Приложение В (обязательное). Методика теплофизических расчетов НФС

Приложение В

(обязательное)

Методика теплофизических расчетов НФС

В.1 Теплофизические требования к конструкции НФС#

1.1 Требуемое сопротивление теплопередаче конструкции НФС.

Приведенное сопротивление теплопередаче стен с НФС с учетом теплопроводных включений должно быть не менее чем требуют СНиП 23-02 и ТСН 23-318-2000 РБ в соответствии с предписывающим подходом.

При выполнении в целом требований по удельному расходу тепловой энергии на отопление здания за отопительный период в соответствии с п. 5.13 СНиП 23-02-2003 приведенное сопротивление теплопередаче стен с НФС с учетом теплопроводных включений может быть понижено, но не должно быть менее чем 0,63 от величины, определяемой предписывающим подходом.

Приведенное сопротивление теплопередаче межоконных простенков с учетом продольной фильтрации воздуха через утеплитель должно быть не менее чем 0,63 от величины, определяемой предписывающим подходом.

1.2 Минимально допустимая температура на внутренней поверхности стены с НФС. Минимальная температура на внутренней поверхности ограждающей конструкции должна быть не ниже точки росы внутреннего воздуха, принимаемой согласно СП 23-101-2004.

1.3 Требования к влажностному режиму стены с НФС.

Максимальная влажность утеплителя не должна превышать величины, равной сумме W_Б - расчетной влажности материала для условий эксплуатации Б по приложению 3* СНиП II-3-79* и deltaW_ср - предельно допустимого приращения влажности материала по табл. 14* СНиП Н-3-79* (для минеральной ваты 3%).

ГАРАНТ:

По-видимому, в предыдущем абзаце допущена опечатка. Слова "СНиП Н-3-79*" следует читать: "СНиП II-3-79*"

Средняя влажность утеплителя и стены-основания в месяц наибольшего увлажнения не должна превышать расчетную влажность материала для условий эксплуатации, принимаемую по приложению 3* СНиП II-3-79.

1.4 Максимально допустимая влажность воздуха на выходе из воздушного зазора.

Упругость водяного пара на выходе из воздушного зазора е_зоз, определяемая согласно п. 2.4 настоящего приложения, должна быть не больше давления насыщенного водяного пара при температуре наружного воздуха наиболее холодного месяца.

1.5 Требование к воздухопроницаемости стены-основания с НФС.

Сопротивление воздухопроницанию стены-основания с НФС, определяемое по п. 5.4 СНиП Н-3-79*, должно быть не меньше требуемого сопротивления воздухопроницанию стены-основания с НФС, определяемого по п. 2.5 настоящего приложения.

ГАРАНТ:

По-видимому, в предыдущем абзаце допущена опечатка. Слова "СНиП И-3-79" следует читать: "СНиП II-3-79*"

В.2 Методики теплофизических расчетов с учетом коэффициента неоднородности кронштейнов для каждой подсистемы.

2.1 Определение минимальной толщины теплоизоляционного слоя конструкции.

Климатические параметры района строительства принимаются по СНиП 23-01-99 и ТСН 23-318-2000 РБ.

По температуре внутреннего воздуха и средней температуре отопительного периода и его продолжительности определяются ГСОП по формуле ГСОП = (t_н- t_от)Z_от, также требуемое приведенное сопротивление теплопередаче стены.

     Толщина теплоизоляционного слоя delta_у (м)  рассчитывается  методом

последовательных приближений по формуле

             тр

            R

             о     delta_к       1         1

delta_у = (----- - -------- - ------- - --------) lambda_у,       (1)

             r     lambda_к   alpha_в   alpha_н

      тр

где  R   -   требуемое   приведенное  сопротивление  теплопередаче   стен,

      о

м2 х °С/Вт;

r - коэффициент теплотехнической однородности;

delta_к - толщина основания, м;

lambda_к - коэффициент теплопроводности материала конструкционного слоя, Вт/(м х °С);

alpha_в = 8,7 Вт/(м2 х °С) - коэффициент теплообмена на поверхности ограждающей конструкции, обращенной в помещение;

alpha_н = 23 Вт/(м2 х °С) - коэффициент теплообмена на поверхности ограждающей конструкции, обращенной наружу;

lambda_у - коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м х °С).

При определении коэффициента теплотехнической однородности, используемого в формуле (1), требуется знать толщину утеплителя. Поэтому расчет выполняется в несколько приемов. Вначале в формуле (1) принимается r = 1. На следующем этапе r уточняется для толщины утеплителя, полученной на предыдущем этапе. Такой процесс повторяется, пока разница между расчетной толщиной утеплителя на соседних шагах не станет меньше 5 мм.

