Дані щодо опору теплопередачі вікон, балконних дверей та ліхтарів різних конструкцій. Опір теплопередачі зовнішніх дверей та воріт Коефіцієнт теплопровідності зовнішніх дверей

За таблицею А11 визначаємо термічний опір зовнішніх і внутрішніх дверей: R нд =0,21 (м 2 0 С)/Вт, отже приймаємо подвійні зовнішні двері; R вд1 = 0,34 (м 2 0 С) 0,27 (м 2 0 С)/Вт.

Потім за формулою (6) визначаємо коефіцієнт теплообміну зовнішніх та внутрішніх дверей:

Вт/м 2 про

Вт/м 2 про

2 Розрахунок теплових втрат

Втрати теплоти умовно поділяються на основні та додаткові.

Теплові втрати через внутрішні огороджувальні конструкції між приміщеннями розраховуються, якщо перепад температур по обидва боки >30С.

Основні тепловтрати приміщень, Вт, визначаються за такою формулою:

де F - Розрахункова площа огорожі, м 2 .

Втрати теплоти за формулою (9) округляємо до 10 Вт. Температура t у кутових приміщень береться на 2 0 С вище за нормативну. Тепловтрати підраховуємо для зовнішніх стін (НС) та внутрішніх стін (ВС), перегородок (Пр), перекриття над підвалом (ПЛ), вікон потрійних (ТО), зовнішніх дверей подвійних (ДД), внутрішніх дверей (ДВ), горищних перекриттів(ПТ).

При розрахунку теплових втрат через підлоги над підвалом за температуру зовнішнього повітря t н приймається температура найхолоднішої п'ятиденки забезпеченістю 0,92.

До додаткових тепловтрат відносяться тепловтрати, що залежать від орієнтації приміщень по відношенню до сторін світла, від обдування вітром, від конструкції зовнішніх дверей і т.д.

Добавка на орієнтацію огороджувальних конструкцій з боків світла приймається у розмірі 10% від основних тепловтрат, якщо огорожа звернена на схід (В), північ (С), північний схід (СВ) та північний захід (СЗ) та 5% – якщо на захід (З) та південний схід (ПВ). Добавка на підігрів холодного повітря, що вривається через зовнішні двері, при висоті будівлі Н, м, приймаємо 0,27Н від основних тепловтрат зовнішньої стіни.

Тепловитрати на нагрівання припливного вентиляційного повітря Вт визначаються за формулою:

де L п - Витрата припливного повітря, м 3 /год, для житлових кімнатприймаємо 3м 3 /год на 1м 2 площі житлових приміщень та кухні;

 н – щільність зовнішнього повітря, що дорівнює 1,43 кг/м 3 ;

c – питома теплоємність, що дорівнює 1 кДж/(кг 0 С).

Побутові тепловиділення доповнюють тепловіддачу опалювальних приладів та розраховуються за формулою:

, (11)

де F п - площа підлоги опалювального приміщення, м 2 .

Загальні (повні) тепловтрати будівлі Q підлога визначаються як сума втрат тепла всіма приміщеннями, включаючи сходові клітини.

Потім обчислюємо питому теплову характеристику будівлі Вт/(м 3 0 С), за формулою:

, (13)

де  – коефіцієнт, що враховує вплив місцевих кліматичних умов(для Білорусі
);

V зд - Обсяг будівлі, прийнятий за зовнішнім обміром, м 3 .

Приміщення 101 – кухня; t =17+2 0 З.

Розраховуємо тепловтрати через зовнішню стіну з орієнтацією на північний захід (С):

площа зовнішньої стіни F = 12,3 м 2;

перепад температури t = 41 0 C;

коефіцієнт, що враховує положення зовнішньої поверхні огороджувальної конструкції по відношенню до зовнішнього повітря, n=1;

коефіцієнт теплообміну з урахуванням віконних отворів k =1,5Вт/(м 2 0 З).

Основні тепловтрати приміщень, Вт, визначаються за формулою (9):

Додаткові тепловтрати на орієнтацію становлять 10% від Q осн і дорівнюють:

Вт

Тепловитрати на нагрівання припливного вентиляційного повітря, Вт, визначаються за формулою (10):

Побутові тепловиділення визначили за формулою (11):

Тепловитрати на нагрівання припливного вентиляційного повітря Q вен та побутові тепловиділення Q побут залишаються незмінними.

Для потрійного скління: F=1,99 м 2 , t=44 0 З, n=1, коефіцієнт теплообміну K=1.82Вт/м 2 0 З, з цього випливає, що основні тепловтрати вікна Q осн =175 Вт, а додаткові Q доб = 15,9 Вт. Тепловтрати зовнішньої стіни (В) Q осн = 474,4 Вт, а додаткові Q доб = 47,7 Вт. Тепловтрати підлоги становлять: Q пл. = 149 Вт.

