобках даются номера пунктов, формул, приложений и таблиц СНиП II-3-79 **.

г) для неоднородной ограждающей конструкции (за исключением заполнения светового проема) проверяют, выполняется ли требование п. [2.10*], т.е. выполняется ли условие невыпадения конденсата на внутренней поверхности ограждения

t ' в ³ t p , (1)

где t ' в - температура внутренней поверхности ограждающей конструкции по теплопроводному включению (диафрагмы, сквозного шва из раствора, стыка панелей и т.д.), определяемая на основании расчета температурных полей. Для теплопроводных включений, приведенных в прил. [5*], t ' в определяется по п. [2.11*]; t р -температура точки росы, °С, при расчетной температуре t в и относительной влажности внутреннего воздуха j в определяется по прил. 1 . В расчете покрытия теплого чердака взамен t р рекомендуется принимать минимально допустимую температуру холодного участка покрытия по графику рис. 11 , значение которой определено из условия ограничения конденсата количеством 1 кг/м 2 за наиболее холодную пятидневку.

Примечание . В Пособии приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, в том числе вычисленное по формулам [10] и [II], будет обозначаться R о пр .

2.2. Требуемое сопротивление теплопередаче R о тр внутренних ограждающих конструкций между помещениями с нормируемой температурой воздуха следует определять при разности расчетных температур воздуха в этих помещениях D t более 3 °С по формуле [1]. При этом t в , и t п - расчетные температуры воздуха соответственно теплого и холодного помещения, °С; n =1; a в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности (табл. [4*]); D t н - нормативный температурный перепад между температурой воздуха теплого помещения и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (табл. [2*]).

Примечание . При D t £ D t н внутренние ограждающие конструкции удовлетворяют санитарно-гигиеническим условиям при любом значении их сопротивления теплопередаче.

2.3. Порядок определения расчетной зимней температуры (и при вычислении требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций по формуле [1] следующий:

предварительно назначают величину тепловой инерции D , рассчитываемой ограждающей конструкции по гр. 1 табл. [5*];

по выбранной величине D назначают в соответствии с п. [2.3*] расчетную зимнюю температуру наружного воздуха t н ;

подставляя в формулу[1] величины n , t в , D t н , a в , а также вышеуказанную величину t н , определяют R о тр .

Проверка правильности назначения расчетной зимней температуры наружного воздуха производится следующим образом:

вычисляют требуемое термическое сопротивление теплоизоляционного слоя R ут тр рассчитываемой конструкции по формуле

, (2)

где S R к.c - сумма термических сопротивлений конструктивных слоев, м 2 · ° С/ВТ, многослойной ограждающей конструкции; a в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции Вт/(м 2 · ° С), принимаемый по табл. [4*]; a н - коэффициент теплоотдачи для зимних условий наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м 2 · ° С), принимаемый по табл. [6*];

по формуле [2] вычисляют тепловую инерцию рассчитываемой ограждающей конструкции D .

Если величина D рассчитываемой ограждающей конструкции совпадает по диапазону с предварительно заданной, то расчетная зимняя температура t н выбрана правильно.

Если же величина D ограждающей конструкции находится в другом диапазоне, чем предварительно заданная, то расчетная зимняя температура была назначена неправильно; в качестве расчетной зимней температуры следует выбрать из табл.[5*] температуру, соответствующую вычисленной величине D.

2.4. Расчет экономически целесообразного сопротивления теплопередаче R о эк ограждающей конструкции выполняется в следующей последовательности:

а) определяется толщина первого варианта ограждающей конструкции исходя из сопротивления теплопередаче R 01 = R о тр r эф и действующей унификации толщин стеновых конструкций, сопротивление теплопередаче которой R 01 равно или близко к величине R ' 01 . Величину R о тр следует определять по формуле [1], величину r эф по табл. [9а*];

б) определяются приведенные затраты первого варианта конструкций по формуле [17] с учетом п. 2.5 . При этом стоимость тепловой энергии C т принимается по прил. 2 ;

в) затем определяются приведенные затраты П для той же конструкции при возрастающих унифицированных ее толщинах. Если приведенные затраты при этом уменьшаются, то расчет ведется до тех пор, пока величина их станет минимальной. Если приведенные затраты при этом увеличиваются, то следует переходить к их определению при уменьшающихся унифицированных толщинах конструкции. Расчет также ведется до тех пор, пока величина приведенных затрат П станет минимальной;

г) экономически целесообразное сопротивление теплопередаче R о эк принимают для того варианта ограждающей конструкции, при котором обеспечивается минимальная величина приведенных затрат П .

2.5. Единовременные затраты С д , руб/м 2 , необходимые для расчета R о эк определяются по формуле [17а].

Значения величин, входящих в указанную формулу, определяются следующим образом:

а) оптовая цена ограждающей конструкции Ц принимается по прейскурантам в зависимости от ценового пояса, к которому относится пункт строительства, с учетом соответствующего коэффициента к оптовой цене пояса.

В случае отсутствия в прейскурантах оптовых цен на сборные железобетонные конструкции рекомендуется принимать вместо оптовой цены их расчетную стоимость С к , определяемую по Рекомендациям по определению расчетной стоимости и трудоемкости изготовления сборных железобетонных конструкций на стадии проектирования (М.: НИИЭС Госстроя СССР, 1985);

б) стоимость транспортирования ограждающих конструкций с учетом погрузочно-разгрузочных работ определяется с использованием таблиц СНиП IV -4-82. Сборник сметных цен на перевозки грузов для строительства. Ч, 1, Железнодорожные и автомобильные перевозки:

T=P [ K 1 T 1 +n (1+0,01 H)T 2 ] +Ц 1 V, (3)

где Р - масса 1 м 2 ограждающей конструкции соответствующего варианта, т/м 2 ; Т 1 - сметная цена на погрузочно-разгрузочные работы при автомобильных и железнодорожных перевозках, руб/т, принимаемая по таблице сметных цен разд. 1 ; К 1 - коэффициент к сметной цене на погрузочно-разгрузочные работы при железнодорожных и автомобильных перевозках, принимаемый по таблице коэффициентов разд. 1 ; Т 2 - провозная (тарифная) плата, руб/т, принимаемая за перевозку конструкций автомобильным транспортом - по разд. 3 а; за перевозку конструкций железнодорожным транспортом (повагонными отправками грузовой скоростью) по табл. 2 разд. 4 ; Н - надбавка, %, к плате за перевозку строительных крупногабаритных грузов (бетонные, железобетонные и тому подобные конструкции) автомобильным транспортом, принимаемая в размере 25%, (Для Белорусской, Грузинской, Литовской и Эстонской союзных республик надбавки к плате за перевозку вышеуказанных грузов принимаются в размерах, указанных в п. 12 разд. 3а). При перевозке других конструкций автомобильным транспортом и любых конструкций железнодорожным транспортом в формуле (3 ) следует принять Н =0; n - коэффициент для перехода от массы нетто к массе брутто, принимаемый; при перевозке конструкций из бетона и железобетона автомобильным транспортом равным 1; при перевозке указанных конструкций по железной дороге равным 1,01; при перевозке других конструкций автомобильным и железнодорожным транспортом - по таблице сметных цен на тару, упаковку и реквизит разд. 2 а; Ц 1 - стоимость реквизита (подкладок, прокладок, стоек, скруток, инвентарных креплений и др.) для укладки и креплений конструкции в руб. на 1 м 3 конструкции в плотном теле (включая объем конструктивно-изоляционных слоев). Стоимость реквизита при перевозке бетонных и железобетонных конструкций автомобильным транспортом составляет 0,8 руб/м 3 (Для Якутской АССР, Магаданской, Сахалинской областей - 1,15, для Камчатской области 1,35, для управления строительством "Вилюйгазстрой" Якутской АССР - 1,4 руб/м 3 ). Стоимость реквизита при перевозке указанных конструкций по железной дороге - 2,6 руб/м 3 . Стоимость (сметная стоимость) реквизита при перевозке других конструкций автомобильным и железнодорожным транспортом принимается по таблице сметных цен на тару, упаковку и реквизит разд. 2 а; V - объем 1 м 2 ограждающей конструкции соответствующего варианта, м 3 /м 2 .

Если типы конструкций в разных вариантах существенно не меняются, можно при сравнении принимать одинаковую величину Т ;

в) стоимость монтажа (возведения) С м ограждающей конструкции определяется в зависимости от территориальных районов по соответствующим сборникам СНиП IV -5-84. Приложение. Сборники единых районных единичных расценок на строительные конструкции и работы.

Примечание В п. 2.5, б даны ссылки на номера разделов и та блицы СНиП IV -4-84, ч. 1.

2.6. При разработке типовых проектов, предназначенных для массового применения, расчет экономически целесообразного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций зданий (кроме животноводческих и птицеводческих зданий) для расчетных зимних температур наружного воздуха -10, -20, -30, -40, -50 °С, следует производить с климатическими параметрами, отопительного периода соответственно:

продолжительность отопительного периода 150, 180, 210, 240 и 270 сут;

средняя температура наружного воздуха за отопительный период 5, 0, -5, -10, -15 °С.

При типовом проектировании единовременные затраты С д , руб/м 2 , следует определять по единым районным единичным расценкам на строительные работы для 1 территориального района (подрайона 1а) и базисным ценам на местные строительные материалы и конструкции для Московской обл, а стоимость тепловой энергии принимать равной С т =3,58 руб/ГДж. Коэффициенты теплопроводности материалов следует принимать по прил. [3*] при условии эксплуатации Б.

2.7. При расчете экономически целесообразного сопротивления теплопередаче R о эк ограждающих конструкций животноводческих и птицеводческих зданий в соответствии с п. [2.15*] длительность отопительного периода z от.пер сут, и средняя .температура наружного воздуха за отопительный период t от.пер , °С, определяются в зависимости от граничной наружной температуры отопительного периода t г н , °С, при которой следует начинать (заканчивать) снабжение этих зданий техническим теплом.

При привязке животноводческого или птицеводческого здания к конкретным условиям строительства значение граничной наружной температуры отопительного периода t г н , °С, следует определять из уравнений тепловлажностного баланса соответствующего помещения без подачи технического тепла.

Для основных типов животноводческих и птицеводческих помещений значения t г н допускается принимать по прил. 15 .

Длительность z от.пер сут, и среднюю температуру наружного воздуха t от.пер. , ° С, за отопительный период в зависимости от граничной температуры t г н , °С, для ряда географических пунктов СССР следует принимать по прил. 16 .

Стоимость тепловой энергии С т , руб/ГДж, в формуле [17] для животноводческих и птицеводческих зданий определяется на основе расчетных калькуляций на тепловую энергию в зависимости от источника теплоснабжения и вида топлива.

Величину С т допускается определять по прил. 2 с коэффициентом 1,1.

При типовом проектировании ограждающих конструкций животноводческих и птицеводческих зданий основные климатологические характеристики наружного воздуха следует принимать по прил. 17 применительно к пяти условным климатическим районам со средними температурами наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, равными соответственно -10, -20, -30, -40 и -50, При типовом проектировании затраты С д , руб/м 2 , следует определять в соответствии с указаниями п. 2.5, а стоимость тепловой энергии допускается принимать равной С т =3,94 руб/ГДж. Коэффициенты теплопроводности материалов следует принимать по прил. [3*] при условии эксплуатации Б .

Пример 1. Определить толщину наружной стены жилого здания из керамзитобетонных панелей.

