Наружные входные двери: деревянные, пластиковые и металлические. Данные по сопротивлению теплопередаче окон, балконных дверей и фонарей различных конструкций Сопротивление теплопередаче металлических дверей

В одной из прошлых статей мы обсуждали композитные двери и вскользь затронули блоки с терморазрывом. Теперь посвящаем им отдельную публикацию, так как это довольно интересные изделия, можно сказать - уже отдельная ниша в дверестроении. К сожалению, в этом сегменте не всё однозначно, есть достижения, есть фарс. Сейчас наша задача разобраться в особенностях новой технологии, понять, где заканчиваются технологические «плюшки», и где начинаются маркетинговые игры.

Чтобы понять, как работают терморазделённые двери, и какие из них можно считать таковыми - придётся вникать в детали и даже немного вспомнить школьную физику.

Если Вы еще не определись с выбором, посмотрите наши предложения

1. Это природный процесс стремления к равновесию. Он заключается в обмене/переносе энергии между телами с разной температурой.
2. Что интересно, более нагретые тела отдают энергию более холодным.
3. Естественно, при такой отдаче, более тёплые детали остывают.
4. Вещества и материалы с неодинаковой интенсивностью передают тепло.
5. В определении коэффициента теплопроводности (обозначается в) рассчитывается, сколько тепла пройдёт через образец заданного размера, при заданной температуре за секунду. То есть, в прикладных вопросах важен будет площадь и толщина детали, а также характеристики вещества, из которого она изготовлена. Некоторые показатели для наглядности:
   • алюминий - 202 (Вт/(м*К))
   • сталь- 47
   • вода - 0,6
   • минеральная вата - 0,35
   • воздух - 0,26

Теплопроводность в строительстве и для металлической двери в частности

Все ограждающие строительные конструкции передают тепло. Поэтому в наших широтах теплопотери в жилище есть всегда, и обязательно применяется отопление для их восполнения. Окна и двери, установленные в проёмах, имеют несоизмеримо меньшую толщину, чем стены, вот из-за этого здесь обычно на порядок больше тепловых потерь, чем через стены. Плюс повышенная теплопроводность металлов.

Как выглядят проблемы.

Естественно, больше всего страдают двери, которые установлены на входе в здание. Но не на всех, а только если изнутри и снаружи температура отличается сильно. Например, общая подъездная дверь зимой всегда целиком холодная, нет особых неприятностей со стальными дверями для квартиры , ведь в подъезде теплее, чем на улице. А вот дверные блоки коттеджей работают на границе температур - они нуждаются в особой защите.

Очевидно, что, дабы исключить или уменьшить теплопередачу, нужно искусственно уровнять внутреннюю и «забортную» температуру. По сути, создаётся воздушная большая прослойка. Традиционно тут идут тремя путями:

• Дают двери промёрзнуть, устанавливая второй дверной блок изнутри. Воздух отопления не пробивается к входной двери, и нет резкого перепада температур - нет конденсатов.
• Делают дверь всегда прогретой, то есть возводят снаружи тамбур без отопления. Он выравнивает температуру на внешней поверхности двери, а отопление прогревает внутренние её слои.
• Иногда помогает организация воздушной тепловой завесы, электрического подогрева полотна или тёплого пола возле входной двери.

Конечно, сама стальная дверь должна быть максимальным образом утеплена. Это касается как полостей коробки и полотна, так и откосов. Вдобавок к полостям, на сопротивление теплообмену работают облицовки (чем толще и «пушистее» - тем лучше).

Технология терморазрыва

Извечная мечта разработчика навсегда и бесповоротно победить теплопередачу. Неудобства заключаются в том, что самые тёплые материалы, как правило, самые хрупкие и слабонесущие, из-за того что сопротивление теплопередаче сильно зависит от плотности. Чтобы усилить пористые материалы (в которых находятся газы) их нужно соединять с более прочными слоями - так появляются сэндвичи.

Однако, дверной блок - это самонесущая пространственная конструкция, что не может существовать без каркаса. И тут появляются другие неприятные моменты, которые называются «мостиками холода». Это значит, что, как бы хорошо ни была утеплена входная дверь из стали, есть элементы, проходящие дверь насквозь. Это: стенки коробки, периметр полотна, рёбра жёсткости, замочно-скобяные изделия - и всё это из металла.

