Расчет сопротивления теплопередаче наружной стены жилого дома
1. Ограждающая конструкция – наружная стена из многослойных железобетонных панелей с утеплителем из мягких минераловатных плит (ρ g = 100 кг/м 3 ) толщиной d = 0,08 м, общая толщина панели dп = 0,30 м
2. Здание – жилое.
3. Пункт строительства – Великий Новгород.
Расчетная температура внутреннего воздуха tintв = 1820 о С ,[ табл. 16, прил. 4], относительная влажность j = 55%, табл. 1. [1].
Следовательно, влажностный режим помещения – нормальный, табл.31.
Рис. 41. Разрез ограждающей конструкции
Великий Новгород находится в строительно-климатической зоне II В [2], и во II зоне по влажности (нормальной), прил. 21. [1, прил. 1].
При нормальном влажностном режиме помещения в нормальной зоне по влажности – условия эксплуатации «Б», прил. 32. [1, прил. 2].
n = 1 табл. 53 [1, табл. 3 * ]
aiв = 8,7 
табл. 64
aeн = 23 (табл. 75)
S1 = S = 16,95 прил. 54 [1, прил. 3 * ]
S2 = 0,73
l1 = l3 = 2,04
l2 = 0,07
1. Зимнюю температуру наружного воздуха teн принимаем в соответствии с п. 1.1. Для указанного пункта строительства (Великий Новгород) она равна teн = -27 о С, [2].
2. Требуемое сопротивление теплопередаче определяем по формуле (3):
R0 req о.тр = 1[2018 — ( — 27)] / 4,0 × 8,7 = 1,3529 м 2 о С/Вт
3. Термическое сопротивление отдельных слоев конструкции определяем по формуле (4):
4. Термическое сопротивление ограждающей конструкции Rк рассчитываем по формуле (5), учитывая п. 1.2.:
5. Сопротивление теплопередаче Rо многослойной панели определяем по формуле (8):
Rо = 1/8,7 + 1,25 + 1/23 = 1,41 м 2 × о С/Вт
Первое условие – Rо ³ R0 req Rо.тр – выполняется:
1,41 м 2 × о С/Вт > 1,3529 м 2 × о С/Вт
6. Подсчитываем градусо-сутки отопительного периода (DdГСОП) по формуле (9):
для Великого Новгорода tот.пер = -2,36 о С
DdГСОП = [1820-(-2,36)]2210 = 4928486,3532 гр. сут.
7. Проверяем условие энергосбережения, по табл. 6
Сопротивление теплопередаче Ro меньше нормируемого значения.Условие энергосбережения не выполняется, т.к.
R0 req Rо = 1,41 м 2 × о С/Вт req R II о.тр = 3,122,973,0 м 2 × о С/Вт
— условие не выполняется.
Таким образом, наружная ограждающая конструкция с толщиной утеплителя 0,08 м не отвечает предъявленным требованиям, и поэтому не может применяться для рассматриваемого варианта.
8. Рассчитаем толщину ограждающей конструкции, которая соответствовала бы требуемым условиям, изменяя толщину утеплителя.
= (3,122,973,0 – 0,06 – 0,05 – 0,11 – 0,04) × 0,07 = 0,2019 м
Вывод: Предлагаемая ограждающая конструкция может быть применена для рассматриваемого варианта в Великом Новгороде при толщине утеплителя не менее 0,2019 м.
Пример 2
Расчет сопротивления теплопередаче неоднородной
Ограждающей конструкции
1. Ограждающая конструкция – наружная стена из асбестоцементных панелей (ρg = 1800 кг/м 3 ) с утеплителем из пенополиуретана (g ρ = 60 кг/м 3 ) толщиной 0,06 м, общая толщина панели dп = 0,08 м, высота 0,6 м, длина 6 м; с учетом горизонтального стыка из пенополистерола (ρg = 150 кг/м 3 ).
2. Здание производственное.
3. Пункт строительства – г. Великий Новгород.
Расчетная температура внутреннего воздуха tintв = 18 о С, относительная влажность j = 55%. Следовательно, влажностный режим помещения нормальный (табл. 31).
При условиях эксплуатации «Б» (см. пример 1):
aiв = 8,7
aeн = 23
lасб = 0,52 прил. 54
lутепл = 0,041
lпенополистер = 0,06
Sасб = 8,12
Sутепл = 0,55
Sпенополистер = 0,99
1. Панель условно разрезается плоскостями:
а) параллельными направлению теплового потока на участки I–XIV
б) перпендикулярными направлению теплового потока на слои 1-5
Рис. 52. Расчетная схема панели
2. Рассчитываем термическое сопротивление (R) согласно пункта 1.4
а) участков I-XIV:
— однородных участков по формуле 4;
RI = RIII = RVII = RIX = RXI = RXIII = 
— неоднородных участков по формуле 5:
RII = RIV = RVI = RX = RXII = RXIV = 
RVIII = 
Определяем суммарную площадь этих участков с учетом длины панели
Тогда термическое сопротивление RаТа всех участков I-XIV согласно формуле 6 будет равно
RаТ = 
б) Рассчитаем термическое сопротивление:
— для однородных слоев 1 и 5 по формуле 3:
R1 = R5 = 
— для неоднородных слоев 2, 3, 4 по формуле 6:
Тогда термическое сопротивление Rб всех слоев 1-5 согласно формуле 5 будет равно:
RТб = R1 + R2 + R3 + R4 + R5 = 0, 019 ´ 2 + 0,085 ´ 2 + 0,406 = 0,614 
4. Поскольку величина RаТ = 0,727 превышает величину
RТб = 0,614 не более чем на 25 %, то приведенное термическое сопротивление определяется по формуле 7:
5. Рассчитаем сопротивление теплопередаче данной ограждающей конструкции:
Rо = 
6. Подсчитываем градусо-сутки отопительного периода (DdГСОП) для Великого Новгорода по формуле 9:
7. Проверяем условие энергосбережения по табл. 86:
Сопротивление теплопередаче панели ниже нормируемого значенияУсловие энергосбережения не выполняется, т.к.
