Материал
|
l, Вт/ (м. К)
|
s, Вт/ (м2К)
|
мг/ (мчПа)
|
I. Конструкционные материалы
|
1. Железобетон 4. Рубероид, пергамин и толь 5.
Цементно-песчаный раствор
|
2,04 0,17 0,93
|
19,70 3,53 11,09
|
0,03 1,1 0,09
|
II. Теплоизоляционные материалы
|
8. Плиты пенополистерольные 9. Плиты
полистиролбетонные теплоизоляционные
|
0,052 0,10
|
0,55 1,56
|
0,06 0,08
|
Целью курсовой работы является технологический расчёт
наружных ограждающих конструкций и теплоустойчивости помещений жилого здания,
выполняемый в следующей последовательности:
определить расчётную зимнюю температуру наружного воздуха;
рассчитать сопротивление теплопередаче наружных стен и
совмещённых покрытий;
выполнить тепловлажностный расчёт наружного ограждения;
проверить помещение на теплоустойчивость;
определить сопротивление воздухопроницанию светового проёма;
определить сопротивление паропроницанию наружных стен.
Определение
расчетной зимней температуры наружного воздуха
Определим расчётную температуру наружного воздуха для
нахождения требуемого сопротивления наружной стены в городе Минске, конструкция
которой включает два железобетонных слоя, между которыми расположены плиты
полистеролбетонные теплоизоляционные.
Необходимая для расчетов требуемого сопротивления
теплопередаче расчётная температура наружного воздуха tН = - 26oC
принимается с учётом тепловой инерции ограждающей конструкции D.
Тепловую инерцию наружной стены D определяют по значению
нормативного сопротивления теплопередачи, которое составляет
.
Сопротивление теплопередаче внутренней поверхности:
, ,
Термическое сопротивление конструктивных слоёв:
Термическое сопротивление слоя утеплителя:
,
Тепловая инерция наружных стен:
,
где - сопротивление теплопроводности i-го слоя;
-коэффициент теплоусвоения i-го слоя.
Расчёт
сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций
Целью этой части курсовой работы является определение
термических сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций, на основании
которых выбираются толщины теплоизоляционных слоёв в конструкциях наружных стен
и совмещённых покрытий, и определяется тепловая инерция ограждения.
Наружные стены.
Сопротивление теплопередаче наружных стен следует принимать
не менее нормативного сопротивления теплопередаче и не менее требуемого.
Нормативное сопротивление теплопередаче:
Требуемое сопротивление теплопередаче:
,
где - коэффициент, учитывающий положение
наружной поверхности по отношению к наружному воздуху;
- температура внутреннего воздуха;
- расчётная зимняя температура наружного воздуха;
- коэффициент
теплоотдачи внутреннего поверхности;
- расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и
температурой внутренней поверхности.
Следовательно, сопротивление теплопередаче наружных стен должно
быть равным нормативному сопротивлению теплопередаче , т.е.
.
Т.к. термическое сопротивление утеплителя , то его толщина определится:
Совмещённое покрытие.
Нормативное сопротивление теплопередаче совмещённого покрытия
принимаем равным.
Требуемое сопротивление теплопередаче:
, где ;
;
;
;
.
.
Следовательно, сопротивление теплопередаче совмещённого покрытия
должно быть равно нормативному сопротивлению: .
Конструкция совмещённого покрытия является неоднородной, поскольку
в слое железобетона однородность в параллельном и перпендикулярном направлениях
движения теплового потока нарушено пустотными отверстиями. Приведённое
термическое сопротивление слоя бетона в совмещённом покрытии определяем в
соответствии с пунктом 5.11.
Плита с пустотными отверстиями.
Для упрощения расчётов ребра в форме равнобочной трапеции заменим
равновеликими по площади квадратами со стороной:
Термические сопротивления теплопередачи плиты вычислим отдельно
для слоёв, параллельных и перпендикулярных направлению движения теплового
потока.
