Теплотехнический расчёт наружной стены

    
    
    
    
    
    
    
    
    
   
2 Раздел. Архитектурная физика
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
2.1 Теплотехнический расчёт наружной стены
Расчет произведен в соответствии с требованиями следующих нормативных документов:
СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий.
СП 131.13330.2012 Строительная климатология.
СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий
2. Исходные данные:
Район строительства: Белгород
Относительная влажность воздуха: ?в=46%
Тип здания или помещения: Общественные, кроме жилых, лечебно-профилактических и детских учреждений, школ, интернатов
Вид ограждающей конструкции: Наружные стены
Расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания: tв=24°C
Расчет:
Согласно таблицы 1 СП 50.13330.2012 при температуре внутреннего воздуха здания tint=24°C и относительной влажности воздуха ?int=52% влажностный режим помещения устанавливается, как нормальный.
Определим базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче Roтр исходя из нормативных требований к приведенному сопротивлению теплопередаче согласно формуле:
Roтр=a·ГСОП+b
где а и b- коэффициенты.
Так для ограждающей конструкции вида- наружные стены спортивного здания а=0.0003;b=1.2
Определим градусо-сутки отопительного периода ГСОП, 0С·сут по формуле (5.2) СП 50.13330.2012
ГСОП=(tв-tот)zот
где tв-расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °C
tв=24°C
tот-средняя температура наружного воздуха, °C принимаемые по таблице 1 СП131.13330.2012 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более8 °С для стены спортивного здания 
tов=-1.9 °С
zот-продолжительность, сут, отопительного периода принимаемые по таблице 1 СП131.13330.2012 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 °С стены спортивного здания 
zот=191 сут.
Тогда
ГСОП=(24-(-1.9))191=4946.9 °С·сут
По формуле в таблице 3 СП 50.13330.2012 определяем базовое значение требуемого сопротивления теплопередачи Roтр (м2·°С/Вт).
Roнорм=0.0003·4946.9+1.2=2.68м2°С/Вт
Поскольку населенный пункт Белгород относится к зоне влажности - сухой, при этом влажностный режим помещения - нормальный, то в соответствии с таблицей 2 СП50.13330.2012 теплотехнические характеристики материалов ограждающих конструкций будут приняты, как для условий эксплуатации A.
Схема конструкции ограждающей конструкции показана на рисунке:

Рисунок 2.1 – Наружная стена стадиона «Арена для мотоэкстрима» 

Где:
1.Кладка из силикатного одиннадцати пустотного кирпича (ГОСТ 379), толщина ?1=0.28м, коэффициент теплопроводности ?А1=0.7Вт/(м°С), паропроницаемость ?1=0.13мг/(м·ч·Па)
2. Плиты минераловатные ГОСТ 9573(p=200 кг/м.куб), толщина ?2=0.15м, коэффициент теплопроводности ?А2=0.076Вт/(м°С), паропроницаемость ?2=0.49мг/(м·ч·Па)
3.Пенополистирол ГОСТ 15588 (p=100кг/м.куб), толщина ?3=0.05м, коэффициент теплопроводности ?А3=0.041Вт/(м°С), паропроницаемость ?3=0.05мг/(м·ч·Па)
4.Гипсоперлитовый раствор (p=600 кг/м.куб), толщина ?4=0.005м, коэффициент теплопроводности ?А4=0.19Вт/(м°С), паропроницаемость ?4=0.17мг/(м·ч·Па)

Условное сопротивление теплопередаче R0усл, (м2°С/Вт) определим по формуле E.6 СП 50.13330.2012:
R0усл=1/?int+?n/?n+1/?ext
где ?int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м2°С), принимаемый по таблице 4 СП 50.13330.2012
?int=8.7 Вт/(м2°С)
?ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкций для условий холодного периода, принимаемый по таблице 6 СП 50.13330.2012
?ext=23 Вт/(м2°С) -согласно п.1 таблицы 6 СП 50.13330.2012 для наружных стен.
R0усл=1/8.7+0.28/0.7+0.15/0.076+0.05/0.041+0.005/0.19+1/23
R0усл=3.78м2°С/Вт
Приведенное сопротивление теплопередаче R0пр, (м2°С/Вт) определим по формуле 11 СП 23-101-2004:
R0пр=R0усл ·r
r-коэффициент теплотехнической однородности ограждающей конструкции, учитывающий влияние стыков, откосов проемов, обрамляющих ребер, гибких связей и других теплопроводных включений
r=0.92
Тогда
R0пр=3.78·0.92=3.48м2·°С/Вт
Вывод: величина приведённого сопротивления теплопередаче R0пр больше требуемого R0норм(3.48>2.68) следовательно, представленная ограждающая конструкция соответствует требованиям по теплопередаче.
2.2 Инсоляция и солнцезащита помещений.
     Инсоляция – это облучение прямыми солнечными лучами здания, помещения, территорий, оказывающее световое, ультрафиолетовое, тепловое воздействие на поверхности и пространства, являющееся важнейшим фактором формирования климата помещений.. Солнце перемещаясь в течении дня с востока на запад освещает прямыми лучами только помещения ориентированные на южный сектор горизонта. В соответствии гигиеническим требованиям основные помещения дневного пребывания должны освещаться солнцем не меньше 2х часов. Этот период называется временем инсоляции. Воздействие инсоляции на человека и окружающую среду двойственно: оно благотворно и экономически выгодно, поэтому необходимо обеспечить доступ солнечного света в городские пространства и интерьеры зданий в любых географических районах. Оно же вызывает перегрев, световой дискомфорт, УФ – переоблученность и перерасход электроэнергии на регулирование микроклимата в зданиях, что предопределяет необходимость защиты от него и рационального его использования.
     
