Несколько слов о коэффициенте теплотехнической однородности ограждающих конструкций. Приближенные инженерные методы Исходные данные для теплотехнического расчета

Пример расчета

Определить приведенное сопротивление теплопередаче R 0 r одномодульной трехслойной железобетонной панели на гибких связях с оконным проемом жилого крупнопанельного дома серии III-133.

Таблица И.3 - Определение коэффициента влияния f i

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 (рисунок И.1).

В таблице И.4 приведены расчетные параметры панели.

Таблица И.4

В зоне подвесок и петель внутренний бетонный слой имеет утолщения, заменяющие часть слоя утеплителя.

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).

Для определения коэффициента влияния отдельных теплопроводных включений предварительно рассчитаем по формуле (4) термические сопротивления отдельных участков панели:

в зоне утолщения внутреннего железобетонного слоя

R y =0,175/2,04+0,06/0,042+0,065/2,04=1,546 м 2 ×°С/Вт;

по горизонтальному стыку

R jn g =0,1/2,04+0,135/0,047+0,065/2,04=2,95 м 2 ×°С/Вт;

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

Рисунок И.1 - Конструкция трехслойной панели на гибких связях

по вертикальному стыку

R jn v =0,175/2,04+0,06/0,047+0,065/2,04=1,394 м 2 ×°С/Вт;

термическое сопротивление панели вдали от теплопроводных включений

R k con =0,1/2,04+0,135/0,042+0,065/2,04=3,295 м 2 ×°С/Вт.

Условное сопротивление теплопередаче вдали от теплопроводных включений

R 0 con =1/8,7+3,295+1/23=3,453 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

A 0 =0,5(2,8×2,7-1,48×1,51)=2,66 м 2 .

Толщина панели d w =0,3 м.

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

для горизонтального стыка

R jn g /R k con =2,95/3,295=0,895.

По таблице И.3 f i =0,1. Площадь зоны влияния по формуле (12)

А i =0,3×2×1,25=0,75м 2 ;

для вертикального стыка

R jn v /R k con =1,394/3,295=0,423.

По таблице И.3 f i =0,375. Площадь зоны влияния по формуле (12)

A i =0,3×2,8=0,84 м 2 ;

для оконных откосов при d" F =0,065 м и d" w =0,18 м, по таблице И.3 f i = 0,374. Площадь зоны влияния половины оконного проема с учетом угловых участков определяется по формуле (13)

A i =0,5=1,069 м 2 ;

для бетонных утолщений внутреннего железобетонного слоя в зоне подвески и петли при R" y /R k con =1,546/3,295= 0,469, по таблице И.3 f i =0,78. Суммарную площадь зоны влияния утолщений подвески и петли находим по формуле (14)

A i =(0,6+2×0,3)(0,47+0,1)+(0,2+0,3+0,1)(0,42+0,3+0,075)=1,161 м 2 ;

для подвески (диаметр стержня 8 мм) по таблице И.3 f i =0,16, площадь зоны влияния по формуле (14)

A i =(0,13+0,3+0,14)(0,4+2×0,3)=0,57 м 2 ;

для подкоса (диаметр стержня 8 мм) по таблице И.3 f i =0,16, по формуле (14)

A i =(0,13+0,3)(0,22+0,3+0,09)=0,227 м 2 ;

для распорок (диаметр стержня 4 мм) по таблице И.3 f i =0,05.

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. По формуле (14)

A i =5(0,3+0,3)×(0,3+0,09)=1,17 м 2 .

Рассчитаем r по формуле (11)

r=1/{1+(0,84×0,375+0,75×0,1+1,069×0,374+1,161×0,78+0,57×0,16+0,227×0,16+

1,17×0,05)}=0,71.

Приведенное сопротивление теплопередаче панели определим по формуле (8)

R 0 r =0,71×3,453=2,45 м 2 ×°С/Вт.

Техническая статья

Промерзания конструкций зимой и перегрев летом, образование конденсата и, как следствие, сокращение срока их эксплуатации, высокое энергопотребление здания – основные итоги ошибок, допущенных в теплотехнических расчетах. В современном строительстве уровень термического сопротивления - важный параметр ограждающих конструкций наряду с их несущей способностью. Требования для создания надежной, экологически безопасной среды обитания при разумном энергопотреблении формирует подведомственный Минстрою РФ «Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук» (НИИСФ РААСН). С момента вступления в силу разработанного им свода правил СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003» подход к определению приведенного сопротивления ограждающих конструкций значительно изменился. Теперь вместо привычных табличных значений коэффициента теплотехнической однородности ограждающих конструкций требуется рассчитывать каждую ограждающую конструкцию здания отдельно. Какие плюсы дает новая методика расчета на практике?