Стена имеет внутренний отделочный и наружный защитно-декоративный слой из цементно-песчаного раствора с толщиной соответственно d 1 = l ,5 см и d 2 =2 см. Высота здания 45 м. Установка наружных стеновых панелей производится с разрезкой на этаж.

А. Исходные данные

1. Пункт строительства - г. Хабаровск.

2. Параметры внутреннего воздуха: температура t в =18°С, относительная влажность j в =60%.

3. Влажностный режим помещения нормальный. Согласно прил. [1] и [2] принимаем условия эксплуатации Б.

4. Величины теплотехнических показателей и коэффициентов в формулах [1]-[4], [17]:

t н =-32,5°С (табл. [5*] и СНиП 2.01.01.82 ); n = l (табл. [3*], п,1); D t н =6°С (табл. [2*], п.1); a в =8,7 Bт/(м 2 ·°C) и a н =23 Вт/(м 2 · ° С); (табл.[4*], п.1 и табл. [6*], п.1); r эф =1,1 (табл. [9а*], п.1); z от.пер =205 сут и t от.пер =10,1°С (СНиП 2.01.01.82), таблица «Температура наружного воздуха», гр. 22 и 23); С т =5,02 руб/ГДж (принято по прил. 2 ).

Теплотехнические показатели материалов слоев конструкции при условии эксплуатации Б:

керамзитобетон на керамзитовом песке плотностью 1000 кг/м 3 , коэффициент теплопроводности 0,41 Вт/(м 2 ·°С) - прил. [3*], п. 21; цементно-песчаный раствор плотностью 1800 кг/м 3 , коэффициент теплопроводности 0,93 Вт/(м 2 ·°С) - прил. [3*], п. 71.

Б. Порядок расчета

1. Требуемое сопротивление теплопередаче по формуле [1]

м 2 · ° С/Вт.

2. Определяем толщину и сопротивление теплопередаче R o первого варианта стены для расчета R о эк по п. [2.15*].

В качестве первого варианта принимается конструкция, приведенное сопротивление теплопередаче которой R о пр равно или близко величине R о тр r эф =0,967·1,1=1,064 м 2 · ° С/Вт ( r эф принимается по табл. [9а*]).

Вычисляем толщину d к.б керамзитобетонного слоя стены, приведенное сопротивление теплопередаче которой равно 1,064 м 2 · ° С/Вт . Подставляя в формулу

соответствующие значения величин, получим:

,

откуда d к.в =0,379 м и d (толщина стены)=0,41 м.

В вычислениях было учтено, что коэффициент теплотехнической однородности стен из однослойных панелей r =0,95.

В качестве первого варианта (с учетом унифицированной толщины) принимается стена толщиной 0,4 м (см. Прейскурант № 06-08, п. 9.61 ). Приведенное сопротивление теплопередаче этого варианта стены R о пр =1,032 м 2 ·°С/Вт.

3. Определение единовременных затрат С д для стены из керамзитобетонных панелей толщиной 0,4 м:

а) в соответствии с Прейскурантом № 06-08 г. Хабаровск относится к XI поясу и оптовая цена конструкции Ц =37,38 руб/м 2 (п. 9.61);

б) Транспортные расходы по п. 2.6 , б при дальности перевозки панелей - 50 км.

В данном случае: Р =0,428 т/м 2 ; K 1 =1,21; Т 1 =0,75 руб/т; n =1; H =25%; Т 2 =3 руб/т; Ц 1 =0,8 руб/м 3 ; V =0,4 м 3 /м 2 .

Подставляя указанные величины в формулу (3), получим

Т =0,428[1,21·0,75+1(1+0,01·25)3]+0,8·0,4=2,31 руб/м 2 ;

в) стоимость монтажа С м стены из панелей определяем по п. 7-553 СНиП IV -5-82. ЕРЕР, Сб. № 7, С м =5,26 руб/м 2 .

Площадь панели F = 13,5 м 2 ; руб/м 2 ;

г) подставляя величины Ц =37,38 руб/м 2 , Т =2,31 руб/м 2 , С м =0,39 руб/м 2 в формулу [17а], получим

С д =1,25[(37,38+2,31)1,02+0,39]=51,09 руб/м 2 .

4. Приведенные затраты по формуле [17]

руб/м 2 .

5. Аналогично определяются величины R о пр , Ц, Т , С м и П для конструкций с толщинами 0,5 и 0,55 м.

Данные расчета приведены в табл. 1 .

Таблица 1

6. На основании данных расчета по минимуму приведенных затрат П (п. [2.15*]) принимается наружная стена из керамзитобетонных панелей толщиной 0,5 ( R o = R о эк =1,27> R о тр =0,967 м 2 · ° С/Вт.

Решение примера 1 на микрокалькуляторе типа «Электроника» (см. прил. 12):

а) рассчитаем R о тр по программе 1 первой группы, предположив, что величина тепловой инерции ограждения лежит в интервале (4< D <7)

23 П 2 8,7 П 4 0,96743286

В/О С/П 6 ­ 1 ­ 18 ­ 32,5 /-/ С/П R о тр

б) по программам 4 и 3 первой группы рассчитаем R o и D соответственно, назначив толщину конструкции 0.4 м

23 П

2 БП 26 С/П |2| 0,035 ­ 0,93 С/П |1| 0,365 ­ 0,41

С/П С/П

2 БП12 С/П |2| 11,09 С/П 0,035 ­ 0,93 С/П |1|

6,13 С/П 0,365 ­ 0,41 С/П

Принятая в качестве t н температура наиболее холодных трех суток правильная;

в) подберем первый вариант конструкции по программам 1 и 3а третьей группы:

23 П 2 8,7 П 4 18П 5 205 П 6 10,1 |-| П 7 5,02 П 8 0, 95П 9

В/О С/П 0,967 ¯ 1,1 С/П

2 БП 06 С/П |2| 0,035 ­ 0,93 С/П |1| 0,35 ­

0,41 С/П С/П

2 БП 06 С/П |2| 0,035 ­ 0,93 С/П |1| 0,40 ­

0,41 С/П С/П

г) в качестве первого варианта с учетом унифицированной толщины примем стену толщиной 0,4 м, для которой рассчитаем R o по формуле 3 б третьей группы.

2 БП 06 С/П |2| 0,035 ­ 0,93 С/П |1| 0,365 ­ 0,41 С/П ;

д) рассчитаем транспортные расходы по программе 5 третьей группы

БП 72 С/П 1 ­ 3 ­ 25 С/П 0,428 ­ 1,21 ­ 0,75 С/П 0,8 ­ 0,4 С/П

e ) рассчитаем П по программе 4 третьей группы

БП 30 С/П 37,38 С/П 0,39 С/П ;

ж) повторим пп. 4, 5 и 6 для конструкции с толщиной 0,45, 0,5 и 0,55 м

2 БП 06 С/П |2| 0,035 ­ 0,93 С/П |1| 0,415 ­ 0,41 С/П

БП 72 С/П 1 ­ 3 ­ 25 С/П 0,485 ­ 1,21 ­ 0,75 С/П 0,8 ­ 0,45 С/П

­ БП 30 С/П 38,91 С/П 0,39 С/П

¯ 2 БП 06 С/П |2| 0,035 ­ 0,93 С/П |1| 0,465 ­ 0,41 С/П

БП 72 С/П 1 ­ 3 ­ 25 С/П 0,535 ­ 1,21 ­ 0,75 С/П 0,8 ­ 0,5 С/П

­ БП 30 С/П 40,44 С/П 0,39 С/П

¯ 2 БП 06 С/П |2| 0,035 ­ 0,93 С/П |1| 0,515 ­ 0,41 С/П

БП 72 С/П 1 ­ 3 ­ 25 С/П 0,585 ­ 1,21 ­ 0,75 С/П 0,8 ­ 0,55 С/П

БП 30 С/П 41,97 С/П 0,39 С/П

Минимум П при толщине стены 0,5 м.

Пример 2. Определить, какую из панелей наружных стен экономически целесообразно применять в жилых домах:

керамзитобетонные трехслойные панели с соединительными ребрами (жесткие связи) и утеплители из пенополистирола плотностью 40 кг/м 3 ;

железобетонные трехслойные панели с гибкими связями и утеплителем из пенополистирола плотностью 40 кг/м 3 .

А. Исходные данные

1. Пункт строительства - Москва.

2. Параметры внутреннего воздуха: температура t в =18°С, относительная влажность - не нормируется.

3. Влажностный режим помещения - нормальный; условия эксплуатации Б.

4. Величины теплотехнических показателей и коэффициентов в формулах [1]-[4], [17]:

t н =-32°С (СНиП 2.01.01-82 ); n =1 (табл. [3*], п. 1);

D t н =6°С (табл. [2*], п. 1); a в =8,7 Вт/(м 2 · ° С) и a н =23 Вт/(м 2 · ° С) (табл. [4*], п.1 и табл. [6*], п. 1); z от.пер. =213 сут и t от.пер =-3,6°С, (СНиП 2.01.01-82 ), С т =3,58 руб/ГДж (по прил. 2).

Характеристики панелей и теплотехнические показатели материалов при условии эксплуатации Б и коэффициент теплотехнической однородности приведены соответственно в табл. 2 и 3 . Требуемое сопротивление теплопередаче по формуле [1] равно 0,958 м 2 · ° С/Вт

Таблица 2

Таблица 3

Примечание . R о определяется по формуле [11], коэффициент теплотехнической однородности панельных трехслойных стен r - по прил. [13*].

Б. Порядок расчета

1. Рассматриваемые варианты конструкций должны удовлетворять условию R о ³ R о тр (см. табл. 3).

Указанному условию удовлетворяют следующие конструкции: трехслойные на жестких связях толщиной d =35 и 40 см; трехслойные на гибких связях толщиной d =30 и 35 см.

2. Единовременные затраты С д (стоимость конструкции «в деле») определяются по формуле [17а].

Так как в действующих прейскурантах отсутствуют оптовые цены на все рассматриваемые в примере конструкции, то вместо оптовых цен принимаются расчетные стоимости С к (см. п. 2.5).

Транспортные расходы Т определяются по СНиП IV -4-84. Сборник сметных цен на перевозки грузов для строительства. Ч. 1. Учитываются автомобильные перевозки на условное расстояние 100 км. Расчетная стоимость С к , и транспортные расходы Т рассматриваемых конструкций приведены в табл. 4.

Таблица 4

Таблица 5

Стоимость монтажа С м сборных железобетонных конструкций определяется по Сб. 7 ЕРЕР-84. Для рассматриваемых конструкций С м =1,9 руб/м 2 .

3. Затраты на отопление С от , руб/м 2 , за срок службы здания в соответствии с формулой [17]

Подставляя в полученное выражение величины R о изтабл. 3 , получим стоимость отопления для рассматриваемых конструкций. Единовременные затраты, затраты на отопление и приведенные затраты по конструкции приведены в табл. 5.

Из анализа табл. 5 видно, что наименьшую величину приведенных затрат П имеют наружные стены из трехслойных панелей толщиной 30 см на гибких связях, которые экономически целесообразно применять в соответствии с п. [2.16*].

Пример 3. Имеется два типа трехслойных стеновых панелей серии 90 с внешним - наружным и внутренним слоями из керамзитобетона на керамзитовом песке и средним слоем из полистирольного пенопласта при соединении внешних слоев армированными керамзитобетонными ребрами по контуру панели и проема. Площадь панели F 2 =6,39 м 2 , площадь ребер F 1 =2,73 м 2 (см. рис. 6 примера 11). Панели имеют внутренний отделочный и наружный защитно-декоративный слой из цементно-песчаного раствора толщиной 2 см. Толщины указанных панелей и их средних утепляющих слоев равны соответственно 35 и 10 см; 35 и 15 см; 40 и 12 см.