В один прекрасный момент производители алюминиевых конструкций нашли решение некоторых актуальных вопросов. Один из самых теплопроводных материалов (алюминиевые сплавы) решили разделить менее теплопроводным материалом. Многокамерный профиль примерно пополам «разрезали» и сделали там полимерную вставку («термомост»). Чтобы несущая способность особо не пострадала, применили новый и довольно дорогой материал - полиамид (часто в комбинации со стекловолокном).

Основной идеей подобных конструктивных решений является повышение изоляционных свойств, уход от создания дополнительных дверных блоков и тамбуров.

Недавно на рынке появились качественные входные двери с термическим разделением, собранные из импортных профилей. Они выполнены по схожей технологии, что и «тёплые» алюминиевые системы. Только несущий профиль создаётся из стального проката. Конечно, тут нет экструзии - всё производится на гибочном оборудовании. Конфигурация профиля очень сложная, для установки термомоста сделаны специальные пазы. Устроено всё таким образом, чтобы полиамидная деталь с Н-образным сечением становилась вдоль линии полотна и соединяла обе половинки профиля. Сборка изделий выполняется давлением (прокатка), соединение металла и полиамида может проклеиваться.

Из таких профилей собирают силовой каркас полотна, стойки и перемычки рамы, а также порог. Естественно, существуют некоторые отличия в конфигурации сечения: ребро жёсткости может представлять собой простой квадрат, а чтобы обеспечить четверть или наплыв полотна на притвор - чуть сложнее. Обшивка силового каркаса производится по традиционной схеме, только с листами металла с обеих сторон. От глазка часто отказываются.

Кстати, есть интересная система, когда полотно на полимерных гарпунах (с эластичными уплотнителями) буквально полностью набирается из профиля с терморазрывом. Его стенки заменяют листы обшивки.

Естественно, появились на рынке и «весёлые» двери, которые нещадно эксплуатируют понятие терморазрыв. В лучшем случае, производится некоторый тюнинг обычной стальной двери.

1. Прежде всего, производители убирают рёбра жёсткости. Сразу возникают проблемы с пространственной жёсткостью полотна, устойчивостью на прогиб, «килечное» вскрытие обшивки и т.п. В качестве выхода - к металлическим листам обшивки иногда прикрепляют недоразвитые рёбра жёсткости. Часть из них фиксируются на наружном листе, другая часть - на внутреннем. Дабы хоть как-то стабилизировать конструкцию, полость заливают пеной, которая одновременно выполняет формообразующую функцию и склеивает оба листа между собой. Есть модели, где в пену вкладывают металлическую сетку/решётку, чтобы злоумышленник не мог вырезать сквозную дыру в полотне.
2. Крайние торцевые грани полотна и коробки даже могут иметь небольшие разделяющие вставки, правда, с неизвестными характеристиками.В общем, вся конструкция мало чем отличается от обычных китайских дверей. Имеем просто тонкую оболочку, только заполненную пеной.

Другой финт - это взять обычную дверь с рёбрами (учитывая хитрый подход к делу - как правило, низкосортную) и вставить в полотно вату и в дополнение - слой, например, пенопласта. После этого изделию присваивается звание «сэндвич с терморазрывом» и оно быстренько продаётся как инновационная модель. По такому принципу все стальные дверные блоки можно записать в эту категорию, ведь утеплитель и декоративная отделка существенно снижают теплопотери.

Отличие между наружной входной дверью в дом (в коттедж, офис, магазин, производственный корпус) и внутренней входной дверью в квартиру (в офис) - в условиях эксплуатации.

Наружные входные двери в здание являются барьером между улицей и внутренним помещением дома. На такие двери воздействуют солнечные лучи, дождь, снег и другие атмосферные осадки, перепады температуры и влажности.

Наружные двери устанавливаются на входе в здание (на выходе на улицу). Это могут быть как подъездные двери на входе в многоквартирный жилой дом, так и двери в частный одноквартирный дом или коттедж; наружные двери могут быть и частью входной группы в офисное здание, в магазин или в производственый или административно-бытовой корпус. Несмотря на то, что ко всем этим наружным дверям предъявляются различные требования, все наружные входные двери наряду с прочностью, должны обладать повышенной атмосферостойкостью (противостоять сырости, солнечной радиации, перепадам температур).

