Тепловой и влажностный режимы зданий, теплофизика ограждающих конструкций

·  Проектное значение коэффициента теплопередаче чердачного перекрытия:

 ,     0,185 Вт/м×°С

·  Проектная толщина чердачного перекрытия  d_ч.п = ,

d_ч.п = 0,15 + 0,2+0,05= 0,4 м

1.2.4. Теплотехнический расчет окон

Подобрать тип окон для жилого здания в климатических условиях г. Иваново.

1.  В соответствии  с требованиями СНиП [4] (Табл. 4) для жилых зданий установлены следующие значения нормативных сопротивлений теплопередаче окон:

при D_d = 4000 ^oC·cут → R_ок^req = 0,45 м²×°C/Вт;

при D_d = 6000 ^oC·cут → R_ок^req = 0,6 м²×°C/Вт;

С учетом этого в нашем примере  при расчетном значении интегральной характеристики отопительного периода D_d = 5234,1°C×сут получим интерполированием требуемое значение сопротивления теплопередаче окон:

0,37м²×°C/Вт.

По приложению Л [5] выбираем двойное остекление из обычного стекла в спаренных переплетах, имеющий фактическое сопротивление теплопередаче

R = 0,40 м²×°C/Вт, большее требуемого. Этот тип остекления и принимаем к установке. Значение R = 0,40 м²×°C/Вт будем использовать в дальнейших расчетах при определении трансмиссионных теплопотерь через окна.

2. Расчетный коэффициент теплопередачи окон

 Вт/ м²×°C

3. Удельная величина основных (трансмиссионных) теплопотерь через окна

q_ок = К_ок (t_int – t_ext) n  = 2,5 (20+30) 1 = 125 Вт/м² .

1.3. Расчет паропроницаемости ограждений нормативным методом

В качестве примера выполним расчет паропроницаемости железобетонной стены, теплоизолированной со стороны внутренней поверхности минераловатными плитами ROCKWOOL, которая ранее была рассчитана графоаналитическим методом К.Ф. Фокина в климатических условиях                  г. Иваново (раздел 1.2.2).

Плоскость возможной конденсации в этой конструкции должна располагаться на границе теплоизоляционного и конструктивного слоев. При этом, согласно данным табл. 1, термическое сопротивление участка стены от плоскости возможной конденсации до наружного воздуха составляет R_Г = 1,214 м²×°С/Вт, а сопротивление паропроницанию того же участка = 0,485 м²×ч×Па/мг. Результирующие сопротивления теплопередаче и паропроницанию всей ограждающей конструкции составляют соответственно R_о = 2,0 м²×°С/Вт   и R_np = 5,648 м²×ч×Па/мг.  Расчетное значение е_int = 1169 Па ( при t_int = 20 °С и j_int = 0,5). e_ext = 179.58 Па (при t_ext = - 11,9°С;  j_ext = 0,82 (82%).

Таблица 1

Расчетное распределение  максимальной упругости водяного пара Е(t)          

 в толще  стены при теплозащите с наружной  стороны

 

Наименование параметров	Ед. изм.	Численные значения параметров в характерных  точках:
		Н	НП	СР	Г	ВП	В
Координата Х	м	0	0,08	0,33	0,48	0,5	0,5
Сопр. теплопер.,R(x)	м2×°С/Вт	0	0,041	1,214	1,536	1,866	2,0
Температура,     tx	°С	-11,9	-10,76	8,45	13,6	18,6	20
Макс. упруг., Е(tx)	Па	219	242	1106	1557	2142	2338
Сопр. п/прон., Rnp,Х	м2×ч×Па/мг	0	0,013	0,485	5,485	5,621	5,648

 

1.3.1 Подготовка необходимых исходных данных

      1. Расчетные значения среднемесячных  температур и упругостей водяного  пара в наружном воздухе представлены  в табл. 1.2

Таблица 1.2

Среднемесячные  температуры и упругости водяного пара в наружном воздухе   для г. Иваново по данным [3]

Месяцы		I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Продолжительность, сут.		31	28	31	30	31	30	31	31	30	31	30	31
t ,°C		-11,9	-10,9	-5,1	4,1	11,4	15,8	17,6	15,8	10,1	3,5	-3,1	-8,1
Расчетные    периоды:	года	З	З	З	Л	Л	Л	Л	Л	Л	Л	В-О	З
	влаго- накопления	В.Н	В.Н	В.Н	-	-	-	-	-	-	-	В.Н	В.Н
е ,  Па		260	260	360	610	900	1240	1480	1370	1020	680	460	340

Примечание: Данные о среднемесячных температурах t и парциальных давлениях водяного пара е наружного воздуха выбраны на основе действующего СНиПа [3]  с учетом изменения №1, введенного в действие с 1.01.2003. 

      2.  Используя данные  этой таблицы, определим следующие  значения:

                     - число месяцев зимнего периода   z₁ = 4;

                     - число месяцев осенне-весеннего  периода  z₂ = 1;

                     - число месяцев летнего периода   z₃ = 7;

                     - продолжительность периода влагонакопления  z_о = 151 сут.

       3.  Средние по каждому периоду  года значения температуры t_ext,i ,°С, и парциального давления водяного пара в наружном воздухе е_ext,i , Па, рассчитаем по следующим формулам

                                                                                                  _(3.1)

                                                                                                 _(3.2)

где t , е - среднемесячные значения температуры, °С, и парциального давления водяного пара в наружном воздухе, Па, из табл. 3.1;

     j ; i – соответственно, номер месяца и номер периода года;

       z_i – число месяцев данного периода.

