Calcul thermique du sous-sol technique

Calculs de génie thermique des structures enveloppantes

Les surfaces des ouvrages d'enceinte extérieurs, la surface chauffée et le volume du bâtiment, nécessaires au calcul du passeport énergétique, et caractéristiques thermiques les enveloppes des bâtiments sont déterminées selon les normes reconnues solutions de conception conformément aux recommandations du SNiP 23-02 et du TSN 23 - 329 - 2002.

La résistance au transfert de chaleur des structures enveloppantes est déterminée en fonction du nombre et des matériaux des couches, ainsi que des propriétés physiques matériaux de construction selon les recommandations du SNiP 23-02 et TSN 23 - 329 - 2002.

1.2.1 Murs extérieurs du bâtiment

Il existe trois types de murs extérieurs dans un immeuble résidentiel.

Premier type - maçonnerie avec support au sol de 120 mm d'épaisseur, isolé avec du béton polystyrène de 280 mm d'épaisseur, avec une couche de parement en brique silico-calcaire. Le deuxième type est un panneau en béton armé de 200 mm, isolé avec du béton polystyrène de 280 mm d'épaisseur, avec une couche de parement en brique silico-calcaire. Le troisième type, voir Fig. 1. Les calculs thermiques sont donnés respectivement pour deux types de murs.

1). Composition des couches mur extérieur bâtiments : revêtement protecteur- mortier ciment-chaux de 30 mm d'épaisseur, λ = 0,84 W/(m× o C). La couche extérieure mesure 120 mm - en brique silico-calcaire M 100 avec degré de résistance au gel F 50, λ = 0,76 W/(m× o C) ; remplissage 280 mm – isolation – béton de polystyrène D200, GOST R 51263-99, λ = 0,075 W/(m× o C) ; couche intérieure 120 mm - en brique silico-calcaire, M 100, λ = 0,76 W/(m× o C). Les murs intérieurs sont enduits de mortier chaux-sable M 75, épaisseur 15 mm, λ = 0,84 W/(m× o C).

Rw= 1/8,7+0,030/0,84+0,120/0,76+0,280/0,075+0,120/0,76+0,015/0,84+1/23 = 4,26 m 2 × o C/W.

Résistance au transfert de chaleur des murs du bâtiment, avec surface de façade
Oh= 4989,6 m2, égal à : 4,26 m 2 × o C/O.

Coefficient d'uniformité thermique des murs extérieurs r, déterminé par la formule 12 SP 23-101 :

un je– largeur de l'inclusion thermoconductrice, un je = 0,120 m ;

L je– longueur de l'inclusion thermoconductrice, L je= 197,6 m (périmètre du bâtiment) ;

ok je – coefficient dépendant de l'inclusion thermoconductrice, déterminé selon adj. N SP 23-101 :

k je = 1,01 pour les connexions thermoconductrices aux rapports λm/λ= 2,3 et un/b= 0,23.

Alors la résistance réduite au transfert de chaleur des murs du bâtiment est égale à : 0,83 × 4,26 = 3,54 m 2 × o C/W.

2). Composition des couches du mur extérieur du bâtiment : enduit de protection - mortier ciment-chaux M 75, épaisseur 30 mm, λ = 0,84 W/(m× o C). La couche extérieure mesure 120 mm - en brique silico-calcaire M 100 avec degré de résistance au gel F 50, λ = 0,76 W/(m× o C) ; remplissage 280 mm – isolation – béton de polystyrène D200, GOST R 51263-99, λ = 0,075 W/(m× o C) ; couche intérieure 200 mm – béton armé panneau mural, λ= 2,04 W/(m× o C).

La résistance au transfert thermique du mur est égale à :

Rw= 1/8,7+0,030/0,84+0,120/0,76+0,280/0,075+
+0,20/2,04+1/23 = 4,2 m 2 × o C/W.

Les murs du bâtiment ayant une structure multicouche homogène, le coefficient d'uniformité thermique des murs extérieurs est accepté r= 0,7.

Alors la résistance réduite au transfert de chaleur des murs du bâtiment est égale à : 0,7 × 4,2 = 2,9 m 2 × o C/W.

Type de bâtiment - section ordinaire d'un immeuble résidentiel de 9 étages avec une distribution inférieure des tuyaux du système de chauffage et approvisionnement en eau chaude.

Un b= 342 m2.

surface technique souterrain - 342 m2.

Superficie des murs extérieurs au-dessus du niveau du sol Un b, w= 60,5 m2.

Les températures de conception du système de chauffage inférieur sont de 95 °C, l'alimentation en eau chaude de 60 °C. La longueur des canalisations du système de chauffage avec câblage inférieur est de 80 m. La longueur des canalisations d'alimentation en eau chaude est de 30 m. Il n'y a pas de sous-sol, donc la fréquence des échanges d'air dans ceux-ci. souterrain je= 0,5h -1 .

t int= 20 °C.

Sous-sol (au-dessus du sous-sol technique) - 1024,95 m2.

La largeur du sous-sol est de 17,6 m. La hauteur du mur extérieur est technique. souterrain, enterré dans le sol - 1,6 m de longueur totale. je coupe transversale clôture technique sous terre, enfoui dans le sol,

je= 17,6 + 2×1,6 = 20,8 m.

Température de l'air dans les locaux du premier étage t int= 20 °C.

Résistance au transfert de chaleur des murs extérieurs. les espaces souterrains au-dessus du niveau du sol sont acceptés conformément à la clause 9.3.2 de la SP 23-101. égale à la résistance au transfert de chaleur des murs extérieurs Rob. w= 3,03 m 2 ×°C/W.

Résistance réduite au transfert thermique des structures d'enceinte de la partie enterrée de la zone technique. les zones souterraines seront déterminées conformément à la clause 9.3.3 de la SP 23-101. comme pour les sols non isolés au sol dans le cas où les matériaux du sol et des murs ont calculé des coefficients de conductivité thermique λ≥ 1,2 W/(m o C). Résistance réduite au transfert de chaleur des clôtures techniques. souterrain, enfoui dans le sol a été déterminé selon le tableau 13 SP 23-101 et s'élevait à R ou rs= 4,52 m 2 ×°C/W.

Les murs du sous-sol sont constitués de : un bloc mural de 600 mm d'épaisseur, λ = 2,04 W/(m× o C).

Déterminons la température de l'air dans ceux-ci. souterrain t int b

Pour le calcul, nous utilisons les données du tableau 12 [SP 23-101]. À la température de l'air dans ceux-ci. densité souterraine de 2 °C flux de chaleur des canalisations augmentera par rapport aux valeurs​​données dans le tableau 12 de la valeur du coefficient obtenu à partir de l'équation 34 [SP 23-101] : pour les canalisations du système de chauffage - du coefficient [(95 - 2)/(95 - 18)] 1,283 = 1,41 ; pour les conduites d'alimentation en eau chaude - [(60 - 2)/(60 - 18) 1,283 = 1,51. Ensuite, nous calculons la valeur de la température t int bà partir de l'équation du bilan thermique à une température souterraine désignée de 2 °C

t int b= (20×342/1,55 ​​+ (1,41 25 80 + 1,51 14,9 30) - 0,28×823×0,5×1,2×26 - 26×430/4,52 - 26×60,5/3,03)/

/(342/1,55 ​​+ 0,28×823×0,5×1,2 + 430/4,52 +60,5/3,03) = 1316/473 = 2,78 °C.

Le flux de chaleur à travers le sous-sol était

qb. c= (20 – 2,78)/1,55 ​​= 11,1 W/m2.

Ainsi, dans ceux en sous-sol, une protection thermique équivalente aux normes est assurée non seulement par des barrières (murs et sols), mais également par la chaleur des canalisations des systèmes de chauffage et d'alimentation en eau chaude.

1.2.3 Chevauchement technique. souterrain

La clôture a une superficie Un f= 1024,95 m2.

Structurellement, le chevauchement se fait comme suit.

2,04 W/(m × o C). Chape ciment-sable de 20 mm d'épaisseur, λ =
0,84 W/(m × o C). Isolation en mousse de polystyrène extrudé "Rufmat", ρo=32 kg/m 3, λ = 0,029 W/(m× o C), 60 mm d'épaisseur selon GOST 16381. Entrefer, λ = 0,005 W/(m× o C), 10 mm d'épaisseur. Planches pour revêtement de sol, λ = 0,18 W/(m× o C), 20 mm d'épaisseur selon GOST 8242.

R f= 1/8,7+0,22/2,04+0,020/0,84+0,060/0,029+

0,010/0,005+0,020/0,180+1/17 = 4,35 m 2 × o C/O.