2.2 Расчет температуры и скорости движения воздуха в зазоре.

Расчет проводится методом последовательных приближений по формулам (2) и (3).

Максимальная скорость движения воздуха в воздушном зазоре определяется по формуле

формулы (2) "Максимальная скорость движения воздуха в воздушном зазоре"

Средняя температура воздуха в воздушном зазоре определяется по формуле

                               x_о                h

     t_ср = t_о - (t_о - t_н) -----  [1 - exp (- ---)],           (3)

                                h                x_о

           t_в     t_н

           ---- + -----

           R_в     R_н

где t_о = -------------- - предельная температура воздуха в зазоре, °С;

            1       1

          ----- + -----

           R_в     R_н

       C_в х V_заз х d_заз х gamma_в

x_о = ------------------------------- - условная высота, м;

                1       1

              ----- + -----

               R_в     R_н

t_в,# - температура внутреннего воздуха, °С;

C_в,# = 1005 Дж/(кг х °С) - удельная теплоемкость воздуха;

gamma_в = 353 /(273 + t_ср)- средняя плотность воздуха, кг/м3;

d_заз - толщина воздушного зазора, м;

R_в - термическое сопротивление стены от внутренней поверхности до воздушного зазора, м2 х °С/Вт; для расчета берется приведенное сопротивление теплопередаче всей стены из п. 2;

R_н = 1/alpha_н + 1/alpha_заз + R_об - термическое сопротивление стены от воздушного зазора (включая его) до наружной поверхности, м2 х °С/Вт;

R_об - термическое сопротивление облицовочной плитки, м2 х °С/Вт;

alpha_заз - коэффициент теплообмена в воздушном зазоре, Вт/(м2 х °С)#

В результате расчета определяется средняя температура и максимальная скорость движения воздуха в воздушном зазоре.

2.3 Определение влажностного режима наружных стен.

Влажностный режим конструкции в многолетнем цикле эксплуатации (нестационарный влажностный режим) рассчитывается по специальной программе для ЭВМ, в основу которой положена модель влагопереноса. В наружных граничных условиях учитывается сопротивление паропроницанию ветрогидрозащитной паропроницаемой пленки и наружной облицовки, а также воздухообмен в воздушном зазоре.

Эффективное сопротивление паропроницанию, создаваемое системой из облицовки, воздушного зазора и ветрозащиты, с учетом движения воздуха определяется по формуле

 n    n                     1

R  = R    + --------------------------------------

 н    вет     1        28573       d_заз

            ----- + ----------- х ------- х V_заз,#             (4)

              n          t_ср        h

             R      1 + ------

              об         273

     n

где R    - сопротивление влагообмену между утеплителем и  воздухом в

     вет

воздушном зазоре, м2 х ч х Па/мг;

      n

     R   - сопротивление паропроницанию облицовки фасада, м2 х ч х Па/мг.

      об

Результатом расчета является распределение влажности по толщине конструкции в любой момент времени ее эксплуатации, по которому определяется эксплуатационная влажность материалов конструкции.

Если для какого-либо из слоев конструкции требования к влажностному режиму стены, содержащиеся в п. 1.3 настоящего приложения, не выполняются, рекомендуется или усиливать внутреннюю штукатурку, или увеличивать воздухообмен в воздушном зазоре, или уменьшать сопротивление паропроницанию ветрогидрозащитной мембраны.

2.4 Расчет влажности воздуха на выходе из вентилируемой воздушной прослойки.

Влажность воздуха на выходе из воздушного зазора определяется по формуле

                                         h

     e_заз = e_о - (e_о - e_н) х exp (- ---),                     (5)

                                        x_1

          e_у      e_н

          ----- + -----

           n       n

          R       R

           вет     об

где e_о = --------------- - предельное парциальное давление водяного пара

            1        1

           ----- + -----

            n       n

           R       R

            вет     об

в воздушном зазоре, Па;

       40,5 х V_заз х d_заз х gamma_в

x_1 = -------------------------------- - условная высота, м;

                 1         1

               ------  + -----

                 n         n

                R         R

                 вет       об

e_у - парциальное давление водяного пара в порах утеплителя на границе с воздушным зазором, Па; принимается по п. 2.3 настоящего приложения;

e_н - парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па.

Если требование п. 1.4 настоящего приложения к e_заз не выполняется, необходимо или повышение воздухообмена в воздушном зазоре, или снижение количества пара, проходящего через стену.