Підсумовуємо отримані значення Q i та знаходимо загальні втрати тепла для цього приміщення: Q=1710 Вт. Аналогічно знаходимо втрати втрати для інших приміщень. Результати розрахунку заносимо до таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Відомість розрахунку тепловтрат

№ приміщення та його призначення

Поверхня огорожі

Різниця температур tв – tн

Поправочний коефіцієнт n

Коефіцієнт теплопередачі kВт/м С

Основні тепловтрати Qосн, Вт

Додаткові тепловтрати, Вт

Теплопіт. на фільт-ю Qвен, Вт

Побут-е тепловид-я Qпобут, Вт

Загальні втрати втрати Qпот=Qосн+Qдоб+Qвен-Qпобут

Позначення

Орієнтація

Розмір a, м

Розмір b,м

Площа, м2

На орієнтацію

Продовження таблиці 2.1

Продовження таблиці 2.1

Продовження таблиці 2.1

ΣQ ПОЛ= 11960

Після проведення розрахунку необхідно обчислити питому теплову характеристику будівлі:

,

де α-коефіцієнт, що враховує вплив місцевих кліматичних умов (для Білорусі – α≈1,06);

V зд - обсяг будівлі, прийнятий за зовнішнім обміром, м 3

Питому теплову характеристику, що вийшла, порівнюємо за формулою:

,

де H-висота будівлі, що розраховується.

При відхиленні розрахункового значення теплової характеристики, порівняно з нормативним, більш ніж на 20% необхідно з'ясувати причини цього відхилення.

,

Так як <то приймаємо, що наші розрахунки вірні.

Відмінність між зовнішніми вхідними дверима в будинок (в котедж, офіс, магазин, виробничий корпус) та внутрішніми вхідними дверима в квартиру (в офіс) - в умовах експлуатації.

Зовнішні вхідні двері до будівлі є бар'єром між вулицею та внутрішнім приміщенням будинку. На такі двері впливають сонячні промені, дощ, сніг та інші атмосферні опади, перепади температури та вологості.

Зовнішні дверівстановлюються на вході до будівлі (на виході надвір). Це можуть бути як під'їзні двері на вході до багатоквартирного житлового будинку, так і двері до приватного одноквартирного будинку або котеджу; зовнішні двері можуть бути і частиною вхідної групи в офісну будівлю, магазин або у виробничий або адміністративно-побутовий корпус. Незважаючи на те, що до всіх цих зовнішніх дверей пред'являються різні вимоги, всі зовнішні вхідні двері поряд з міцністю, повинні мати підвищену атмосферостійкість (протистояти вогкості, сонячної радіації, перепадів температур).

Дерев'яні зовнішні вхідні двері

Деревина є традиційним матеріалом, що застосовується для виготовлення дверей. Для встановлення у котеджі та приватні будинки використовуються дерев'яні зовнішні вхідні двері з масиву. Дерев'яні зовнішні двері за ГОСТ 24698встановлюють у багатоквартирні житлові будинки та громадські будівлі. Зовнішні дерев'яні двері виготовляються одно- та двопільними, зі заскленими та глухими щитовими або рамковими полотнами. Усі дерев'яні зовнішні вхідні двері мають підвищену вологостійкість.

Маючи низьку теплопровідність (коефіцієнт теплопровідності дерева λ = 0,15-0,25 Вт/м×К (залежно від породи та вологості), дерев'яні двері забезпечують високий наведений опір теплопередачі. Дерев'яні вхідні двері в зимовий час не промерзають, не покриваються зсередини інеєм і в них не замерзають замки (на відміну від деяких металевих дверей). Так як метал є хорошим провідником, він швидко проводить холод з вулиці в будинок, що призводить до утворення інею на внутрішній стороні дверей та коробок та промерзання замків.

Зовнішні вхідні дерев'яні двері типу ДН за ГОСТ 24698встановлюються у стандартні дверні отвори у зовнішніх стінах будівель.

Розміри стандартних дверних отворів:

• ширина отвору - 910, 1010, 1310, 1510, 1550 1910 або 1950 мм
• висота отвору - 2070 або 2370 мм

Пластикові вхідні двері

Пластикові (металопластикові) зовнішні вхідні двері виготовляються, як правило, засклені з полівінілхлоридних профілів (ПВХ-профіль) для дверних блоків по ГОСТ 30673-99. Як скління використовуються одно- або двокамерні. клеєні склопакети за ГОСТ 24866з опором теплопередачі щонайменше 0,32 м²×°С/Вт.

