Исследование теплопередачи через элемент ограждающей конструкции в нестандартных случаях.

1. ТРЕБОВАНИЯ ЗАКОНА

Согласно требованиям 87-го Постановления Правительства РФ, в настоящее время для обеспечения эффективной защиты зданий и сооружений от тепловых потерь, прежде всего в зимний период времени, требуется выполнять раздел 10(1)  «Мероприятия по обеспечению соблюдения требований энергетической эффективности и требований оснащенности зданий,  строений и сооружений приборами учета используемых энергетических ресурсов».

Сам раздел состоит из двух подразделов:

1. «Мероприятия по обеспечению соблюдения требований энергетической эффективности и требований оснащенности зданий,  строений и сооружений приборами учета используемых энергетических ресурсов. Текстовая часть.» (ЭЭ).

2. «Мероприятия по обеспечению соблюдения требований энергетической эффективности и требований оснащенности зданий,  строений и сооружений приборами учета используемых энергетических ресурсов. Текстовая часть Тепловая защита здания. Расчеты» (ТЗЗ.РР - расчет энергетического паспорта здания).

2. НОРМАТИВНАЯ БАЗА

Раздел «Энергоэффективность» выполняется  в соответствии со следующими нормативными документами:

• ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»;
• Постановление №87 от 16 февраля 2008 г. Правительства  РФ
• СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»;
• СП 54.13330.2011 «Здания жилые многоквартирные»;
• СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»;
• СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»;
• СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» и ряд других документов.

Но как быть, если при проектировании использован не стандартный конструктивный узел ограждающих конструкций, и оценить его способность сопротивляться потере тепла по существующим СП невозможно?

В этом случае используется моделирование узла в специальном программном комплексе. К примеру – в Elcut.

3. ПРИМЕР РАСЧЕТА НЕСТАНДАРТНОГО УЗЛА

Для примера  рассмотрим бетонное ограждение (парапет) плоской кровли.

Конструктивный вид исследуемого участка наружной оболочки здания и кровли представлен на рис. 1. Исследование представленного участка необходимо для определения распределения тепловых потоков через конструкцию, с учётом имеющейся перфорации в железобетонной конструкции, заполненной утеплителем (пенополиуретан) и последующего определения удельной потери теплоты через точечную теплотехническую неоднородность, а также определения возможности выпадения конденсата на внутренних поверхностях исследуемого элемента.

Рис 1. Конструктивный вид исследуемого варианта элемента парапета плоской кровли.

Модель включается в себя участок кровли (тип К1 по проекту АР) толщиной 709мм и участок вертикальной железобетонной стены (160мм) с минераловатным утеплителем RockWool Фасад Баттс (150 мм) и слоем штукатурки (10мм) (см. рис. 1.2).

На углу стыка между ж/б плитами кровли и вертикальной стены выполнена перфорация прямоугольными отверстиями высотой 150мм с заполнением получаемых полостей утеплителем (пенополиуретан). Шаг перфорации постоянный и равен 300мм, а шаг ж/б элементов составляет 600мм (см. рис. ниже). Данная теплотехническая неоднородность по своему смыслу предназначена прежде всего для улучшения теплозащитных характеристик наружной оболочки здания в целом, и не является неизбежным негативным элементом, что обычно понимается под термином «теплотехническая неоднородность». Однако имеются опасения, что через данный угол возможна организация «мостика холода», для чего и проводится данный детальный тепловой расчёт.

Рис. 2. Исследуемая модель участка смыкания кровли (тип К1 по проекту АР) и наружной стены.

Рис. 3 Модель ж/б конструкции с перфорацией, заполненной утеплителем, обозначенный красным цветом

(скрыто отображение теплоизоляции, керамзитовой засыпки и слоёв стяжки и наружной штукатурки).

Таблица 1. Теплофизические свойства материалов исследуемого участка конструкции.

Результаты расчета распределения температур методом численного моделирования представлены на рис. 4 - 6. Потери теплоты через участок фрагмента с учётом неоднородности, вошедшие в расчетную область при расчете температурного поля составил Qy = 135 Вт. Потери теплоты через участок «однородного» фрагмента (т.е. без перфорации) составил бы Qy = 141,20 Вт. Таким образом, удельные потери теплоты через группу точечных теплотехнических неоднородностей в количестве 5 шт. составляют:

Знак «-» в данном случае указывает на улучшение теплоизоляционных свойство наружной оболочки здания при наличии перфорации. Данное значение включает в себя как элементы длиной 300 мм, так и один элемент 600 мм. Далее, принимается допущение, что в среднем все элементы вносят приблизительно одинаковый вклад в теплопотери в целом. Тогда удельные потери теплоты через одну точечную теплотехническую неоднородность данного вида составит:

Минимальная температура внутренней поверхности составляет 12,52°С, что выше значения точки росы (11,3°С при температуре внутреннего воздуха +22^оС и отн. влажности 50%), а, следовательно, выпадение конденсата на внутренней поверхности невозможно.

4. ГАРФИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ

Рис. 4 и 5.  Распределение температур в продольных сечениях по центру отверстий. Шаг цветовой шкалы 2.5^оС.

Рис. 6 и 7. Распределение температур в продольных сечениях по центру ж/б элементов. Шаг цветовой шкалы 2.5^оС.

Рис. 8.  Распределение температур на внутренней поверхности ж/б конструкции. Шаг цветовой шкалы 0.5^оС.

Расчет показал, что минимальная температура на внутренней поверности элемента, будет Tmin = +12,52^оС, что не позволит появиться конденсату. О промерзании речи тоже не идет.

Материал подготовил инженер-теплофизик, Куфтырев Константин.