Conformément à la clause 9.3.4 SP 23-101, nous déterminerons la valeur de la résistance au transfert de chaleur requise du sous-sol au-dessus du sous-sol technique Rс selon la formule

R o = nR demande,

Où n- coefficient déterminé à la température minimale acceptée de l'air dans le sous-sol t int b= 2°C.

n = (t int - t int b)/(t int - texte ext) = (20 - 2)/(20 + 26) = 0,39.

Alors R avec= 0,39 × 4,35 = 1,74 m2 × °C/W.

Vérifions si la protection thermique du plafond au-dessus du sous-sol technique répond aux exigences du différentiel standard D. tn= 2 °C pour le sol du premier étage.

À l'aide de la formule (3) SNiP 23 - 02, nous déterminons la résistance minimale admissible au transfert de chaleur

R o min =(20 - 2)/(2×8,7) = 1,03 m 2 ×°C/W< R c = 1,74 m 2 ×°C/W.

1.2.4 Étage du grenier

Surface au sol Un c= 1024,95 m2.

Dalle en béton armé sols, épaisseur 220 mm, λ =
2,04 W/(m × o C). Isolation des mini-dalles JSC " Laine minérale», r =140-
175 kg/m 3, λ = 0,046 W/(m× o C), 200 mm d'épaisseur selon GOST 4640. Sur le dessus, le revêtement a une chape ciment-sable de 40 mm d'épaisseur, λ = 0,84 W/(m× o C).

Alors la résistance au transfert de chaleur est égale à :

R c= 1/8,7+0,22/2,04+0,200/0,046+0,04/0,84+1/23=4,66 m2 × o C/W.

1.2.5 Revêtement des combles

Dalle de plancher en béton armé, épaisseur 220 mm, λ =
2,04 W/(m × o C). Isolation en graviers d'argile expansée, r=600 kg/m 3, λ =
0,190 W/(m× o C), épaisseur 150 mm selon GOST 9757 ; Dalle minérale de JSC "Laine minérale", 140-175 kg/m3, λ = 0,046 W/(m×oC), 120 mm d'épaisseur selon GOST 4640. Sur le dessus, le revêtement est recouvert d'une chape ciment-sable de 40 mm d'épaisseur, λ = 0,84 W/ (m×o C).

Alors la résistance au transfert de chaleur est égale à :

R c= 1/8,7+0,22/2,04+0,150/0,190+0,12/0,046+0,04/0,84+1/17=3,37 m2 × o C/W.

1.2.6 Fenêtres

Les conceptions translucides modernes de fenêtres de protection thermique utilisent des fenêtres à double vitrage et, pour effectuer jardinières et les vannes, principalement Profilés PVC ou des combinaisons de ceux-ci. Lors de la fabrication de fenêtres à double vitrage en verre flotté, les fenêtres offrent une résistance réduite au transfert de chaleur calculée ne dépassant pas 0,56 m 2 × o C/W, ce qui répond aux exigences réglementaires pour leur certification.

Superficie des ouvertures de fenêtres UN F= 1002,24 m2.

La résistance au transfert de chaleur des fenêtres est acceptée RF= 0,56 m 2 × o C/O.

1.2.7 Coefficient de transfert thermique réduit

Le coefficient réduit de transfert thermique à travers l'enveloppe extérieure du bâtiment, W/(m 2 ×°C), est déterminé par la formule 3.10 [TSN 23 - 329 - 2002] en tenant compte des structures adoptées dans le projet :

1,13(4989,6 / 2,9+1002,24 / 0,56+1024,95 / 4,66+1024,95 / 4,35) / 8056,9 = 0,54 W/(m2 × °C).

1.2.8 Coefficient de transfert de chaleur conditionnel

Le coefficient de transfert thermique conditionnel d'un bâtiment, prenant en compte les déperditions thermiques dues à l'infiltration et à la ventilation, W/(m 2 ×°C), est déterminé par la formule G.6 [SNiP 23 - 02] en tenant compte des conceptions adoptées dans le projet :

Où Avec – chaleur spécifique air, égal à 1 kJ/(kg×°C) ;

β ν – coefficient de réduction du volume d'air dans le bâtiment, tenant compte de la présence de structures d'enceinte internes, égal à β ν = 0,85.

0,28 × 1 × 0,472 × 0,85 × 25026,57 × 1,305 × 0,9/8056,9 = 0,41 W/(m 2 × °C).

Le taux de renouvellement d'air moyen d'un bâtiment pendant la période de chauffage est calculé à partir du renouvellement d'air total dû à la ventilation et à l'infiltration selon la formule

n / A= [(3×1714,32) × 168/168+(95×0,9×

×168)/(168×1,305)] / (0,85×12984) = 0,479 h -1 .

– la quantité d'air infiltré, kg/h, entrant dans le bâtiment par les structures d'enceinte pendant la journée de la période de chauffage, est déterminée par la formule G.9 [SNiP 23-02-2003] :

19,68/0,53×(35,981/10) 2/3 + (2,1×1,31)/0,53×(56,55/10) 1/2 = 95 kg/h.

– en conséquence pour escalier différence calculée de pression de l'air extérieur et intérieur pour les fenêtres et portes de balcon et les portes d'entrée extérieures sont déterminées par la formule 13 [SNiP 23-02-2003] pour les fenêtres et portes-fenêtres, en remplaçant la valeur 0,55 par 0,28 et en calculant la densité selon la formule 14 [SNiP 23-02-2003] à la température de l'air correspondante , Papa.

∆р e d= 0,55× Η ×( ext -γ entier) + 0,03× ext×ν 2 .

Où Η = 30,4 m – hauteur du bâtiment ;

– densité spécifique respectivement air extérieur et intérieur, N/m 3.

γ ext = 3463/(273-26) = 14,02 N/m 3,

γ int = 3463/(273+21) = 11,78 N/m 3 .

∆р F= 0,28×30,4×(14,02-11,78)+0,03×14,02×5,9 2 = 35,98 Pa.

∆р éd.= 0,55×30,4×(14,02-11,78)+0,03×14,02×5,9 2 = 56,55 Pa.

– densité moyenne air soufflé pour la période de chauffage, kg/m3, ,

353/ = 1,31 kg/m3.

Vh= 25026,57 m3.

1.2.9 Coefficient de transfert thermique global

Le coefficient de transfert thermique conditionnel d'un bâtiment, prenant en compte les déperditions thermiques dues à l'infiltration et à la ventilation, W/(m 2 ×°C), est déterminé par la formule G.6 [SNiP 23-02-2003] en tenant compte des conceptions adopté dans le projet :

0,54 + 0,41 = 0,95 W/(m 2 ×°C).

1.2.10 Comparaison des résistances de transfert thermique normalisées et réduites

Les résultats des calculs sont comparés dans le tableau. 2 résistances de transfert thermique normalisées et réduites.

Tableau 2 - Standardisé Rreg et donné R r o résistance au transfert de chaleur des enceintes de bâtiments

1.2.11 Protection contre l'engorgement des ouvrages d'enceinte

Température surface intérieure les structures enveloppantes doivent être supérieures à la température du point de rosée t d=11,6 o C (3 o C pour les fenêtres).

Température de la surface interne des structures enveloppantes τ entier, est calculé à l'aide de la formule Ya.2.6 [SP 23-101] :

τ entier = t int-(t int-texte)/(R r× αint),

pour la construction de murs :

τ entier=20-(20+26)/(3,37×8,7)=19,4 °C > t d=11,6 °C ;

pour le revêtement du sol technique :

τ entier=2-(2+26)/(4,35×8,7)=1,3 °C<t d=1,5 °C, (φ=75 %) ;

pour les fenêtres :

τ entier=20-(20+26)/(0,56×8,0)=9,9 °C > t d=3°C.

La température de condensation sur la surface interne de la structure a été déterminée par Identifiant diagramme d'air humide.

Les températures des surfaces structurelles internes satisfont aux conditions permettant d'éviter la condensation de l'humidité, à l'exception des structures techniques des plafonds et des planchers.

1.2.12 Caractéristiques d'aménagement de l'espace du bâtiment

Les caractéristiques d'aménagement de l'espace du bâtiment sont établies conformément au SNiP 23-02.

Coefficient de vitrage des façades de bâtiments f:

f = A F /A W + F = 1002,24 / 5992 = 0,17

Indicateur de compacité du bâtiment, 1/m :

8056,9 / 25026,57 = 0,32 m-1 .

1.3.3 Consommation d'énergie thermique pour chauffer le bâtiment

Consommation d'énergie thermique pour chauffer le bâtiment pendant la période de chauffage Q h y, MJ, déterminé par la formule G.2 [SNiP 23 - 02] :

0,8 – coefficient de réduction du gain thermique dû à l'inertie thermique des structures enveloppantes (recommandé) ;

1.11 – coefficient prenant en compte la consommation thermique supplémentaire du système de chauffage associée à la discrétion du flux thermique nominal de la gamme de produits appareils de chauffage, leur déperdition de chaleur supplémentaire à travers les sections derrière le radiateur des clôtures, température élevée air dans chambres d'angle, perte de chaleur des canalisations traversant des pièces non chauffées.