В качестве примера ограждающей конструкции рассмотрим совмещенное кровельное покрытие жилого многоквартирного дома. При проведении расчета в соответствии с описанной в СНиП 23-02-2003 методикой определения приведенного сопротивления мы не обнаружим табличных значений однородности для таких типов конструкций. Поэтому остается только полагаться на свою интуицию и выбирать данные значения наугад. Либо, опираясь на данные близких по значениям конструкций, таких как чердачные перекрытия, значение однородности которых находится в пределах от 0,5 до 0,9.

При решении задачи по нормам, описанным в приложении Е СП 50.13330.2012, мы уже точно, на основании конкретной геометрии можем определить значение коэффициента теплотехнической однородности рассматриваемой конструкции или фрагмента. Для совмещенного кровельного покрытия определяем плоские, линейные и точечные элементы, из которых состоит ограждающая конструкция. Перечислим наиболее распространенные из них. К плоским относится площадь кровли по глади, к линейным - примыкания к разным типам парапетов, выходам на кровлю, вентиляционным шахтам и т.д., а к точечным - крепеж утеплителя и гидроизоляции. Далее потребуется найти удельный геометрический показатель каждого из присутствующих элементов на кровле. Путем определения: его площади для плоских, длины для линейных, и количества штук для точечных элементов. Как правило, для таких типов конструкций среди линейных элементов наибольший удельный геометрический показатель имеют примыкания к парапету.

Затем, необходимо вычислить удельные потери теплоты, проходящие через элемент. Для определения данного параметра можно воспользоваться уже готовыми табличными значениями, приведенными в СП 230.1325800.2015, или же смоделировать узел в специализированной программе по расчету тепловых полей и определить удельные потери теплоты через узел самостоятельно. Полученные результаты заносятся в таблицу по форме Е2 СП 50.13330.2012 и вычисляют приведенное сопротивление теплопередачи рассматриваемого фрагмента ограждающей конструкции по формуле Е1 СП 50.13330.2012.

Теперь на примере рассмотрим совмещенную кровлю условной секции жилого многоквартирного дома. В расчете приведенного сопротивления примем два элемента, имеющих наибольший геометрический показатель: площадь кровли по глади и примыкание к неутепленному парапету. Остальные элементы в расчете не учитываем.

Исходные данные для расчета:

Площадь поверхности кровли составляет 263 м 2 ;

Длина примыканий к парапету 101 м;

Условное сопротивление теплопередачи однородной части кровли 5,526 м 2 * 0 С/Вт;

Термическое сопротивление слоя утеплителя на стене 3 м 2 * 0 С/Вт;

Теплопроводность основания парапета 0,6 Вт/м 2 * 0 С;

Термическое сопротивление слоя утеплителя на плите покрытия 5 м 2 * 0 С/Вт;

Дополнительное утепление парапета отсутствует.

Произведем расчет по имеющимся параметрам, результаты занесем в таблицу 1 (форма по типу таблицы Е2). Значения удельных потерь теплоты через парапет приняты на основании данных таблицы Г.42 СП 230.1325800.2015.

Таблица 1

Приведенное сопротивление для такой конструкции будет равно R пр =2,978 м 2 * 0 С/Вт. А значение коэффициента теплотехнической однородности r=0,54.

Пример 1: Температурные поля узла примыкания к парапету. Вариант 1.*

Внесем корректировки в исходные данные. Уменьшим теплопроводность основания до 0,2 Вт/м 2 * 0 С и добавим утепление высотой 500 мм на парапет. Значения удельных потерь теплоты через парапет приняты на основании данных таблицы Г.47 СП 230.1325800.2015.

Скорректируем таблицу 1.

Теперь приведенное сопротивление для этой же конструкции будет равно R пр =3,973 м 2 * 0 С/Вт. А коэффициент теплотехнической однородности r=0,72.

Пример 2: Температурные поля узла примыкания к парапету. Вариант 2.*

Таким образом, внеся небольшие изменения в конструкцию узла примыкания к парапету и не изменяя при этом толщины основной изоляции, мы получаем увеличение значения приведенного сопротивления на 33% по отношению к первоначальному значению.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод: чем подробнее и рациональнее, не только с точки зрения несущей способности, но и с точки зрения теплотехники, проработаны все узлы, тем меньше здание будет терять тепла через ограждающие конструкции, и тем выше будет эффективность использования утеплителя в таких конструкциях.

