Сопротивление теплопередаче дверей и ворот. Входные металлические двери с терморазрывом

Требуемое общее сопротивление теплопередаче для наружных дверей (кроме балконных) должно быть не менее значения 0,6
для стен зданий и сооружений, определяемого при расчетной зимней температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 .

Принимаем фактическое общее сопротивление теплопередаче наружных дверей
=
, тогда фактическое сопротивление теплопередаче наружных дверей
, (м 2 ·С)/Вт,

, (18)

где t в, t н, n, Δt н, α в – то же, что и в уравнении (1).

Коэффициент теплопередачи наружных дверей k дв, Вт/(м 2 ·С), вычисляют по уравнению:

.

Пример 6. Теплотехнический расчет наружных ограждений

Исходные данные.

Здание жилое, t в = 20С.

Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов t хп(0,92) = -29С (приложение А);

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

Порядок расчета.

Определяем фактическое сопротивление теплопередаче наружной двери
по уравнению (18):

(м 2 ·С)/Вт.

Коэффициент теплопередачи наружной двери k дв определяем по формуле:

Вт/(м 2 ·С).

2 Расчет теплоустойчивости наружных ограждений в теплый период

Проверка наружных ограждений на теплоустойчивость осуществляется в районах со среднемесячной температурой воздуха в июле 21С и выше. Установлено, что колебания температуры наружного воздуха А t н, С, происходят циклически, подчиняются закону синусоиды (рисунок 6) и вызывают, в свою очередь, колебания фактической температуры на внутренней поверхности ограждения
, которые также протекают гармонически по закону синусоиды (рисунок 7).

Теплоустойчивость – это свойство ограждения сохранять относительное постоянство температуры на внутренней поверхности τ в, С, при колебаниях внешних тепловых воздействий
, С, и обеспечивать комфортные условия в помещении. По мере удаления от наружной поверхности амплитуда колебаний температуры в толще ограждения, А τ , С, уменьшается, главным образом, в толще слоя, ближайшего к наружному воздуху. Этот слой толщиной δ рк, м, называется слоем резких колебаний температуры А τ , С.

Рисунок 6 – Колебания тепловых потоков и температур на поверхности ограждения

Рисунок 7 – Затухание температурных колебаний в ограждении

Проверку на теплоустойчивость осуществляют для горизонтальных (покрытия) и вертикальных (стены) ограждений. Вначале устанавливают допустимую (требуемую) амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности
наружных ограждений с учётом санитарно-гигиенических требований по выражению:

, (19)

где t нл − среднемесячная температура наружного воздуха за июль (летний месяц), С, .

Эти колебания происходят вследствие колебаний расчетных температур наружного воздуха
,С, определяемых по формуле:

где А t н − максимальная амплитуда суточных колебаний наружного воздуха за июль, С, ;

ρ − коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности (таблица 14);

I max , I ср − соответственно максимальное и среднее значения суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), Вт/м 3 , принимаемые:

а) для наружных стен − как для вертикальных поверхностей западной ориентации ;

б) для покрытий − как для горизонтальной поверхности ;

α н − коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждения при летних условиях, Вт/(м 2 ·С), равный

где υ − максимальная из средних скоростей ветра за июль, но не менее 1 м/с .

Таблица 14 – Коэффициент поглощения солнечной радиации ρ

Величина фактических колебаний на внутренней плоскости
,С, будет зависеть от свойств материала, характеризуемых значениями D, S, R, Y, α н и способствующих затуханию амплитуды  колебаний температуры в толще ограждения А t . Коэффициент затухания определяют по формуле:

где D − тепловая инерция ограждающей конструкции, определяемая по формуле ΣD i = ΣR i ·S i ;

e = 2,718 − основание натурального логарифма;

S 1 , S 2 , …, S n − расчётные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждения (приложение А, таблица А.3) или таблица 4;

α н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения, Вт/(м 2 ·С), определяется по формуле (21);

Y 1 , Y 2 ,…, Y n − коэффициент теплоусвоения материала наружной поверхности отдельных слоев ограждения, определяемый по формулам (23 ÷ 26).

