Лекция 3. Тепловая защита зданий

1. ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ Тема 1. Основные понятия и определения

2.

Тема 1.
ТЕПЛОЗАЩИТНЫЕ КАЧЕСТВА
ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
ЗДАНИЙ. Основные понятия и
определения.

3.

Ведущие ученые в области
строительной физики (Россия)
Власов О.В. (20-е – 40-е годы прошлого столетия)
Мачинский С.Ф. (20-е – 40-е годы прошлого столетия)
Муромов И.С. (20-е – 40-е годы прошлого столетия)
Фокин К.Ф. (30-е – 60-е годы прошлого столетия)
Шкловер А.М. (50-е – 60-е годы прошлого столетия)
Лыков А.В. (30-е – 70-е годы прошлого столетия)
Ушков Ф.В. (60-е – 80-е годы прошлого столетия)
Богословский В.Н. (70-е – 90-е годы прошлого столетия)
Титов В.П. (70-е – 90-е годы прошлого столетия)
Матросов Ю.А. (НИИСФ)
Табунщиков Ю.А. (АВОК)
Гагарин В.Г.(НИИСФ)
Ученые СибАДИ, работающие в области СФ:
- Валов В.М.
- Пахотин Г.А.
- Апатин С.Н.
- Кривошеин А.Д.
- Цвяк А.Н.,
- Харламов Д.А.,
- Жабенцев Д.А.

4.

Qот
t ext
t int
Qвен
Qот
t int
Qогр
Qогр
t ext

5.

Количество тепла, требуемое от системы отопления
Qотр = Qогр + Qвен - Qбыт - Qсол
Потери тепла через ограждающую конструкцию
Qогр
tint - text
= ---------- Апр (1+ ß)
R0пр
R0пр - приведенное сопротивление теплопередаче, м
2о
С/Вт

6.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ
ОЦЕНКИ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ КАЧЕСТВ
ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ
Расчет приведенного
сопротивления
теплопередаче
конструкции R0 ,
м2 оС/Вт
Расчет температуры по
сечению конструкции
i, оС

7.

Расчет приведенного
сопротивления
теплопередаче
конструкции R0 ,
м2 оС/Вт
Расчет температуры по
сечению конструкции
i, оС
Расчет теплопотерь помещений
1. Оценка возможности выпадения конденсата на
поверхности конструкции
min > d
Qогр
tint - text
= ---------- Аогр
R0 пр
2. Обеспечение нормируемого температурного перепада
tn = tint - int

8.

ОСНОВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ, ПРЕДПИСЫВАЮЩИЕ
ПРОЦЕДУРЫ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ:
- СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»;
- СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты
зданий»;
- ТСН 23-338-2002 Омской области «Энергосбережение в
гражданских зданиях. Нормативы по теплопотреблению и
теплозащите».

9.

10.

11.

При оценке теплозащитных качеств ограждающих
конструкций применяют:
– коэффициент теплопроводности материала – , [Вт/м оС];
(различают о - в сухом состоянии, А – в условиях
эксплуатации «А»; Б – в условиях эксплуатации «Б»);
– сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций –
R0, [м2 оС/Вт];
– коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций – k
[Вт/м2 оС];
-
приведенное сопротивление теплопередаче - R0пр, [м2 оС/Вт].

12.

Коэффициент теплопроводности материала – показатель,
характеризующий способность строительных материалов
проводить тепло – , [Вт/м оС];
Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций –
показатель, характеризующий способность теплотехнически
однородных ограждающих конструкций сопротивляться
прохождению теплового потока, [м2 оС/Вт]
Rо = 1/ int + R + 1/ ext
Коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций –
показатель, характеризующий способность ограждающих
конструкций передавать тепловой поток, [м2 оС/Вт]
kо = 1/Rо
Приведенное сопротивление теплопередаче - показатель,
характеризующий способность теплотехнически неоднородных
ограждающих конструкций сопротивляться прохождению
теплового потока, [м2 оС/Вт]
Rопр = 1/ int + Rпр + 1/ ext

13.

int , ext - коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной
поверхности конструкции, [Вт/м2 оС], показатели,
характеризующие величину теплообмена конструкции с
наружным и внутренним воздухом
R – термическое сопротивление конструкции, [м2 оС/Вт] показатель, характеризующий теплозащитные качества
теплотехнически однородной конструкции без учета
пограничных слоев
R = i/ i ;
Rпр - приведенное термическое сопротивление конструкции,
[м2 оС/Вт], показатель, характеризующий теплозащитные качества
теплотехнически неоднородной конструкции без учета
пограничных слоев

14.

