Материал: 1803

ρ – коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наруж-

ной поверхности ограждения, принимаемый по прил. И СП [2];

Imax, Iср – соответственно максимальное и среднее значения суммарной

солнечной радиации (прямой и рассеянной), Вт/м2, принимаемые по

прил.Г СП 23-101-2004 [2] для наружных стен – как для вертикальных

поверхностей западной ориентации и для покрытий – как для горизон-

тальной поверхности;

αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения по

летним условиям, Вт/(м2 °C), равный согласно п.6.7 формулы 6.9 СП

[2]:

υ – минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, м/с,

повторяемость которых состовляет 16% и более, принимаемая по СП

131.13330 [4], но не менее 1 м/с.

Величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха

Общая величина затухания по толщине конструкций выражается формулой:

v Atн . A в

Распространение тепловой волны в толще конструкции требует определенного времени, в связи с чем, максимальная температура на поверхности, обращенной в помещение, отмечается лишь через несколько часов после наибольшего нагрева наружной поверхности. Основные характеристики теплофизических процессов, подлежащие расчету, – это степень затухания температурных колебаний внутри конструкции, а иногда и время, необходимое для полного прогрева последней.

Затухание температурных колебаний в каком-либо произвольно выбранном слое слоистой ограждающей конструкции не может быть определено независимо от особенностей расположения этого слоя в конструкции, так как оно в большинстве случаев зависит от влияния соседних конструктивных слоев, расположенных далее по пути движения тепловой волны. Поэтому расчет затухания температурных колебаний внутри слоистой ограждающей конструкции необходимо начинать с последнего конструктивного слоя на пути движения тепловой волны и переходить последовательно от слоя к слою, приближаясь к поверхности конструкции, непосредственно воспринимающей периодические тепло-

вые воздействия. Это значит, что при расчете теплоустойчивости в летних условиях, когда периодическому нагреву подвергается наружная

31

поверхность ограждения, расчет начинается с конструктивного слоя,

граничащего с воздухом помещения.

Величину затухания расчетной амплитуды колебаний температу-

ры наружного воздуха ν в ограждении, состоящей из однородных слоев,

определяют согласно п.6.4 по формуле 6.4 СП 50.13330 [1]:

где D – тепловая инерция ограждающей конструкции, определяемая по

формуле (4.7);

e = 2,718 – основание натурального логарифма;

s1, s2, …, sn – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала от-

дельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м2·ºС);

αв ,αн – то же, что в формуле 3.6;

Y1, Y2, …, Yn – коэффициент теплоусвоения наружной поверхности от-

дельных слоёв ограждения, Вт/(м2·ºС), определяемые в зависимости от величины тепловой инерции D (см. формулу 4.7). Индексы при буквенных обозначениях соответствуют порядку номеров слоев, причем нумерация последних принимается в направлении, обратном движению тепловой волны, т.е. от внутренней поверхности к наружной.

Тепловая инерция

Для многослойных ограждений показатель тепловой инерции D находится по приближенной формуле [7]:

где R1, R2, …, Rn – термическое сопротивление отдельных слоев ограждения, (м2·ºС)/Вт, определяемое по формуле 3.8;

s1, s2,…, sn – коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждения, Вт/(м2·ºС).

Тепловая инерция каждого слоя определяется согласно 6.5 [1]:

Коэффициент теплоусвоения поверхности отдельных слоев

Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности отдельного слоя Y, Вт/(м2 °C), зависит от значения его тепловой инерции и определяется согласно п.6.6. СП [1] при расчёте, начиная с первого слоя от внутренней поверхности помещения к наружной.

Если слой имеет тепловую инерцию D ≥ 1, то коэффициент тепло-

усвоения наружной поверхности слоя Y следует принимать равным

32

расчетному коэффициенту теплоусвоения s материала этого слоя конст-

рукции:

Y s .

Если слой имеет тепловую инерцию D < 1, то коэффициент тепло-

усвоения наружной поверхности слоя Y следует определять расчетом

для всех слоёв ограждающей конструкции, начиная с первого слоя:

- для первого слоя

Y1 R11s12R1αвв ;

- для второго слоя

Y2 R2s22 Y1 ;

1 R2Y1

- для третьего слоя

Y3 R3s32 Y2 ;

1 R3Y2

- для n-го слоя

Yn Rn sn2 Yn 1 ,

1 RnYn 1

где R1, R2, …. , Rn – термическое сопротивления 1,2 и n-го слоев ограждения, (м2 °C)/Вт, определяемое по формуле 3.8;

αв – то же, что в 3.6;

s1, s2 … sп – коэффициенты теплоусвоения соответственного первого, второго ... n-го слоев ограждения, Вт/(м2·ºС);

Y1, Y2, … Yn-1, Yn, – коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности

соответственно первого, второго, n-1 и n слоев ограждающей конструкции, Вт/(м2·ºС).