Пластикові (металопластикові) зовнішні вхідні двері поєднують у собі доступну ціну та високі експлуатаційні характеристики. Маючи малу теплопровідність (0,2-0,3 Вт/м×К залежно від марки), полівінілхлорид (ПВХ) дозволяє виготовляти теплі пластикові двері (по ГОСТ 30674-99) із опором теплопередачі не менше 0,35 м²×°С/Вт (для однокамерного склопакета) та не менше 0,49 м²×°С/Вт (для двокамерного склопакета), при цьому наведений опір теплопередачі непрозорої частини заповнення дверних блоків із пластикових сендвічів не нижче 0,8 м ² × ° С / Вт.

У приміщення, не обладнане холодним тамбуром, для усунення випадання конденсату, інею та льоду слід встановлювати двері з високими теплоізолюючими властивостями. Найвищими показниками теплоізоляції мають дерев'яні та пластикові двері, тому металопластикові двері є ідеальним варіантом для зовнішніх вхідних дверей в одноквартирний житловий будинок або в офіс.

Металеві вхідні двері

У виробництві металевих дверей використовують або пресовані профілі з алюмінієвих сплавів (алюмінієві двері), або сталевий гарячекатаний та холоднокатаний листовий та сортовий прокат у поєднанні з гнутими сталевими профілями (сталеві двері).

Металеві зовнішні двері за визначенням будуть холодними, оскільки як сталь, і тим більше алюмінієві сплави, чудово проводять тепло (низьковуглецева сталь має коефіцієнт теплопровідності. λ близько 45 Вт/м×К, алюмінієві сплави - близько 200 Вт/м×К, тобто сталь приблизно в 60 разів гірша за теплоізоляцією, ніж дерево або пластик, а алюмінієві сплави - приблизно на 3 порядки гірше.).

А на холодній поверхні, за визначенням, конденсуватиметься волога, якщо повітря, що з нею контактує, має надлишкову для даної температури вологість (якщо температура внутрішньої поверхні вхідних дверей опуститься нижче точки роси повітря внутрішнього приміщення). Використання декоративних панелей на металевих дверях без терморозриву виключить обмерзання (випадання інею), але не утворення конденсату.

Вирішення проблеми промерзання металевих зовнішніх дверей - застосування у виробництві зовнішніх вхідних дверей «теплих» профілів з термовставками (використання терморозривів з матеріалів, що володіють низькою теплопровідністю) або пристрій, тобто установка ще однієї двері (тамбурної), що відсікає тепле та вологе повітря основного внутрішнього приміщення від вхідних зовнішніх дверей. Для зовнішніх металевих дверей (виходять на вулицю) обладнання теплового тамбуру - обов'язкова умова ( п. 1.28 СНіП 2.08.01«Житлові будинки»).

Алюмінієві вхідні двері

Алюмінієві зовнішні вхідні двері ГОСТ 23747виготовляються, як правило, заскленими з використанням пресованих профілів по ГОСТ 22233із алюмінієвих сплавів системи алюміній-магній-кремній (Al-Mg-Si) марок 6060 (6063). В якості скління використовуються одно-або двокамерні склепакені клеєні за ГОСТ 24866-99 з опором теплопередачі не менше 0,32 м²×°С/Вт.

Алюмінієві сплави не містять домішок важких металів, не виділяють шкідливі речовини під впливом ультрафіолетових променів і зберігають працездатність у будь-яких кліматичних умовах при перепадах температур від -80°С до + 100°С. Довговічність алюмінієвих конструкцій складає понад 80 років (мінімальний термін служби).

Алюмінієві сплави марок 6060 (6063) характеризуються високою міцністю.

• розрахунковий опір на розтяг, стиск та вигин R= 100 МПа (1000 кгс/см²)
• тимчасовий опір σ в= 157 МПа (16 кгс/мм²)
• межа плинності σ т= 118 МПа (12 кгс/мм²)

Алюмінієві сплави краще, ніж будь-який інший матеріал, що використовується для виготовлення дверей, зберігає свої структурні властивості при перепадах температур. Після відповідної обробки поверхні алюмінієвих виробів вони стають стійкими до корозії, що викликається дощами, снігом, спекою і смогом великих міст.

Незважаючи на те, що алюмінієві сплави, що використовуються при виготовленні пресованих профілів коробки та полотна зовнішніх дверей, мають дуже високий коефіцієнт теплопровідності. λ близько 200 Вт/м×К, що на 3 порядки вище, ніж у дерева та пластику, за рахунок конструктивних заходів з використанням терморозривів з матеріалів, що мають низьку теплопровідність, вдається істотно підвищити опір теплопередачі в «теплих» алюмінієвих профілях з термовставками до 0, 55 м²×°С/Вт.

