Нормирование и расчет теплозащитных характеристик окон

ПРИВЕДЕННОЕ ТЕРМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

Основной нормируемой величиной, отражающей теплозащитные качества свето-прозрачной конструкции, является приведенное термическое сопротивление окна R о ^пр.

Приведенное термическое сопротивление окна Ro^пр определяется в соответствии со следующими нормативными документами: СНиП П-3-79* "Строительная тепло­техника"; Изменение № 4 к СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника" в соответст­вии с постановлением Госстроя России № 18-8 от 19.01.98г.

В соответствии со СНиП II-3-79*, базовой расчетной величиной для определения сопротивления теплопередаче является показатель градусосутки отопительного пе­риода - ГСОП, определяемый по формуле

ГСОП=(t_в- t_от)Z_от, (2.3.11)

где t_в - температура внутреннего воздуха помещения,

t_от и Z_от - средняя температура и продолжительность отопительного периода (периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С по СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика»)

Значение Ro^пр для помещений гражданских зданий следует принимать в соответст­вии с табл. 2.11.

Таблица 2.1 1

Приведенное термическое сопротивление окна R о^пр определяется по формуле:

где Foс и F пер - площади остекления и непрозрачной части (рамы и переплета), м ²,

r_o ^ос - сопротивление теплопередаче остекления, (м² °С)/ Вт,

R₀ ^пер - сопротивление теплопередаче непрозрачной части (рамы и переплета), (м² °С)/ Вт.

Значения сопротивлений теплопередаче стеклопакетов приведены в табл. 2.10, зна­чения сопротивлений теплопередаче оконных профилей - в табл. 2.8.

ПРИМЕР

Окно 1.2 х 1.8 м. Профиль - Veka Softline AD - трехкамерный. Стеклопакет -двухкамерный F4 - 12 - F4 - 12 - F4. Район строительства - г. Москва.

1. Термическое сопротивление пакета профилей R о ^пер =0.59 (м² °С)/ Вт (табл.2.8).

2. Ширина пакета профилей (коробка +створка)- d=123.5 мм (рама 67 мм, створка 82.5 мм - прил. 1).

3. Площадь непрозрачной части:

F пер = (0.123 х 1.8)х2 - (0.123 х ((1.2- 0.123) х 2)) -0.442 -г 0.265 =0.71 м²

1. Термическое сопротивление стеклопакета -R о = 0.53(м² °С)/ Вт (табл.2.10).

2. Площадь остекления Foс = (1.8 х 1.2)- 0.71 = 1.45 м².

3. Для г. Москва в соответствии со СНиП2.01.01-82:

- продолжительность отопи­тельного периода Z от = 213 сут;

- средняя температура отопительного периода toт = - 3.6°С;

- ГСОП=(20+3.6) 213=5027

4. Интерполяцией по табл.2.11 на­ходим

Ro тp=0,55(м² °С)/ Вт

5. Подставляя значения в формулу (2.3.12), получаем

Ro тp=(0.53х1.45+0.59х0.71)/(1,45+0,71)=0,55(м² °С)/Вт.

Для наглядности результаты расчета могут быть сведены в таблицу:

7. Вывод. Окно заданной конструкции на пределе (без запаса по термическому сопротивлению) удовлетворяет нормативным требованиям.

ТЕМПЕРАТУРА ТОЧКИ РОСЫ

Помимо определения непосредственно термического сопротивления окон, рег­ламентируемого соответствующими нормативными документами, необходимо про­гнозировать температуру воздуха, при которой будет происходить запотевание окон и выпадение на них конденсата.

Парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе помещения (аб­солютная влажность внутреннего воздуха е _в) зависит от температуры внутреннего воздуха t_в и относительной его влажности f _в в как

е _{в = E} (t) f _в (2.3.13)

Зависимость (2.3.13) представлена в графическом виде на рис. 2.13.