4.4 ЦЕЛЬ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАСЧЕТА НА ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ

Целью расчета теплоустойчивости ограждения является определение степени затухания температурных колебаний внутри конструкции, необходимого уровня теплоустойчивости ограждающих конструкций зданий и подбор их конструктивного решения, обеспечивающего соответствие нормативным требованиям. Для этого необходимо выполнение

условия Aτв Aтр .

Расчет теплоустойчивости ограждающих конструкций зданий вы-

33

полняется в следующей последовательности:

1)подготовка исходных данных и выбор принципиального конструк-

тивного решения проектируемой ограждающей конструкции;

2)расчет допустимой (требуемой) амплитуды колебаний темпе-

ратуры внутренней поверхности Aтр ;

3)вычисление расчетной амплитуды колебаний температуры на-

ружного воздуха Atнрасч;

4)определение коэффициента теплоусвоения наружной поверх-

ности Y отдельных слоев ограждающей конструкции в зависимости от

величины тепловой инерции D;

5)расчет коэффициента затухания расчетной амплитуды колеба-

ния наружного воздуха ν в толще ограждения;

6)вычисление фактической амплитуды колебаний температуры

внутренней поверхности ограждения Aτв по известным Atнрасч и ν ;

7)сравнение полученных результатов расчета с нормативными

показателями (см. неравенство 4.1 п.4.3) и выводы.

Если выполняется условие Aτв Aтр, то ограждающая конструк-

ция отвечает требованиям теплоустойчивости. В этом случае ограждающая конструкция обеспечивает комфортные условия помещения, защищая от воздействия внешних колебаний теплоты.

Если Aτв Aтр , то ограждающая конструкция является нетеплоус-

тойчивой, тогда необходимо принять для наружных слоев (ближе к на-

ружному воздуху) материал с большим коэффициентом теплоусвоения s, Вт/(м2 °C).

4.5ВЫБОР ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

Исходными данными для расчета теплоустойчивости в летний период являются:

-район строительства;

-тип и принципиальное конструктивное решение проектируемой ограждающей конструкции, принимаемые в соответствии с заданием;

-расчетная температура наружного воздуха, tн , C , принимаемая в зависимости от района строительства по СП 131.13330 [4] как средняя температура наиболее жаркого месяца (июль);

-максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружно-

го воздуха Atн- в июле, °C, принимаемая согласно СП 131.13330 [4];

-максимальное Imax, и среднее Iср, значения суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации, Вт/м2, принимаемые по прил.Г СП 23- 101-2004 [2] либо по СП 131.13330 [4];

-расчетная скорость ветра υ, м/с, принимаемая в зависимости от рай-

34

она строительства как минимальная из средних скоростей ветра по

румбам за июль, повторяемость которых составляет 16% и более по

СП 131.13330 [4], но не менее 1 м/с;

-расчетная относительная влажность внутреннего воздуха в , %, либо

влажностный режим помещения для определения условий эксплуата-

ции ограждающей конструкции;

-расчетная средняя температура внутреннего воздуха tв , C , для опре-

деления условий эксплуатации ограждающих конструкций;

-коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения в ,

Вт/(м2 оС), [2].

-расчётный коэффициент теплопроводности отдельных слоёв ограж-

дения i , Вт/(м оС), [1, 2];

-расчетный коэффициент теплоусвоения материалов отдельных слоев, si , Вт/(м2·ºС), [1, 2].

5.РАСЧЕТ ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТИ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Под действием ветра и теплового напора, возникающего при разности температур внутреннего и наружного воздуха, возможна фильтрация холодного наружного воздуха, которая может существенно изменить теплозащитные свойства ограждения.

Физический механизм переноса вещества в капиллярно-пористых материалах значительно отличается от механизма переноса тепла. Перенос воздуха фильтрационного потока возникает в случаях, когда разность давлений на наружной и внутренней поверхностях ограждения превышает (по энергетическому уровню) сопротивление прохождению воздушного потока. Эти сопротивления возникают на наружной поверхности стены (в виде облицовки, отделки масляной краской, пластифицированных бетонов и др.) и в толще ограждения (в виде прослоек из

пластмассы, битума, фольги и др.).

В качестве константы воздухопроницаемости материалов можно принять коэффициент воздухопроницаемости I, который показывает количество воздуха (кг), проходящее через равномерно пористый материал толщиной 1 м, сечением 1 м2 в течение 1 ч при разности давлений 10 Па. Коэффициент воздухопроницаемости выражается в кг/(м ч Па) и зависит от плотности и структуры материала.

Воздухопроницаемость ограждающих конструкций (стен и др.) в основном определяется плотностью сопряжений между отдельными

35