Орні алюмінієві зовнішні двері найчастіше встановлюють у торгових та бізнес центрах, магазинах, банках та інших будівлях з великою прохідністю, де головною вимогою є висока надійність конструкції дверей. При виготовленні зовнішніх вхідних дверей використовуються, як правило, «теплі» профілі з термовставками. Але досить часто на практиці, з метою економії коштів, у тамбурних системах за наявності теплової завіси використовуються і холодні алюмінієві профілі.

Сталеві вхідні двері

Сталеві зовнішні вхідні двері за ГОСТ 31173 мають найбільшу міцність. Вони зазвичай виготовляються глухими.

Пермська виробнича компанія «ГРАН-Буд»здійснює виготовлення на замовлення та встановлення зовнішніх сталевих металевих вхідних дверей за ГОСТ 31173. Вартість зовнішніх сталевих дверей, що замовляються, залежить від їх комплектації і класу обробки. Мінімальна ціна сталевих зовнішніх дверей 8500 рублів.

Полотно зовнішніх вхідних дверей виконано із сталевого гарячекатаного листа за ГОСТ 19903 товщиною від 2 до 3 мм на каркасі із сталевої прямокутної труби перетином від 40×20 мм до 50×25 мм. Зсередини передбачено оздоблення тонованої гладкою або фрезерованою фанерою завтовшки від 4 до 12 мм. Товщина полотна дверей до 65 мм. Між сталевим листом та листом фанери розташовується утеплювач, який виконує також функцію шумоізоляції. Двері комплектуються одним або двома врізними три- або п'ятиригельним замками із сувальдними та (або) циліндровими механізмами 3-го або 4-го класу за ГОСТ 5089 . У притворі встановлюється два контури ущільнення.

Основні нормативні вимоги до вхідних дверей викладені в наступних склепіннях будівельних норм і правил (СП та БНіП):

• СП 1.13130.2009 «Системи протипожежного захисту. Евакуаційні шляхи та виходи»;
• СП 50.13330.2012 «Тепловий захист будівель» (актуалізована редакція СНіП 23-02-2003);
• СП 54.13330.2011 «Житлові багатоквартирні будівлі» (актуалізована редакція

В одній з минулих статей ми обговорювали композитні двері і побіжно торкнулися блоків з терморозривом. Тепер присвячуємо їм окрему публікацію, тому що це досить цікаві вироби, можна сказати – вже окрема ніша у дверебудуванні. На жаль, у цьому сегменті не все однозначно, є здобутки, є фарс. Зараз наше завдання розібратися в особливостях нової технології, зрозуміти де закінчуються технологічні «плюшки» і де починаються маркетингові ігри.

Щоб зрозуміти, як працюють терморозділені двері, і які з них можна вважати такими, доведеться вникати в деталі і навіть трохи згадати шкільну фізику.

Якщо Ви ще не визначилися з вибором, перегляньте наші пропозиції

1. Це природний процес прагнення рівноваги. Він полягає в обміні/перенесення енергії між тілами з різною температурою.
2. Що цікаво, нагрітіші тіла віддають енергію холоднішим.
3. Природно, за такої віддачі, тепліші деталі остигають.
4. Речовини та матеріали з неоднаковою інтенсивністю передають тепло.
5. У визначенні коефіцієнта теплопровідності (позначається) розраховується, скільки тепла пройде через зразок заданого розміру, при заданій температурі за секунду. Тобто, у прикладних питаннях важливим буде площа та товщина деталі, а також характеристики речовини, з якої вона виготовлена. Деякі показники для наочності:
   • алюміній - 202 (Вт/(м*К))
   • сталь-47
   • вода - 0,6
   • мінеральна вата - 0,35
   • повітря - 0,26

Теплопровідність у будівництві та для металевих дверей зокрема

Всі будівельні конструкції, що огороджують, передають тепло. Тому в наших широтах втрати в житло є завжди, і обов'язково застосовується опалення для їх заповнення. Вікна і двері, встановлені в отворах, мають незрівнянно меншу товщину, ніж стіни, через це тут зазвичай на порядок більше теплових втрат, ніж через стіни. Плюс підвищена теплопровідність металів.

Які проблеми.

Звичайно, найбільше страждають двері, які встановлені на вході до будівлі. Але не на всіх, а тільки якщо зсередини та зовні температура відрізняється сильно. Наприклад, загальні під'їзні двері взимку завжди цілком холодні, немає особливих неприємностей зі сталевими дверима для квартири, адже в під'їзді тепліше, ніж на вулиці. А ось дверні блоки котеджів працюють на межі температур – вони потребують особливого захисту.

