Влияние элементов крепежного каркаса вентилируемого фасада на тепловые потери здания
Влияние элементов крепежного каркаса вентилируемого фасада на тепловые потери здания
В последние годы повысились требования к наружным ограждающим конструкциям зданий, от теплотехнических качеств которых зависят: количество теплоты, теряемой зданием в зимний период; постоянство температуры воздуха в здании во времени; защита здания от перегрева в летнее время; температура внутренней поверхности ограждения, гарантирующая от образования на ней конденсата; влажностный режим ограждения, влияющий на теплозащитные качества ограждения и его долговечность [1-3].
Каждый год на рынок выходят все новые материалы, появляются новые типы ограждающих конструкций зданий и сооружений. Поэтому возникает необходимость в корректном определении теплопотерь конструкции. Данную проблему можно решить путем исследования теплового поля конструкции стены в специализированных программных комплексах (ПК) [4, 5].
В данной работе изучается влияние каркаса вентилируемого фасада на тепловые потери через крепежные элементы, а так же численная оценка этих потерь приходящихся на 1м2 фасада.
В качестве расчетного участка выбрана гладь наружной стены здания c вентилируемым фасадом, который содержит в себе такие теплопроводные включения, как анкерные дюбели и кронштейны крепежного каркаса [6].
Из множества способов крепления вентилируемых фасадных систем к ограждающим конструкциям здания для исследования был выбран наиболее часто встречающийся на территории России.
Исследуемый узел крепления стеновой навесной панели со всеми теплопроводными крепежными элементами приведен на рис. 1.
Рис. 1. - Схема устройства расчетного узла:
- 1- несущая стена; 2- теплоизоляционный слой; 3- фасадная панель; 4- анкерный дюбель; 5- термопрокладка; 6- кронштейн крепежного каркаса; 7- удлинитель кронштейна; 8- болт, гайка, шайба; 9- заклепка вытяжная; 10- направляющая вертикальная; 11- пластина кляммерная; 12- кляммер.
Исходные расчетные данные материалов конструкции навесного фасада приведены в таблице 1.
Тепловой потеря здание
Таблица № 1 Расчетные характеристики материалов
№ п/п |
Наименование материала |
Плотность слоя с, кг/м3 |
Коэффициент теплопроводности материала л, Вт/(м°С) |
Толщина материала д, м. |
1 |
Железобетон |
2500 |
2,04 |
0.3 |
2 |
Теплоизоляционный материал |
35-38 |
0,04 |
0.1 |
3 |
Воздушная прослойка |
1.3 |
0.06 |
0.6 |
4 |
Крепежные элементы из оцинкованной стали |
7850 |
58 |
- |
5 |
Вентилируемые фасадные алюминиевые панели |
2698.72 |
209 |
0.004 |
Дополнительные теплопотери QДоп. приходящиеся на 1 м2, Вт/м2 через теплотехническую неоднородность были определены путем моделирования температурного поля расчетного участка фасада в ПК ELCUT.
Для работы в ПК ELCUT, реализующей расчеты с помощью метода конечных элементов, задаем следующие исходные данные:
- - Создается геометрическая модель расчетного участка со всеми теплопроводными включениями; - Каждому элементу присваиваются характеристики моделируемого материала; - Задаются граничные условия среды 2-ого рода. Моделирование было произведено с учетом температурных данных г. Нальчика: - Температура воздуха внутри помещения: tВ= 21°С; - Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0.92: tН= -18 °С. - Расчет температурных полей [7, 8].
Результаты расчета представлены на рис. 2.
Рис. 2. - Температурное поле расчетного узла
Полученные при расчете температурного поля данные позволили определить мощность дополнительного теплового потока через теплопроводные включения.
Мощность дополнительных тепловых потерь через элементы крепежного каркаса расчетного участка определялась по формуле:
,
Где Q - теплопотери расчетного участка приходящиеся на 1 м2 стены, определяется расчетом температурного поля, Вт/м2;
QУсл.- теплопотери приходящиеся на гладь стены (условную конструкцию) [9, 10].
Результаты расчета сведены в таблицу 2.
Таблица № 2 Результаты расчета мощности дополнительных тепловых потерь
№ п. п. |
Показатель |
Расчетное значение |
1 |
Мощность теплового потока расчетного участка приходящиеся на 1 м2 стены, Q, Вт/м2 |
23.1 |
2 |
Мощность теплового Потока, приходящаяся на гладь стены (условную конструкцию), QУсл., Вт/м2 |
13.73 |
3 |
Мощность дополнительных тепловых потерь через теплопроводные включения расчетного участка, ?QДоп., Вт/м2 |
9.37 |
Анализ полученных результатов показывает, что теплопотери через теплопроводные включения, приходящиеся на 1 м2 вентилируемого фасада составляют 40.5 % от общих теплопотерь через наружную грань фасада, т. е. почти половина энергии расходуемой на эксплуатацию здания теряется.