,

где δ i – толщина отдельных слоев ограждающей конструкции, м;

λ i – коэффициент теплопроводности отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м·С) (приложение А, таблица А.2).

Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности Y, Вт/(м 2 ·С), отдельного слоя зависит от значения его тепловой инерции и определяется при расчёте, начиная с первого слоя от внутренней поверхности помещения – к наружной.

Если первый слой имеет D i ≥1, то коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя Y 1 следует принимать

Y 1 = S 1 . (23)

Если первый слой имеет D i < 1, то коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя следует определить расчетом для всех слоев ограждающей конструкции, начиная с первого слоя:

для первого слоя
; (24)

для второго слоя
; (25)

для n-го слоя
, (26)

где R 1 , R 2 ,…, R n – термическое сопротивления 1, 2 и n-го слоев ограждения, (м 2 ·С)/Вт, определяемое по формуле
;

α в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/(м 2 ·С) (таблица 8);

По известным значениям и
определяют фактическую амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции
,C,

. (27)

Ограждающая конструкция будет отвечать требованиям теплоустойчивости, если выполняется условие

(28)

В этом случае ограждающая конструкция обеспечивает комфортные условия помещения, защищая от воздействия внешних колебаний теплоты. Если
, то ограждающая конструкция является нетеплоустойчивой, тогда необходимо принять для наружных слоев (ближе к наружному воздуху) материал с большим коэффициентом теплоусвоения S, Вт/(м 2 ·С).

Пример 7. Расчет теплоустойчивости наружного ограждения

Исходные данные.

Ограждающая конструкция, состоящая из трех слоев: штукатурки из цементно-песчаного раствора с объемной массой γ 1 = 1800 кг/м 3 , толщиной δ 1 = 0,04 м, λ 1 = 0,76 Вт/(м·С); слоя утеплителя из глиняного обыкновенного кирпича γ 2 = 1800 кг/м 3 , толщиной δ 2 = 0,510 м, λ 2 = 0,76 Вт/(м·С); облицовочного силикатного кирпича γ 3 = 1800 кг/м 3 , толщиной δ 3 = 0,125 м, λ 3 = 0,76 Вт/(м·С).

Район строительства – г. Пенза.

Расчетная температура внутреннего воздуха t в = 18 С.

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условие эксплуатации – А.

Расчетные значения теплотехнических характеристик и коэффициентов в 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); (приложение А, таблица 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 (таблица 14);

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

α в = 8,7 Вт/(м 2 ·°С) (таблица 8),

Порядок расчета.

1. Определяем допустимую амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности
наружного ограждения по уравнению (19):

2. Вычисляем расчетную амплитуду колебаний температуры наружного воздуха
по формуле (20):

где α н определяем по уравнению (21):

Вт/(м 2 ·С).

3. В зависимости от тепловой инерции ограждающей конструкции 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. Определяем коэффициент затухания расчетной амплитуды колебания наружного воздуха V в толще ограждения по формуле (22):

5. Вычисляем фактическую амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции
, С.

Если выполняется условие, формула (28), конструкция отвечает требованиям теплоустойчивости.

Общая схема порядка проектирования тепловой защиты зданий требуемая в соответствии со схемой 1 , представлена на рисунке 2.1.

где R req , R min – нормируемое и минимальное значение сопротивления теплопередаче, м 2 ×°С/Вт;

, – нормативныйирасчетный удельный расход тепловой энергии на отопление зданий за отопительный период, кДж/(м 2 ·°С·сут) или кДж/(м ·°С·сут).