Déperdition thermique générale du bâtiment Qh, MJ, pour la période de chauffage sont déterminés par la formule G.3 [SNiP 23 - 02] :

Qh= 0,0864×0,95×4858,5×8056,9 = 3212976 MJ.

Gains de chaleur des ménages pendant la saison de chauffage Q entier, MJ, sont déterminés par la formule G.10 [SNiP 23 - 02] :

Où q entier= 10 W/m2 – la quantité de chaleur domestique générée pour 1 m2 de zone résidentielle ou la superficie estimée d'un bâtiment public.

Q entier= 0,0864 × 10 × 205 × 3940 = 697853 MJ.

Gain de chaleur par les fenêtres de rayonnement solaire pendant la saison de chauffage Questions, MJ, sont déterminés par la formule 3.10 [TSN 23 - 329 - 2002] :

Q s =τ F × k F ×(UNE F 1 ×I 1 +UNE F 2 ×I 2 +UNE F 3 ×I 3 +UNE F 4 ×I 4)+τscy× k scy ×A scy ×I hor ,

Qs = 0,76 × 0,78 × (425,25 × 587 + 25,15 × 1339 + 486 × 1176 + 66 × 1176) = 552756 MJ.

Q h y= ×1,11 = 2,566917 MJ.

1.3.4 Consommation spécifique estimée d'énergie thermique

La consommation spécifique estimée d'énergie thermique pour chauffer un bâtiment pendant la période de chauffage, kJ/(m 2 × o S×jour), est déterminée par la formule
D.1 :

10 3 × 2 566917 /(7258 × 4858,5) = 72,8 kJ/(m 2 × o S×jour)

Selon le tableau. 3.6 b [TSN 23 – 329 – 2002] la consommation spécifique normalisée d'énergie thermique pour chauffer un immeuble résidentiel de neuf étages est de 80 kJ/(m 2 × o S×jour) ou 29 kJ/(m 3 × o S×jour).

CONCLUSION

Dans le projet d'un immeuble résidentiel de 9 étages, des techniques spéciales ont été utilisées pour augmenter l'efficacité énergétique du bâtiment, telles que :

¾ appliqué solution constructive, permettant non seulement d'effectuer construction rapide objet, mais également d'utiliser divers matériaux structurels et isolants et formes architecturales dans la structure d'enceinte extérieure à la demande du client et en tenant compte des capacités existantes du secteur de la construction de la région,

¾ le projet comprend l'isolation thermique des canalisations de chauffage et d'alimentation en eau chaude,

¾ des matériaux d'isolation thermique modernes ont été utilisés, en particulier le béton de polystyrène D200, GOST R 51263-99,

¾ dans les conceptions translucides modernes de fenêtres à isolation thermique, des fenêtres à double vitrage sont utilisées et pour la fabrication de cadres et de châssis de fenêtres, on utilise principalement des profilés en PVC ou leurs combinaisons. Lors de la fabrication de fenêtres à double vitrage en verre flotté, les fenêtres offrent une résistance au transfert de chaleur réduite calculée de 0,56 W/(m×oC).

L'efficacité énergétique du bâtiment résidentiel conçu est déterminée par les éléments suivants principal critères:

¾ consommation spécifique d'énergie thermique pour le chauffage pendant la période de chauffage q h des,kJ/(m 2 ×°C×jour) [kJ/(m 3 ×°C×jour)];

¾ indicateur de compacité du bâtiment k e,1/mois ;

¾ coefficient de vitrage de la façade du bâtiment f.

À la suite des calculs, les conclusions suivantes peuvent être tirées :

1. Les structures d'enceinte d'un immeuble résidentiel de 9 étages sont conformes aux exigences du SNiP 23-02 en matière d'efficacité énergétique.

2. Le bâtiment est conçu pour supporter températures optimales et l'humidité de l'air tout en garantissant les coûts de consommation d'énergie les plus bas.

3. Indice de compacité du bâtiment calculé k e= 0,32 est égal à celui normatif.

4. Le coefficient de vitrage de la façade du bâtiment f=0,17 est proche de la valeur standard f=0,18.

5. Le degré de réduction de la consommation d'énergie thermique pour chauffer le bâtiment par rapport à la valeur standard était de moins 9 %. Cette valeur de paramètre correspond normale classe d'efficacité énergétique thermique du bâtiment selon le tableau 3 SNiP 23/02/2003 Protection thermique bâtiments.

PASSEPORT ÉNERGÉTIQUE DU BÂTIMENT

Description:

Conformément au dernier SNiP « Protection thermique des bâtiments », la rubrique « Efficacité énergétique » est obligatoire pour tout projet. L'objectif principal de cette section est de prouver que la consommation de chaleur spécifique pour le chauffage et la ventilation du bâtiment est inférieure à la valeur standard.

Calcul du rayonnement solaire dans heure d'hiver

Flux de rayonnement solaire total arrivant pendant la période de chauffage sur les surfaces horizontales et verticales dans des conditions nuageuses réelles, kWh/m2 (MJ/m2)

Flux de rayonnement solaire total arrivant pour chaque mois de la période de chauffage sur les surfaces horizontales et verticales dans des conditions nuageuses réelles, kWh/m2 (MJ/m2)

Grâce aux travaux effectués, des données ont été obtenues sur l'intensité du rayonnement solaire total (direct et diffus) tombant sur des surfaces verticales orientées différemment pour 18 villes russes. Ces données peuvent être utilisées dans une conception réelle.

Littérature

1. SNiP 23-02-2003 « Protection thermique des bâtiments ». – M. : Gosstroy de Russie, FSUE TsPP, 2004.

2. Ouvrage de référence scientifique et appliqué sur le climat de l'URSS. Parties 1 à 6. Vol. 1 à 34. – Saint-Pétersbourg. : Gidrometeoizdat, 1989-1998.

3. SP 23-101-2004 « Conception de la protection thermique des bâtiments ». – M. : Entreprise unitaire de l'État fédéral TsPP, 2004.

4. MGSN 2.01-99 « Économies d'énergie dans les bâtiments. Normes de protection thermique et d’approvisionnement en chaleur et en eau. – M. : Entreprise Unitaire d’État « NIAC », 1999.

5. SNiP 23-01-99* « Climatologie du bâtiment ». – M. : Gosstroy de Russie, Entreprise unitaire d'État TsPP, 2003.

6. Climatologie de la construction : Manuel de référence du SNiP. – M. : Stroyizdat, 1990.

Les systèmes de chauffage et de ventilation doivent offrir des conditions microclimatiques acceptables et environnement aérien locaux. Pour ce faire, il est nécessaire de maintenir un équilibre entre les déperditions thermiques et les gains thermiques du bâtiment. La condition d'équilibre thermique d'un bâtiment peut être exprimée comme l'égalité

$$Q=Q_t+Q_i=Q_0+Q_(télévision),$$

où $Q$ est la perte de chaleur totale du bâtiment ; $Q_т$ – perte de chaleur par transfert de chaleur à travers les clôtures extérieures ; $Q_and$ – perte de chaleur par infiltration due à l'air froid entrant dans la pièce par des fuites dans les enceintes extérieures ; $Q_0$ – apport de chaleur au bâtiment via système de chauffage; $Q_(tv)$ – génération de chaleur interne.

Les déperditions thermiques d'un bâtiment dépendent principalement du premier terme $Q_т$. Ainsi, pour faciliter le calcul, les déperditions thermiques du bâtiment peuvent être représentées comme suit :

$$Q=Q_t·(1+μ),$$

où $μ$ est le coefficient d'infiltration, qui est le rapport entre la perte de chaleur par infiltration et la perte de chaleur par transfert de chaleur à travers les clôtures extérieures.

La source de génération de chaleur interne $Q_(tv)$ dans les bâtiments résidentiels est généralement constituée de personnes, d'appareils de cuisson (cuisinières à gaz, électriques et autres), luminaires. Ces dégagements de chaleur sont en grande partie aléatoires et ne peuvent en aucun cas être contrôlés dans le temps.

De plus, les émissions de chaleur ne sont pas réparties uniformément dans tout le bâtiment. Dans les pièces à forte densité de population, la production de chaleur interne est relativement importante et dans les pièces à faible densité, elle est insignifiante.

Pour garantir des conditions de température normales dans les zones résidentielles, les systèmes hydrauliques et régime de température réseau de chaleur dans les conditions les plus défavorables, c'est-à-dire selon le mode de chauffage des pièces à dégagement thermique nul.

