Влияние элементов крепежного каркаса вентилируемого фасада на тепловые потери здания

Размещено на http://www.allbest.ru/

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

Дополнительные теплопотери Q_доп. 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: t_в= 21°С;

· Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0.92: t_н= -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;

Q_усл.- теплопотери приходящиеся на гладь стены (условную конструкцию) [9, 10].

Результаты расчета сведены в таблицу 2.

Таблица № 2 Результаты расчета мощности дополнительных тепловых потерь

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

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.

Размещено на Allbest.ru