Определить, какой из двух типов панелей экономически целесообразно применить в наружных стенах жилого дома высотой 50 м, строящегося в г. Кемерове.

А. Исходные данные

1. Параметры внутреннего воздуха; температура t в =18°С; относительная влажность j в =60%.

2. Согласно прил. [1] и [2] принимаем условия эксплуатации А.

3. Величины теплотехнических показателей и коэффициентов в формулах [1]-[4], [17]:

t н =-40,5°С (табл. [5*] и СНиП 2.01.01-82 ); n =1 (табл. [3*], п. 1); D t н =6°С (табл. [2*], п. 1); a в =8,7 Вт/(м 2 · ° С) и a н =23 Вт/(м 2 · ° С) (табл. [4*], п. 1 и табл. [6*], п. 1), z от.пер =232 сут и t от.пер =-8,8°С (СНиП 2.01.01-82.

таблица «Температура наружного воздуха», гр. 22, 23); С т =3,11 руб/ГДж (прил. 2). Теплотехнические показатели материалов слоев конструкции при условии эксплуатации А: керамзитобетон на керамзитовом песке плотностью 1400 кг/м 3 , коэффициент теплопроводности 0,56 Вт/(м 2 · ° С) (прил. [3*], п. 19), пенополистирол g =40 кг/м 3 , коэффициент теплопроводности 0,041 Вт/(м 2 · ° С) (прил. [3*], п. 144), цементно-песчаный g =1800 кг/м 3 , коэффициент теплопроводности 0,76 Вт/(м 2 · ° С) (прил. [3*], п. 71).

Б. Порядок расчета

1. Требуемое сопротивление теплопередаче по формуле [1]:

м 2 · ° С/Вт.

2. Определение единовременных затрат С д для стены из панелей толщиной 35 см и средним утепляющим слоем 10 см:

а) В соответствии с таблицей поясного деления (см. Прейскурант № 06-08. Ч. 1) г. Кемерово относится к VII поясу. По дополнительному Прейскуранту № 06-08-1981/30 оптовая цена указанной панели для VII пояса Ц =29,87 руб/м 2 ( п. 9.2450 );

б) транспортные расходы по <>п. 2.6, б при дальности перевозки панелей автомобильным транспортом 50 км.

В данном случае Р= 0,37 т/м 2 , K 1 =1,11; Т 1 =0,75 руб/т; n =1; Н =25%; Т 2 =2,64 руб/т; Ц 1 =0,8 руб/м 3 ; V =0,35 м 3 /м 2 .

Подставляя указанные величины в формулу (3), получим

Т =0,37[1,11·0,75+1(1+0,01·25)2,64]+0,8·0,35=1,809 руб/м 2 ;

в ) стоимость монтажа С м стены из бетонных панелей определяем по п. 7.533 СНиП IV -5-84. ЕРЕР, Сб. № 7. Затраты на установку панели равны С м =5,26 руб., площадь панели F 2 = 6,39 м 2 .

руб/м 2

г) подставляя величины Ц =29,87 руб/м 2 , Т =1,809 руб/м 2 ; С м =0,82 руб/м 2 в формулу [17а], получим

С д =1,25[(29,87+1,809)1,02+0,82]=41,416 руб/м 2 .

3. Определение приведенного сопротивления теплопередаче R o стены из панелей толщиной 35 см и средним утепляющим слоем 10 см.

а) сопротивление теплопередаче панельной стены без учета теплопроводных включений по формуле [4]

м 2 · ° С/Вт;

б) коэффициент теплотехнической однородности r по прил. [13*] при ;

r 1 =0,444 ( прил. 3 ), где табл. [1] из прил. [13*] дана более подробно; r 2 =0,9 (табл. [2], прил. [13*]); r =0,444·0,9=0,399;

в) приведенное сопротивление теплопередаче R o по формуле [11]

R о =3,025·0,399=1,207 м 2 · ° С/Вт

4. Приведенные затраты по формуле [17]

руб/м 2 .

5. Аналогично определяются величины R o , Ц, Т, С м и П для других ограждающих конструкций (данные расчета приведены в табл. 6 )

Таблица 6

6. Из данных табл. 6 следует, что из трех указанных панелей экономически целесообразно применять в стенах жилых домов, строящихся в г. Кемерове, панели толщиной 35 см и с утеплителем толщиной 15 см ( R o = R о эк > R о тр и приведенные затраты минимальны).

Пример 4. Определить, какие окна с деревянными переплетами экономически целесообразно применять в жилых зданиях, строящихся в г. Дмитрове Московской обл.

А. Исходные данные

1. Расчетная температура внутреннего воздуха t в =18°С.

2. Средняя температура наиболее холодной пятидневки t н =-28°С ( СНиП 2.01.01-82 , таблица «Температура наружного воздуха», гр. 21).

3. Величины показателей в формуле [17]: t от.пер =-3,8 ° С, z от.пер =217 сут (СНиП 2.01.01-82 ); С т =3,58 руб/ГДж (прил. 2).

4. Отношение площади остекления к площади окна равно 0,8.

Б. Порядок расчета

1. Требуемое сопротивление теплопередаче окон R о тр =0,42 м 2 Х ° С/Вт (табл. [9*], п. 1, гр. 3, при t в - t н =46°С).

2. Выбираем из прил. [6*] типы окон жилых зданий, имеющих R о > R о тр учетом поз. 4 исходных данных. Для экономического расчета выбираются окна:

с двойным остеклением в деревянных раздельных переплетах ( R о =0,42 м 2 · ° С/Вт);

с тройным остеклением в деревянных раздельно-спаренных переплетах ( R o =0,55 м 2 · ° С/Вт).

3. Единовременные затраты С д , руб/м 2 , входящие в формулу [17], определяются по сметным ценам, введенным в действие с 1 января 1982г. Для окон с двойным остеклением в деревянных переплетах единовременные затраты по формуле [17а] составляют:

С д =1,25[(23+4,47)1,02+(0,92+3,4+1,17)]=41,9 руб/м 2 ,

где 23 руб/м 2 - сметная цена оконного блока (СНиП IV -4-84, ч. II, Строительные конструкции и детали); 4,47 руб/м 2 - стоимость установки оконного блока (СНиП IV -5-84, Сб, 10. Деревянные конструкции); 0,92 руб/м 2 - стоимость установки подоконных досок (СНиП IV-5-84, Сб. 10. Деревянные конструкции); 3,4 руб/м 2 - стоимость остекления оконных переплетов (Прейскурант №07-27-01 «Оптовые цены на детали и конструкции из дерева строительные»); 1,17 руб/м 2 - стоимость подоконной доски (СНиП IV-4-84, ч. II, Строительные конструкции и детали).

Аналогично определяются единовременные затраты С д для других заполнений световых проемов (данные расчета приведены в табл. 7).

4. Приведенные затраты П , руб/м 2 , по формуле [17]

руб/м 2 .

Аналогично определяются приведенные затраты П для тройного остекления световых проемов (табл. 7 ).

Таблица 7

5. Итоговые данные расчета подтверждают экономическую целесообразность применения двойного остекления в деревянных раздельных переплетах.

2.8. Приведенное сопротивление теплопередаче R о пр , м 2 ·°С/Вт, неоднородной ограждающей конструкции (или ее участка определяется по формуле

, (4)

где Q - тепловой поток через ограждающую конструкцию (или ее участок), Вт; F - площадь конструкции (или ее участка), м 2 ; t в , и t н - температура соответственно внутреннего и наружного воздуха, ° С.

В общем случае тепловой поток Q определяется по результатам численного расчета на ЭВМ температурного поля конструкции, как указано в прил. 14. В зависимости от типа ограждающей конструкции, ее неоднородностей и наличия различных примыкающих конструкций возможно использование программ для расчета двумерных или трехмерных температурных полей (примеры 5-8).

Таблица 7

Для некоторых частных случаев допускается использовать упрощенные (без применения ЭВМ) методы расчета приведенного сопротивления теплопередаче неоднородной ограждающей конструкции или ее участка по формуле [11], где R о усл определяется в соответствии с п. 2.9 (примеры 9-13 ).

Для неоднородных трехслойных панельных стен с теплоизоляционными вкладышами или на однотипных гибких металлических связях с равномерным шагом коэффициент теплотехнической однородности r определяется по прил. [13*] (примеры 9-11 ). Табл. 1 прил. (13*] в расширенном виде представлена в прил. 3 .

Для неоднородных ограждающих конструкций, включающих протяженные теплопроводные включения типа I, II а, II 6, III и IV - по прил. [5*], (пример 11 ), коэффициент теплотехнической однородности определяется по формуле

, (5)

где F - общая площадь конструкции, м 2 ; т - число теплопроводных включений в конструкции; a i и L i - соответственно ширина и длина i -го теплопроводного включения, м; К i - коэффициент, зависящий от типа i -го теплопроводного включения. Для неметаллических включений определяется по табл. 7 , для металлических - по формуле

. (6)

Здесь y i - коэффициент, зависящий от типа теплопроводного включения, определяемый по табл. 8 , d i и l i - то же, что в прил. [5*]. Остальные обозначения те же, что в формуле [13].

Для ограждающих конструкций из трехслойных железобетонных панелей (с проемами или без них) с разнотипными гибкими металлическими связями коэффициент теплотехнической однородности г определяется по формуле

, (7)

где F o - общая площадь панели без учета площади проема, м 2 ; F i - площадь зоны влияния i -го теплопроводного включения, м 2 , определяемой по формулам (8 )-(11); f i - коэффициент влияния i -го теплопроводного включения, определяемый для отдельных элементов по табл. 9 ; n - число теплопроводных включений.

Таблица 8

Таблица 9

Площадь F i зоны влияния i -го теплопроводного включения при толщине панели d п , м, определяется по формулам:

а) для стыков длиной l , м

F i = l d п ; (8)

б) для горизонтальных и вертикальных оконных откосов длиной соответственно l 1 и l 2 , м

F i =2 d п ( l 1 + l 2 )+ p d 2 п ; (9)

в) для теплопроводных включений прямоугольного сечения шириной а и высотой b , м

F i =( a +2 d п )( b +2 d п ); (10)

г) для теплопроводных включений типа «гибких связей» (распорки-шпильки, распорки-стержни и пр.)

F i =2 d 2 п . (11)

2.9. Могут применяться также следующие способы определения приведенного сопротивления теплопередаче R о пр . Для ограждающих конструкций, в которых конструктивное решение отдельных слоев неоднородно (многослойная каменная стена облегченной кладки с теплоизоляционным слоем и т.п.), R о пр определяется в соответствии с пп. [2.6*, 2.8, 2.9*]. Данные R о пр и r некоторых ограждающих конструкций приведены в прил. 4 .

Для ограждающей конструкции, включающей участки с различными термическими сопротивлениями, R о пр можно определять по формуле

, (12)

где F i и R oi - соответственно площадь i -го участка ограждающей конструкции, м 2 , и его сопротивление теплопередаче, м 2 · ° С/Вт; - общая площадь конструкции, м 2 ;

m - число участков конструкции с различными термическими сопротивлениями.

