Расчет сопротивления паропроницанию ограждающих конструкций

Теплотехнический расчет оконного заполнения и подбор его конструкции

Принятие сопротивлений теплопередачи, определение толщины теплоизоляционного слоя и расчет действительных сопротивлений теплопередаче перекрытия над неотапливаемым подвалом, имеющим световые проемы в стенах

1-железобетон ρ=2500 кг/м³

2-плиты пенополистирольные ρ=50 кг/м³

3-затирка из сложного раствора ρ=1700 кг/м³

Характеристики материалов перекрытия над неотапливаемым подвалом, имеющим световые проемы в стенах Таблица 4

Наименование материала	Плотность ρ, кг/м³	Расчётные коэффициенты при условиях эксплуатации Б
теплопроводности λ, Вт/(м·°С)	теплоусвоения s, Вт/(м²·°С)	паропроницаемости µ, мг/(м·ч·Па)
Затирка из сложного раствора		0,87	10,42	0,098
Железобетон		2,04	19,70	0,03
Плиты пенополистирольные		0,052	0,55	0,05

Как видно, железобетонная плита является термически неоднородной конструкцией. Ввиду этого предварительно необходимо найти её приведённое термическое сопротивление. Расчёт проводится в следующей последовательности:

а) Выделяем характерное сечение (рис. 1, а).

Для облегчения расчётов заменим окружность равным по площади

квадратом (исходя из соотношения Fокр = Fкв) со стороной:

(4)

и вычертим расчётное характерное сечение (рис. 1, б).

В нашем случае

а

б

Рис. 1. Характерное и расчётное сечение

б) Плоскостями, параллельными тепловому потоку, разбиваем на однородные зоны, которые могут быть однородными (из одного материала) и неоднородными, и вычисляем термическое сопротивление по формуле:
, (5)

где F_i – площадь отдельных участков, м²;

R_i – термическое сопротивление данных участков, м²·°С/Вт:

– для однородных участков:

= (6)

– для неоднородных участков:

(7)

Для приведённой конструкции: участок 1 – неоднородный, его сопротивление будет складываться из термического сопротивления железобетона суммарной толщиной δ₁ = 60 + 60 = 120 мм и термического сопротивления воздушной прослойки. Так как прослойка расположена со стороны помещения и перед утеплителем, то температура в ней будет положительной. Согласно табл. Б.1 [1] её термическое сопротивление будет равно Rв.п. = 0,15 м²·°С/Вт. В соответствии с формулой (6)

=0, 248

Участок 2 – однородный, его термическое сопротивление вычисляем по формуле (6):

R₂

Термическое сопротивление параллельно тепловому потоку:

в) Плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку, разбиваем на однородные зоны, которые могут быть однородными (из одного материала) и неоднородными. Термическое сопротивление однородных слоёв вычисляется по формуле (6), неоднородных – по формуле (5). Для приведённой конструкции

Очевидно, что термическое сопротивление слоёв I и III одинаково и равно

Слой II – неоднородный. Разобьём его на два участка: II´ – воздушная прослойка с сопротивлением R_II´ = 0,15 м²·°С/Вт, II´´ – железобетон с термическим сопротивлением

R_{II ”}

г) Проверим, превышает ли на 25 % R⊥:

д) Так как не превышает R_⊥ на 25 %, то термическое сопротивление ограждения вычисляется по формуле

Из таблицы 5.1[1] R_т.норм=6.0

Принимаем согласно табл.5.7 [1] =23 Вт/м²°С.

=0, 292м

Принимаем δ2 = 0,3 м и рассчитываем действительное сопротивление теплопередаче стены по формуле (2)

R_сп

3 Расчёт минимальной температуры внутренней поверхности стены

Минимальная температура внутренней поверхности стены tв.п min, °С, определённая по формуле (8), не должна быть ниже температуры точки росы при расчётных значениях температуры и относительной влажности внутреннего воздуха:

(8)

где t_в, t_н и α_в – определённые в п. 2.2 величины;

t_н – расчётная зимняя температура воздуха, °С, принимаемая в зависимости от тепловой инерции стены;

m – коэффициент неравномерности теплоотдачи системы отопления, принимаемый по табл. 6.1 [1];

Yв – коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности стены, Вт/(м²·°С), определяемый по пунктам 6.4 – 6.7 [1].

Определяем тепловую инерцию стены по формуле:

(9)

+1,692+0,119

Так как D₁ = 1,931 > 1, то коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности равен:

(10)

м²

Так как D = 3,742 ∈ (1,5; 4], то в соответствии с табл. 5.2 [1] принимаем за расчетную cреднюю температуру наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92 t_н^0,92 = –26 °С.

При центральном водяном отоплении m = 0,1.

По h – d диаграмме находим, что при t_в = 21 °С и _в=50% температура точки росы составляет t_р = 12 °С.

Так как t_{в.п min} > t_р, значит условие выполняется.

При центральном водяном отоплении m = 1,5.

По h – d диаграмме находим, что при t_в = 21 °С и _в=50% температура точки росы составляет t_р = 12 °С.

Так как t_{в.п min} > t_р, значит условие выполняется.

4 Теплотехнический расчёт оконного заполнения

Рис. 2 Конструкция окна

Данные к расчету оконного заполнения:

1)Материал створок, коробки и импоста – ПВХ профиль Montblanc Nord 70 с приведенным сопротивлением теплопередаче R_непр = 1,00

2)Марка стеклопакета 4-Ar12-4И-Ar12-И4 с приведенным сопротивлением теплопередаче R_пр = 1,09

1. Расчёт сопротивления теплопередаче.