Далее, полученные данные использованы для оценки теплопотерь 7- этажного жилого дома в г. Нальчике, имеющего общую площадь наружных ограждающих конструкции 2.470 м2. Результаты расчета приведены в таблице 3.
Таблица № 3 Дополнительные тепловые потери через фасад 7-этажного жилого дома в г. Нальчике
№ п. п. |
Показатель |
Расчетное значение |
1 |
Мощность теплового потока через фасад Q, Вт |
57057 |
2 |
Мощность теплового потока, приходящаяся на гладь стены (условную конструкцию), QУсл., Вт |
33913 |
3 |
Мощность дополнительных тепловых потерь через теплопроводные включения фасада, ?QДоп., Вт |
23144 |
На основании данных приведенных в таблице 3 можно сделать вывод, что при разнице внутренней и наружной температур в 39°С за 1 час через стены проходит тепловая энергия в размере 57 кВтч, из них 23.1 кВтч относится к теплопотерям через крепежные элементы панелей фасада. За 24 часа через теплопроводные включения теряется 554.4 кВтч. За 7 месяцев отопительного периода со средней разницей температур в 28°С теплопотери составят 83745.7 кВтч. Приняв стоимость 1 кВтч электроэнергии 3.47 руб. и оценив показатель теплопотерь через каркас вентилируемого фасада в денежном эквиваленте за весь отопительный период получим, что дополнительные теплопотери через каркас вентилируемого фасада обходятся в 290597 руб.
Приведенные расчеты показали, что теплопотери через крепежные элементы вентилируемого фасада оказывают довольно существенное влияние на общие показатели теплопотерь здания и соответственно на эксплуатационные расходы. Поэтому, важно понимать, что при практических расчетах теплопотерь ограждающих конструкции не следует пренебрегать расчетами потерь через элементы вентилируемого фасада. Если даже теплопотери через различного рода теплопроводные включения не значительны, то суммируя их, мы получим довольно внушительную величину теплопотерь.
Литература
- 1. Фокин К. Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. 5-е изд. М.: АВОК-ПРЕСС, 2006. 256 с. 2. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М., Шилкин Н. В. Энергоэффективные здания. М.: АВОК-ПРЕСС, 2003. 200 с. 3. Богословский В. Н. Тепловой режим здания. М.: Стройиздат, 1979, 248 с. 4. Akinciturk N. Yapilarda isi kaybinin yalitimla azaltilmasinin enerji tьketimindeki olumlu etkilerinin incelenmesi // TMMOB Makina Mьhendisleri Odasэ Yalэtэm Kongresi. 2001. URL: arsiv. mmo. org. tr/pdf/11363.pdf 5. Табунщиков Ю. А., Бродач М. М. Математическое моделирование и оптимизация тепловой эффективности зданий. М.: АВОК-ПРЕСС, 2002. 195 с. 6. ELCUT. Моделирование электромагнитных, тепловых и упругих полей методом конечных элементов. Версия 6.3. Руководство пользователя / СПб.: Тор, 2017. 296 с. 7. Малявина Е. Г. Теплопотери здания. Справочное пособие. М.: АВОК-ПРЕСС, 2007. 265 с.
Похожие статьи
-
Общие положения При расчете потерь теплоты помещениями учитываются: - основные и добавочные потери теплоты через ограждения Q Осн - бытовые...
-
Усилия в элементах фермы определяем по расчетной программе "Лира". Строятся три диаграммы: 1) от постоянной нагрузки; 2) от 1-го варианта снеговой...
-
Задание на проектирование Запроектировать элементы сборного каркаса многоэтажного здания из железобетона (рис. 1). Параметры здания, величины нагрузок и...
-
Геометрические характеристики приведенного сечения Отношение модулей упругости Площадь приведенного сечения: Статический момент площади приведенного...
-
В следствии того, что колонна в данном здании работает при малых эксцентриситетах, то принимаем сухой стык с торцевыми листами и центрирующей прокладкой,...
-
Здание запроектировано как типовое с максимальным использованием унифицированных конструкций, что снижает общую стоимость постройки. Несущие элементы...
-
Гидравлический расчет трубопроводов производится для основного циркуляционного кольца. При этом рекомендуется расчет проводить методом удельных потерь...
-
Уравнение теплового баланса Расчетная тепловая нагрузка системы отопления в Вт определяется по формуле: А) для комнат жилых зданий При При ; Б) для...
-
Диаметры труб выбираются в зависимости от их общей тепловой нагрузки. Принимаем трубы диаметром условного прохода 32 мм. Dвн=30 мм. (0,721кг/с)...
-
Объект исследований и действующие нагрузки В качестве объекта исследований были приняты 3 конструктивные схемы каркаса семиэтажного здания гостиницы с...
-
Расчет верхнего пояса по наибольшему усилию в панели (14) - N = 1700 кН. Принимаем сечение верхнего пояса 3036 см., арматура класса А400 (Rsс = 355 МПа)....