Рис. 1. Схема разбивки на расчетные участки стеновой панели для определения R о пр

A - для панели с оконным проемом; Б - для панели с проемом для окна и двери; 1, 2 - перемычка; 3, 4 - простенок; 5 - подоконный участок 6 - поддверной участок

Так, например, для стеновой панели с оконным проемом или проемом для окна и двери одна из возможных схем разбивки на расчетные участки показана на рис. 1 . Определение приведенного сопротивления теплопередаче каждого участка производится на основании расчета на ЭВМ температурных полей узлов сопряжения конструктивных элементов панели или экспериментально по ГОСТ 26254-84 . Приведенное сопротивление теплопередаче панели определяется на основании приведенных сопротивлений теплопередаче характерных участков по формуле

, (13)

где F - площадь панели (за вычетом площади окна) по наружному обмеру, м 2 ; F 1 , F 2 , F 3 , F 4 , F 5 и R 0,1 пр , R 0,2 пр , R 0,3 пр , R 0,4 пр , R 0,5 пр -площади, м 2 , и приведенные сопротивления теплопередаче обозначенных на рис. 1 участков стены (простенка, перемычки, подоконного участка, верхних и нижних угловых участков), м 2 · ° С/Вт.

2.10. Приведенное сопротивление теплопередаче окон, балконных дверей и фонарей определяется по прил. [6*].

Пример 5. Требуется определить приведенное сопротивление теплопередаче неоднородной стеновой панели.

А. Исходные данные

1. Конструкция панели изображена на рис. 2 . Она состоит из двух стальных профилированных листов с коэффициентом теплопроводности 58 Вт/(м·°С), между которыми размещены минераловатные полужесткие плиты плотностью 200 кг/м 3 с коэффициентом теплопроводности 0,08 Вт/(м·°С). Листы соединяются между собой стальными профилями через бакелизированные фанерные прокладки толщиной 8 мм, с коэффициентом теплопроводности 0,18 Вт/(м·°С).

2. В расчете приняты следующие условия на сторонах ограждения:

снаружи - t н =- 30°С и a н =23 Вт/(м 2 ·°С);

внутри - t в =18 ° С и a в =8,7 Вт/(м 2 ·°С).

Б. Порядок расчета

На процесс теплопередачи в рассматриваемой конструкции оказывают существенное влияние стальные профили, соединяющие профилированные листы обшивки друг с другом и образующие так называемые мостики холода. Для разрыва этих мостиков холода профили присоединены к листам через фанерные прокладки. Участок конструкции с ребром посередине возможно выделить для расчета температурного поля.

Температурное поле рассматриваемого участка двухмерно, так как распределение температуры во всех плоскостях, параллельных плоскости поперечного сечения конструкции, одинаково. Профили в основной части находятся на расстоянии 2 м один от другого, поэтому при расчете можно учесть ось симметрии посредине этого расстояния.

Рис. 2. Конструкция панели типа "сэндвич" и чертеж исследуемой области

1 - минераловатные плиты; 2 - профилированные стальные листы; 3 - стальные профили; 4 - фанерные прокладки

Исследуемая область (см. рис. 2 ) имеет форму прямоугольника, стороны которого являются естественными границами ограждающей конструкции, на которых задаются условия теплообмена с окружающей средой, а остальные две - осями симметрии, на которых возможно задавать условия полной теплоизоляции, т.е. тепловой поток в направлении оси ох, равный нулю.

Исследуемая область для расчета согласно прил. 14 была расчленена на 1215 элементарных блоков с неравномерными интервалами.

В результате расчета двухмерного температурного поля на ЭВМ получен осредненный тепловой поток, проходящий через рассчитанный участок ограждающей конструкции, равный Q =52,25 Вт, Площадь рассчитанного участка составляет f =2 м 2 .

Приведенное сопротивление теплопередаче рассчитанного фрагмента по формуле (4 )

R о пр =(18+30)(2/52,25)=1,837 м 2 ·°С/Вт.

Для сравнения сопротивления теплопередаче вне теплопроводного включения по формуле [4]

м 2 ·°С/Вт

Температура внутренней поверхности в зоне теплопроводного включения по расчету на ЭВМ равна 8,55 ° С. Проверим на условие выпадения конденсата. При t в =18 ° С и j =55% по прил. 1 температура точки росы t р =8,83°С, что выше температуры поверхности по теплопроводному включению, следовательно при расчетной температуре наружного воздуха -30°С будет выпадение конденсата и конструкция нуждается в доработке.

Расчетная температура наружного воздуха, при которой не будет выпадения конденсата, определяется по формуле (2) прил. 14 .

° С

Пример 6. Определить приведенное сопротивление теплопередаче участке трехслойной ограждающей конструкции - стеновой панели с гибкими связями из металла.

А. Исходные данные

1. Конструкция панели представлена на рис. 3 . Пунктиром обозначен участок конструкции, более детально приведенный на рис. 3 . Между слоями бетона (1) толщиной 60 и 80 мм помещен слой утеплителя (2) из пенополистирола толщиной 120 мм. Стальные арматурные сетки (3) выполнены из стержней диаметром 6 мм с размерами ячеек 300 на 600 мм. Железобетонные слои соединены с помощью металлических стержней (4) - гибких связей, расположенных против узлов арматурных сеток. Железобетонные слои имеют коэффициент теплопроводности 1,74 Вт/(м·°С); утеплитель - 0,04 Вт/(м·°С) и стальные стержни - 58 Вт/(м·°С).

Рис. 3. Конструкция панели и схема расчета трехмерной задачи на ЭВМ

а - схема панели; б - участок ABCD , выделенный дли расчета; в - то же, A 1 B 1 С 1 D 1 для расчета на ЭВМ

2. В расчете приняты следующие условия на поверхностях ограждения по данным эксперимента:

снаружи - t н =- 20°С и a н =14,3 Вт/(м 2 ·°С);

внутри - t в =20 ° С и a в =7,7 Вт/(м 2 ·°С).

Б. Порядок расчета

Процесс теплопередачи в рассматриваемой конструкции существенно трехмерен, так как потоки тепла интенсивно распространяются по металлическим стержням, образующим каркас. Поэтому необходим расчет трехмерного температурного поля.

Выделим для расчета только часть конструкции (см. рис. 3 ) исходя из следующих соображений. Температурное поле симметрично относительно двух плоскостей сечений, проходящих через оси стержней гибких связей и стержней арматурной сетки. Оно также симметрично относительно двух плоскостей сечений, проходящих через середины сетки и перпендикулярных стержням. Поэтому по условию симметрии на этих плоскостях перпендикулярные плоскостям сечений тепловые потоки можно принять равными нулю.

Исследуемая область была расчленена на 4200 элементарных прямоугольных параллелепипедов параллельными плоскостями, перпендикулярными координатным плоскостям и отстоящими одна от другой на неравномерные интервалы. В результате расчета на ЭВМ получены поле температур и поле тепловых потоков. При площади поверхности рассматриваемого участка F =0,045 м 2 осредненный тепловой поток составил Q =0,589 Вт и приведенное сопротивление теплопередаче, вычисленное по формуле (4 ), равно:

м 2 ·°С/Вт.

Для сравнения укажем, что приведенное сопротивление теплопередаче такого же участка панели без гибких связей составляет R о усл =3,21 м 2 ·°С/Вт, т.е. коэффициент теплотехнической однородности рассчитываемой панели равен r =0,95. Незначительное влияние оказывают гибкие связи рассматриваемого типа и на температуру внутренней поверхности. Так, рассчитанные температуры внутренней поверхности против стержня гибкой связи t в =18,15°С, а в точке, равноудаленной от связей t в =18,34°С, а такой же поверхности, но в конструкции без гибких связей, t в =18,38°С, т.е. наличие гибкой связи вызывает снижение температуры внутренней поверхности на 0,23°С.

Пример 7. Определить приведенное сопротивление теплопередаче экструзионной панели совмещенной крыши.

А. Исходные данные

1. Конструкция панели совмещенной крыши (рис. 4 ) размером 3180 ´ 3480 ´ 270 мм представляет в сечении трехслойную оболочку, Наружный и внутренний слои толщиной 50 и 60 мм из железобетона с коэффициентом теплопроводности 2,04 Вт/(м·°С). Средний теплоизоляционный слой из пенополистирольных плит с коэффициентом теплопроводности 0,05 Вт/(м·°С). Каждая из оболочек имеет параллельные один другому на расстоянии 700 мм ребра по 60 и 40 мм, доходящие до середины теплоизоляционных слоев. Направления ребер оболочек взаимно перпендикулярны и таким образом каждое ребро одной оболочки примыкает к ребру другой оболочки на площадках 60 ´ 40 мм.

2. В расчете приняты следующие условия на поверхностях ограждения

снаружи - t п = -40°С и a н =23 Вт/(м 2 ·°С);

внутри - t в =18 ° С и a в =8,7 Вт/(м 2 ·°С).

Рис. 4. Схема конструкции панели совмещенной крыши

Б. Порядок расчета

Процесс теплопередачи в такой ограждающей конструкции трехмерен, так как распределение температур определяется не только потоками тепла, перпендикулярными плоскости ограждения, но и потоками тепла в его плоскости. Поле температур симметрично относительно координатных плоскостей, поэтому для расчета возможно вырезать исследуемую область конструкции плоскостями, параллельными координатным (на рис. 4 помечено буквами ADBC ). На рис. 5 аксонометрическая проекция этой части конструкции. Условия теплообмена: на плоскостях AOD ' D , CC ' OA , BB ' D ' D , CC ' B ' B тепловые потоки, перпендикулярные осям координат ОХ и СУ, равны нулю; на плоскостях ACBD и OC ' B ' D ' возможно задать граничные условия второго рода - для плоскости ACBD t н =-40°С и a н =23 Вт/(м 2 · ° С), для плоскости OC'B'D' t в =18°С и a в =8,7 Вт/(м 2 · ° С) .

Согласно принятой методике расчета трехмерного температурного поля исследуемая область расчленяется на 3528 элементарных параллелепипедов. Расчет выполняется на ЭВМ. В результате расчета получаем осредненный тепловой поток Q =3,108 Вт. Площадь рассчитанного фрагмента F =0,35·0,35=0,1225 м 2 .

Приведенное сопротивление теплопередаче рассчитанного участка и всей панели определяется по формуле (4 )

м 2 · ° С/Вт

Пример 8. Определить приведенное сопротивление теплопередаче трехслойной конструкции стеновой панели с обрамляющими ребрами.

Рис. 5. Схема расчета конструкции панели совмещенной крыши

А. Исходные данные

1. Конструкция стеновой панели Н5В дома серии 90 из керамзитобетона плотностью 1400 кг/м 3 с коэффициентом теплопроводности 0,65 Вт/(м·°С) приведена на рис. 6 . Средний теплоизоляционный слой из пенополистирольных плит толщиной 15 см плотностью 40 кг/м 3 с коэффициентом теплопроводности 0,05 Вт/(м·°С). Панель размером 2990 ´ 2900 ´ 400 мм имеет окно 1510 ´ 1510 мм.

2. В расчете приняты следующие условия на поверхностях ограждения.

снаружи t н = -30°С и a н =23 Вт/(м 2 ·°С);

внутри t в =18 ° С и a в =8,7 Вт/(м 2 ·°С).

Б. Порядок расчета

Так же, как и в предыдущем примере величину Q определяем расчетом трехмерного температурного поля. При расчете границы панели принимаем в середине вертикального и горизонтального стыков, при этом толщиной слоя раствора пренебрегаем. Таким образом, получаем высоту панели 2770 мм, ширину 2900 мм.

По условию симметрии температурного поля при расчете можно рассмотреть половину панели, расположить ее относительно осей координат, как показано на рис. 6 .