В ТЕХНОНИКОЛЬ, Вы можете заказать полный теплотехнический расчет здания, согласно методики СП 50.13330.2012, или расчет конкретного узла на определение теплопотерь и удовлетворение санитарно-гигиенических требований.

Рисунок H.1 - Схемы теплопроводных включений в ограждающих конструкциях

H.1 РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЙ ОДНОРОДНОСТИ ПО ФОРМУЛЕ (12)

НАСТОЯЩЕГО СВОДА ПРАВИЛ

Таблица H.1 - Определение коэффициента

Пример расчета

Определить приведенное сопротивление теплопередаче панели с эффективным утеплителем (пенополистирол) и стальными обшивками промышленного здания.

Исходные данные

Размер панели 6х2 м. Конструктивные и теплотехнические характеристики панели:

толщина стальных обшивок 0,001 м, коэффициент теплопроводности ;

толщина пенополистирольного утеплителя 0,2 м, коэффициент теплопроводности .

Отбортовка листового материала вдоль протяженных сторон панели приводит к образованию теплопроводного включения типа IIб (рисунок H.1), имеющего ширину =0,002 м.

Порядок расчета

Сопротивления теплопередаче вдали от включения и по теплопроводному включению:

Значение безразмерного параметра теплопроводного включения по таблице Н.2

0,002·58/(0,2·0,04)=14,5.

Таблица Н.2 - Определение коэффициента

По таблице Н.2 по интерполяции определяем величину

0,43+[(0,665-0,43)4,5]/10=0,536.

Коэффициент , по формуле (13)

Коэффициент теплотехнической однородности панели по формуле (12)

Приведенное сопротивление теплопередаче по формуле (11)

Н.2 РАСЧЕТ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЙ ОДНОРОДНОСТИ ПО ФОРМУЛЕ (14)

НАСТОЯЩЕГО СВОДА ПРАВИЛ

Пример расчета

Определить приведенное сопротивление теплопередаче одномодульной трехслойной железобетонной панели на гибких связях с оконным проемом крупнопанельного жилого дома серии III-133.

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 (рисунок Н.2).

1 - распорки; 2 - петля; 3 - подвески;

4 - бетонные утолщения (=75 мм внутреннего железобетонного слоя); 5 - подкос

Рисунок Н.2 - Конструкция трехслойной панели на гибких связях

В #M12293 0 1200037434 4120950664 4294967273 80 2997211231 403162211 2325910542 403162211 2520таблице Н.4#S приведены расчетные параметры панели.

В зоне подвесок и петель внутренний бетонный слой имеет утолщения, заменяющие часть слоя утеплителя.

Порядок расчета

Конструкция ограждения содержит следующие теплопроводные включения: горизонтальные и вертикальные стыки, оконные откосы, утолщения внутреннего железобетонного слоя и гибкие связи (подвески, подкос, распорки).

Для определения коэффициента влияния отдельных теплопроводных включений предварительно рассчитаем по формуле (7) термические сопротивления отдельных участков панели:

в зоне утолщения внутреннего железобетонного слоя

по горизонтальному стыку

по вертикальному стыку

термическое сопротивление панели вдали от теплопроводных включений

Условное сопротивление теплопередаче вдали от теплопроводных включений

Так как панель имеет вертикальную ось симметрии, то определение последующих величин осуществляем для половины панели.

Определим площадь половины панели без учета проема окна

Толщина панели =0,3 м.

Определим площадь зон влияния и коэффициентдля каждого теплопроводного включения панели:

для горизонтального стыка

2,95/3,295=0,895.

По таблице Н.3 =0,1. Площадь зоны влияния по формуле (15)

;

для вертикального стыка

Таблица Н.3 - Определение коэффициента влияния

По таблице Н.3 =0,375. Площадь зоны влияния по формуле (15)

;

для оконных откосов при =0,065 м и=0,18 м, по таблице Н.3=0,374. Площадь зоны влияния половины оконного проема с учетом угловых участков определяется по формуле (16)

для бетонных утолщений внутреннего железобетонного слоя в зоне подвески и петли при =1,546/3,295=0,469 по таблице М.3*=0,78. Суммарную площадь зоны влияния утолщений подвески и петли находим по формуле (17)

для подвески (диаметр стержня 8 мм) по таблице Н.3 =0,16, площадь зоны влияния по формуле (17)

для подкоса (диаметр стержня 8 мм) по таблице Н.3 =0,16, по формуле (17)

для распорок (диаметр стержня 4 мм) по таблице Н.3 =0,05.

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. По формуле (18)

Рассчитаем по формуле (14)

Приведенное сопротивление теплопередаче панели определим по формуле (11)

Таблица Н.4

ПРИЛОЖЕНИЕ П