способ “б”способ “а”

Изменение проекта

НЕТ

ДА

где R int , R ext - сопротивление теплообмену на внутренней и наружной поверхностях ограждения, (м 2 ·К)/Вт;

R к - термическое сопротивление слоев ограждающей конструкции, (м 2 ×К)/Вт;

R пр – приведенное термическое сопротивление неоднородной конструкции (конструкции, имеющей теплопроводные включения), (м 2 ·К)/Вт;

a int , a ext – коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях ограждения, Вт/(м 2 ·К), принимаются соответственно по табл. 7 и табл. 8 ;

d i – толщина слоя ограждающей конструкции, м;

l i – коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м 2 ·К).

Так как теплопроводность материалов в значительной степени зависит от их влажности, определяют условия их эксплуатации. По приложению «В» устанавливается зона влажности на территории страны, затем по табл. 2 в зависимости от влажностного режима помещения и зоны влажности определяются условия эксплуатации ограждающей конструкции А или Б. Если влажностный режим помещения не указан, то допускается принимать его нормальным. Затем по приложению «Д» в зависимости от установленных условий эксплуатации (А или Б) определяется коэффициент теплопроводности материала (см. приложение «Е») .

Если в состав ограждения входят конструкции с неоднородными включениями (панели перекрытия с воздушными прослойками, крупные блоки с теплопроводными включениями и т.д.), то расчет таких конструкций производится по особым методикам. Данные методики представлены в приложениях «М», «Н», «П» . В курсовом проекте в качестве таких конструкций выступают панели перекрытия пола первого этажа и потолка последнего, их приведенное термическое сопротивление определяется следующим образом.

А). Плоскостями, параллельными тепловому потоку, панель разбивается на однородные и неоднородные по составу участки (рис. 2.2, а ). Одинаковым по составу и по размерам участкам присваивается одна и та же цифра. Общее сопротивление панели перекрытия будет равняться усреднённому сопротивлению. Из-за своих размеров участки оказывают неодинаковое влияние на общее сопротивление конструкции. Поэтому термическое сопротивление панели рассчитывается с учетом площадей, занимаемых участками в горизонтальной плоскости, по формуле:

где l ж.б – коэффициент теплопроводности железобетона, принимаемый в зависимости от условий эксплуатации А или Б;

R a . g . ─ термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по табл. 7 при положительной температуре воздуха в прослойке, (м 2 ·К)/Вт.

Но полученное термическое сопротивление панели перекрытия не совпадает с данными лабораторного эксперимента, поэтому производят вторую часть расчета.

Б). Плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, конструкция также разбивается на однородные и неоднородные слои, которые принято обозначать заглавными буквами русского алфавита (рис.2.2, б ). Общее термическое сопротивление панели в этом случае:

где – термическое сопротивление слоев «А», (м 2 ·К)/Вт;

R Б – термическое сопротивление слоя «Б», (м 2 ·К)/Вт.

При расчете R Б необходимо учесть различную степень влияния участков на термическое сопротивления слоя из-за их размеров:

Усреднение расчётов можно следующим образом: расчеты в обоих случаях не совпадают с данными лабораторного эксперимента, которые находятся ближе к значению R 2 .

Расчет панели перекрытия необходимо произвести дважды: для случая, когда тепловой поток направлен снизу вверх (перекрытие) и сверху вниз (пол).

Сопротивление теплопередаче наружных дверей может быть принято по табл. 2.3, окон и балконных дверей – по табл. 2.2 настоящего пособия

По таблице А11 определяем термическое сопротивление наружных и внутренних дверей: R нд =0,21 (м 2 0 С)/Вт, следовательно принимаем двойные наружные двери;R вд1 =0,34 (м 2 0 С)/Вт,R вд2 =0,27 (м 2 0 С)/Вт.

Затем по формуле (6) определяем коэффициент теплообмена наружных и внутренних дверей:

Вт/м 2 о С

Вт/м 2 о С

2 Расчёт тепловых потерь

Потери теплоты условно разделяются на основные и добавочные.

Тепловые потери через внутренние ограждающие конструкции между помещениями рассчитываются, если перепад температур по обе стороны >3 0 С.