Деревянные наружные входные двери

Древесина является традиционным материалом, применяемым для изготовления дверей. Для установки в коттеджи и частные дома используются деревянные наружные входные двери из массива. Деревянные наружные двери по ГОСТ 24698 устанавливают в многоквартирные жилые дома и общественные здания. Наружные деревянные двери изготовляются одно- и двупольными, с остекленными и глухими щитовыми или рамочными полотнами. Все деревянные наружные входные двери имеют повышенную влагостойкость.

Обладая низкой теплопроводностью (коэффициент теплопроводности дерева λ = 0,15—0,25 Вт/м×К в зависимости от породы и влажности), деревянные двери обеспечивают высокое приведенное сопротивление теплопередаче. Деревянная входная дверь в зимнее время не промерзает, не покрывается изнутри инеем и в ней не замерзают замки (в отличии от некоторых металлических дверей). Так как металл является хорошим проводником, он быстро проводит холод с улицы в дом, что приводит к образованию инея на внутренней стороне двери и коробки и промерзанию замков.

Наружные входные деревянные двери типа ДН по ГОСТ 24698 устанавливаются в стандартные дверные проемы в наружных стенах зданий.

Размеры стандартных дверных проемов:

• ширина проема - 910, 1010, 1310, 1510, 1550 1910 или 1950 мм
• высота проема - 2070 или 2370 мм

Пластиковые входные наружные двери

Пластиковые (металлопластиковые) наружные входные двери изготавливаются, как правило, остекленными из поливинилхлоридных профилей (ПВХ-профиль) для дверных блоков по ГОСТ 30673-99 . В качестве остекления используются одно- или двухкамерные клееные стеклопакеты по ГОСТ 24866 с сопротивлением теплопередаче не менее 0,32 м²×°С/Вт.

Пластиковые (металлопластиковые) наружные входные двери сочетают в себе доступную цену и высокие эксплуатационные характеристики. Обладая малой теплопроводностью (0,2—0,3 Вт/м×К в зависимости от марки), поливинилхлорид (ПВХ) позволяет изготавливать теплые пластиковые двери (по ГОСТ 30674-99) с сопротивлением теплопередаче не менее 0,35 м²×°С/Вт (для однокамерного стеклопакета) и не менее 0,49 м²×°С/Вт (для двухкамерного стеклопакета), при этом приведенное сопротивление теплопередаче непрозрачной части заполнения дверных блоков из пластиковых сэндвичей не ниже 0,8 м²×°С/Вт.

В помещение, не оборудованное холодным тамбуром, для устранения выпадения конденсата, инея и наледи, следует устанавливать дверь с высокими теплоизолирующими свойствами. Самыми высокими показателями по теплоизоляции обладают деревянные и пластиковые двери, поэтому металлопластиковые двери являются идеальным вариантом для наружной входной двери в одноквартирный жилой дом или в офис.

Металлические входные наружные двери

В производстве металлических дверей используют либо прессованные профили из алюминиевых сплавов (алюминиевые двери), либо стальной горячекатаный и холоднокатаный листовой и сортовой прокат в сочетании с гнутыми стальными профилями (стальные двери).

Металлическая наружная дверь по определению будет холодной, поскольку как сталь, и тем более алюминиевые сплавы, замечательно проводят тепло (низкоуглеродистая сталь имеет коэффициент теплопроводности λ около 45 Вт/м×К, алюминиевые сплавы - около 200 Вт/м×К, то есть сталь приблизительно в 60 раз хуже по теплоизоляции, чем дерево или пластик, а алюминиевые сплавы - примерно на 3 порядка хуже.).

А на холодной поверхности, по определению, будет конденсироваться влага, если воздух, с ней контактирующий, имеет избыточную для данной температуры влажность (если температура внутренней поверхности входной двери опустится ниже точки росы воздуха внутреннего помещения). Использование декоративных панелей на металлической двери без терморазрыва, исключит обмерзание (выпадение инея), но не образование конденсата.