La résistance au transfert thermique donnée des structures translucides (fenêtres, vitraux des portes de balcon, lanternes) est acceptée sur la base des résultats d'essais dans un laboratoire accrédité ; en l'absence de telles données, elle est évaluée selon la méthodologie de l'annexe K du.

La résistance réduite au transfert de chaleur des structures enveloppantes avec des espaces d'air ventilés doit être calculée conformément à l'annexe K du SP 50.13330.2012 Protection thermique des bâtiments (SNiP 02.23.2003).

Le calcul des caractéristiques spécifiques de protection thermique d'un bâtiment est établi sous la forme d'un tableau qui doit contenir les informations suivantes :

• Le nom de chaque fragment qui constitue l’enveloppe du bâtiment ;
• La superficie de chaque fragment ;
• La résistance réduite au transfert de chaleur de chaque fragment en référence au calcul (selon l'annexe E du SP 50.13330.2012 Protection thermique des bâtiments (SNiP 02.23.2003)) ;
• Coefficient qui prend en compte la différence entre la température interne ou externe d'un fragment structurel par rapport à celles adoptées dans le calcul GSOP.

Le tableau suivant présente la forme du tableau de calcul des caractéristiques spécifiques d'isolation thermique d'un bâtiment

La caractéristique spécifique de ventilation d'un bâtiment, W / (m 3 ∙°C), doit être déterminée par la formule

$$k_(vent)=0,28·c·n_v·β_v·ρ_в^(vent)·(1-k_(eff)),$$

où $c$ est la capacité thermique spécifique de l'air, égale à 1 kJ/(kg °C) ; $β_v$ est le coefficient de réduction du volume d'air dans le bâtiment, prenant en compte la présence de structures d'enceinte internes. S'il n'y a pas de données, prenons $β_v=0,85$ ; $ρ_в^(vent)$ – densité moyenne de l'air soufflé pendant la période de chauffage, calculée par la formule, kg/m3 :

$$ρ_в^(vent)=\frac(353)(273+t_(from));$$

$n_в$ – taux de renouvellement d'air moyen du bâtiment pendant la période de chauffage, h –1 ; $k_(eff)$ – coefficient d'efficacité du récupérateur.

Le coefficient d'efficacité du récupérateur est différent de zéro si la perméabilité à l'air moyenne des appartements et locaux résidentiels bâtiments publics(avec alimentation et évacuation fermées trous d'aération) fournit pendant la période d'essai un taux de renouvellement d'air de $n_(50)$, h–1, à une différence de pression de 50 Pa d'air extérieur et intérieur lors d'une ventilation mécanique $n_(50) ≤ 2$ h–1.

Le taux de renouvellement d'air des bâtiments et des locaux à une différence de pression de 50 Pa et leur perméabilité à l'air moyenne sont déterminés selon GOST 31167.

Le taux de renouvellement d’air moyen d’un bâtiment pendant la période de chauffage est calculé à partir du renouvellement d’air total dû à la ventilation et à l’infiltration selon la formule h –1 :

$$n_v=\frac(\frac(L_(vent) n_(vent))(168) + \frac(G_(inf) n_(inf))(168 ρ_v^(vent)))(β_v V_(from) ),$$

où $L_(vent)$ est la quantité d'air soufflé dans le bâtiment avec un afflux non organisé ou la valeur standardisée avec ventilation mécanique, m 3 / h, égal pour : a) les immeubles résidentiels avec une occupation estimée des appartements inférieure à 20 m 2 superficie totale par personne 3$·A_f$, b) autres bâtiments résidentiels 0,35·h_(fl)(A_f)$, mais pas moins de 30·m$ ; où $m$ est le nombre estimé de résidents dans le bâtiment, c) public et bâtiments administratifs accepté sous condition : pour les bâtiments administratifs, les bureaux, les entrepôts et les supermarchés $4·A_r$, pour les dépanneurs, les établissements de santé, les usines services aux consommateurs, arènes sportives, musées et expositions $5·A_р$, pour les établissements préscolaires, les écoles, les établissements d'enseignement secondaire technique et supérieur établissements d'enseignement 7$A_r$, pour les complexes sportifs, récréatifs et culturels-loisirs, les restaurants, les cafés, les gares 10$A_r$ ; $A_ж$, $A_р$ – pour les immeubles d'habitation – la superficie des locaux d'habitation, qui comprennent les chambres à coucher, les chambres d'enfants, les salons, les bureaux, les bibliothèques, les salles à manger, les cuisines-salles à manger ; pour les bâtiments publics et administratifs - la superficie estimée déterminée conformément au SP 118.13330 comme la somme des superficies de tous les locaux, à l'exception des couloirs, vestibules, passages, escaliers, cages d'ascenseur, escaliers et rampes intérieurs ouverts, ainsi que des locaux destiné au placement d'équipements d'ingénierie et de réseaux, m 2 ; $h_(floor)$ – hauteur du sol du sol au plafond, m ; $n_(vent)$ – nombre d'heures de fonctionnement de la ventilation mécanique au cours de la semaine ; 168 – nombre d'heures dans une semaine ; $G_(inf)$ - la quantité d'air infiltrée dans le bâtiment à travers les structures d'enceinte, kg/h : pour les bâtiments résidentiels - air entrant dans les escaliers pendant la période de chauffage, pour les bâtiments publics - air entrant par les fuites dans les structures et portes translucides, peut être accepté pour les édifices publics en dehors des heures de travail selon le nombre d'étages du bâtiment : jusqu'à trois étages – égal à 0,1 $·β_v·V_(total)$, de quatre à neuf étages 0,15 $·β_v·V_( total)$, au-dessus de neuf étages $0,2·β_v ·V_(total)$, où $V_(total)$ est le volume chauffé de la partie publique du bâtiment ; $n_(inf)$ – nombre d'heures de comptabilité d'infiltration au cours d'une semaine, h, égal à 168 pour les bâtiments avec équilibre ventilation d'alimentation et d'extraction et (168 – $n_(vent)$) pour les bâtiments dans les locaux desquels la pression de l'air est maintenue pendant le fonctionnement de la ventilation mécanique forcée ; $V_(from)$ – volume chauffé du bâtiment, égal au volume limité par les surfaces intérieures des clôtures extérieures des bâtiments, m 3 ;

Dans les cas où un bâtiment est constitué de plusieurs zones avec des taux de renouvellement d'air différents, les taux de renouvellement d'air moyens sont trouvés pour chaque zone séparément (les zones dans lesquelles le bâtiment est divisé doivent constituer la totalité du volume chauffé). Tous les taux de renouvellement d'air moyens obtenus sont résumés et le coefficient total est introduit dans la formule de calcul des caractéristiques de ventilation spécifiques du bâtiment.

La quantité d'air infiltré pénétrant dans la cage d'escalier d'un immeuble d'habitation ou dans les locaux d'un établissement public par des fuites lors du remplissage des ouvertures, en supposant qu'elles soient toutes situées du côté au vent, doit être déterminée par la formule :

$$G_(inf)=\left(\frac(A_(ok))(R_(i,ok)^(tr))\right)·\left(\frac(Δp_(ok))(10)\right )^(\frac(2)(3))+\left(\frac(A_(dv))(R_(i,dv)^(tr))\right)·\left(\frac(Δp_(dv) )(10)\right)^(\frac(1)(2))$$

où $A_(ok)$ et $A_(dv)$ sont respectivement la superficie totale des fenêtres, portes-fenêtres et portes d'entrée extérieures, m 2 ; $R_(i,ok)^(tr)$ et $R_(i,dv)^(tr)$ – respectivement, la résistance à la perméabilité à l'air requise des fenêtres et portes de balcon et des portes d'entrée extérieures, (m 2 h)/kg ; $Δp_(ok)$ et $Δp_(dv)$ – respectivement, la différence calculée de pression de l'air extérieur et intérieur, Pa, pour les fenêtres et portes de balcon et les portes d'entrée extérieures, est déterminée par la formule :

$$Δp=0,55·H·(γ_н-γ_в)+0,03·γ_н·v^2,$$

pour les fenêtres et portes-fenêtres en remplaçant la valeur 0,55 par 0,28 et en calculant la densité à l'aide de la formule :

$$γ=\frac(3463)(273+t),$$

où $γ_н$, $γ_в$ – densité de l'air extérieur et intérieur, respectivement, N/m3 ; t – température de l'air : interne (pour déterminer $γ_in$) – prise selon paramètres optimaux selon GOST 12.1.005, GOST 30494 et SanPiN 2.1.2.2645 ; externe (pour déterminer $γ_н$) – est considérée comme égale à la température moyenne de la période de cinq jours la plus froide avec une probabilité de 0,92 selon SP 131.13330 ; $v$ est le maximum des vitesses moyennes du vent par direction pour janvier, dont la fréquence est de 16 % ou plus, adoptée selon SP 131.13330.