Рис. 6. Схема конструкции и расчета стеновой панели с обрамляющими ребрами

а - схема панели; б - участок CBAD ; выделенный для расчета на ЭВМ

Определим граничные условия. На плоскостях АОВ' B , DD ' C ' C , AOD ' D и BB ' C ' C тепловые потоки равны нулю. На плоскостях A ВС D и OB ' C ' D ' - указанные выше условия теплообмена второго рода.

Согласно методике расчета исследуемая область расчленяется на 4446 элементарных параллелепипедов. В результате расчета на ЭВМ осредненный тепловой поток через поверхность Q =101,61 Вт.

Приведенное сопротивление теплопередаче (по формуле (4 )):

м 2 · ° С/Вт

Рис. 7. Схема конструкции стеновой панели на гибких связях с расчленением на расчетные участки

Пример 9. Определить приведенное сопротивление теплопередаче R о пр трехслойной железобетонной стеновой панели дома серии 90 с гибкими связями с эффективным утеплителем.

А. Исходные данные

Схема панели представлена на рис. 7 . Конструктивные слои толщиной 80 и 120 мм выполнены из тяжелого бетона плотностью 2400 кг/м 3 с коэффициентом теплопроводности 1,86 Вт/(м·°С). Утеплитель толщиной 100 мм из пенополистирола марки ПСБ-С плотностью 40 кг/м 3 , с коэффициентом теплопроводности 0,05 Вт/(м·°С). Гибкие связи, подкосы и подвески выполнены из стальных прутков диаметром 5 и 8 мм.

В. Порядок расчета

Определим условное сопротивление теплопередаче без гибких связей

м 2 · ° С/Вт

Приведенное сопротивление теплопередаче панели определим путем расчленения ее на характерные расчетные участки и вычисления приведенного сопротивления участков по формуле [11]. Схема разбивки панели на расчетные участки, принятая из условия расположения связей в центрах частей участка, представлена на рис. 7 . Приведенное сопротивление участков R о, i вычисляем по прил. [13*] при расстоянии между связями 0,6 м. Величины r для диаметра связи 5 мм определим экстраполяцией табличных значений (табл. [3] прил. [13*]). Результаты расчета сведены в табл. 10 .

Таблица 10

S F i =6,39 м 2 S F i / R oi =3,65

Приведенное сопротивление теплопередаче панели вычислим по формуле (12 ). В результате получим R о пр =6,39/3,653=1,749 м 2 · ° С/Вт .

Необходимо отметить, что в результате расчета двухмерных и трехмерных температурных полей характерных участков панели получены R о пр =1,654 м 2 · ° С/Вт , а в результате теплотехнических испытаний фрагментов конструкции в климатической камере R о пр =1,72 м 2 · ° С/Вт.

Пример 10. Определить приведенное сопротивление теплопередаче керамзитобетонной панели серии Н60-15Т с теплоизоляционными минераловатными вкладышами толщиной 100 мм.

А. Исходные данные

Конструкция панели представлена на рис. 8 . Панель размером 5980Х1485Х300 мм площадью 8,88 м 2 изготовлена из керамзитобетона плотностью 1200 кг/м 3 с коэффициентом теплопроводности 0,44 Вт/(м·°С) на керамзитовом песке. Внутри панели вложены пять термовкладышей из минераловатных плит повышенной жесткости плотностью 200 кг/м 3 с коэффициентом теплопроводности 0,07 Вт/(м·°С) размером от 680 ´ 1325 ´ 100 до 1200 ´ 1325 ´ 100 мм. По краям панели и в середине ее расположены ребра из керамзитобетона шириной от 80 до 250 мм, соединяющие слои керамзитобетона с наружной и внутренней сторон. При расчете приняты следующие коэффициенты теплоотдачи поверхностей: снаружи - 23, внутри - 8,7 Вт/(м 2 · ° С).

Б. Порядок расчета

Расчет произведем в соответствии с прил. [13*]. Площадь ребер в панели

F 1 = 2·5,98·0,08+2(0,25+0,14+0,08)(1,325-2·0,08)=2,04 м 2 ;

Площадь панели f 2 =8,88 м 2 , отношение .

Рис. 8. Схема конструкции керамзитобетонной панели с теплоизоляционными вкладышами

1 , 2 - перемычки; 3, 4 - обрамляющие ребра

Сопротивление теплопередаче вдали от теплопроводного включения по формуле [4]

м 2 · ° С/Вт

По табл. 1 прил. [13*] r 1 =0,46; по табл. 2 прил. [13*] r 2 =1. По формуле [1] прил. [13*] вычислим r =0,46·1=0,46. По формуле [11] определим приведенное сопротивление теплопередаче R о =2,04·0,46=0,94 м 2 · ° С/Вт.

Пример 11. Определить приведенное сопротивление теплопередаче панели с эффективным утеплителем (пенополистирол) и стальными обшивками.

А. Исходные данные

Размеры панели 6Х1 м. Конструктивные и теплотехнические характеристики панели:

толщина стальных обшивок 0,001 м, коэффициент теплопроводности l =58 Вт/(м·°С), толщина пенополистирольного утеплителя 0,1 м, коэффициент теплопроводности 0,04 Вт/(м· ° С).

Отбортовка листового материала вдоль протяженных сторон панели приводит к образованию теплопроводного включения типа II б (прил. [5*]), имеющего ширину а =0,002 м.

Б. Порядок расчета

Сопротивления теплопередаче вне R о усл и по теплопроводному включению R ' o

м 2 · ° С/Вт;

м 2 · ° С/Вт.

Значение безразмерного параметра - теплопроводного включения для табл. 8 .

.

По табл. 8 по интерполяции определяем величину y

.

Коэффициент К i по формуле (6 )

.

Коэффициент теплотехнической однородности панели по формуле (5 )

.

Приведенное сопротивление теплопередаче по формуле [11]

R о пр =0,426·2,66=1,133 м 2 · ° С/Вт.

Пример 12. Определить приведенное сопротивление теплопередаче R о пр одномодульной трехслойной железобетонной стеновой панели на гибких связях с оконным проемом крупнопанельного жилого дома серии III -133.

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. 9 ).

В табл. 11 приведены расчетные параметры панели.

В зоне подвесок и петель фибролит заменен бетонным слоем.

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).

Рис. 9. Конструкция трехслойной панели на гибких связях

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

Таблица 11

Для определения коэффициента влияния отдельных теплопроводных включений предварительно рассчитаем по формуле [5] термические сопротивления отдельных участков панели:

в зоне утолщения внутреннего железобетонного слоя

м 2 · ° С/Вт;

по горизонтальному стыку

м 2 · ° С/Вт;

по вертикальному стыку

м 2 · ° С/Вт;

термическое сопротивление панели вдали от теплопроводных включений

м 2 · ° С/Вт;

Условное сопротивление теплопередаче вдали от теплопроводных включений

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

м 2 .

Толщина панели d п =0,3 м.

Определим площадь зон влияния F i и коэффициент f i для каждого теплопроводного включения панели:

для горизонтального стыка

R ст г / R к усл =1,881/1,817=1,04.

Так как отношение больше 1, то это теплопроводное включение в расчет не принимается;

для вертикального стыка

R ст в / R к усл =0,918/1,817=0,506.

По табл. 9 f i =0,33. Площадь зоны влияния по формуле (8 ) F i =0,3·2,8=0,84 м 2 ;

для оконных откосов при d ' ок =0,065 м и d ' п =0,18 м, по табл. 9 f i =0,374. Площадь зоны влияния половины оконного проема с учетом угловых участков определяется по формуле (9 )

[2·0,3(1,53+1,56)+3,14·0,3 2 ]=1,069 м 2 ;

для бетонных утолщений внутреннего железобетонного слоя в зоне подвески и петли при R у / R к усл =1,318/1,817=0,725, по табл. 9 f i =0,24. Суммарную площадь зоны влияния утолщений подвески и петли находим по формуле (10 )

F i =(0,6+2·0,3)(0,47+0, l )+(0,2+0,3+0, l )(0,42+0,3+0,075)=1,161 м 2 ;

подвеску, диаметр стержня 8 мм, по табл. 9 ; f i =0,16, площадь зоны влияния по формуле (10 )

F i =(0,13+0,3+0,14)(0,4+2·0,3)=0,57 м 2 ;

подкос, диаметр стержня 8 мм, по табл. 9 f i =0,16,

F i =(0,13+0,3)(0,22+0,3+0,09)=0,227 м 2 .

распорку, диаметр стержня 4 мм, по табл. 9 f i =0,05 по формуле (11 ). 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.

F i =5(0,3+0,3)(0,3+0,09)= l ,17 м 2 .

Рассчитаем r по формуле (7 )

Приведенное сопротивление теплопередаче панели определим по формуле [11]

R о пр =0,696·1,975=1,375м 2 · ° С/Вт.

Пример 13. Определить приведенное сопротивление теплопередаче R о пр многослойной асбестоцементной каркасной панели наружной стены производственного здания.

А. Исходные данные

Схема панели представлена на рис. 10 . Панель размером 6 ´ 1,2 ´ 0,14 мм имеет наружные асбестоцементные слои толщиной 10 мм, деревянный каркас из брусков сечением 50Х120 мм и утеплитель из минераловатных плит плотностью 100 кг/м 3 . Коэффициенты теплопроводности материалов соответственно 0,52; 0,18 и 0,07 Вт/(м·°С).

Б. Порядок расчета

Расчет произведем в соответствии с [2.8]:

а) плоскостями, параллельными направлению теплового потока, условно разрезаем ограждающую конструкцию на участки (см. рис. 10 , II ), рассчитываем по формуле (5 ) термическое сопротивление участков панели с утеплителем R 1 и с деревянным каркасом R 2 :

м 2 · ° С/Вт;

м 2 · ° С/Вт;

и определяем термическое сопротивление R а по формуле [6]

м 2 · ° С/Вт;

б) плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, условно разрезаем ограждающую конструкцию на участки (см. рис. 10 , в ), рассчитываем термические сопротивления двух однородных асбоцементных слов по формуле [3]

м 2 · ° С/Вт;

Рис. 10. Схема конструкции асбестоцементной каркасной панели с утеплителем

I - схема панели; II - условная разрезка на сечение параллельной плоскости панели; III - то же, на сечение перпендикулярной плоскости панели

термическое сопротивление утеплителя R 1 и каркаса панели R 2 по формуле [3]:

R 1 =0,12/0,07=1,714 м 2 · ° С/Вт;

R 2 =0,12/0,18=0,667 м 2 · ° С/Вт

и неоднородного внутреннего слоя по формуле [6]

м 2 · ° С/Вт.

Термическое сопротивление R б определим по формуле [5]

R б = R ' + R '' =0,038+1,439=1,477 м 2 · ° С/Вт.

Приведенное термическое сопротивление ограждающей конструкции определим по формуле [7]

R к пр =(1,485+2·1,477)/3=1,48 м 2 · ° С/Вт .

Приведенное сопротивление теплопередаче по формуле [5]

R о пр =1/23+1,48+1/8,7=1,638 м 2 · ° С/Вт.

Решение примера 13 на микрокалькуляторе типа «Электроника» (см. прил. 12 ).