Теплотехнически однородные конструкции
Чердачное перекрытие
Утепленный пол первого этажа
Минераловатные плиты
«URSA» =50 мм λБ=0,046
Вт/(м оС)
Железобетонное
перекрытие
стяжка из бетона
утеплитель
Плита перекрытия
Однослойная стена
Многослойная стена без
теплопроводных включений
tint = +21o
4
3
1
1
2
640
120
150
20
380

15.

Теплотехнически
неоднородные конструкции
А – неоднородность первого рода
tint = +21o
4
3
1
Многослойная стена с
теплопроводными
включениями
2
120
150
20
380
Б – неоднородность второго рода
Fвых
Стена с разной площадью
тепловосприятия и
теплоотдачи
Fвх

16.

Приведенное сопротивление теплопередаче
Многослойная стена с теплопроводными включениями
(теплопотери Qст )
Fвх
Qст
tint - text
= ---------- Апр
R0 пр
Однослойная теплотехнически
однородная стена аналогичной
площади с равными теплопотерями Qст
Fвх

17.

Приведенное сопротивление теплопередаче –
интегральный показатель, характеризующий теплозащитные качеств теплотехнически неоднородной
ограждающей конструкции, определяемый из условия приведения фактических теплопотерь, рассчитанных для этой конструкции, к теплопотерям
аналогичной по площади теплотехнически однородной конструкции

18.

Выдержка из СНиП 23-02-2003, п.5.6
Величина Rо определяется расчетом (либо по приближенным
формулам, либо по результатам расчета температурных полей)
или принимается по справочным данным

19.

Примеры разбиения фасадов
на расчетные участки для
определения
приведенного
сопротивления теплопередаче
фасада (а, б) или промежуточного этажа (в,г)

20.

21.

22.

Выдержка из СНиП 23-02-2003, п.5.9

23.

TEMPER-3D
Optics
а.
(Window
Glass)
1
р
о
р
о
t н = -37 С
400
о
0
о
5
о
10
30
3
tв = +20 С
в
о
15
min
о
= 6, 7 С
2
б.
1
р
о
tн = -37 С
400
0о
о
5
о
10
30
100 120
3
100 120
4
р
о
t в = +20 С
о
15
в
min
о
= 12, 7 С
2
THERM
(Window
Frame)
WINDOW+5
(Whole Window)
INSYS
Программа по
расчету
температурных
полей НИИСФ
THEPL

24.

Образование плесени на
оконных откосах

25.

26.

27.

Пример задания
разбиения

28.

а.
3
tнр = -37 оС
200
1
160
0о
5о
10о
15о
2
tвр = +20оС
4
вmin = 5,1оС
400
вmin = 1,9оС
30
б.
tнр = -37 оС
3
200
1
160
100
120
4
400
0о
5о
10о
15о
2
вmin = 10,6оС
5
вmin = 12,8оС
tвр = +20оС
30
Распределение температур по узлу сопряжения стеновых панелей с плитой перекрытия и
заполнением оконного проема: а - при устройстве дополнительного утепления по глади стены; б
- при утеплении оконных откосов, глади стены с устройством галтелей из цементно-песчаного
раствора (1 - стеновая панель; 2 - плита перекрытия; 3 - утеплитель; 4 - теплоизоляционные
плиты "Stadur"; 5 - откос из цементно-песчаного раствора (галтель)

29.

30.

31.

Общий вид распределения температур расчетного фрагмента узла сопряжения наружной стены с
плитами чердачного перекрытия при отсутствии в монолитном ж/б поясе термовкладышей

32.

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ КОНСТРУКЦИИ
Теплопередача – процесс передачи (переноса) теплоты через
ограждающую конструкцию, происходящий посредством конвекции,
теплового излучения и теплопроводности
Qл
tint
Qл
text
Qк
Qк
Конвекция – перенос теплоты вследствие перемещения и перемешивания
частиц тела или вещества
Теплопроводность – перенос теплоты при непосредственном
соприкосновении частиц тела
Тепловое излучение – перенос теплоты электромагнитными волнами,
возникающими вследствие сложных молекулярных и атомных
возмущений, обусловленных тепловым состоянием тела

33.

Распределение температур по сечению однослойной конструкции
Кирпич
t, оС
+20
tint
0
-20
text
Qогр

34.

Распределение температур по сечению двухслойной конструкции
Кирпич
t, оС
+20
0
t, оС
tint
+20
int
0
text
-20
Минераловатная
плита
tint
int
text
-20

35.

Распределение температур по сечению конструкции
tх = tint
tint - text
- —————— Rx
Rо
где Rо –сопротивление теплопередаче всей конструкции; Rx – сопротивление теплопередаче от внутренней поверхности до сечения с координатой х
Rx = 1/ int + δi/λi
Rо = 1/ int + R + 1/ ext
;