Les caractéristiques spécifiques du dégagement de chaleur domestique d'un bâtiment, W/(m 3 °C), doivent être déterminées par la formule :

$$k_(vie)=\frac(q_(vie)·A_w)(V_(vie)·(t_in-t_(from))),$$

où $q_(ménage)$ est la quantité de chaleur domestique générée par 1 m2 de zone résidentielle ou la superficie estimée d'un bâtiment public, W/m2, acceptée pour :

• immeubles résidentiels dont l'occupation estimée des appartements est inférieure à 20 m 2 de superficie totale par personne $q_(ménage)=17$ W/m2 ;
• immeubles résidentiels dont l'occupation estimée des appartements est de 45 m 2 de superficie totale ou plus par personne $q_(ménage)=10$ W/m2 ;
• autres immeubles d'habitation - en fonction de l'occupation estimée des appartements par interpolation de la valeur $q_(ménage)$ entre 17 et 10 W/m2 ;
• pour les bâtiments publics et administratifs, les émissions thermiques des ménages sont prises en compte en fonction du nombre estimé de personnes (90 W/personne) dans le bâtiment, de l'éclairage (en fonction de la puissance installée) et des équipements de bureau (10 W/m2) en tenant compte des travaux heures par semaine.

La caractéristique spécifique de l'apport de chaleur dans un bâtiment provenant du rayonnement solaire, W/(m °C), doit être déterminée à l'aide de la formule :

$$k_(rad)=(11,6·Q_(rad)^(année))(V_(de)·GSOP),$$

où $Q_(rad)^(année)$ est l'apport de chaleur par les fenêtres et les lucarnes provenant du rayonnement solaire pendant la saison de chauffage, MJ/an, pour quatre façades de bâtiments orientées dans quatre directions, déterminé par la formule :

$$Q_(rad)^(année)=τ_(1ok)·τ_(2ok)·(A_(ok1)·I_1+A_(ok2)·I_2+A_(ok3)·I_3+A_(ok4)·I_4) +τ_(1fond)·τ_(2fond)·A_(fond)·I_(horizon),$$

où $τ_(1ok)$, $τ_(1back)$ sont les coefficients de pénétration relative du rayonnement solaire pour les remplissages transmettant la lumière des fenêtres et des lucarnes, respectivement, pris selon les données de passeport des produits transmettant la lumière correspondants ; en l’absence de données, elles doivent être acceptées selon un ensemble de règles ; lucarnes avec un angle d'inclinaison des obturations par rapport à l'horizon de 45° ou plus doit être considéré comme fenêtres verticales, avec un angle d'inclinaison inférieur à 45° - comme les lucarnes ; $τ_(2ok)$, $τ_(2background)$ – coefficients prenant en compte l'ombrage de l'ouverture lumineuse des fenêtres et des lucarnes, respectivement, par des éléments de remplissage opaques, adoptés selon les données de conception ; en l’absence de données, elles doivent être acceptées selon un ensemble de règles ; $A_(ok1)$, $A_(ok2)$, $A_(ok3)$, $A_(ok4)$ – zone d'ouvertures lumineuses des façades des bâtiments (la partie aveugle des portes des balcons est exclue), respectivement orientés dans quatre directions, m 2 ; $A_(fond)$ - surface des ouvertures lumineuses des lucarnes du bâtiment, m 2 ; $I_1$, $I_2$, $I_3$, $I_4$ – valeur moyenne du rayonnement solaire sur les surfaces verticales pendant la période de chauffage dans des conditions nuageuses réelles, respectivement orientées le long des quatre façades du bâtiment, MJ/(m 2 an) , déterminé par la méthode ensemble de règles TSN 23-304-99 et SP 23-101-2004 ; $I_(hor)$ est la valeur moyenne du rayonnement solaire sur une surface horizontale pendant la période de chauffage dans des conditions nuageuses réelles, MJ/(m 2 an), déterminée selon l'ensemble des règles TSN 23-304-99 et SP 23 -101-2004.

La consommation spécifique d'énergie thermique pour le chauffage et la ventilation du bâtiment pendant la période de chauffage, kWh/(m 3 an), doit être déterminée par la formule :

$$q=0,024·GSOP·q_(de)^r.$$

La consommation d'énergie thermique pour le chauffage et la ventilation du bâtiment pendant la période de chauffage, en kWh/an, doit être déterminée à l'aide de la formule :

$$Q_(de)^(année)=0,024·GSOP·V_(de)·q_(de)^r.$$

Sur la base de ces indicateurs, un passeport énergétique est élaboré pour chaque bâtiment. Passeport énergétique d'un projet de construction : un document contenant les éléments énergétiques, thermiques et caractéristiques géométriquesà la fois les bâtiments existants et les conceptions de bâtiments et de leurs structures enveloppantes, et établir le respect de leurs exigences documents réglementaires et classe d'efficacité énergétique.

Le passeport énergétique du projet de construction est élaboré afin de fournir un système de suivi de la consommation d'énergie thermique pour le chauffage et la ventilation du bâtiment, ce qui implique d'établir la conformité de la protection thermique et des caractéristiques énergétiques du bâtiment avec les indicateurs normés définis dans ces normes et (ou) les exigences d'efficacité énergétique des objets construction d'immobilisations, déterminé par la législation fédérale.

Le passeport énergétique du bâtiment est établi conformément à l'annexe D. Le formulaire pour remplir le passeport énergétique du projet de construction en SP 50.13330.2012 Protection thermique des bâtiments (SNiP 23.02.2003).

Les systèmes de chauffage doivent assurer un chauffage uniforme de l'air intérieur pendant toute la période de chauffage, ne pas créer d'odeurs et ne pas polluer l'air intérieur. substances nocivesémis pendant le fonctionnement, ne créent pas de bruit supplémentaire, doivent être accessibles aux réparations en cours et service.

Les appareils de chauffage doivent être facilement accessibles pour le nettoyage. Pour le chauffage de l'eau, température de surface appareils de chauffage ne doit pas dépasser 90°C. Pour les appareils dont la température de surface chauffante est supérieure à 75°C, il est nécessaire de prévoir des barrières de protection.

Ventilation naturelle les locaux d'habitation doivent être réalisés par circulation d'air à travers des bouches d'aération, des impostes ou à travers des ouvertures spéciales dans châssis de fenêtre Et conduits de ventilation. Des ouvertures d’évacuation des conduits doivent être prévues dans les cuisines, les salles de bains, les toilettes et les armoires de séchage.

La charge de chauffage est généralement 24 heures sur 24. À constante température extérieure, de la vitesse du vent et de la nébulosité, la charge calorifique des bâtiments résidentiels est presque constante. Charge calorifique des bâtiments publics et entreprises industrielles a un horaire quotidien incohérent, et souvent hebdomadaire, lorsque, afin d'économiser de la chaleur, l'apport de chaleur pour le chauffage est artificiellement réduit en dehors des heures de travail (la nuit et le week-end).

La charge de ventilation change beaucoup plus brusquement pendant la journée et selon le jour de la semaine, car la ventilation, en règle générale, ne fonctionne pas en dehors des heures de travail des entreprises et institutions industrielles.

MINISTÈRE DE L'ÉDUCATION ET DES SCIENCES DE LA FÉDÉRATION DE RUSSIE

Budget de l'État fédéral établissement d'enseignement formation professionnelle supérieure

"Université d'État - complexe d'enseignement, de recherche et de production"

Institut d'Architecture et de Construction

Département : « Construction urbaine et économie »

Discipline : « Physique des Structures »

TRAVAIL DE COURS

"Protection thermique des bâtiments"

Complété par l'étudiante : Arkharova K.Yu.

• Introduction
• Formulaire de mission
• 1 . Certificat climatique
• 2 . Calcul thermique
• 2.1 Calcul thermique des structures enveloppantes
• 2.2 Calcul des structures enveloppantes des sous-sols « chauds »
• 2.3 Calcul thermique des fenêtres
• 3 . Calcul de la consommation spécifique d'énergie thermique pour le chauffage pendant la période de chauffage
• 4 . Absorption de chaleur des surfaces de sol
• 5 . Protection de l'enveloppe du bâtiment contre l'engorgement
• Conclusion
• Liste des sources et de la littérature utilisée
• Annexe A

Introduction

La protection thermique est un ensemble de mesures et de technologies d'économie d'énergie qui permettent d'augmenter l'isolation thermique des bâtiments. à des fins diverses, réduire les pertes de chaleur dans les pièces.

La tâche consistant à garantir les qualités techniques thermiques nécessaires des structures d'enceinte externes est résolue en leur conférant la résistance thermique et la résistance au transfert de chaleur requises.