Rо = 0,81 7.
Теплоустойчивость ограждения зависит от порядка расположения слоев и от того, какой материал будет располагаться в слое резких колебаний, который непосредственно прилегает к наружной поверхности.
Расчеты многослойных ограждений показывают, что конструкция более теплоустойчива, когда материал с высоким коэффициентом теплоусвоения располагается с внутренней стороны ограждения.
Наличие в конструкции ограждения воздушной прослойки увеличивает теплоустойчивость конструкции. В замкнутой воздушной прослойке целесообразно устраивать теплоизоляцию с теплоотражающей поверхностью. Слои конструкции, расположенные между вентилируемой наружным воздухом воздушной прослойкой и наружной поверхностью ограждающей конструкции должны иметь как можно меньшую толщину, поэтому целесообразно применять тонкие металлические или асбестоцементные листы.
Расчет теплоустойчивости заключается в проверке теплотехнических свойств ограждающей конструкции согласно [I, гл. 73].
В теплый период года Вв районах со среднемесячной температурой июля 21 о С и выше амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций зданий Аtintв не должна быть более требуемой амплитуды 
Аtв тр при тепловой инерции наружных стен DД менее 4 и покрытий менее 5.
2.1. Тепловую инерцию ДD ограждающей конструкции следует определять по формуле:
где R1, R2, …Rn – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, , определяемые по формуле (3) (см. п. 1.2.);
S1, S2, … Sn – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, , принимаемые в зависимости от условий эксплуатации «А» или «Б» по прил. 54.2 [I, прил. 3 * ].
2.2. Требуемая амплитуда колебаний внутренней поверхности ограждения Аtв тр определяется по формуле
Аtв тр = 2,5 – 0,1×(textн – 21),
где textн – среднемесячная температура наружного воздуха за июль, о С, [2].
2.3. Амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждения следует определять по формуле
(13)
2.4. 
Аtн расч – расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха, о С, определяемая:
А tн des расч = 0,5 
А t,textн + 
, (14)
где r — коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности конструкции, прил. 65; [I, прил. 7];
А texttн – максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле, о С [2,3];, прил. 2];
JImaxмакс, JIaνср – соответственно максимальное и среднее значения суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации для вертикальных поверхностей западной ориентации, Вт/м 2 , [СП 23-101], прил. 87;2, прил. 7];
aен – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции по летним условиям, :
aен = 1,16×(5 + 10 
), (15)
где 
– минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которых составляет 16 % и более, но не менее 1 м/с [2].[2, прил. 4].
2.5. Величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха v в ограждающей конструкции следует определять по формуле
v = 0,9 
(16)
где е = 2,718 – основание натуральных логарифмов;
S1, S2,…Sn – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, , принимаемые по прил. 54;2 [1, прил. 3 * ];
Y1, Y2,…Yn – коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции, , определяемые согласно п. 2.6;
Порядок нумерации слоев принят в направлении от внутренней поверхности к наружной.
Для многослойной неоднородной конструкции с теплопроводными включениями в виде обрамляющих рёбер v следует определять согласно ГОСТ 26253-84 «Здания и сооружения. Метод определения теплоустойчивости ограждающих конструкций».
2.6. Коэффициент теплоусвоения слоя Y с тепловой инерцией D ³ 1 следует принимать равным расчетному коэффициенту теплоусвоения S материала этого слоя.
При D £ 1коэффициент теплоусвоения слоя определяется расчетом:
для первого слоя – Y1 = 
; (17)
для i-го слоя — Yi = 
; (18)
В холодный период года
Расчетная амплитуда колебаний температуры помещений жилых и общественных зданий 
, 0 С, не должна превышать ее нормируемого значения 
в течение суток:
— при наличии центрального отопления и печей при непрерывной топке – 1,5 0 С;
— при стационарном электро-теплоаккумулирующем отоплении – 2,5 0 С;
— при печном отоплении с периодической топкой – 3 0 С.
При наличии в здании отопления с автоматическим регулированием температуры внутреннего воздуха теплоустойчивость помещений в холодный период года не нормируется.
2.7. Расчетная амплитуда колебаний температуры воздуха в помещении 
, 0 С определяется по формуле
, (19)
где М – коэффициент неравномерности теплоотдачи нагревательным прибором, принимаемый по табл. 9;
Qо – средняя теплоотдача отопительного прибора, Вт, равная теплопотерям в соответствии с нормативными документами;
Аi – площадь i-й ограждающей конструкции, м 2 ;
Вi – коэффициент теплопоглощения поверхности i— го ограждения, Вт/м 2 · 0 С, определяемый по формуле
Вi = 1/[(1/ 
, (20)
где 
— коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/м 2 · 0 С, равный 4,5 + αk;
αk – коэффициент конвективного теплообмена внутренней поверхности, Вт/м 2 · 0 С, принимаемый равным для:
— внутреннего ограждения — 1,2;
— коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности i-й ограждающей конструкции, Вт/м 2 · 0 С, определяемый согласно [3].
Нумерация слоев принимается в направлении от внутренней поверхности ограждения к наружной.
Источник