Вочевидь, щоб виключити чи зменшити теплопередачу, потрібно штучно вирівняти внутрішню і «забортную» температуру. По суті, створюється повітряний великий прошарок. Традиційно тут йдуть трьома шляхами:

• Дають двері промерзнути, встановлюючи другий дверний блок зсередини. Повітря опалення не пробивається до вхідних дверей, і немає різкого перепаду температур – немає конденсатів.
• Роблять двері завжди прогрітими, тобто зводять зовні тамбур без опалення. Він вирівнює температуру на зовнішній поверхні дверей, а опалення прогріває її внутрішні шари.
• Іноді допомагає організація повітряної теплової завіси, електричного підігріву полотна або теплої підлоги біля вхідних дверей.

Звичайно, самі сталеві двері повинні бути максимально утеплені. Це стосується як порожнин коробки та полотна, так і укосів. На додаток до порожнин, на опір теплообміну працюють облицювання (чим товщі і «пухнастіше» - тим краще).

Технологія терморозриву

Одвічна мрія розробника назавжди і безповоротно перемогти теплопередачу. Незручності полягають у тому, що найтепліші матеріали, як правило, найтендітніші та слабконесучі, через те, що опір теплопередачі сильно залежить від щільності. Щоб посилити пористі матеріали (в яких знаходяться гази), їх потрібно з'єднувати з більш міцними шарами - так з'являються сендвічі.

Однак, дверний блок – це самонесуча просторова конструкція, що не може існувати без каркаса. І тут з'являються інші неприємні моменти, які називаються "містками холоду". Це означає, що, як би добре не були утеплені вхідні двері зі сталі, є елементи, що проходять двері наскрізь. Це: стінки коробки, периметр полотна, ребра жорсткості, замочно-залізні вироби - і все це з металу.

Одного разу виробники алюмінієвих конструкцій знайшли вирішення деяких актуальних питань. Один із найбільш теплопровідних матеріалів (алюмінієві сплави) вирішили розділити менш теплопровідним матеріалом. Багатокамерний профіль приблизно навпіл «розрізали» і зробили полімерну вставку («термоміст»). Щоб здатність, що несе, особливо не постраждала, застосували новий і досить дорогий матеріал - поліамід (часто в комбінації зі скловолокном).

Основною ідеєю подібних конструктивних рішень є підвищення ізоляційних властивостей, уникнення створення додаткових дверних блоків і тамбурів.

Нещодавно на ринку з'явилися якісні вхідні двері із термічним поділом, зібрані з імпортних профілів. Вони виконані за такою технологією, як і «теплі» алюмінієві системи. Тільки профіль, що несе, створюється зі сталевого прокату. Звичайно, тут немає екструзії - все робиться на згинальному обладнанні. Конфігурація профілю дуже складна, для встановлення термомоста виготовлені спеціальні пази. Влаштовано все таким чином, щоб поліамідна деталь з Н-подібним перерізом ставала вздовж лінії полотна та з'єднувала обидві половинки профілю. Складання виробів виконується тиском (прокатка), з'єднання металу і поліаміду може проклеюватися.

З таких профілів збирають каркас полотна, стійки і перемички рами, а також поріг. Природно, існують деякі відмінності в конфігурації перерізу: ребро жорсткості може бути простим квадратом, а щоб забезпечити чверть або наплив полотна на притвор - трохи складніше. Обшивка силового каркаса провадиться за традиційною схемою, тільки з листами металу з обох боків. Від вічка часто відмовляються.

До речі, є цікава система, коли полотно на полімерних гарпунах (з еластичними ущільнювачами) практично повністю набирається з профілю з терморозривом. Його стінки замінюють листи обшивки.

Звісно, ​​з'явилися на ринку і «веселі» двері, які нещадно експлуатують поняття «терморозрив». У кращому випадку, проводиться деякий тюнінг звичайних сталевих дверей.

1. Насамперед, виробники прибирають ребра жорсткості. Відразу виникають проблеми із просторовою жорсткістю полотна, стійкістю на прогин, «кілічне» розтин обшивки тощо. Як вихід - до металевих листів обшивки іноді прикріплюють недорозвинені ребра жорсткості. Частина їх фіксуються на зовнішньому листі, інша частина - на внутрішньому. Щоб хоч якось стабілізувати конструкцію, порожнину заливають піною, яка одночасно виконує формоутворюючу функцію і склеює обидва аркуші між собою. Є моделі, де в піну вкладають металеву сітку/решітку, щоб зловмисник не міг вирізати наскрізну дірку в полотні.
2. Крайні торцеві грані полотна і коробки навіть можуть мати невеликі вставки, що розділяють, правда, з невідомими характеристиками. Загалом, вся конструкція мало чим відрізняється від звичайних китайських дверей. Маємо просто тонку оболонку, тільки заповнену піною.