Основные теплопотери помещений, Вт, определяются по формуле:

где F – расчётная площадь ограждения, м 2 .

Потери теплоты, по формуле (9), округляем до 10 Вт. Температура t в угловых помещений берётся на 2 0 С выше нормативной. Теплопотери подсчитываем для наружных стен (НС) и внутренних стен (ВС), перегородок (Пр), перекрытия над подвалом (ПЛ), окон тройных (ТО), наружных дверей двойных (ДД), внутренних дверей (ДВ), чердачных перекрытий (ПТ).

При расчёте тепловых потерь через полы над подвалом за температуру наружного воздуха t н принимается температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

К добавочным теплопотерям относятся теплопотери, зависящие от ориентации помещений по отношению к сторонам света, от обдувания ветром, от конструкции наружных дверей и т. д.

Добавка на ориентацию ограждающих конструкций по сторонам света принимается в размере 10% от основных теплопотерь, если ограждение обращено на восток (В), север (С), северо-восток (СВ) и северо-запад (СЗ) и 5% – если на запад (З) и юго-восток (ЮВ). Добавка на подогрев врывающегося через наружные двери холодного воздуха при высоте здания Н, м, принимаем 0,27Н от основных теплопотерь наружной стены.

Теплозатраты на нагревание приточного вентиляционного воздуха, Вт, определяются по формуле:

где L п – расход приточного воздуха, м 3 /ч, для жилых комнат принимаем 3м 3 /ч на 1м 2 площади жилых помещений и кухни;

 н – плотность наружного воздуха, равная 1,43 кг/м 3 ;

c – удельная теплоёмкость, равная 1 кДж/(кг 0 С).

Бытовые тепловыделения дополняют теплоотдачу отопительных приборов и рассчитываются по формуле:

, (11)

где F п – площадь пола отапливаемого помещения, м 2 .

Общие (полные) теплопотери здания Q пол определяются как сумма потерь тепла всеми помещениями, включая лестничные клетки.

Затем вычисляем удельную тепловую характеристику здания, Вт/(м 3 0 С), по формуле:

, (13)

где  – коэффициент, учитывающий влияние местных климатических условий (для Беларуси
);

V зд – объём здания, принятый по наружному обмеру, м 3 .

Помещение 101 – кухня; t в =17+2 0 С.

Рассчитываем теплопотери через наружную стену с ориентацией на северо-запад (С):

площадь наружной стены F= 12,3 м 2 ;

перепад температуры t= 41 0 C;

коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, n=1;

коэффициент теплообмена с учётом оконных проёмов k =1,5Вт/(м 2 0 С).

Основные теплопотери помещений, Вт, определяются по формуле (9):

Добавочные теплопотери на ориентацию составляют 10% от Q осн и равны:

Вт

Теплозатраты на нагревание приточного вентиляционного воздуха, Вт, определяются по формуле (10):

Бытовые тепловыделения определили по формуле (11):

Теплозатраты на нагревание приточного вентиляционного воздуха Q вен и бытовые тепловыделения Q быт остаются прежними.

Для тройного остекления: F=1,99 м 2 , t=44 0 С, n=1, коэффициент теплообмена K=1.82Вт/м 2 0 С, из этого следует, что основные теплопотери окна Q осн =175 Вт, а добавочные Q доб =15,9 Вт. Теплопотери наружной стены (В) Q осн =474,4 Вт, а добавочные Q доб =47,7Вт.Теплопотери пола составляют: Q пл. =149 Вт.

Суммируем полученные значения Q i и находим общие потери тепла для этого помещения: Q=1710 Вт. Аналогично находим теплопотери для других помещений. Результаты расчета заносим в таблицу 2.1.

