Теплоустойчивость ограждающих

КОНСТРУКЦИЙ В ЛЕТНИХ УСЛОВИЯХ

Общие положения

Циклические колебания температуры наружного воздуха в летний период обуславливают необходимость расчета наружных ограждений на теплоустойчивость.

Теплоустойчивость ограждающей конструкции характеризует ее свойство сохранять при колебаниях теплового потока относительное постоянство температуры на внутренней поверхности. Во многих случаях расчет теплоустойчивости ограждающих конструкций не производят, так как не возникает проблем перегрева помещений в силу климатических особенностей района строительства.

Однако в ряде климатических районов наружные ограждающие конструкции подвергаются интенсивной солнечной радиации в дневное время и охлаждению воздуха в ночное, вследствие чего испытывают большие суточные колебания теплового потока. В этих случаях расчет теплоустойчивости ограждающих конструкций часто становится обязательным.

В конструкциях, имеющих большую тепловую инерцию, колебания теплового потока в летний период относительно быстро затухают и не вызывают заметного повышения температуры внутренней поверхности конструкции и внутреннего воздуха помещений. Однако ограждающие конструкции с малой тепловой инерцией могут этого не обеспечить. Поэтому наружные стены и покрытия в районах со среднемесячной температурой июля 21 °С и выше проверяются расчетом на теплоустойчивость. Особенно большое значение этот расчет имеет для наружных ограждений жилых, детских, лечебных и некоторых производственных зданий, в которых по условиям функционального и технологического процесса должны соблюдаться оптимальные нормы температуры и относительной влажности (или только температуры).

Наибольшее облучение солнечной радиацией получают стены восточной и западной ориентации.

Основным нормативным требованием по обеспечению теплоустойчивости наружного ограждения является соблюдение условия

, (6.1.)

где и – соответственно, расчетная и нормируемая амплитуды колебаний

температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С.

Величина нормируемой амплитуды определяется по формуле

, (6.2.)

где – среднемесячная температура наружного воздуха в июле (приложение 8).

Колебания температуры наружного воздуха вызывают, в свою очередь, колебания температуры на внутренней поверхности ограждающей конструкции. Для количественной оценки затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха при прохождения температурной волны через наружное ограждение используют показатель :

, (6.3.)

где – расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха,

определяемая по формуле 6.4., °С;

– величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры

наружного воздуха в ограждающей конструкции, определяемая по формуле 6.6.

На величину влияют максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле, интенсивность солнечной радиации, некоторые теплофизические характеристики наружной поверхности ограждения.

Расчетную амплитуду колебаний температуры наружного воздуха следует определять по формуле:

, (6.4.)

где – максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного

воздуха в июле (приложение 14);

– коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной

поверхности ограждающей конструкции (приложение 19);

, – соответственно, максимальное и среднее значения суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), Вт/м², принимаемые по приложению 17 для наружных стен – как для вертикальных поверхностей западной ориентации и для покрытий – как для горизонтальной поверхности (приложение 18), в зависимости от географической широты района;

– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции по летним условиям, Вт/(м²·°С), определяемый по формуле 6.5.

Величину в этой формуле определяют в зависимости от скорости ветра:

, (6.5.)

где v – минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которых составляет не менее 16 % (приложение 16), но не менее 1 м/с.

Величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции, состоящей из однородных слоев, определяют по нижеприведенной формуле в последовательности от внутренней к наружной поверхности:

, (6.6.)

где е = 2,718 – основание натуральных логарифмов. (Значения показателей функции могут быть определены по приложению 22);

D – тепловая инерция ограждения, определяемая по формуле 4.2.;

S₁, S₂,…S_n – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала слоев ограждения, Вт(м² · °С), принимаемые по приложению 13;

, – коэффициенты теплоотдачи, принимаемые по приложениям 4 и 5;

Y₁, Y₂,…Y_n – коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт(м²·°С).

Для определения коэффициентов теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции следует предварительно вычислить тепловую инерцию D каждого слоя по формуле 4.1.

Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя с тепловой инерцией D < 1 следует определять расчетом, начиная с первого слоя (считая от внутренней поверхности ограждающей конструкции) следующим образом:

для первого слоя по формуле

; (6.7.)

для i-го слоя по формуле

; (6.8.)

здесь , – термические сопротивления соответственно первого и i -го слоев ограждающей конструкции, м²·°С /Вт, определяемые по формуле 1.3;

, – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала соответственно первого и i -го слоев, Вт/(м²·°С), принимаемые по приложению 13;

– то же, что в формуле 6.6.;

, , – коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности соответственно 1-го, i -го и (i – 1)-го слоев ограждающей конструкции, Вт/(м²·°С).

Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя Y, Вт/(м²·°С), с тепловой инерцией D 1 следует принимать равным расчетному коэффициенту теплоусвоения S материала этого слоя конструкции (приложение 13), Y=S.

Для инженерных расчётов, не требующих особой точности допускается определять величину затухания расчётной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающих конструкций с тепловой инерцией D 1,5 по формуле:

(6.9)

где (при однослойной конструкции );

(при отсутствии воздушных замкнутых

прослоек );

и - Расчётные коэффициенты теплоусвоения материала соответственно утепляющего и наружного слоя, принимаемые по приложению 13;

- то же, что в формуле (1.5);

Д - то же, что в формуле (4.2)

В ограждающих конструкциях с тепловой инерцией D 1,5величина затухания расчётной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха может быть определена по формуле:

(6.10)

где и - то же, что в формуле(1.2).

Результаты расчета на теплоустойчивость могут показать, что ограждающая конструкция не отвечает нормативному требованию, то есть . В этом случае для повышения теплоустойчивости ограждения в соответствии с формулами 6.4 и 6.6 можно либо увеличить показатель тепловой инерции, либо назначить в качестве наружного отделочного слоя материал с меньшим коэффициентом поглощения солнечной радиации.

Для уменьшения вероятности перегрева помещений в районах со среднемесячной температурой июля 21 °С и выше для окон и фонарей зданий жилых, больничных учреждений (больниц, клиник, стационаров и госпиталей), диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов ребенка, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, детских садов, яслей, яслей-садов (комбинатов) и детских домов, а также производственных зданий, в которых должны соблюдаться оптимальные нормы температуры и относительной влажности воздуха в рабочей зоне или по условиям технологии должны поддерживаться постоянными температура или температура и относительная влажность воздуха, следует предусматривать солнцезащитные устройства с определенным коэффициентом теплопропускания (коэффициент теплопропускания солнцезащитного устройства – отношение количества тепла, проходящего через световой проем с солнцезащитным устройством, к количеству тепла, проходящего через этот световой проем без солнцезащитного устройства).

Коэффициент теплопропускания солнцезащитного устройства должен быть не более нормируемой величины .

Нормативная величина коэффициента теплопропускания солнцезащитных устройств для жилых зданий, больничных учреждений (больниц, клиник, стационаров и госпиталей), диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов ребенка, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, детских садов, яслей и детских домов составляет 0,2.

Для производственных зданий, в которых должны соблюдаться оптимальная температура и относительная влажность в рабочей зоне или по условиям технологии должны поддерживаться постоянными температура или температура и относительная влажность воздуха, нормируемое значение коэффициента – 0,4.

Коэффициенты теплопропускания солнцезащитных устройств следует принимать по таблице 6.1.

Таблица 6.1. – Коэффициенты теплопропускания солнцезащитных устройств

Солнцезащитные устройства	Коэффициенты теплопропускания солнцезащитных устройств
Наружные
Штора или маркиза из светлой ткани	0,15
Штора или маркиза из темной ткани	0,20
Ставни-жалюзи с деревянными пластинами	0,10/0,15
Шторы-жалюзи с металлическими пластинами	0,15/0,20
Межстекольные (непроветриваемые)
Шторы-жалюзи с металлическими пластинами	0,30/0,35
Штора из светлой ткани	0,25
Штора из темной ткани	0,40
Внутренние
Шторы-жалюзи с металлическими пластинами	0,60/0,70
Штора из светлой ткани	0,40
Штора из темной ткани	0,80

Примечания: 1. Коэффициенты теплопропускания даны дробью: до черты – для солнцезащитных устройств с пластинами под углом 45^о, после черты – под углом 90^о к плоскости проема.

2. Коэффициенты теплопропускания межстекольных солнцезащитных устройств с проветриваемым межстекольным пространством следует принимать в 2 раза меньшими.

Расчет теплоустойчивости ограждающих конструкций выполняется в следующей последовательности:

1) сбор исходных данных (к ним относятся параметры микроклимата и внешнего климата, теплотехнические показатели материалов, входящих в конструкцию, значения коэффициентов, входящих в формулы);

2) определение нормируемой амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ;

3) определение расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха ;

4) определение величины затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха (предварительно необходимо определить инерционность D, термическое сопротивление и общее сопротивление теплопередаче ограждения );

5) определение расчетной амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности

Если , то конструкция отвечает требованиям теплоустойчивости. В противном случае необходимо повысить ее теплоустойчивость увеличением термического сопротивления, инерционности или изменением способности ограждения к поглощению солнечной радиации.

Дата добавления: 2015-10-29