Решение проблемы промерзания металлических наружных дверей - применение в производстве наружных входных дверей «теплых» профилей с термовставками (использование терморазрывов из материалов, обладающих низкой теплопроводностью) или устройство , то есть установка еще одной двери (тамбурной), отсекающей теплый и влажный воздух основного внутреннего помещения от входной наружной двери. Для наружных металлических дверей (выходящих на улицу), оборудование теплового тамбура - обязательное условие (п. 1.28 СНиП 2.08.01 «Жилые здания»).

Алюминиевые входные наружные двери

Алюминиевые наружные входные двери по ГОСТ 23747 изготавливаются, как правило, остекленными с использованием прессованных профилей по ГОСТ 22233 из алюминиевых сплавов системы алюминий-магний-кремний (Al-Mg-Si) марок 6060 (6063). В качестве остекления используются одно- или двухкамерные клееные стеклопакеты по ГОСТ 24866-99 с сопротивлением теплопередаче не менее 0,32 м²×°С/Вт.

Алюминиевые сплавы не содержат примесей тяжелых металлов, не выделяет вредных веществ под воздействием ультрафиолетовых лучей и сохраняют работоспособность в любых климатических условиях при перепадах температур от − 80°С и до + 100°С. Долговечность алюминиевых конструкций составляет свыше 80 лет (минимальный срок службы).

Алюминиевые сплавы марок 6060 (6063) характеризуются достаточно высокой прочностью:

• расчетное сопротивление на растяжение, сжатие и изгиб R = 100 МПа (1000 кгс/см²)
• временное сопротивление σ в = 157 МПа (16 кгс/мм²)
• предел текучести σ т = 118 МПа (12 кгс/мм²)

Алюминиевые сплавы лучше, чем любой другой материал, используемый при изготовлении дверей, сохраняет свои структурные свойства при перепадах температур. После соответствующей обработки поверхности алюминиевых изделий, они становятся устойчивыми к коррозии, вызываемой дождями, снегом, жарой и смогом крупных городов.

Несмотря на то, что алюминиевые сплавы, используемые при изготовлении прессованных профилей коробки и полотна наружных дверей имеют очень высокий коэффициент теплопроводности λ около 200 Вт/м×К, что на 3 порядка выше, чем у дерева и пластика, за счет конструктивных мер с использованием терморазрывов из материалов, обладающих низкой теплопроводностью, удается существенно повысить сопротивление теплопередачи в «теплых» алюминиевых профилях с термовставками до 0,55 м²×°С/Вт.

Распашные алюминиевые наружные двери чаще всего устанавливают в торговых и бизнес центрах, магазинах, банках и других зданиях с большой проходимостью, где главным требованием является высокая надежность конструкции двери. При изготовлении входных наружных дверей используются, как правило, «теплые» профили с термовставками. Но довольно часто на практике, в целях экономии средств, в тамбурных системах при наличии тепловой завесы используются и «холодные» алюминиевые профили.

Стальные входные наружные двери

Стальные наружные входные двери по ГОСТ 31173 обладают наибольшей прочностью. Они, как правило, изготавливаются глухими.

Пермская производственная компания «ГРАН-Строй» осуществляет изготовление на заказ и установку наружных стальных металлических входных дверей по ГОСТ 31173 . Стоимость заказываемых наружных стальных дверей зависит от их комплектации и класса отделки. Минимальная цена стальной наружной двери 8500 рублей.

Полотно наружной входной двери выполнено из стального горячекатаного листа по ГОСТ 19903 толщиной от 2 до 3 мм на каркасе из стальной прямоугольной трубы сечением от 40×20 мм до 50×25 мм. Изнутри предусмотрена отделка тонированной гладкой или фрезерованной фанерой толщиной от 4 до 12 мм. Толщина полотна двери до 65 мм. Между стальным листом и листом фанеры располагается утеплитель, выполняющий также функцию шумоизоляции. Двери комплектуются одним или двумя врезными трех- или пятиригельным замками с сувальдными и(или) цилиндровыми механизмами 3-го или 4-го класса по ГОСТ 5089 . В притворе устанавливается два контура уплотнения.

Основные нормативные требования к входным дверям изложены в следующих сводах строительных норм и правил (СП и СНиП):

• СП 1.13130.2009 «Системы противопожарной защиты. Эвакуационные пути и выходы» ;
• СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» (актуализированная редакция СНиП 23-02-2003);
• СП 54.13330.2011 «Жилые здания многоквартирные» (актуализированная редакция

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

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.

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. ...