Продолжение таблицы 2.1

Продолжение таблицы 2.1

Продолжение таблицы 2.1

После проведения расчёта необходимо вычислить удельную тепловую характеристику здания:

,

где α-коэффициент, учитывающий влияние местных климатических условий (для Беларуси - α≈1,06);

V зд – объём здания, принятый по наружному обмеру, м 3

Получившуюся удельную тепловую характеристику сравниваем по формуле:

,

где H- высота рассчитываемого здания.

При отклонении расчётного значения тепловой характеристики по сравнению с нормативным более чем на 20% необходимо выяснить причины этого отклонения.

,

Так как <то принимаем что наши расчёты верны.

1.4 Сопротивление теплопередаче наружных дверей и ворот

Для наружных дверей требуемое сопротивление теплопередаче R о тр должно быть не менее 0,6R о тр стен зданий и сооружений, определяемого по формулам (1) и (2).

0,6R о тр =0,6*0,57=0,3 м²·ºС/Вт.

На основании принятых конструкций наружных и внутренних дверей по таблице А.12 принимаются их термические сопротивления.

Наружные деревянные двери и ворота двойные 0,43 м²·ºС/Вт.

Внутренние двери одинарные 0,34 м²·ºС/Вт

1.5 Сопротивление теплопередаче заполнений световых проёмов

Для выбранного типа остекления по приложению А , определяется значение термического сопротивления теплопередаче световых проемов.

При этом сопротивление теплопередачи заполнений наружных световых проемов R ок должно быть не менее нормативного сопротивления теплопередаче

определяемого по таблице 5.1, и не менее требуемого сопротивления

R= 0,39, определяемого по таблице 5.6

Сопротивление теплопередаче заполнений световых проемов, исходя из разности расчетных температур внутреннего t в (таблица А.3) и наружного воздуха t н и используя таблицу А.10 (t н – температура наиболее холодной пятидневки).

Rт= t в -(- t н)=18-(-29)=47 м²·ºС/Вт

R ок = 0,55 -

для тройного остекления в деревянных раздельно-спаренных переплетах.

При отношении площади остекления к площади заполнения светового проема в деревянных переплетах, равном 0,6 – 0,74 указанное значение R ок следует увеличить на 10%

R=0,55∙1,1=0,605 м 2 Сº/Вт.

1.6 Сопротивление теплопередаче внутренних стен и перегородок

Участок 13. - тройник на проход 1 шт. z = 1,2; - отвод 2 шт. z = 0,8; Участок 14. - отвод 1 шт. z = 0,8; - вентиль 1 шт. z = 4,5; Коэффициенты местных сопротивлений остальных участков системы отопления жилого дома и гаража определены аналогично. 1.4.4. Общие положения конструирования системы отопления гаража. Система...

Тепловая защита зданий. СНиП 3.05.01-85* Внутренние санитарно-технические системы. ГОСТ 30494-96 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата помещения. ГОСТ 21.205-93 СПДС. Условные обозначения элементов санитарно-технических систем. 2. Определение тепловой мощности системы отопления Ограждающие конструкции здания представлены наружными стенами, перекрытием над верхним этажом...

... ; м3 ; Вт/м3 ∙ °С. Должно выполнятся условие. Нормативное значение берётся по таблице 4 в зависимости от. Значение нормируемой удельной тепловой характеристики для гражданского здания (туристическая база) . Так как 0,16 < 0,35, следовательно, условие выполняется. 3 РАСЧЕТ ПОВЕРХНОСТИ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ Для поддержания в помещении требуемой температуры необходимо, ...

Проектировщика. Внутренние санитарно – технические устройства: в 3 ч. – Ч 1 Отопление; под ред. И. Г. Староверова, Ю. И. Шиллера. – М: Стойиздат, 1990 – 344с. 8. Лаврентьева В. М., Бочарникова О. В. Отопление и вентиляция жилого здания: МУ. – Новосибирск: НГАСУ, 2005. – 40с. 9. Еремкин А. И., Королева Т. И. Тепловой режим зданий: Учебное пособие. – М.: Издательство АСВ, 2000. – 369с. ...