Інший фінт - це взяти звичайні двері з ребрами (з огляду на хитрий підхід до справи - як правило, низькосортну) і вставити в полотно вату і на додаток - шар, наприклад, пінопласту. Після цього виробу надається звання «сендвіч з терморозривом» і воно швиденько продається як інноваційна модель. За таким принципом усі сталеві дверні блоки можна записати в цю категорію, адже утеплювач та декоративне оздоблення суттєво знижують тепловтрати.

Необхідний загальний опір теплопередачі для зовнішніх дверей (крім балконних) має бути не меншим за значення 0,6
для стін будівель та споруд, що визначається при розрахунковій зимовій температурі зовнішнього повітря, що дорівнює середній температурі найбільш холодної п'ятиденки забезпеченістю 0,92 .

Приймаємо фактичний загальний опір теплопередачі зовнішніх дверей
=
, Тоді фактичний опір теплопередачі зовнішніх дверей
, (М 2 · С) / Вт,

, (18)

де t в, t н, n, Δt н, α в – те саме, що й у рівнянні (1).

Коефіцієнт теплопередачі зовнішніх дверей k дв, Вт/(м 2 ·С), обчислюють за рівнянням:

.

Приклад 6. Теплотехнічний розрахунок зовнішніх огорож

Вихідні дані.

Будівля житлова, t = 20С .

Значення теплотехнічних характеристик та коефіцієнтів t хп(0,92) = -29С (додаток А);

α = 8,7 Вт/(м 2 ·С) (Таблиця 8); Δt н = 4С (Таблиця 6).

порядок розрахунку.

Визначаємо фактичний опір теплопередачі зовнішніх дверей
за рівнянням (18):

(М 2 · С) / Вт.

Коефіцієнт теплопередачі зовнішніх дверей k дв визначаємо за формулою:

Вт/(м 2 · С).

2 Розрахунок теплостійкості зовнішніх огорож у теплий період

Перевірка зовнішніх огорож на теплостійкість здійснюється в районах із середньомісячною температурою повітря в липні 21С та вище. Встановлено, що коливання температури зовнішнього повітря А t н, С, відбуваються циклічно, підпорядковуються закону синусоїди (рисунок 6) і викликають, у свою чергу, коливання фактичної температури на внутрішній поверхні огорожі
, які також протікають гармонійно згідно із законом синусоїди (рис. 7).

Теплостійкість – це властивість огородження зберігати відносну сталість температури на внутрішній поверхні τ в С при коливаннях зовнішніх теплових впливів
, С, та забезпечувати комфортні умови у приміщенні. У міру віддалення від зовнішньої поверхні амплітуда коливань температури в товщі огорожі, А τ С зменшується, головним чином, в товщі шару, найближчого до зовнішнього повітря. Цей шар товщиною δ рк, м називається шаром різких коливань температури А τ , С.

Малюнок 6 – Коливання теплових потоків та температур на поверхні огорожі

Рисунок 7 – Згасання температурних коливань в огорожі

Перевірку на теплостійкість здійснюють для горизонтальних (покриття) та вертикальних (стіни) огорож. Спочатку встановлюють допустиму (необхідну) амплітуду коливань температури внутрішньої поверхні
зовнішніх огорож з урахуванням санітарно-гігієнічних вимог щодо виразу:

, (19)

де t нл – середньомісячна температура зовнішнього повітря за липень (літній місяць), С, .

Ці коливання відбуваються внаслідок коливань розрахункових температур зовнішнього повітря.
,С, що визначаються за формулою:

де А t н – максимальна амплітуда добових коливань зовнішнього повітря за липень, С, ;

ρ – коефіцієнт поглинання сонячної радіації матеріалом зовнішньої поверхні (таблиця 14);

I max , I ср − відповідно максимальне та середнє значення сумарної сонячної радіації (прямої та розсіяної), Вт/м 3 , прийняті:

а) для зовнішніх стін – як для вертикальних поверхонь західної орієнтації;

б) для покриттів – як для горизонтальної поверхні;

α н − коефіцієнт теплопередачі зовнішньої поверхні огорожі за літніх умов, Вт/(м 2 ·С), рівний

де υ – максимальна із середніх швидкостей вітру за липень, але не менше 1 м/с.