1. Данные о температуре воздуха:
январь
февраль
март
апрель
май
июнь
июль
август
сентябрь
октябрь
ноябрь
декабрь
8,5°
-6,4°
2,5°
7,5°
4,6°
7,9°
9,9°
18,7°
12,9°
6,4°
0,3°
-4,5°

-средняя за год                                                                                               6,4°С
-наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92                                    -28°С
-наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92                          -23 °С
-абсолютная min температура                                                                     -35°С
-абсолютная max температура                                                                     38°С
-средняя max температура наиболее теплого месяца                                25,7°С
-средняя температура для периода со среднесуточной температурой 
воздуха < 0 оС                                                                                                 -5°С
-продолжительность периода со среднесуточной температурой
 воздуха >0 оС                                                                                                126 сут.
-средняя температура для периода со среднесуточной температурой 
воздуха < 8 оС                                                                                                -1,9 °С
-продолжительность периода со среднесуточной температурой
 воздуха < 8 оС                                                                                              191 сут.
-средняя температура для периода со среднесуточной температурой 
воздуха < 10 оС                                                                                              -1°С
-продолжительность периода со среднесуточной температурой
 воздуха < 10 оС                                                                                            209 сут.

2. Ветер:
-направление ветра за декабрь-февраль                                                       Ю/З
-направление ветра за июнь-август                                                               С/В
-max из средних скоростей ветра по румбам за январь в м/с                   -5,9 м/с
-max скорости ветра по румбам за июль в м/с                                            4,1 м/с
-средняя скорость ветра за период со средней суточной 
температурой воздуха< 8 оС                                                                         -1,9 м/с
-зона влажности                                                                                              сухая
-климатический район                                                                                    II В
-глубина промерзания грунтов                                                                      1,2 м
-максимальная скорость ветра**


С
С/В
В
Ю/В
Ю
Ю/З
З
С/З
Max
январь
8/5,8
14/5,2
9/4,3
14/5.3
11/5.1
17/5.9
18/5.7
9/5.7
5.9
июль
3/4,4
18/4,1
10/4
8/3.5
6/3.3
10/4.1
16/4.1
19/4.9
4.9
     Арена находится в северной части г. Белгорода по ул. Богдана Хмельницкого. Город  расположен в умеренном климатическом поясе III-Б.
     
     Участок проектирования окружают по проспекту Богдана Хмельницкого жилые частные дома. Освещенность помещений здания принимается согласно  СНиП (Строительные Нормы и Правила) 23 - 05 - 2010 (актуализированная редакция СНиП 23 - 05 - 95), включая СП 52.13330.2011 и Санитарным правилам и нормам СаНПиН 2.21/2.1.1.1278-03. 
     
Рассмотрим освещенность раздевалки, располагаемой на 2-м этаже стадиона. 
     
     
Рисунок 2.2 - План 2-го этажа спорткомплекса.

 «Определение продолжительности инсоляции в помещении с учетом затеняющего влияния архитектурно-конструктивных элементов фасада»
     Раздевалка имеет сложную форму. Ориентация оконного проема по сторонам света задана нанесением направления С – Ю.  А = 90°

Последовательность решения:

1.	Вычерчиваем план и разрез по оконному проему в М 1:50, фиксируем центр оконного проема – точка N. Проводим перпендикуляр к плоскости фасада – NF. Определяем азимут ориентации оконного проема – А=90°



рис. 2.3- план раздевалки М 1:50

2.	На плане через центр оконного проема (точку N) проводим характерные плоскости – лучи: 1 и 3 - предельные лучи слева и справа; 2 - вспомогательный луч. На пересечении лучей с контуром фиксируем точки L1 – L3.


рис.2.4 разрез лоджии М 1:50
3.	Строим вертикальное сечение в плоскости лучей 1 – 3. На перпендикуляре к фасаду – NF, откладываем отрезки NL1 – NL3, через эти точки проводим вертикальные линии. Фиксируем их пересечение с горизонтальным затеняющим элементом и обозначаем точки D1 – D3. Соединяем полученные точки с точкой центра оконного проема лучами 1 – 3. Определяем значения углов от построенных лучей до перпендикуляра NF.

4.	Осуществляем необходимые построения на солнечной карте. Совмещаем центр оконного проема с центром солнечной карты с соблюдением заданного азимута. Проводим в плоскости лучи 1 – 3. На этих лучах фиксируем точки В1 - В3, соответствующие величинам углов ?1 – ?3. Полученная линия  NВ1В2В3 ограничивает  область инсоляции помещения солнечными лучами. 

5.	По отрезкам траектории движения солнца, заключенных в пределах полученной области, определяем продолжительность инсоляции помещения в часах и минутах.

Вывод: Проектируемое помещение – раздевалка, ориентировано на восток. Расчет продолжительности инсоляции показал, что помещение обладает достаточным уровнем инсоляции, июнь с 5 до 10.35, март-сентябрь (с 6:00 до 10.35). 
В летнее время рекомендуется уменьшить количество поступающего в помещение УФ-облучения, создаваемого в горизонтальной плоскости рассеянным излучением. Для этого предлагается установка солнцезащитных покрытий на стеклянные фасады. 











.......................