1. Рассчитаем R а по программе 5 первой группы

23 П2 8,7 П4

2БП49 С/П |2| 6,325 С/П 3 С/П |3| 0,01 ­

0,52 С/П |2| 0,12 ­ 0,07 С/П |1| 0,01 ­ 0,52 С/П

1,7527453 С/П 1,9111681 С/П |1| 0,875

С/П 3 С/П |3| 0,01 ­ 0,52 С/П |2| 0,12 ­

0,18 С/П |1| 0,01 ­ 0,52 С/П 0,7051282 С/П

0,86354898 С/П

2. Рассчитаем R о пр по программе 6 первой группы. Термическое сопротивление по двум однородным асбоцементным слоям определением

0ПА

1БП26 С/П |1| 0,02 ­ 0,52 С/П 0,0384615

ИПА+ПА 0,0384615.

Термическое сопротивление неоднородного внутреннего слоя и определяем R б

2 БП49 С/П |2| 6,325 С/П 1 С/П |1|

0,12 ­ 0,07 С/П С/П С/П |1| 0,875 С/П 1

С/П |1| 0,12 ­ 0,18 С/П С/П С/П 1,4394002

ИПА+ПА

Приведенное термическое сопротивление R к пр и сопротивление теплопередаче R о пр вычислим, выполнив следующую последовательность БП75 С/П (следовательно, можно продолжать вычисление) С/П С/П

2.11. Требуемое сопротивление теплопередаче R о тр , м 2 · ° С/Вт, покрытия теплого чердака 1 , определяется следующим образом.

1 Источниками тепла, поступающего в теплый чердак, являются нагретый воздух вытяжной вентиляции и тепло, проходящее через чердачное перекрытие, а также тепловыделения трубопроводов отопления и горячего водоснабжения.

Если t в пок ³ t мин пок , то требуемое сопротивление теплопередаче покрытия теплого чердака R о тр определяется по формуле

R о тр = R 01 . (14)

Если t в пок < t мин пок , то требуемое сопротивление теплопередаче покрытия теплого чердака следует определять по формуле

R о тр = R 02 . (15)

В формулах (14 ) и (15):

; (16)

. (17)

В формулах (16 ), (17) приняты следующие обозначения:

R о пер , R о ст - сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия и наружной стены чердака, м 2 · ° С/Вт , рассчитываемое по проектным данным. При этом следует предусматривать равную теплозащиту наружных стен чердака и жилых помещений; a в пок - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности покрытия, Вт/(м 2 · ° С), принимаемый по табл. 12 ; t в - расчетная температура воздуха жилого помещения, °С; t н - расчетная зимняя температура наружного воздуха (средняя температура наиболее холодной пятидневки, ° С, обеспеченностью 0,92, принимаемая по СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика»). При расчете теплого чердака для жилых зданий 12 этажей и более можно расчетную зимнюю температуру наружного воздуха принимать равной средней температуре наиболее холодного периода (см. СНиП 2.01.01-82 ); t вен - температура воздуха, поступающего в чердак из вентиляционных каналов, °С, определяемая по формуле

t вен = t в +1, (18)

Таблица 12

n 1 - коэффициент, учитывающий теплопоступление от труб систем отопления и горячего водоснабжения, принимается равным 1,1; при отсутствии указанных теплопоступлений следует принимать n 1 = l ; q вен - удельные теплопоступления в чердак с воздухом вентиляции, Вт/(м 2 · ° С), определяемые по формуле

, (19)

где G - расход воздуха (по нормам вытяжки из жилых помещений по СНиП 2.08.01-85 "Жилые здания"), м 3 /ч; F пок - площадь чердачного покрытия, м 2 .

Таблица 13

Для предварительных и общих расчетов рекомендуется принимать значение q вен по табл. 13 (с обеспеченностью 0,8); F ' ст = F ст / F пок " - приведенная площадь стен чердака ( F ст - площадь стен чердака, м 2 ); t мин пок - допустимое минимальное значение температуры внутренней поверхности покрытия, ° С; рекомендуется принимать по графику рис. 11 ; t чер - минимально допустимая температура воздуха на чердаке (по условию обеспечения санитарно-гигиенического состояний помещений верхнего этажа), определяемая по формуле

t чер = t в - D t н a в R о пер , (20)

Рис. 11. Допустимые минимальные значения температуры внутренней поверхности - основного покрытия t min пок или холодного участка t мин хол

Где D t н - нормативный температурный перепад между температурой воздуха верхнего этажа и температурой внутренней поверхности чердачного перекрытия, °С, принимаемый по табл. [2*]; a в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности перекрытия, Вт/(м 2 · ° С), принимаемый по табл. [4*]; t в пок - температура внутренней поверхности чердачного покрытия, °С, с сопротивлением теплопередаче R 01 , определяемая по формуле

(21)

2.12. Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче R o эк м 2 · ° С/Вт, покрытия теплого чердака следует принимать равным сопротивлению теплопередаче R о пок того варианта покрытия, при котором обеспечивается наименьшая величина приведенных затрат П , руб/м 2 , определяемая по формуле

П = С д +11,3·10 -4 q от пер z от.пер С т , (22)

где С д - единовременные затраты на покрытие теплого чердака, руб/м 2 , определяемые по п. 2.5 и [17а]; С т - стоимость тепловой энергии, руб/ГДж, принимаемая по прил. 2 ; z от.пер -продолжительность отопительного периода, сут, принимаемая в соответствии с. п. [2.15*]; q от пер - средний за отопительный период тепловой поток через чердачное перекрытие, Вт/м 2 , определяемый по формуле

. (23)

Пример 14. Расчет толщины утеплителя в двухслойных панелях покрытия теплого чердака жилого дома.

А. Исходные данные

1. Ограждающая конструкция - покрытие с несущим и утепляющим слоем из керамзитобетона на керамзитовом песке g =1200 кг/м 3 , l =0,44 Вт/м·°С; кровельный слой толщиной 50 мм из железобетона g =2500 кг/м 3 , l =1,92 Вт/м·°С. Перекрытие из однослойной железобетонной плиты толщиной 160 мм, R о л =0,920 м 2 Х°С/Вт.

2. Район строительства - г. Горький.

3. Объект строительства - крупнопанельный газифицированный девятиэтажный дом.

4. Параметры внутреннего воздуха: температура t в =18 ° С; влажностный режим помещения теплого чердака - сухой; согласно прил. [1] и [2] принимаем для ограждающих конструкций чердака условия эксплуатации А.

5. Величины теплотехнических показателей и коэффициентов: t н =-30°С (СНиП 2.08.01-89 ); D t н =6°С - для стен чердака и 4 ° С - для внутренней поверхности чердачного перекрытия (табл. [2*], п. 1); t вен = t в +1=19°С (18); a в пер =8,7 Вт/(м 2 · ° С), a н пер =12 Вт/(м 2 · ° С) - для перекрытия; a в пок =9,5 Вт/(м 2 ·°С), a н пок =23 Вт/(м 2 · ° С) - для покрытия; удельные теплопоступления в чердак с воздухом вентиляции по табл. 13 q вен =5,5 Вт/(м 2 · ° С); коэффициент, учитывающий теплопоступления от труб систем отопления и горячего водоснабжения n 1 =1; приведенная площадь наружных стен F ст =0,4; стоимость тепловой энергии С т =3,58 руб/ГДж (по прил. 2 ); продолжительность и средняя температура отопительного периода z от.пер =218 сут и t от.пер = - 4,7 ° С ( СНиП 2.01.01-82 ).

Б. Порядок расчета

Сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия по формуле [4]

м 2 · ° С/Вт.

Требуемое сопротивление теплопередаче покрытия теплого чердака по п. 2.11 .

По формуле (20 ): t чер =18-4·8,7·0,282=8,2°С; по формуле (16 )

м 2 · ° С/Вт

по формуле (21 ):

° С

По графику рис. 11 t мин пок =-0,5 ° С, т.е. t в пок > t мин пок , следовательно, R о тр = R 01 =0,492 м 2 · ° С/Вт .

Экономически целесообразно сопротивление теплопередаче покрытия теплого чердака принимать по п. 2.12 .

В качестве первого варианта принимаем (с учетом унифицированной толщины) покрытие с толщиной утепляющего слоя 0,2 м, так как она является минимальной по расчету на прочность и деформативность.

Определяем R о пок при толщине слоя керамзитобетона 0,2 м

м 2 · ° С/Вт.

По формуле (23) определяем тепловой поток q от пер через перекрытие

Вт/м 2 .

По формуле [17а] определяем единовременные затраты С д :

а) оптовая цена Ц покрытия:

Ц= 12,58 руб/м 2 (Прейскурант № 06-08, ч. 1 поз. 9.1568);

б) транспортные расходы Т по формуле (3 ) при дальности перевозки панелей покрытия 50 км. В данном случае:

Р = 0,365 т / м 2 ; K 1 = I ; T 1 =0,75 руб / т ; п =1;

Н =25%; T 2 =2,4 руб/т; Ц 1 =0,8 руб/м 3 ; V =0,25 м 3 /м 2 .

Подставляя указанные значения величин в формулу (3 ), получим:

Т =0,365[1·0,75+1(1+0,01·25)2,4]+0,8·0,25=1,569 руб/м 2 ;

в) стоимость монтажа С м покрытия определяем по сборнику ЕРЕР № 7 (Приложение к СНиП IV -5-84, поз. 7-230):

C ' м =4,97 py б.; F =18 м 2 - площадь панели покрытия;

руб/м 2 ;

г) подставляя значения Ц , Т и С м в формулу [17а], получим:

С д =1,25[(12,58+1,569)1,02+0,276]=18,38 руб/м 2 .

Приведенные затраты по формуле (22 )

П= 18,38+11,3·10 -4 ·12·96·218·3,58=29,81 руб/м 2 .

Аналогично делаем расчет для покрытий толщиной 0,26 и 0,27 м с толщиной утеплителя 0,21 и 0,22 м (табл. 14 ).

Таблица 14

2.13. С целью определения оптимальной толщины теплоизоляционного слоя для наиболее распространенных типов ограждающих конструкций производственных зданий произведена подготовительная работа, основанная на использовании районирования территории страны и таблиц экономически целесообразных толщин и сопротивлений теплопередаче.

Для определения оптимальной толщины теплоизоляционного слоя конструкции, используя прил. 5 , следует:

а) определить район строительства здания по табл. 1 ;

б) определить номер конструкции покрытия по табл. 2 или стены по табл. 5 ;

в) найти по данным п. 2.13 , а, б экономически целесообразную толщину d эк теплоизоляционного слоя и экономически целесообразное сопротивление теплопередаче конструкции покрытия соответственно по табл. 3 и 4 и стены по табл. 6 и 7 ;

г) определить толщину теплоизоляционного слоя d , удовлетворяющую требованиям п. [2.2*];

д) принять в качестве оптимальной толщины d опт теплоизоляционного слоя конструкции большую из двух величин d и d эк с учетом унификации толщин изделий и стандартных толщин утеплителей.

2.14. Конструктивное решение окон и фонарей и способ вентиляции помещений производственных зданий следует выбирать с учетом производственных выделений тепла, влаги и вредных веществ, руководствуясь прил. 6 . Выбранные типы светопрозрачных ограждений проверяются по табл. [9*], а также в соответствии с п. 2.4 и примером 4 .

2.15. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций производственных зданий с агрессивными средами производится с учетом их предельного состояния, характеризующегося тем, что в толще ограждения присутствует достаточное количество соли, способное образовать насыщенный раствор в условиях допустимого увлажнения конструкции. Водорастворимые соли могут проникать в толщу ограждающих конструкций промышленных зданий, подверженных воздействию производственных аэрозолей. Состав аэрозоли, а, следовательно, и раствора солей, образующихся в толще ограждения, зависит от технологического процесса, осуществляемого в здании.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций зданий с агрессивными средами следует принимать в зависимости от влажностного режима помещений, характеризуемого относительной влажностью внутреннего воздуха с учетом агрессивной среды, и зон влажности района строительства по прил. [2].