При низкой температуре наружного воздуха, температура на внутренней поверх­ности остекления (τ _вп), окажется существенно ниже температуры воздуха внутри по­мещения (в середине помещения на высоте 1.5 м от пола). В этом случае предельное значение парциального давления водяного пара Е, соответствующее температуре τ _вп, может быть ниже, чем расчетное е _{в = f} (tв, f _в ), что приведет к выпадению "лишнего" водяного пара на холодной внутренней поверхности остекления в виде конденсата или изморози. Значение температуры, при котором Е= f (τ_вп) и е _{в = f} (tв, f _в ), будут равны, соответствует температуре точки росы.

ПРИМЕР

Определить вероятность выпадения конденсата на внутренней по­верхности однокамерного стеклопакета 4-12-4, установленного в помеще­нии с температурой внутреннего воздуха tв = 20 ° С и влажностью внутрен­него воздуха f _в = 60 %, при условии что наружная температура падает до значения tн = -30 ° С.

1. Согласно табл. 2.10 находим: коэффициент теплопередачи однокамер­ного стеклопакета 4-12-4 К = 2.86 Вт/ (м² °С); соответственно термиче­ское сопротивление R = 1/К= I/ 2.86 = 0.35 (м ² °С)/ Вт.

2. Определяем точку росы (температуру выпадения конденсата на внут­ренней поверхности остекления) при температуре внутреннего воздуха в помещении tв = 20°С и относительной влажности f _в = 60 %. В соот­ветствии с рис. 2.13 предельное значение парциального давления водя­ного пара Е при температуре tв = 20 ° С равно 17.53 мм.рт.ст. Соглас­но уравнению (2.3.13), абсолютная влажность воздуха е = E(t)f _в =17.53 х 0.6=10.52 мм.рт.ст., что соответствует температуре точки росы t = 12.0 ° С.

3. Определяем температуру на внутренней поверхности стеклопакета τ_вп при понижении температуры наружного воздуха до - 30 ° С. Исходя из того, что падение температуры в толще ограждающей конструкции пропорционально изменению термического сопротивления, а именно:

δtв =(δT/Ro) x Rв, δТ=Тв-Тн =20+30=50°С получаем δtв = (50/0.35) х 0.12= 17.1 °С

Температура на внутренней поверхности стеклопакета будет равна τ_вп = 20 - 17.1= + 2.9 °С, что существенно ниже температуры точки росы для данного помещения (t = 12.0 ° С).

Таким образом, температура на внутренней поверхности однокамерного стеклопа­кета, установленного в помещении с температурой внутреннего воздуха tв=20 °С и влажностью внутреннего воздуха f _в = 60 %, при наружной температуре воздуха tн= -30 °С, будет существенно ниже температуры точки росы, что приведет к выпадению конденсата на внутренней поверхности стеклопакета.

Приведенные выше рассуждения отражают характер физических процессов, имею­щих место в остеклении, однако не удобны для применения в практических задачах. В большинстве случаев при установке стеклопакетов с заведомо заниженным термиче­ским сопротивлением (с целью сокращения единовременных затрат на окна), возникает проблема прогнозирования тех периодов на протяжении холодного сезона, когда внут­ри помещения будет выпадать конденсат. Такой режим может быть приемлем для не­которых промышленных предприятий, автостоянок, торговых комплексов и т.п., ины­ми словами, для помещений, не предназначенных для постоянного пребывания людей. Для приближенной оценки в задачах такого рода могут быть использованы диаграммы, разработанные концерном "Veka" (рис.2.14).

ПРИМЕР

Определить температуру точки росы для помещения со следующими парамет­рами внутреннего микроклимата: tв = 20 ° С, f _в =60 %.

В помещении установлен однокамерный стеклопакет 4-12-4 с коэффициентом теплопередачи К= 2.6 Вт/ (м ² °С) (или термическим сопротивлением)

R=1/K=1/2.6=0.38 (м ² ºС/ Вт).

На верхней диаграмме линию «относительная влажность воздуха» 60% проводят горизонтально до пересечения с кривой К=2.6. От этой точки опускают перпендику­ляр до пересечения с горизонтальной линией «температура помещения 20°С» на ниж­ней диаграмме. После этого проводят линию параллельно кривым направо вниз до пересечения с осью "наружная температура". Получаем, что точка росы (выпадение конденсата на внутренней поверхности остекления) происходит при температуре 0 ° С.

Рис. 2.14. Диаграммы для определения точки росы