МОДЕЛИРОВАНИЕ  ТЕПЛОВОГО  РЕЖИМА  НЕВЕНТИЛИРУЕМОЙ  КРЫШИ  В  ТЕПЛЫЙ  ПЕРИОД  ГОДА

Жуков  Артем  Николаевич

ассистент  ВолгГАСУ,  г.  Волгоград

E-mail:  ya.elektronka2011@yandex.ru

MODELLING  OF  THE  THERMAL  MODE  UNVENTED  ROOF  DURING  THE  WARM  PERIOD  OF  YEAR

Zhukov  Artem  Nikolaevich

assistant  VolgGASU,  Volgograd

АННОТАЦИЯ

В  статье  приводятся  результаты  моделирования  теплового  режима  невентилируемой  совмещенной  крыши  общественного  здания  с  помощью  программного  продукта  «Teplosol  1.0».  А  также  предлагается  один  из  вариантов  повышения  тепловой  устойчивости  ограждающей  конструкции  для  обеспечения  требуемого  теплового  режима  в  помещении,  располагаемого  под  исследуемой  конструкцией.

ABSTRACT

The  paper  presents  the  results  of  modeling  the  thermal  mode  of  the  combined  unvented  roof  of  a  public  building  with  a  software  product  «Teplosol  1.0».  As  well  as  offering  one  of  the  options  to  improve  the  thermal  stability  of  the  building  envelope  to  provide  the  required  thermal  conditions  in  the  room,  located  under  the  study  construction.

Ключевые  слова:  тепловой  режим;  невентилируемые  крыши;  теплый  период  года.

Keywords:  thermal  mode;  unvented  roof;  the  warm  period  of  year.

При  проектировании  зданий,  в  которых  должны  обеспечиваться  требуемые  параметры  микроклимата,  приходится  рассматривать  различные  варианты  решений  и  выполнять  сложные  и  многочисленные  расчеты.  Поэтому  для  надежности,  быстроты  и  точности  используются  программы  для  ЭВМ.

С  этой  целью  был  разработан  программный  продукт  «Teplosol  1.0»  [3],  позволяющий  проводить  расчеты  нестационарной  теплопроводности  многослойных  конструкций  и  определять  оптимальные  условия  для  создания  требуемых  параметров  теплового  режима  в  помещениях.

Для  составления  алгоритма  программы  расчета  «Teplosol  1.0»  использовалось  решение  нестационарной  теплопроводности  многослойных  конструкций  методом  конечных  разностей  в  явном  виде.  Исследуемая  физическая  модель  представляет  составную  конструкцию  из  n  —  слоев.  Задавшись  граничными  условиями  на  наружной  и  внутренней  поверхности,  а  также  на  стыке  слоев  последовательно  определяются  температуры  в  внутри  каждого  слоя,  на  границе  и  поверхностях  конструкции.  При  этом  в  программе  учитывается  также  влияние  интенсивности  солнечной  радиации  и  месяц  года,  выбранный  для  расчета.

В  качестве  исследуемой  конструкции  была  рассмотрена  конструкция  невентилируемой  совмещенной  крыши  по  типовой  серии  2Р-02-1  общественного  здания. 

Для  проведения  расчета  теплового  режима  в  программный  продукт  «Teplosol  1.0»  была  загружена  конструкция,  материалы  которой,  согласно  типовому  проекту,  имеют  следующие  параметры,  начиная  с  внутреннего  слоя:  1  слой  —  штукатурка  цементно-песчаная  с  окраской  побелкой  толщиной  20  мм;  2  слой  —  железобетонная  многопустотная  плита  перекрытия  220  мм;  3  слой  —  пергамин  2  мм;  4  слой  —  керамзит  по  уклону  толщиной  160—180  мм;  5  слой  —  цементно-песчаная  стяжка  50  мм;  6  слой  —  битумно-эмульсионная  мастика  на  твердых  эмульгаторах  3—5  мм.

Также  в  программу  загружались  температуры  наружного  воздуха  и  внутри  помещения.

Расчет  производился  для  наиболее  жаркого  месяца  в  году  —  июля. 

На  рис.  1  представлены  результаты  моделирования  теплового  режима  невентилируемой  крыши  по  программе  «Teplosol  1.0».