Относительная влажность внутреннего воздуха с учетом агрессивной среды j п , %, учитывает понижение упругости паров воды над растворами солей и определяется по формуле

, (24)

где е в - упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па, рассчитываемая по формуле

е в =0,01 j в Е в ; (25)

j в - относительная влажность воздуха в помещении, %; j р - относительная влажность воздуха над насыщенным водным раствором соли, %; Е в - максимальная упругость водяного пара при расчетной температуре внутреннего воздуха, Па, принимаемая по прил. 8 ; Е р - максимальная упругость водяного пара над насыщенным раствором соли при расчетной температуре внутреннего воздуха, Па, принимаемая по прил. 7 .

Пример 15. Определить характеристику влажностного режима в производственном помещении при следующих параметрах внутреннего воздуха: t в =10°С; j в =55%; в воздухе присутствует аэрозоль сульфата натрия Na 2 S О 4 .

Без учета понижения давления паров воды над насыщенным раствором аэрозоля по табл. [1] влажностный режим в помещении сухой. Упругость водяного пара внутреннего воздуха при t в =10°С по формуле (25 )

е в =0,01·1228·55=675 Па.

По прил. 7 упругость водяного пара над насыщенным раствором

Na 2 S О 4 при t в =10°С, Е p =909,3 Па.

По формуле (24 ) относительная влажность внутреннего воздуха с учетом агрессивной среды

%.

т.е. с учетом понижения давления паров воды над насыщенным раствором сульфата натрия Na 2 SO 4 влажностный режим в помещении по табл. [1] следует считать уже не сухим, а нормальным.

Пример 16. Определить температуру точки росы на внутренней поверхности наружной стены в производственном помещении при следующих параметрах внутреннего воздуха: t в =20°С; j в =50%, в воздухе присутствует аэрозоль бромистого натрия NaBr .

Без учета понижения давления паров воды над насыщенным раствором аэрозоля по табл. [1] влажностный режим в помещении сухой. По прил. 8 максимальная упругость водяного пара воздуха Е при t в =20°С равна 2338 Па, а упругость водяного пара в воздухе помещения при j в =50% по формуле (25 ).

е в =0,01·2338·50=1169 Па.

Температура точки росы при t в =20°С и j в =50% по прил. 1 равна t p =9,28° C .

Далее определяем температуру точки росы внутреннего воздуха с учетом понижения давления паров воды над насыщенным раствором бромистого натрия NaBr ( t рр ).

По прил. 7 упругость паров воды Е р над насыщенным раствором бромистого натрия NaBr при t в =20 ° С равна 1400 Па. По формуле (24 ) относительная влажность воздуха с учетом агрессивной среды

%.

т.е. с учетом понижения давления водяных паров над насыщенным раствором бромистого натрия NaBr влажностный режим в помещении следует считать уже не сухим, а мокрым.

Температура точки росы t рр над раствором соли равна температуре, при которой упругость водяных паров внутреннего воздуха е в станет равной максимальной упругости водяных паров над раствором NaBr, т.е. 1169 Па. Интерполируя данные прил. 7 , находим, что е в = Е р =1169 Па при t рр =17,5 ° С.

Пример 17. Оценить температурно-влажностный режим помещения с наличием сернисто-кислого натрия.

При температуре внутреннего воздуха t в =20 ° С и относительной влажности внутреннего воздуха j р =50% упругость водяных парой е в равна 1169 Па, а упругость водяных паров над сернисто-кислым натрием Е p =1051 Па. Относительная влажность воздуха с учетом агрессивной среды в этом случае равна по формуле (24 )

j р = 100=111,2%>100%.

В этом случае невозможно избежать конденсации влаги на поверхности ограждающих конструкций и необходима гидро- и химзащита внутренней поверхности наружных ограждающих конструкций.

2.16. Требуемое сопротивление теплопередаче R о тр , м 2 · ° С/Вт, ограждающих конструкций промышленных зданий с агрессивными средами (аэрозоли водорастворимых солей) следует определять по формуле [1], причем t рр для определения D t н рассчитывается по п. 2.15 .

Термическое сопротивление R , м 2 ·°С/Вт, слоя многослойной ограждающей конструкции промышленного здания с агрессивной средой следует определять по формуле [3]. При этом расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м 2 ·°С), принимается по прил. [3*] для условия эксплуатации, определяемого согласно п. 2.15 .

Пример 18. Определить требуемое сопротивление теплопередаче панели наружной стены промышленного здания с агрессивными средами.

А. Исходные данные

Панель имеет защитный слой из тяжелого бетона плотностью 2400 кг/м 3 с внутренней стороны, теплоизоляционный слой из керамзитобетона на керамзитовом песке плотностью 1000 кг/м 3 и наружный фактурный слой из цементно-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м 3 , место строительства г. Пермь. Параметры внутреннего воздуха; t в =20°С; j в =50%, в воздухе присутствует аэрозоль азотнокислого магния Mg ( NO 3 ) 2 .

Б. Порядок расчета

1) Без учета понижения давления паров воды над насыщенным раствором аэрозоля при сухом влажностном режиме в помещении и нормальной зоне влажности строительства (прил. [1]) определяем по прил. [2] условия эксплуатации рассчитываемой панели - А и соответствующие им расчетные показатели строительных материалов по прил. [3*].

Бетон l 1 =1,74 Вт/(м·°С), s 1 =16,77 Вт/(м 2 · ° С). Керамзитобетон l 2 =0,33 Вт/(м·°С), s 2 =5,03 Вт/(м 2 · ° С). Цементно-песчаный раствор l 3 =0,76 Вт/(м·°С); s 3 =9,51 Вт/(м 2 · ° С).

Определяем R о тр по формуле [1], принимая расчетную зимнюю температуру наружного воздуха равной средней температуре наиболее холодных суток ( t н =-39°С); нормативный температурный перепад по п. 4 табл. [2*] D t н = 10 ° С

м 2 · ° С/Вт.

Проверим правильность назначения расчетной зимней температуры наружного воздуха.

Требуемое термическое сопротивление слоя керамзитобетона

м 2 · ° С/Вт.

По формуле [2] рассчитываем тепловую инерцию D ограждающей конструкции D =0,04·16,69+0,454·5,03+0,026·9,51=3,199; (1,5<3,199<4), следовательно, расчетная зимняя температура для определения R о тр была выбрана правильно (см. табл. [5*]).

2) С учетом понижения давления паров воды над насыщенным раствором аэрозоля азотнокислого магния Mg ( NO 3 ) 2 влажностный режим помещения мокрый (см, табл. 1 ), так как по формуле (24 ) и прил. 7

j п = %.

При этом режиме в нормальной зоне влажности строительства (прил. [1]) по прил. [2] условия эксплуатации рассчитываемой панели Б и соответствующие им расчетные показатели строительных материалов по прил. [3*].

Бетон l 1 =1,86 Вт/(м·°С), s 1 =17,88 Вт/(м 2 · ° С). Керамзитобетон l 2 =0,41 Вт/(м·°С), s 2 =6,13 Вт/(м 2 · ° С). Цементно-песчаный раствор l 3 =0,93 Вт/(м·°С); s 3 =11,09 Вт/(м 2 · ° С).

Определяем R о тр по формуле [1], принимая расчетную зимнюю температуру наружного воздуха равной средней температуре наиболее холодной пятидневки ( t н =-35°С) и нормативный температурный перепад по п. 6 табл. [2*] D t н = t в - t р .

По прил. 7 для азотнокислого магния Mg ( NO 3 ) 2 Е p =1261 Па при t в =20°С и Е p =1659 Па при t в =25 ° С. Так как е в =1169 Па (см. пример 16 ), то экстраполяцией определяем температуру точки росы t рр =18,6°С, соответствующую этой влажности.

Следовательно, D t н =20-18,6=1,4°С;

м 2 · ° С/Вт.

При этом термическое сопротивление слоя керамзитобетона в стене R 2 тр =4,52-0,115-0,043-0,038-0,022=4,3 м 2 · ° С/Вт потребует при коэффициенте теплопроводности 0,41 Вт/(м·°С) толщину слоя 1,76 м, что практически не осуществимо.

Следовательно, нужно принять стену по конструкции, близкой к обычным условиям эксплуатации, но с эффективной защитой лакокрасочными или другими защитными покрытиями от непосредственного воздействия солевого раствора.

3.1. При проектировании ограждающих конструкций с учетом их теплоустойчивости необходимо руководствоваться следующими положениями:

теплоустойчивость конструкции зависит от порядка расположения слоев материалов;

величина затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха v в двухслойной конструкции увеличивается, если более теплоустойчивый материал расположен изнутри;

наличие в конструкции ограждения воздушной прослойки увеличивает теплоустойчивость конструкции. В замкнутой воздушной прослойке целесообразно устраивать отражательную теплоизоляцию;

слои конструкции, расположенные между вентилируемой наружным воздухом воздушной прослойкой и наружной поверхностью ограждающей конструкции, должны иметь минимально возможную толщину. Наиболее целесообразно выполнять эти слои из тонких металлических или асбестоцементных листов.

3.2. Теплоустойчивость ограждающей конструкции здания должна соответствовать требованиям СНиП II-3-79 **; для этого определяют:

требуемую амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции A t в тр , °С, по формуле [18];

величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха v в ограждающей конструкции, состоящей из однородных слоев по формуле [21], а величину v для многослойной неоднородной ограждающей конструкции с теплопроводными включениями в виде обрамляющих ребер в соответствии с ГОСТ 26253-84 (см. пример 3 ).

расчетную амплитуду колебаний температуры наружного воздуха A t н расч , °С, по формуле [20] и амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции A t в , по формуле [19].

Если A t в £ A t в тр , то ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям норм по теплоустойчивости.

Пример 1. Определить, удовлетворяет ли требованию теплоустойчивости керамзитобетонная панель толщиной 250 мм в г. Одессе.

А. Исходные данные

1. Панель состоит из следующих слоев, считая от ее внутренней поверхности: фактурный слой из цементно-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м 3 , толщиной 20 мм, керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией плотностью 1000 кг/м 3 , толщиной 210 мм, наружный фактурный слой такой же, как внутренний.

2. Среднемесячная температура наиболее жаркого месяца (июль) t н =22,2°С.

3. Максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха A t н =14,7 ° С.

4. Максимальное и среднее значения суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации для вертикальных поверхностей западной ориентации I макс =752 Вт/м 2 и I ср =182 Вт/м 2 .

5. Расчетная скорость ветра V =4,3 м/с.

Значения параметров пп. 2-5 определяются по СНиП 2.01.01-82 .

6. Теплотехнические характеристики материалов панели выбираются по условиям эксплуатации А из прил. [3*]:

для фактурных слоев из цементно-песчаного раствора

l 1 = l 3 =0,76 Вт/(м·°С); s 1 = s 3 =9,60 Вт/(м 2 ·°С);

для керамзитобетона на кварцевом песке с поризацией

l 2 =0,41 Вт/(м·°С); s 2 =5,49 Вт/(м 2 ·°С).

Б. Порядок расчета

1. Термические сопротивления отдельных слоев стеновой панели:

фактурных слоев

Вт/(м 2 · ° С);

слоя керамзитобетона

Вт/(м 2 · ° С).

2. Тепловая инерция слоев и самой стены:

фактурных D 1 = D 3 =0,263<1.