Сопротивление теплопередаче оконного заполнения Rок, м²·°С/Вт, должно быть не менее нормативного сопротивления теплопередаче R_т.норм, указанного в табл. 5.1 [1]. Для жилого здания имеем R_т.норм = 1,0 м²·°С/Вт.

Для определения приведённого сопротивления теплопередаче окон воспользуемся формулой:

, (12)

где F_непр и F_св – суммарная площадь, соответственно, непрозрачной и светопрозрачной части окна, м²;

R_непр и R_св – приведённое сопротивление теплопередаче непрозрачной и светопрозрачной части соответственно, м²·°С/Вт.

Из приложений Б и В имеем, что Rнепр = 1,00 м²·°С/Вт и Rсв = 1,09 м²·°С/Вт.

Для удобства сведём расчёт в таб. 5.

Расчёт приведённого сопротивления теплопередаче окна

Таблица 5

Номер зоны	Ширина b, м	Высота h, м	Площадь F, м^2	R, м²·°С/Вт.	F/R, Вт/°С
1’	0,7	0,07	0,049
1’’	0,47	0,04	0,0188
2’	0,7	0,07	0,049
2’’	0,47	0,04	0,0188
	0,07	1,41	0,0987
	0,04	1,47	0,0588
	0,06	1,41	0,0846
	0,43	0,08	0,0344
	0,43	0,08	0,0344
	0,08	1,31	0,1048
	0,08	1,31	0,1048
Итого по непрозрачной части	0,6561	1,00	0,6561
I	0,57	1,41	0,8037
II	0,27	1,31	0,3537
Итого по светопрозрачной части	1,1574	1,09	1,0618
Итого по окну	1,8135	1,055	1,718

Так как R_ок > R_т.норм, значит, данная конструкция окна удовлетворяет требованиям [1] по сопротивлению теплопередаче.

5.1 Расчет заполнения светового проёма (окна)

Сопротивление воздухопроницанию окон R_в, м²·ч·Па/кг, устанавливаемых в жилых и общественных зданиях, должно быть равно требуемому сопротивлению воздухопроницанию R_в.тр, определяемому согласно выражению (12) с допустимым отклонением не более 20 %:

, (13)

где G_НОРМ – нормативная воздухопроницаемость ограждения, кг/(м²·ч), принимаемая по табл. 8.1 [1] и равная для окон жилых зданий G_НОРМ = 10,0 кг/(м²·ч);

∆р – расчётная разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждения, Па, рассчитываемая по формуле:

, (14)

где Н – расчётная высота от центра рассчитываемого окна до устья вытяжной шахты, м;

γ_н и γ_в – удельный вес, соответственно, наружного и внутреннего воздуха, Н/м³, определяемый по формуле:

, (15)

где t – расчётная температура воздуха, °С, внутреннего – согласно табл. 2, наружного – cреднюю температуру наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 t_н^0.92 (табл. 1);

ρ_н – плотность наружного воздуха, кг/м³, определяемая по формуле:

, (16)

где v_ср – максимальная из средних скоростей ветра по румбам в январе, м/с;

с_н и с_п – аэродинамические коэффициенты, соответственно, наветренной и подветренной поверхностей ограждения, принимаемые согласно приложению 4 [4];

k_i – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, принимаемый по табл. 6 [4].

Для рассчитываемого окна при tв = 21 °С и t_н^0.92 = –26 °С имеем:

,

,

кг/м³.

Из приложения 4 [4] принимаем для отдельно стоящих плоских сплошных вертикальных конструкций с_н = +0,8 и с_п = – 0,6. Расчётную высоту от центра окна до устья вытяжной шахты и коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, принимаем исходя из размеров, приведённых на рис. 3. Расчёты по определению требуемого сопротивления воздухопроницанию сведём в табл. 6.

5.2 Расчет сопротивления воздухопроницанию окна

Рис.3

Расчет требуемого сопротивления воздухопроницанию окон

Таблица 6

таж	H,м		, кг/м^3	, м/с	сн-сп	ki	,Па	Gнорм, кг/м^2 ч	Rв.тр., (м^2 ч /кг
	14,7	2,243	1,43	4,6	1,4	0,500	47,69		0,284
	11,7	0,515	41,59	0,259
	8,7	0,605	37,64	0,242
	5,7	0,665	31,71	0,216
	2,7	0,695	25,76	0,187

Сопротивление воздухопроницанию окон, устанавливаемых в данном здании, может составлять от 100 % до 120 % от требуемого, т. е. для каждого окна существует диапазон значений сопротивления воздухопроницанию. Классы устанавливаемых окон по воздухопроницанию выбираются исходя из значений сопротивления воздухопроницанию на границах класса. Данные об устанавливаемых в рассчитываемом здании окнах сведены в табл. 7.

Сопротивление воздухопроницанию и классы устанавливаемых окон

Табл.7

этаж	Требуемое сопротивление воздухопроницанию Rв.тр, м²·ч·Па/кг	Сопротивление воздухопроницанию окон Rв, м²·ч·Па/кг	Классы окон по воздухопроницанию
	0,284	0,284-0,3408	В
	0,259	0,259-0,3108	В
	0,242	0,242-0,2904	В
	0,216	0,216-0,2592	В,Г
	0,187	0,187-0,2268	Г

Дата добавления: 2015-05-26