Таблиця 14 - Коефіцієнт поглинання сонячної радіації ρ

Матеріал зовнішньої поверхні огорожі	Коефіцієнт  поглинання ρ
Захисний шар рулонної покрівлі зі світлого гравію
Цегла глиняна червона
Цегла силікатна
Облицювання природним каменем (білим)
Штукатурка вапняна темно-сіра
Штукатурка цементна світло-блакитна
Штукатурка цементна темно-зелена
Штукатурка цементна кремова

Величина фактичних коливань на внутрішній площині
,С, залежатиме від властивостей матеріалу, що характеризуються значеннями D, S, R, Y, α н і сприяють загасанню амплітуди коливань температури в товщі огорожі А t . Коефіцієнт згасання визначають за формулою:

де D − теплова інерція огороджувальної конструкції, яка визначається за формулою ΣD i = ΣR i ·S i ;

e = 2,718 − основа натурального логарифму;

S 1 , S 2 , …, S n – розрахункові коефіцієнти теплозасвоєння матеріалу окремих шарів огородження (додаток А, таблиця А.3) або таблиця 4;

α н – коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні огородження, Вт/(м 2 ·С), визначається за формулою (21);

Y 1 , Y 2 ,…, Y n − коефіцієнт теплозасвоєння матеріалу зовнішньої поверхні окремих шарів огородження, який визначається за формулами (23 ÷ 26).

,

де i - товщина окремих шарів огороджувальної конструкції, м;

λ i – коефіцієнт теплопровідності окремих шарів огороджувальної конструкції, Вт/(м·С) (додаток А, таблиця А.2).

Коефіцієнт теплозасвоєння зовнішньої поверхні Y, Вт/(м 2 ·С) окремого шару залежить від значення його теплової інерції і визначається при розрахунку, починаючи з першого шару від внутрішньої поверхні приміщення – до зовнішньої.

Якщо перший шар має D i ≥1, коефіцієнт теплозасвоєння зовнішньої поверхні шару Y 1 слід приймати

Y1 = S1. (23)

Якщо перший шар має D i< 1, то коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя следует определить расчетом для всех слоев ограждающей конструкции, начиная с первого слоя:

для першого шару
; (24)

для другого шару
; (25)

для n-го шару
, (26)

де R 1 , R 2 ,…, R n – термічний опір 1, 2 і n-го шарів огородження, (м 2 · С)/Вт, що визначається за формулою
;

α - коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні огородження, Вт/(м 2 ·С) (таблиця 8);

За відомими значеннями і
визначають фактичну амплітуду коливань температури внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції
,C,

. (27)

Огороджувальна конструкція відповідатиме вимогам теплостійкості, якщо виконується умова

(28)

У цьому випадку конструкція, що захищає, забезпечує комфортні умови приміщення, захищаючи від впливу зовнішніх коливань теплоти. Якщо
, то конструкція, що захищає, є нетеплостійкою, тоді необхідно прийняти для зовнішніх шарів (ближче до зовнішнього повітря) матеріал з великим коефіцієнтом теплозасвоєння S, Вт/(м 2 ·С).

Приклад 7. Розрахунок теплостійкості зовнішньої огорожі

Вихідні дані.

Огороджувальна конструкція, що складається з трьох шарів: штукатурки з цементно-піщаного розчину з об'ємною масою 1 = 1800 кг/м 3 , товщиною 1 = 0,04 м, 1 = 0,76 Вт/(м·С); шару утеплювача з глиняної звичайної цегли γ 2 = 1800 кг/м 3 , товщиною δ 2 = 0,510 м, λ 2 = 0,76 Вт/(м? С); облицювальної силікатної цегли γ 3 = 1800 кг/м 3 , товщиною δ 3 = 0,125 м, λ 3 = 0,76 Вт/(м·С).

Район будівництва – м. Пенза.

Розрахункова температура внутрішнього повітря t = 18 С .

Вологісний режим приміщення – нормальний.

Умова експлуатації - А.

Розрахункові значення теплотехнічних характеристик та коефіцієнтів у формулах:

t нл = 19,8С;

R 1 = 0,04/0,76 = 0,05 (м 2 · ° С) / Вт;

R 2 = 0,51/0,7 = 0,73 (м 2 · ° С) / Вт;

R 3 = 0,125/0,76 = 0,16 (м 2 · ° С) / Вт;

S 1 = 9,60 Вт/(м 2 ·°С); S 2 = 9,20 Вт/(м 2 ·°С);

S 3 = 9,77 Вт / (м 2 · ° С); (Додаток А, таблиця А.2);

V = 3,9 м/с;

А t н = 18,4 С;

I max = 607 Вт/м 2 , I ср = 174 Вт/м 2 ;

ρ= 0,6 (таблиця 14);

D = R i · S i = 0,05 · 9,6 +0,73 · 9,20 +0,16 · 9,77 = 8,75;

в = 8,7 Вт/(м 2 ·°С) (таблиця 8),

порядок розрахунку.

1. Визначаємо допустиму амплітуду коливань температури внутрішньої поверхні
зовнішнього огородження за рівнянням (19):

2. Обчислюємо розрахункову амплітуду коливань температури зовнішнього повітря
за формулою (20):

де α н визначаємо за рівнянням (21):

Вт/(м 2 · С).