La résistance au transfert de chaleur doit être suffisamment élevée pour garantir des conditions de température hygiéniquement acceptables sur la surface de la structure faisant face à la pièce pendant la période la plus froide de l'année. La stabilité thermique des structures s'apprécie par leur capacité à maintenir une température relative constante dans les locaux avec des fluctuations périodiques de la température de l'air ambiant bordant les structures et du flux de chaleur les traversant. Le degré de stabilité thermique de la structure dans son ensemble est largement déterminé par propriétés physiques le matériau à partir duquel est constituée la couche externe de la structure, qui absorbe fortes fluctuations température.

Dans ce travail de cours Un calcul d'ingénierie thermique de l'enveloppe du bâtiment sera effectué maison individuelle, dont la zone de construction est Arkhangelsk.

Formulaire de mission

1 Zone de chantier :

Arkhangelsk.

2 Structure du mur (nom matériau de construction, isolation, épaisseur, densité) :

1ère couche - béton polystyrène modifié avec laitier-ciment Portland (=200 kg/m3; ?=0,07 W/(m*K); ?=0,36 m)

2ème couche - mousse de polystyrène extrudé (=32 kg/m3; ?=0,031 W/(m*K); ?=0,22 m)

3ème couche - béton perlite (=600 kg/m3; ?=0,23 W/(m*K); ?=0,32 m

3 Matériau d'inclusion thermoconductrice :

perlibéton (=600 kg/m3; ?=0,23 W/(m*K); ?=0,38 m

Conception à 4 étages :

1ère couche - linoléum (=1800 kg/m 3 ; s=8,56 W/(m 2 °C) ; ?=0,38 W/(m 2 °C) ; ?=0,0008 m

2ème couche - chape ciment-sable (=1800 kg/m 3 ; s=11,09 W/(m 2 °C) ; ?=0,93 W/(m 2 °C) ; ?=0,01 m)

3ème couche - panneaux de mousse de polystyrène (=25 kg/m 3 ; s=0,38 W/(m 2 °C) ; ?=0,44 W/(m 2 °C) ; ?=0,11 m )

4ème couche - dalle en béton cellulaire (=400 kg/m 3 ; s=2,42 W/(m 2 °C); ?=0,15 W/(m 2 °C); ?=0,22 m )

1 . Certificat climatique

Zone de développement - Arkhangelsk.

Région climatique - II A.

Zone d'humidité - humide.

Humidité de l'air intérieur ? = 55% ;

température ambiante estimée = 21°C.

Le taux d'humidité de la pièce est normal.

Conditions de fonctionnement - B.

Paramètres climatiques :

Température de l’air extérieur estimée (Température de l’air extérieur de la période de cinq jours la plus froide (probabilité 0,92)

Durée de la période de chauffage (avec une température moyenne quotidienne de l'air extérieur de 8°C) - = 250 jours ;

La température moyenne de la période de chauffage (avec une température extérieure moyenne journalière de 8°C) - = - 4,5 °C.

chauffage par absorption de chaleur enfermant

2 . Calcul thermique

2 .1 Calcul thermique des structures enveloppantes

Calcul des degrés-jours de la période de chauffage

GSOP = (t dans - t de) z de, (1.1)

où est la température ambiante estimée, °C ;

Température estimée de l'air extérieur, °C ;

Durée de la saison de chauffage, jours

GSOP =(+21+4.5) 250=6125°Сjour

Nous calculons la résistance au transfert de chaleur requise à l'aide de la formule (1.2)

où, a et b sont des coefficients dont les valeurs doivent être prises conformément au tableau 3 du SP 50.13330.2012 « Protection thermique des bâtiments » pour les groupes de bâtiments correspondants.

On accepte : a = 0,00035 ; b=1,4

0,00035 6125 +1,4=3,54 m 2 °C/W.

Construction de murs extérieurs

a) On coupe la structure avec un plan parallèle à la direction du flux thermique (Fig. 1) :

Figure 1 - Conception du mur extérieur

Tableau 1 - Paramètres des matériaux des murs extérieurs

La résistance au transfert de chaleur R a est déterminée par la formule (1.3) :

où A i est l'aire de la i-ième section, m 2 ;

R i - résistance au transfert de chaleur de la ième section, ;

A est la somme des superficies de toutes les parcelles, en m2.

Nous déterminons la résistance au transfert de chaleur pour des zones homogènes à l'aide de la formule (1.4) :

Où, ? - épaisseur de couche, m ;

Coefficient de conductivité thermique, W/(mK)

Nous calculons la résistance au transfert de chaleur pour les zones non uniformes à l'aide de la formule (1.5) :

R= R 1 +R 2 +R 3 +…+R n +R VP, (1,5)

où R 1 , R 2 , R 3 ...R n est la résistance au transfert de chaleur des couches individuelles de la structure, ;

R VP - résistance au transfert de chaleur entrefer, .

On trouve R a en utilisant la formule (1.3) :

b) On coupe la structure avec un plan perpendiculaire à la direction du flux thermique (Fig. 2) :

Figure 2 - Conception du mur extérieur

La résistance au transfert de chaleur Rb est déterminée par la formule (1.5)

R b = R 1 +R 2 +R 3 +…+R n +R vp, (1,5)

Nous déterminerons la résistance à la perméation de l'air pour des zones homogènes à l'aide de la formule (1.4).

Nous déterminons la résistance à la perméation de l'air pour les zones non uniformes à l'aide de la formule (1.3) :

On trouve Rb à l'aide de la formule (1.5) :

R b =5,14+3,09+1,4= 9,63.

La résistance conditionnelle au transfert de chaleur de la paroi extérieure est déterminée par la formule (1.6) :

où R a est la résistance au transfert de chaleur de la structure enveloppante, découpée parallèlement au flux de chaleur ;

R b - résistance au transfert de chaleur de la structure enveloppante, coupée perpendiculairement au flux de chaleur, .

La résistance réduite au transfert de chaleur de la paroi extérieure est déterminée par la formule (1.7) :

La résistance au transfert de chaleur sur la surface extérieure est déterminée par la formule (1.9)

où, coefficient de transfert de chaleur de la surface intérieure de la structure enveloppante = 8,7 ;

où, est le coefficient de transfert de chaleur de la surface extérieure de la structure enveloppante, = 23 ;

La différence de température calculée entre la température de l'air intérieur et la température de la surface interne de la structure enveloppante est déterminée par la formule (1.10) :

où n est un coefficient qui prend en compte la dépendance de la position de la surface extérieure des structures enveloppantes par rapport à l'air extérieur, on prend n=1 ;

température ambiante estimée, °C ;

température de conception de l'air extérieur pendant la saison froide, °C ;

coefficient de transfert thermique de la surface interne des structures enveloppantes, W/(m 2 °C).

La température de la surface interne de la structure enveloppante est déterminée par la formule (1.11) :

2 . 2 Calcul des structures enveloppantes des sous-sols « chauds »

Résistance au transfert de chaleur requise de la pièce mur du sous-sol, situé au-dessus du niveau de planification du sol, on prend égale à la résistance réduite au transfert de chaleur du mur extérieur :

La résistance réduite au transfert de chaleur des structures enveloppantes de la partie enterrée du sous-sol, située sous le niveau du sol.

La hauteur de la partie en retrait du sous-sol est de 2m ; largeur du sous-sol - 3,8 m

Selon le tableau 13 SP 23-101-2004 « Conception de la protection thermique des bâtiments » nous acceptons :

Nous calculons la résistance au transfert de chaleur requise du sous-sol au-dessus du sous-sol « chaud » à l'aide de la formule (1.12)

où la résistance au transfert de chaleur requise du sous-sol est trouvée dans le tableau 3 du SP 50.13330.2012 « Protection thermique des bâtiments ».

où, température de l'air au sous-sol, °C ;

le même que dans la formule (1.10) ;

le même que dans la formule (1.10)

Prenons-la égale à 21,35 °C :

Nous déterminons la température de l'air au sous-sol à l'aide de la formule (1.14) :

où, le même que dans la formule (1.10) ;

Densité de flux thermique linéaire ; ;

Volume d'air au sous-sol, ;

Longueur du pipeline du ième diamètre, m ; ;

Taux de renouvellement d'air au sous-sol; ;

Densité de l'air au sous-sol ;

c - capacité thermique spécifique de l'air ; ;

Sous-sol, ;

La surface du sol et des murs du sous-sol en contact avec le sol ;

La superficie des murs extérieurs du sous-sol au-dessus du niveau du sol, .

2 . 3 Calcul thermique des fenêtres

On calcule le degré-jour de la période de chauffage à l'aide de la formule (1.1)

GSOP =(+21+4,5) 250=6125°Sd.