2.5 Расчет требуемого сопротивления воздухопроницаемости стены-основания НФС.

Критическая воздухопроницаемость G(кр) стены с облицовкой на относе, кг/(мг2 х ч), определяется по формуле

            Г

G(кр) = ------------,                                             (6)

                 n

         6,14 х R

                 о

где Г (греч. гамма) - безразмерный параметр (по данным НИИСФ), получаемый

из решения безразмерного уравнения влагопереноса в конструкции;

      n

     R   - полное сопротивление паропроницанию стены, м2 х ч х Па/мг.

      о

Полное сопротивление паропроницанию стены определяется как сумма сопротивлений паропроницанию всех слоев конструкции плюс сопротивление влагообмену на наружной и внутренней поверхностях стены. Требуемое сопротивление воздухопроницанию стены определяется по формуле

      тр    deltaр

     R   = --------,                                              (7)

      и     G(кр)

где  deltaр  -  разность  давлений  воздуха  на  наружной  и   внутренней

поверхностях  ограждающей  конструкции,  определяемая  по  п.  5.2   СНиП

II-3-79*, Па.

Если сопротивление воздухопроницанию НФС меньше требуемого, то его повышают путем внесения слоя внутренней штукатурки пониженной проницаемости или установкой пароизоляционной пленки.

2.6 Расчет приведенного сопротивления теплопередаче конструкции с учетом теплопроводных включений.

     Приведенное сопротивление  теплопередаче  НФС  для  глухих  участков

                                             пр

воздушной прослойки стены без учета влияния R      определяется  расчетом

                                             СНиП

трехмерного температурного поля  с  учетом  элементов  крепежа  навесного

фасада.

Границы расчетной области проводятся по внутренней поверхности стены и внутренней поверхности воздушного зазора. В местах выходов кронштейнов из утеплителя температура кронштейна задается расчетом теплового баланса по формуле

формулы (8) "Расчет теплового баланса"

Характеристики материалов, используемые в расчетах, должны выбираться в соответствии с их расчетной влажностью, определяемой по п. 2.3 настоящего приложения.

                                                           пр

     Влияние воздушной прослойки учитывается прибавлением R

                                                           СНиП

дополнительного  эффективного  термического  сопротивления,  создаваемого

                    эф

воздушным зазором  R, которое определяется по формуле

                    заз

 эф         t_ср - t_н         1          1      t_в - t_н

R    = R_в ------------ + (--------- - -------) ------------.     (9)

 заз        t_ - t_ср      alpha_заз   alpha_н   t_в - t_ср

2.7 Расчет теплозащитных характеристик конструкции с учетом продольной фильтрации воздуха в утеплителе.

Приведенное сопротивление теплопередаче НФС с учетом фильтрации

         пр

воздуха R    рассчитывается  для  межоконных простенков. При этом влияние

          ф

                                     пр

воздушной прослойки не учитывается. R   определяется расчетом двухмерного

                                     ф

температурного поля в  соответствии  с уравнением

          д2t             д2t                 дt

lambda_х ----- + lambda_у----- - C_в х G_с х ---- = 0.            (10)

          дx2             ду2                 ду

     Удельный поток воздуха через утеплитель G_с определяется по формуле

               deltaP/l

G_с = -------------------------

                1    2R_вет

       3600 х (--- + -------),#                                   (11)

                i       l

где deltaР - разность давлений, вызывающая фильтрацию воздуха, Па;

i - коэффициент воздухопроницаемости теплоизоляционного материала, кг/(м х ч х Па);

l - длина участка конструкции, по которому движется воздух, м;

R_вет - сопротивление воздухопроницаемости слоя ветрозащиты, м2 х ч х Па/кг;

1/3600 - размерный коэффициент, связанный с переходом от часов в коэффициенте воздухопроницаемости к секундам в плотности потока воздуха.

Градиент давления воздуха вдоль фасада здания deltaР/l определяется по расчету трех- или двухмерных полей давления ветра на фасады здания или по испытаниям в аэродинамической трубе. В случае отсутствия соответствующих данных градиент давления определяется по приближенной формуле

     deltaP         nu_10     h_з

     ------ = 30 х (-----)2 (----)2/3,                           (12)

       l              10      10

где nu_10 - средняя за отопительный  период  скорость  движения  воздуха,

м/с, определяемая по СНиП 23-01-99;

     h_з - высота здания, м.

ГАРАНТ:

По-видимому, в предыдущем абзаце допущена опечатка. Слова "СНиП 23-01-99" следует читать: "СНиП 23-01-99*"