3. Залежно від теплової інерції огороджувальної конструкції D i = R i · S i = 0,05 · 9,6 = 0,48<1, находим коэффициент теплоусвоения наружной поверхности для каждого слоя по формулам  (24 – 26):

Вт/(м 2 · ° С).

Вт/(м 2 · ° С).

Вт/(м 2 · ° С).

4. Визначаємо коефіцієнт загасання розрахункової амплітуди коливання зовнішнього повітря V у товщі огорожі за формулою (22):

5. Обчислюємо фактичну амплітуду коливань температури внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції
, С.

Якщо виконується умова формула (28), конструкція відповідає вимогам теплостійкості.

Загальна схема порядку проектування теплового захисту будівель необхідна відповідно до схеми 1 представлена ​​на малюнку 2.1.

де R req , R min - нормоване та мінімальне значення опору теплопередачі, м 2 ×°С/Вт;

, – нормативна і розрахункова питома витрата теплової енергії на опалення будівель за опалювальний період, кДж/(м 2 ·°С·сут) або кДж/(м ·°С·сут).

спосіб "б" спосіб "а"

Зміна проекту

НІ

ТАК

де R int , R ext - опір теплообміну на внутрішній та зовнішній поверхнях огородження, (м 2 ·К)/Вт;

R до- термічний опір шарів огороджувальної конструкції, (м 2 К)/Вт;

R пр– наведений термічний опір неоднорідної конструкції (конструкції, що має теплопровідні включення) (м 2 ·К)/Вт;

a int, a ext - Коефіцієнти тепловіддачі на внутрішній і зовнішній поверхнях огородження, Вт/(м 2 ·К), приймаються відповідно за табл. 7 та табл. 8;

d i- Товщина шару огороджувальної конструкції, м;

l i- Коефіцієнт теплопровідності матеріалу шару, Вт / (м 2 · До).

Так як теплопровідність матеріалів значною мірою залежить від їхньої вологості, визначають умови їх експлуатації. За додатком «В» встановлюється зона вологості біля країни, потім за табл. 2 залежно від вологості приміщення та зони вологості визначаються умови експлуатації огороджувальної конструкції А або Б. Якщо вологий режим приміщення не вказаний, то допускається приймати його нормальним. Потім за додатком "Д" залежно від встановлених умов експлуатації (А або Б) визначається коефіцієнт теплопровідності матеріалу (див. додаток "Е").

Якщо до складу огорожі входять конструкції з неоднорідними включеннями (панелі перекриття з повітряними прошарками, великі блоки з теплопровідними включеннями тощо), розрахунок таких конструкцій проводиться за особливими методиками. Дані методики представлені в додатках "М", "Н", "П". У курсовому проекті як такі конструкції виступають панелі перекриття підлоги першого поверху і стелі останнього, їх наведений термічний опір визначається наступним чином.

а). Площинами, паралельними тепловому потоку, панель розбивається на однорідні та неоднорідні за складом ділянки (рис. 2.2, а). Одинаковим за складом та за розмірами ділянкам присвоюється та сама цифра. Загальний опір панелі перекриття дорівнюватиме усередненому опору. Через свої розміри ділянки неоднаково впливають на загальний опір конструкції. Тому термічний опір панелі розраховується з урахуванням площ, які займають ділянки у горизонтальній площині, за формулою:

де l ж.б - Коефіцієнт теплопровідності залізобетону, що приймається залежно від умов експлуатації А або Б;

R a . g.─ термічний опір замкнутого повітряного прошарку, що приймається за табл. 7 при позитивній температурі повітря у прошарку, (м 2 ·К)/Вт.

Але отриманий термічний опір панелі перекриття не збігається з даними лабораторного експерименту, тому роблять другу частину розрахунку.

б). Площинами, перпендикулярними до напряму теплового потоку, конструкція також розбивається на однорідні та неоднорідні шари, які прийнято позначати великими літерами російського алфавіту (рис.2.2, б). Загальний термічний опір панелі у цьому випадку:

де - Термічний опір шарів «А», (м 2 · До) / Вт;

RБ- Термічний опір шару "Б", (м 2 · До) / Вт.

При розрахунку R Бнеобхідно врахувати різний ступінь впливу ділянок на термічний опір шару через їх розміри:

Усереднення розрахунків можна так: розрахунки в обох випадках не збігаються з даними лабораторного експерименту, які знаходяться ближче до значення R 2 .

Розрахунок панелі перекриття необхідно провести двічі: для випадку, коли тепловий потік спрямований знизу вгору (перекриття) та зверху вниз (підлога).

Опір теплопередачі зовнішніх дверей може бути за табл. 2.3, вікон та балконних дверей – по табл. 2.2 цього посібника