La résistance réduite au transfert de chaleur est déterminée selon le tableau 3 du SP 50.13330.2012 « Protection thermique des bâtiments » par méthode d'interpolation :

Nous sélectionnons les fenêtres en fonction de la résistance de transfert de chaleur R0 trouvée :

Verre ordinaire et fenêtres à double vitrage à chambre unique dans des cadres séparés en verre avec un revêtement sélectif dur - .

Conclusion : La résistance réduite au transfert de chaleur, la différence de température et la température de la surface interne de la structure enveloppante sont conformes aux normes requises. Par conséquent, la structure conçue du mur extérieur et l’épaisseur de l’isolation sont correctement sélectionnées.

En raison du fait que nous avons pris la structure du mur comme structure d'enceinte dans la partie en retrait du sous-sol, nous avons reçu une résistance inacceptable au transfert de chaleur du sol du sous-sol, qui affecte la différence de température entre la température de l'air intérieur et la température de la surface intérieure de la structure enveloppante.

3 . Calcul de la consommation spécifique d'énergie thermique pour le chauffage pendant la période de chauffage

La consommation spécifique estimée d'énergie thermique pour le chauffage des bâtiments pendant la période de chauffage est déterminée par la formule (2.1) :

où, consommation d'énergie thermique pour chauffer le bâtiment pendant la période de chauffage, J ;

Somme des surfaces au sol des appartements ou surface utilisable locaux de l'immeuble, à l'exception des étages techniques et des garages, m 2

La consommation d'énergie thermique pour chauffer le bâtiment pendant la période de chauffage est calculée à l'aide de la formule (2.2) :

où, la perte de chaleur totale du bâtiment à travers les structures d'enceinte externes, J ;

Apport de chaleur domestique pendant la période de chauffage, J ;

Gain de chaleur par les fenêtres et les lucarnes dû au rayonnement solaire pendant la saison de chauffage, J ;

Coefficient de réduction des apports thermiques dus à l'inertie thermique des structures d'enceinte, valeur recommandée = 0,8 ;

Coefficient prenant en compte la consommation thermique supplémentaire du système de chauffage associée à la discrétion du flux thermique nominal de la gamme d'appareils de chauffage, leurs déperditions thermiques supplémentaires à travers les sections derrière le radiateur des clôtures, l'augmentation de la température de l'air dans les pièces d'angle , déperditions thermiques des canalisations traversant des pièces non chauffées pour les bâtiments avec sous-sols chauffés = 1, 07 ;

La perte thermique totale du bâtiment, J, pendant la période de chauffage est déterminée par la formule (2.3) :

où est le coefficient de transfert thermique global du bâtiment, W/(m 2 °C), déterminé par la formule (2.4) ;

Superficie totale des structures enveloppantes, m 2 ;

où est le coefficient réduit de transfert de chaleur à travers l'enveloppe extérieure du bâtiment, W/(m 2 °C) ;

Coefficient de transfert thermique conditionnel d'un bâtiment, prenant en compte les pertes de chaleur dues à l'infiltration et à la ventilation, W/(m 2 °C).

Le coefficient de transfert thermique réduit à travers l'enveloppe extérieure du bâtiment est déterminé par la formule (2.5) :

où, surface, m 2 et résistance réduite au transfert de chaleur, m 2 °C/W, des murs extérieurs (à l'exception des ouvertures) ;

De même, remplissage des ouvertures lumineuses (fenêtres, vitraux, lanternes) ;

De même pour les portes et portails extérieurs ;

les mêmes revêtements combinés (y compris sur les baies vitrées) ;

les mêmes, les étages des combles ;

les mêmes, les sous-sols ;

Même, .

0,306 W/(m 2 °C) ;

Le coefficient de transfert de chaleur conditionnel du bâtiment, prenant en compte les pertes de chaleur dues à l'infiltration et à la ventilation, W/(m 2 °C), est déterminé par la formule (2.6) :

où, est le coefficient de réduction du volume d'air dans le bâtiment, compte tenu de la présence de structures d'enceinte internes. Nous acceptons sv = 0,85 ;

Volume des locaux chauffés ;

Le coefficient de prise en compte de l'influence du flux de chaleur venant en sens inverse dans les structures translucides, égal à 1 pour les fenêtres et portes-fenêtres à ouvrants séparés ;

Densité moyenne de l'air soufflé pendant la période de chauffage, kg/m3, déterminée par la formule (2.7) ;

Taux de renouvellement d'air moyen d'un bâtiment pendant la période de chauffage, h 1

Le taux de renouvellement d'air moyen d'un bâtiment pendant la période de chauffage est calculé à partir du renouvellement d'air total dû à la ventilation et à l'infiltration selon la formule (2.8) :

où, est la quantité d'air soufflé dans le bâtiment avec un afflux non organisé ou la valeur normalisée avec ventilation mécanique, m 3 / h, égale à pour les bâtiments résidentiels destinés aux citoyens, en tenant compte norme sociale(avec une occupation estimée d'un appartement de 20 m2 de superficie totale ou moins par personne) - 3 A 3 A = 603,93 m2 ;

Espace de vie ; =201,31m2 ;

Nombre d'heures de fonctionnement de la ventilation mécanique au cours d'une semaine, h ; ;

Nombre d'heures d'enregistrement d'infiltrations au cours de la semaine, h;=168 ;

La quantité d'air infiltrée dans le bâtiment à travers les structures enveloppantes, en kg/h ;

La quantité d'air s'infiltrant dans l'escalier d'un immeuble d'habitation par des fuites lors du remplissage des ouvertures sera déterminée par la formule (2.9) :

où, - respectivement pour l'escalier, la superficie totale des fenêtres et portes de balcon et des portes d'entrée extérieures, m 2 ;

en conséquence, pour l'escalier, la résistance à la perméation de l'air requise des fenêtres, des portes-fenêtres et des portes d'entrée extérieures, m 2 °C/W ;

En conséquence, pour l'escalier, la différence calculée de pression de l'air extérieur et intérieur pour les fenêtres et portes de balcon et portes d'entrée extérieures, Pa, déterminée par la formule (2.10) :

où, n, v - densité de l'air extérieur et intérieur, respectivement, N/m 3, déterminée par la formule (2.11) :

Vitesses moyennes maximales du vent par direction pour janvier (SP 131.13330.2012 « Climatologie du bâtiment » ); =3,4 m/s.

3463/(273 + t), (2.11)

n = 3463/(273 -33) = 14,32 N/m 3 ;

po = 3463/(273+21) = 11,78 N/m 3 ;

De là, nous trouvons :

Nous trouvons facteur moyen renouvellement de l'air du bâtiment pendant la période de chauffage, à l'aide des données obtenues :

0,06041 heures 1 .

Sur la base des données obtenues, nous calculons à l'aide de la formule (2.6) :

0,020 W/(m 2 °C).

A l'aide des données obtenues dans les formules (2.5) et (2.6), on trouve le coefficient de transfert thermique global du bâtiment :

0,306+0,020= 0,326 W/(m2 °C).

Nous calculons la déperdition thermique totale du bâtiment à l'aide de la formule (2.3) :

0,08640,326317,78=J.

L'apport de chaleur domestique pendant la période de chauffage, J, est déterminé par la formule (2.12) :

où, la quantité de production de chaleur domestique pour 1 m 2 de locaux d'habitation ou la superficie estimée d'un bâtiment public, W/m 2, est acceptée ;

superficie des locaux d'habitation ; =201,31m2 ;

L'apport de chaleur à travers les fenêtres et les lucarnes dû au rayonnement solaire pendant la période de chauffage, J, pour quatre façades de bâtiments orientées dans quatre directions, sera déterminé par la formule (2.13) :

où, sont des coefficients prenant en compte l'assombrissement de la lumière ouvrant par des éléments opaques ; pour fenêtres à double vitrage à une chambre verre ordinaire avec revêtement sélectif dur - 0,8 ;

Coefficient de pénétration relatif du rayonnement solaire pour les remplissages transmettant la lumière ; pour une fenêtre à double vitrage à chambre unique en verre ordinaire avec un revêtement sélectif dur - 0,57 ;

La surface des ouvertures lumineuses des façades des bâtiments, respectivement orientées dans quatre directions, m 2 ;

La valeur moyenne du rayonnement solaire sur les surfaces verticales pendant la période de chauffage dans des conditions nuageuses réelles, respectivement orientées le long des quatre façades du bâtiment, J/(m2, déterminée selon le tableau 9.1 SP 131.13330.2012 « Climatologie du bâtiment » ;

Saison de chauffage :

Janvier, février, mars, avril, mai, septembre, octobre, novembre, décembre.

Nous prenons la latitude de 64°N pour la ville d’Arkhangelsk.