Рисунок  1.  График  распределения  температур  и  теплового  потока  невентилируемой  крыши:  1  —  расчетная  температура  наружной  поверхности  крыши,  °С;  2  —  расчетная  температура  внутренней  поверхности  крыши,  °С;  3  —  расчетная  плотность  теплового  потока,  Вт/м²

По  результатам  моделирования  было  получено,  что  под  действием  наружного  воздуха  и  интенсивности  солнечной  радиации  в  июле  месяце,  наружная  поверхность  невентилируемой  крыши  нагревается  до  +  60°С.  В  связи  с  недостаточной  тепловой  устойчивостью  конструкции  крыши,  температура  внутренней  поверхности  ограждения  составляет  +  33  …  +35°С.

Допустимая  температура  внутреннего  воздуха  в  помещении  в  теплый  период  года  согласно  [1,  с.  5]  составляет  +  28°С.  Согласно  [2,  с.  5]  перепад  между  температурой  воздуха  в  помещении  и  температурой  поверхности  ограждения  не  должен  превышать  2,5ºС.  Соответственно  рассмотренная  конструкция  крыши  не  удовлетворяет  санитарно-гигиеническим  требованиям.  Перегрев  конструкции  невентилируемой  крыши  приводит  к  повышению  теплового  режима  в  помещениях,  что  неблагоприятно  сказывается  на  здоровье  и  жизнедеятельности  человека.

Для  обеспечения  требуемых  параметров  микроклимата  в  помещении  в  теплый  период  года  необходимо,  чтобы  ограждающие  конструкции  обладали  требуемой  тепловой  устойчивостью.

Для  повышения  теплозащитных  свойств  невентилируемых  совмещенных  крыш  применяются  несколько  возможных  вариантов.  Среди  них  наиболее  эффективными  являются  устройство  дополнительных  теплоизоляционных  слоев  из  минеральной  ваты  с  последующим  устройством  нового  гидроизоляционного  ковра,  устройство  вентилируемых  каналов  или  аэраторов.  Одним  из  наиболее  экономичных  является  устройство  дополнительного  теплоизоляционного  покрытия  на  основе  огнеупорной  асбестовой  ткани,  покрытой  белой  суспензией,  состоящей  из  акрила,  силикона  и  водоизоляционного  герметика.  Данное  покрытие  обладает  низким  коэффициентом  поглощения  солнечной  радиации,  поэтому  может  являться  эффективным  мероприятием  по  снижению  температуры  наружной  и  внутренней  поверхности  ограждения. 

Для  подтверждения  возможности  применения  данного  покрытия  было  произведено  моделирование  теплового  режима  невентилируемой  совмещенной  крыши  по  программе  «Teplosol  1.0».  Аналогичным  образом  в  программу  были  загружены  конструкция  крыши  с  новым  теплоизоляционным  слоем,  температуры  наружного  и  внутреннего  воздуха.

На  рис.  2  представлен  график  распределения  температуры  наружной  и  внутренней  поверхности  крыши  с  дополнительным  теплоизоляционным  слоем  и  плотности  теплового  потока  через  конструкцию.  По  результатам  моделирования  температура  наружной  поверхности  невентилируемой  крыши  снизилась  на  15—18ºС.  Это  привело  к  снижению  температуры  на  внутренней  поверхности  ограждения  на  5—7ºС.  В  результате  перепад  между  температурой  внутренней  поверхности  и  внутреннего  воздуха  удовлетворяет  требуемым  санитарно-гигиеническим  условиям.  А  тепловой  режим  в  помещении  соответствует  требуемым  параметрам. 

Рисунок  2.  График  распределения  температур  и  теплового  потока  крыши  с  дополнительным  теплоизоляционным  слоем:  1  —  расчетная  температура  наружной  поверхности  крыши,  °С;  2  —  расчетная  температура  внутренней  поверхности  крыши,  °С;  3  —  расчетная  плотность  теплового  потока,  Вт/м²

С  помощью  разработанного  программного  продукта  «Teplosol  1.0»  возможно  моделировать  тепловые  режимы  различных  многослойных  конструкций,  подбирать  вид  и  толщину  теплоизоляционных  слоев  при  проектировании  зданий  и  сооружений.

Список  литературы:

1.ГОСТ  30494-96.  Здания  жилые  и  общественные.  Параметры  микроклимата  в  помещениях.  М.:  Госстрой  России,  1996.  14  с.

2.СанПиН  2.1.2.2645-10.  Санитарно-эпидемиологические  требования  к  условиям  проживания  в  жилых  зданиях  и  помещениях.  М.:  Минюст  РФ,  2010.  16  с.

3.Teplosol  1.0:  свидетельство  о  гос.  регистрации  программ  для  ЭВМ  №  2013610364;  №  2012660091;  заявл.  21.11.2012;  зарег.  в  Реестре  программ  для  ЭВМ  09.01.2013  г.