3. Керамзитобетона D 2 =0,512·5,49=2,81

панели S D i =0,252·2+2,81=3,31.

Поскольку тепловая инерция стеновой панели Д <4, требуется расчет панели на теплоустойчивость.

4. Требуемая амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности определяется по формуле [18]

А t в тр =2,5-0,1(22,2-21)=2,38°С.

5. Расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха вычисляется по формуле [20]

° С,

где a н - по летним условиям вычисляется по формуле [24];

° С.

6. Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя:

для внутреннего фактурного слоя с тепловой инерцией D <1 рассчитывается по формуле [22]

Вт/(м 2 · ° С)

для среднего слоя из керамзитобетона, имеющего D >1, принимается равным коэффициенту теплоусвоения материала

Y 2 = s 2 =5,49 Вт/(м 2 · ° С);

для наружного фактурного слоя с тепловой инерцией D <1 рассчитывается по формуле [23]

Вт/(м 2 · ° С)

7. Величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции вычисляется по формуле [21]

.

8. Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности стеновой панели определяется по формуле [19]

° С.

что отвечает требованиям СНиП II-3-79 **.

Пример 2. Определить, удовлетворяет ли требованию теплоустойчивости экранированная стена с замкнутой воздушной прослойкой в г. Одессе.

А. Исходные данные

1. Стена такой же конструкции, как в примере 1 , имеет с наружной стороны воздушную прослойку 60 мм, ограниченную стальным листом 8 мм.

2. Коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции для стали листовой, окрашенной белой краской r =0,45.

3. Теплотехнические характеристики и климатические данные по летним условиям принимаются как в предыдущем примере. Коэффициент теплоусвоения воздушной прослойки s 4 =0, стального листа s 5 =126,5 Вт/(м 2 · ° С).

Б. Порядок расчета

1. Термические сопротивления слоев стены:

фактурных R 1 = R 3 =0,0263 м 2 · ° С/Вт;

керамзитобетона R 2 =0,512 м 2 · ° С/Вт ;

воздушной прослойки R 4 =0,14 м 2 · ° С/Вт ;

стального листа R 5 = 0,08/0,58=0,0014 м 2 · ° С/Вт.

2. Тепловая инерция слоев стены:

фактурных D 1 = D 3 =0,0263·9,60=0,252<1;

керамзитобетона D 2 =0,512·5,49=2,81;

воздушной прослойки D 4 =0;

металлического экрана D 5 =0,177;

стены D = S D i =0,252·2+2,81+0,177=3,48<4, т.е. требуется проверка на теплоустойчивость.

3. Значения требуемой амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности стены А t в тр и расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха тоже, что в предыдущем примере,

А t в тр =2,38, А t н расч =15 ° С

4. Коэффициент теплоусвоения наружных поверхностей слоев:

внутреннего фактурного слоя, среднего слоя керамзитобетона и наружного фактурного слоя Y 1 , Y 2 и Y 3 , как в примере 1 ;

воздушной прослойки ( s 4 =0)

Вт/(м 2 · ° С);

металлического экрана ( s 5 =126,5; s 4 =0)

Вт/(м 2 · ° С).

5. Величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха для вентилируемой ограждающей конструкции определяется по формуле [21]:

Рис. 12. Схема конструкции панели из керамзитобетона с термовкладышами из газобетона

Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности стеновой панели определяется по формуле [19]

° С.

что отвечает требованиям СНиП II-3-79 **.

Пример 3. Определить, удовлетворяет ли требованию теплоустойчивости панель ( рис. 12 ) из керамзитобетона на кварцевом песке с поризацией плотностью 1200 кг/м 3 , толщиной 260 мм, имеющей термовкладыш из газобетона плотностью 300 кг/м 3 , толщиной 70 мм в г. Ростове-на-Дону,

А. Исходные данные

1. Среднемесячная температура наиболее жаркого месяца (июль) t н =22,9°С.

2. Максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха А t н =20,8°С.

3. Максимальное и среднее значения суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации для вертикальных поверхностей западной ориентации I макс =764 Вт/м 2 и I ср =184 Вт/м 2 .

4. Расчетная скорость ветра V =3,6 м/с.

Значения параметров в пп. 1-4 определяются по СНиП 2.01.01-82 .

5. Теплотехнические характеристики материалов панели выбираются по условиям эксплуатации А по прил. [3*]:

для керамзитобетона на кварцевом песке с поризацией

l 1 =0,52 Вт/(м·°С), s 1 =6,77 Вт/(м 2 · ° С) ;

для газобетона l 2 =0,11 Вт/(м·°С); s 2 = l ,68 Вт/(м 2 · ° С).

Б. Порядок расчета

1. Термические сопротивления отдельных слоев стеновой панели:

для керамзитобетона R 1 =0,1/0,52=0,192 м 2 · ° С/Вт;

для газобетона R 2 =0,07/0,11=0,636 м 2 · ° С/Вт;

для керамзитобетона R 3 =0,09/0,52=0,173 м 2 · ° С/Вт.

2. Тепловая инерция каждого слоя:

D 1 =0,192·6,77=1,299;

D 2 =0,636·1,68=1,068;

D 3 =0,173·6,77=1,171

и всей панели S D i =1,299+1,068+1,171=3,538<4 и требуется расчет панели на теплоустойчивость.

3. Так как D 1 , D 2 , D 3 >1, то коэффициенты теплоусвоения слоев панели принимаются равными коэффициентам теплоусвоения материалов

Y 1 = Y 3 = s 1 =6,77 и Y 2 = s 2 =1,68 Вт/(м 2 · ° С).

4. Требуемая амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности определяется по формуле [18]

A t в тр =2,5-0,1(22,9-21)=2,3°С.

5. Расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха вычисляется по формуле [20]

° С,

где a н - по летним условиям вычисляется по формуле [24]:

Вт/(м 2 · ° С).

6. Величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции вычисляется по формуле [21]

7. Так как тепловая инерция участка панели со сквозными ребрами >1

D p =3,385> l , то значение Y р = s р =6,77.

8. Величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха для участка панели со сквозными ребрами

.

9. Площадь участка панели с термовкладышем:

f 1 =2,76·2,78-1,56·1,7=5,02 м 2 ;

То же, с ребрами

F 2 =2,96·2,98-5,02-1,36·1,50=1,76 м 2 .

Их отношение f =1,76:5,02=0,35.

10. Величину затухания амплитуды колебаний наружного воздуха для неоднородной ограждающей конструкции с одним видом включения определяют по формуле, приведенной в ГОСТ 26253-84 :

.

где f = F 2 / F 1 - отношение площади участка конструкции с ребрами F 2 к площади участка с термовкладышами F 1 ; v 1 и v 2 ; D 1 и D 2 - соответственно величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха и тепловая инерция участков конструкции.

11. Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности стеновой панели определяется по формуле [19]

.

что отвечает требованиям СНиП II-3-79 **.

Пример 4. Определить, удовлетворяет ли требованиям теплоустойчивости трехслойная железобетонная панель плотностью 2500 кг/м 3 (2 слоя 60 и 80 мм) с ребрами из керамзитобетона на кварцевом песке с поризацией плотностью 800 кг/м 3 сечением 40 ´ 80 мм и с утеплителем из плит полужестких минераловатных на крахмальном связующем плотностью 200 кг/м 3 и толщиной 80 мм в г. Ростове-на-Дону ( рис. 13 ).

А. Исходные данные

Рис. 13. Схема трехслойной железобетонной панели с ребрами из керамзитобетона и с утеплителем из минераловатных плит

1 - керамзитобетон; 2 - железобетон

1. Среднемесячная температура наиболее жаркого месяца (июль) t н =22,9°С.

2. Максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха А t н =20,8°С.

3. Максимальное и среднее значение суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации для вертикальных поверхностей западной ориентации I макс =764 Вт/м 2 и I ср =184 Вт/м 2 .

4. Расчетная скорость ветра V =3,6 м/с.

Значения параметров в пп. 1-4 определяются по СНиП 2.01.01-82 .

5. Теплотехнические характеристики материалов панели выбираются по условиям эксплуатации А:

для железобетона l 1 = l ,92 Вт/(м·°С), s 1 =17,98 Вт/(м 2 ·°С);

для керамзитобетона на кварцевом песке с поризацией l 2 =0,29 Вт/(м·°С), s 2 =4,13 Вт/(м 2 ·°С);

для минераловатных плит l 3 =0,076 Вт/(м·°С); s 3 =1,01 Вт/(м 2 ·°С).

Б. Порядок расчета

1. Термические сопротивления отдельных слоев участка панели с утеплителем:

для железобетона R 1 =0,08/ l ,92=0,0417 м 2 ·°С/Вт ;

для минераловатных плит R 2 =0,08/0,076=1,05 м 2 ·°С/Вт ;

для железобетона R 3 =0,06/1,92=0,0312 м 2 ·°С/Вт.

2. Тепловая инерция участка панели с утеплителем:

D 1 =0,0417·17,98=0,75;

D 2 =1,05·1,01=1,06;

D 3 = 0,0312·17,98=0,56.

Суммарное значение тепловой инерции участка панели с утеплителем

D =0,75+1,06+0,56=2,37.

3. Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя Y :

для внутреннего слоя с тепловой инерцией D <1 рассчитывается по формуле [22]

Вт/(м 2 · ° С)

для утеплителя, имеющего D >1, принимается равным коэффициенту теплоусвоения материала Y 2 = s 2 =1,01 Вт/(м 2 · ° С);

для наружного слоя с тепловой инерцией D <1 определяется расчетом по формуле [23]

Вт/(м 2 · ° С)

4. Величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха для участка панели с утеплителем по формуле [21]

.

5. Термические сопротивления отдельных слоев участка панели с ребрами R 1 и R 3 определяются так же, как в примере 1 ; для керамзитобетонных ребер R 2 =0,08/0,29=0,276 м 2 ·°С/Вт

6. Тепловая инерция участка панели с ребрами D 1 и D 3 определяется так же, как в примере п. 2 , D 2 =0,276·4,13=1,14. Суммарное значение тепловой инерции участка панели с ребрами

D =0,75+1,14+0,56=2,45.

7. Коэффициент теплоусвоения участка панели с ребрами:

для внутреннего слоя определяется так же, как в п. 3 ;

для керамзитобетонных ребер, имеющих D >1, принимается равным коэффициенту теплоусвоения материала

Y 2 = s p =4,13;

для наружного слоя с тепловой инерцией D <1 определяется расчетом по формуле [23]

.

8. Величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха для участка панели с ребрами

.

9. Площадь участков панели с утеплителем:

F 1 =2,88·2,9- 1,44·1,58=6,1 м 2 ;

площадь участков панели с ребрами:

F 2 =2,96·2,98-6,1-1,36·1,5=0,71 м 2 ;

отношение площадей участков панели:

f =0,71/6,1=0,116.

10. Величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха для неоднородной ограждающей конструкции с одним видом включения определяют по формуле ГОСТ 26253-84 (см. п. 10 примера 3 )

.

11. Требуемая амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности определяется по формуле [18]

А t в тр =2,5-0,1 (22,9-21)=2,3 ° С.

12. Расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха вычисляется по формуле [20]:

° С,

где a н - по летним условиям вычисляется по формуле [24]:

Вт/(м 2 · ° С).

13. Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности стеновой панели определяется по формуле [19]:

.

что отвечает требованиям СНиП II-3-79 **.