C : A1 = 2,25 m2 ; Je 1 =(31+49)/9=8,89 J/(m2;

Je 2 =(138+157+192+155+138+162+170+151+192)/9=161,67J/(m2;

B : A3 =8,58 ; Je 3 =(11+35+78+135+153+96+49+22+12)/9=66 J/(m 2 ;

Z : A4 = 8,58 ; Je 4 =(11+35+78+135+153+96+49+22+12)/9=66 J/(m2.

A l'aide des données obtenues à partir du calcul des formules (2.3), (2.12) et (2.13), on retrouve la consommation d'énergie thermique pour chauffer le bâtiment à l'aide de la formule (2.2) :

A l'aide de la formule (2.1), on calcule la consommation spécifique d'énergie thermique pour le chauffage :

KJ/(m 2 °C jour).

Conclusion : la consommation spécifique d'énergie thermique pour chauffer un bâtiment ne correspond pas à la consommation normalisée déterminée selon SP 50.13330.2012 « Protection thermique des bâtiments » et égale à 38,7 kJ/(m 2 °C jour).

4 . Absorption de chaleur des surfaces de sol

Inertie thermique des couches de structure de plancher

Figure 3 - Schéma du sol

Tableau 2 - Paramètres des matériaux de sol

Calculons l'inertie thermique des couches de la structure du plancher à l'aide de la formule (3.1) :

où s est le coefficient d'absorption thermique, W/(m 2 °C) ;

Résistance thermique déterminée par la formule (1.3)

Indicateur calculé d'absorption de chaleur par la surface du sol.

Les 3 premières couches de la structure du plancher ont une inertie thermique totale mais une inertie thermique de 4 couches.

Par conséquent, nous déterminerons séquentiellement le taux d'absorption thermique de la surface du sol en calculant les taux d'absorption thermique des surfaces des couches de la structure, du 3ème au 1er :

pour la 3ème couche selon la formule (3.2)

pour la ième couche (i=1,2) selon la formule (3.3)

W/(m 2 °C);

W/(m 2 °C);

W/(m 2 °C);

Le taux d'absorption thermique de la surface du sol est supposé égal au taux d'absorption thermique de la surface de la première couche :

W/(m 2 °C);

La valeur normalisée de l'indice d'absorption thermique est déterminée selon SP 50.13330.2012 « Protection thermique des bâtiments » :

12 W/(m 2 °C) ;

Conclusion : le taux d'absorption thermique calculé de la surface du sol correspond à la valeur normalisée.

5 . Protection de l'enveloppe du bâtiment contre l'engorgement

Paramètres climatiques :

Tableau 3 - Températures mensuelles moyennes et pression de vapeur d'eau de l'air extérieur

Pression partielle moyenne de vapeur d'eau de l'air extérieur sur une période annuelle

Figure 4 - Conception du mur extérieur

Tableau 4 - Paramètres des matériaux des murs extérieurs

On retrouve la résistance à la perméabilité à la vapeur des couches de la structure à l'aide de la formule :

où, est l'épaisseur de la couche, m ;

Coefficient de perméabilité à la vapeur, mg/(mchPa)

Nous déterminons la résistance à la perméation de vapeur des couches de la structure depuis les surfaces extérieures et intérieures jusqu'au plan de condensation possible (le plan de condensation possible coïncide avec surface extérieure isolation):

La résistance au transfert de chaleur des couches de paroi depuis la surface intérieure jusqu'au plan de condensation éventuelle est déterminée par la formule (4.2) :

où, est la résistance au transfert de chaleur sur la surface intérieure, déterminée par la formule (1.8)

Durée des saisons et températures mensuelles moyennes :

hiver (janvier, février, mars, décembre) :

été (mai, juin, juillet, août, septembre) :

printemps, automne (avril, octobre, novembre) :

où, la résistance réduite au transfert de chaleur de la paroi extérieure, ;

température ambiante calculée, .

On retrouve la valeur correspondante de la pression de vapeur d'eau :

On trouve la valeur moyenne de la pression de vapeur d'eau par an à l'aide de la formule (4.4) :

où E 1, E 2, E 3 sont les valeurs de pression de vapeur d'eau par saison, Pa ;

durée des saisons, mois

La pression partielle de vapeur de l'air intérieur est déterminée par la formule (4.5) :

où, pression partielle de vapeur d'eau saturée, Pa, à la température de l'air intérieur de la pièce ; pour 21 : 2488 Pa ;

humidité relative de l'air intérieur, %

On trouve la résistance requise à la perméation de vapeur à l'aide de la formule (4.6) :

où, la pression partielle moyenne de vapeur d'eau de l'air extérieur sur la période annuelle, Pa ; accepter = 6,4 hPa

A partir de la condition d'inadmissibilité de l'accumulation d'humidité dans la structure d'enceinte pendant la période annuelle d'exploitation, nous vérifions la condition :

On retrouve la pression de vapeur d'eau de l'air extérieur pour une période avec des températures mensuelles moyennes négatives :

On retrouve la température moyenne de l'air extérieur sur une période avec des températures mensuelles moyennes négatives :

On détermine la valeur de la température dans le plan de condensation possible à l'aide de la formule (4.3) :

Cette température correspond à

Nous déterminons la résistance requise à la perméation de vapeur à l'aide de la formule (4.7) :

où, la durée de la période d'accumulation d'humidité, en jours, est prise égale à la période avec des températures mensuelles moyennes négatives ; prendre =176 jours ;

densité du matériau de la couche mouillée, kg/m 3 ;

épaisseur de la couche mouillée, m ;

augmentation maximale admissible de l'humidité dans le matériau de la couche mouillée, % en poids, pendant la période d'accumulation d'humidité, prise selon le tableau 10 SP 50.13330.2012 « Protection thermique des bâtiments » ; nous acceptons pour le polystyrène expansé = 25% ;

coefficient déterminé par la formule (4.8) :

où, la pression partielle moyenne de vapeur d'eau de l'air extérieur pour la période avec des températures mensuelles moyennes négatives, Pa ;

le même que dans la formule (4.7)

À partir de là, nous calculons à l'aide de la formule (4.7) :

A partir de la condition de limitation de l'humidité dans la structure d'enceinte pendant une période de températures extérieures mensuelles moyennes négatives, on vérifie la condition :

Conclusion : en raison du respect de la condition de limitation de la quantité d'humidité dans la structure enveloppante pendant la période d'accumulation d'humidité, un dispositif pare-vapeur supplémentaire n'est pas nécessaire.

Conclusion

Les propriétés thermiques des enceintes extérieures du bâtiment dépendent : microclimat favorable bâtiments, c'est-à-dire s'assurer que la température et l'humidité dans la pièce ne sont pas inférieures à exigences réglementaires; la quantité de chaleur perdue par le bâtiment en hiver ; la température de la surface intérieure de la clôture, qui garantit contre la formation de condensation sur celle-ci ; le régime d'humidité de la structure de la clôture, qui affecte ses qualités de protection thermique et sa durabilité.

La tâche consistant à garantir les qualités techniques thermiques nécessaires des structures d'enceinte externes est résolue en leur conférant la résistance thermique et la résistance au transfert de chaleur requises. La perméabilité admissible des structures est limitée par une résistance donnée à la perméation de l'air. L'état d'humidité normal des structures est obtenu en réduisant la teneur en humidité initiale du matériau et en installant une isolation contre l'humidité, ainsi que dans les structures en couches, en outre, par la disposition appropriée de couches structurelles constituées de matériaux aux propriétés différentes.

Au cours du projet de cours, des calculs liés à la protection thermique des bâtiments ont été effectués, qui ont été réalisés conformément aux codes de bonnes pratiques.

Liste sources utilisées et littérature

1. SP 50.13330.2012. Protection thermique des bâtiments (Édition mise à jour du SNiP 23-02-2003) [Texte] /Ministère du Développement régional de Russie - M. : 2012. - 96 p.

2. SP 131.13330.2012. Climatologie de la construction (Version mise à jour du SNiP 23-01-99*) [Texte] / Ministère du Développement régional de Russie - M. : 2012. - 109 p.

3. Kupriyanov V.N. Conception de la protection thermique des structures d'enceinte : Tutoriel[Texte]. - Kazan : KGASU, 2011. - 161 p..

4. SP 23-101-2004 Conception de la protection thermique des bâtiments [Texte]. - M. : Entreprise unitaire de l'État fédéral TsPP, 2004.

5. T.I. Abacheva. Album solutions techniques pour augmenter la protection thermique des bâtiments, isoler les éléments structurels pendant révision parc immobilier [Texte]/ T.I. Abasheva, L.V. Boulgakov. N. M. Vavulo et al. M. : 1996. - 46 pages.

Annexe A

Passeport énergétique du bâtiment

informations générales

Conditions de conception

Objectif fonctionnel, type et solution de conception du bâtiment

Indicateurs géométriques et énergétiques thermiques

Chances

Des indicateurs complets

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