-
Расчет элементов фермы - Одноэтажное промышленное здание с каркасом из деревянных конструкций
Верхний пояс фермы воспринимает постоянную и временную снеговую нагрузку. Максимальный изгибающий момент будет возникать в стержне 1. М0=...
-
Продольные усилия колонны: Условное расчетное сопротивление грунта: Класс бетона B20, , . Арматуру класса А400, . Вес единицы объема бетона фундамента и...
-
Характеристика грунта основания Принимаем необходимые для расчета характеристики: ? расчетное сопротивление грунтов основания Rо =(150-200) кН/м2;...
-
Сечение тавровое с полкой в сжатой зоне. Так как, условие выполняется, т. е. нижняя граница сжатой зоны располагается в пределах полки, Вычисляем: По...
-
Выбираем поперечное расположение ригелей относительно длины здания, за счет чего достигается повышение жесткости, что необходимо в зданиях с большими...
-
Определение расчетных длин элементов колонны Таблица 4 - Расчетные сочетания усилий для колонны Сечения и элементы колонны Инд. из таб. Усилия Наружная...
-
Назначение сетки колонн, расположения прогонови толщины наружной стены Для выбора всех характеристик проектируемого здания необходимо использовать табл....
-
В данном способе подбираем диаметры труб, задаваясь равными перепадами температур теплоносителя во всех стояках и ветвях, также как расчетный перепад...
-
Крупнопанельные бескаркасные здания. Известные преимущества крупнопанельного домостроения с точки зрения высокой индустриализации и экономически...
-
Математическая модель теплового баланса здания: особенности системного подхода
Дальневосточный государственный технический университет (г. Владивосток) Здание представляет собой сложную архитектурно-конструктивную систему с...
-
Запроектировать жестко соединенную с фундаментом дощатоклееную стойку производственного здания. Пролет здания l=12 м, высота колонн Н=3.5 м. Несущие...
-
Несмотря на значительные различия, существующие между зданиями разного назначения как во внешнем виде, так и во внутренней структуре, все они состоят из...
-
Технологическая карта на монтаж навесного вентилируемого фасада - Архитектура и строительство
Мировой строительный рынок основывается на следующих технологических требованиях: - применение энергосберегающих конструкций; - индустриальное...
-
Область применения Данный СГП разработан на строительство надземной части здания. Стройгенплан разработан с соблюдением требований СНиП 12-03-2001...
-
Под физическим износам (иногда его называют материальными или техническими) подразумевается постепенная частичная или полная потеря зданием или его...
-
Марки стали для строительных конструкций Выбор стали производиться по нормам созданных на основе конструктивного проектирования по вариантам и...
-
Фасад, Планы - Конструкции гражданских и промышленных зданий. Промышленное здание
Фасад выполняется в черно-белой графике тушью или карандашом с отмывкой разведенной тушью, акварелью или отделкой графическими приемами обработки фасада....
-
Расчет физического износа ленточного крупноблочного фундамента Таблица 1 - Расчет физического износа ленточного крупноблочного фундамента № участка...
-
Теплопотери определяют через все ограждающие конструкции и для всех отапливаемых помещений. Допускается не учитывать теплопотери через внутренние...
-
Параметры здания, Основные конструктивные элементы здания - Параметры здания
Основные конструктивные элементы здания Здание отделка аксонометрия фасад Все конструктивные элементы здания можно разделить на несущие и ограждающие ....
-
Аналогично жилым зданиям рассчитывается и для общественных зданий. Тепловой поток на отопление общественных зданий определяется по формуле: Qот....
-
Исходные данные согласно варианту из методических указаний: Для выполнения курсовой работы и курсового проекта необходимы следующие данные: ?...
-
Раздел содержит следующие пункты: район строительства - г. Набережные Челны; характеристика здания: назначение - дом отдыха, этажность - 4, высота этажа...
-
Это комплекс строительных работ, позволяющий восстановить или улучшить внешний облик здания. Предполагает применение различных технологий,...
-
Архитектурные особенности и конструктивные элементы - Здания и инженерные системы гостиниц
Для современных гостиниц характерно применение индустриальных методов строительства. Жилая часть гостиниц решается обычно на основе конструктивных схем и...
-
Фундаменты одноэтажных промышленных зданий с железобетонным каркасом - Основы строительства
Стена фундамент кирпичный кладка Фундаменты промышленных зданий возводятся с учетом физических и механических свойств грунтов основания и местных...
-
Особенности проектирования зданий в сейсмических районах Особенностью проектирования многоэтажных зданий в сейсмических районах является повышение...
-
Основным видом исследований в диссертационной работе были приняты теоретические расчетные методы, основанные на использовании программного комплекса...
-
Фундаменты При грунтах суглинки, глубине промерзания 1,5м, принимаем отметку заложения фундамента - 2,400м. Фундаменты принимаем ленточные сборные ж/б на...
Влияние элементов крепежного каркаса вентилируемого фасада на тепловые потери здания