       Результаты расчета по формулам представлены в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Исходные  данные и результаты расчета температурных  и влажностных параметров конструкции  по трем периодам года

 

Расчетные параметры	Значения параметров в различные  периоды года
	З	В-О	Л
Продолжительность периода года, zi , мес.	4,0	1,0	7,0
Средняя температура наружного воздуха,  ,°С	-9	-3,1	11,19
Среднее парциальное давление водяного пара в наружном воздухе, еext,i , Па	305	460	1042,9
Средняя температура в плоскости  возможной конденсации  ,°С	8,6	10,9	16,8
Парциальное давление насыщенного водяного пара в плоскости возможной конденсации Еi,  Па	1117	1304	1913

 

      4.  С учетом  данных табл. 3.2 определим среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха за годовой период эксплуатации, как                         

е_ext  = (305×4+460×1+1042,9×7) = 748,4 Па .               (3.3)

      5. Далее, используя представленные  в таблице 3.2 средние для каждого периода года значения температуры наружного воздуха , рассчитаем соответствующие им средние температуры стены t_c,i ,°С, которые должны установиться в плоскости возможной конденсации при средних температурах наружного воздуха зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов

.                                      (3.4)

       Результаты  этого расчета также представлены  в таблице 3.2. С учетом этих результатов, по таблицам приложения С [5] определим соответствующие значения парциального давления насыщенного водяного пара Е_i, Па, в плоскости возможной конденсации, которые запишем в последнюю строку той же табл. 3.2.

      6. На основании полученных данных  определим упругость водяного  пара Е в плоскости возможной  конденсации за годовой период  эксплуатации 

Е = (Е₁×z₁ + Е₂×z₂ + Е₃×z₃) = (1117×4+1304×1+1913×7) = 1596,9 Па . (3.5)

1.3.2 Проверка первого условия паропроницаемости

С учетом полученных численных значений  Е=1596,9 Пa;  е_int=1169 Па; е_ext = 179,58 Па; _. = 0,485 м²×ч×Па/мг  величина требуемого сопротивления паропроницанию стены (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) по условию недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации составит

                         = ×0,485 = - 0,15 м²×ч×Па/мг.

     Знак “минус” свидетельствуют  о том, что для выполнения  условия ненакопления влаги за  годовой период эксплуатации  дополнительного сопротивления  паропроницанию не требуется.  Следовательно, предлагаемая  конструкция  удовлетворяет первому условию паропроницаемости.

                      1.3.3 Проверка второго условия паропроницаемости

1. По данным табл. 3.1 рассчитаем среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха , Па, за период влагонакопления с отрицательными среднемесячными температурами, как

                        .      

      2. Определим среднюю температуру  наружного воздуха за период  с отрицательными температурами                                                              

                             .

       3. Рассчитаем среднюю температуру  стены в плоскости возможной  конденсации за период с отрицательными  температурами   

                    

.

       4. Парциальное давление насыщенного  водяного пара при  =9,07°С   составляет Е_о = 1150,2 Па . Полученное значение Е_о определяет упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации при средней температуре наружного воздуха за период влагонакопления.

      5. С учетом полученных численных  значений рассчитаем показатель  интенсивности отведения парового  потока от плоскости возможной  конденсации в окружающую среду 

      

=0,0024 %×кг/м² ,

где z_о – продолжительность периода влагонакопления, составляющая для Иваново 151 сут.

      6. Требуемое сопротивление паропроницанию  из условия ограничения накопления  влаги в ограждающей конструкции  за период с отрицательными  среднемесячными температурами  наружного воздуха рассчитаем  по формуле

R   =    2,12 м²×ч×Па/мг

где   r_w – плотность материала увлажняемого слоя, 100 кг/м³ ;

        d_w – толщина увлажняемого слоя, принимаемая для многослойных конструкций равной толщине утеплителя, ( в данном случае d_w = 0,05м);

       Dw_an – предельно допустимое  приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя за период влагонакопления, принятое, согласно [4], для минераловатных плит      Dw_ср = 3%.

      7. Фактическое значение сопротивления  паропроницанию участка стены  от внутренней поверхности до  плоскости возможной конденсации  составляет

R_vp.= 5,648 – 5,485 = 5,163 м²×ч×Па/мг.

Таким образом, можно констатировать, что

                                 R_np.= 5,163 > R = 2,12 м²×ч×Па/мг. 

      Следовательно, предлагаемая  конструкция удовлетворяет второму  условию  паропроницаемости. 

1.4. Расчет воздухопроницаемости окон и инфильтрационной составляющей тепловых потерь

Расчет воздухопроницаемости любых  светопрозрачных ограждающих конструкций  выполняется следующим образом:

1. Определяется средний перепад давлений на наружной и внутренней поверхностях ограждений.
2. Для каждой ограждающей конструкции из СНиПа [4] выбирается нормативное значение воздухопроницаемости G_n.
3. Определяется требуемое значение сопротивления воздухопроницанию ограждающей конструкции.
4. По данным сертификационных испытаний определяется фактическое сопротивления воздухопроницанию светопрозрачной конструкции.
5. В случае если фактическое сопротивление больше требуемого расчет заканчивается и конструкция принимается к установке. При невыполнении данного условия выбирается другая конструкция, до тех пор, пока условие не начнет выполняться.
6. Определяются расчетные значения разности давлений внутреннего и наружного воздуха для светопрозрачных ограждающих конструкций (окон) первого и последующего этажей по формуле