A. Термическое
сопротивлениеRa в направлении параллельном движению теплового
потока, вычисляем для двух характерных сечений А-А и В-В.
Для сечения А-А слой бетона толщиной с коэффициентом теплопроводности и его термическое сопротивление:
.
Для сечения В-В слой бетона толщиной с коэффициентом теплопроводности и его термическое сопротивление:
.
Общее термическое сопротивление , кроме того в этом сечении есть воздушная прослойка толщиной с термическим сопротивлением . Поэтому общее сопротивление конструкции
в сечении Б-Б
Где и - площади отдельных слоёв конструкции шириной 1 м.
;
;
.
Б. Термическое
сопротивление плиты RB в направлении перпендикулярном движению
теплового потока, вычисляем для характерных сечений С-С, Е-Е иД-Д.
ограждающая конструкция теплотехнический расчет
В сечения С-Си Е-Е слой бетона толщиной с коэффициентом теплопроводности и термическое сопротивление
.
В сечении Д-Д слой бетона толщиной , с коэффициентом теплопроводности l=2,04Вт/ (м·0С) и его термическое сопротивление ; площадь этого участка . Кроме того, в сечении Д-Д имеются
воздушные прослойки толщиной с термическим сопротивлением и площадью поверхности . Поскольку слой конструкции в сечении Д-Д неоднородный, то его
термическое сопротивление равно
.
Следовательно, термическое сопротивление
.
Поскольку термическое сопротивление RА не превышает RБ
более чем на 25%, то термическое сопротивление бетонной плиты определим:
.
Нормативное термическое сопротивление совмещенного покрытия Rт.
норм. =6,0 м2·0С/Вт. Следовательно, толщина утеплителя в
конструкции совмещенного покрытия
здесь d1=0,02м; d2=0,006м
- толщины слоев цементно-песчаного раствора и рубероида; l1= 0,93; l2=0,17 Вт/ (м2·0С) -
их коэффициенты теплопроводности.
Тепловлажностный
расчёт наружного ограждения
Целью расчёта является определение среднего значения
относительной влажности воздуха для каждого слоя конструкции и проведение
уточнённого расчёта сопротивления теплопередаче. Для проведения такого расчёта
надо знать значения температур ограждения, максимальное и действительное
значение упругости водяного пара влажного воздуха на поверхности каждого слоя
конструкции ограждения и построить график температурного и влажностного полей
(в масштабе на миллиметровой бумаге).
Значение температур:
Средняя температура слоя утеплителя:
Максимальное значение парциального давления водяного пара влажного
воздуха при этих температурах:
При
При
При
При
При
Действительное значение парциального давления водяного пара
внутреннего влажного воздуха:
Действительное значение парциального давления водяного пара
наружного влажного воздуха:
.
Действительные значения парциальных давлений водяного пара
влажного воздуха на поверхностях:
, значит ;
,
значит
Действительное значение парциального давления водяного пара
влажного воздуха в его середине:
, значит
.
По графику температурного и влажностных полей определяем
действительное значение парциального давления водяного пара влажного воздуха на
поверхностях теплоизоляции и в его середине:
Относительная влажность воздуха:
Средние значения относительной влажности воздуха в слоях
ограждающей конструкции:
Первый слой:
Второй слой:
Третий слой:
Т.к. среднее значение относительной влажности воздуха первого и
второго слоёв конструкции то необходимо выполнить уточнённый расчёт
сопротивления теплопередаче этих слоёв, приняв в условии эксплуатации A
материала слоя (вместопринять , после чего скорректировать толщину слоя утеплителя.
Сопротивление теплопередаче первого слоя:
Уменьшение толщины утеплителя:
Сопротивление теплопередаче второго слоя:
Уменьшение толщины утеплителя:
Теплоустойчивость
помещения
Теплоустойчивость - это способность
помещения сохранять неизменной температуру внутреннего воздуха при колебаниях
теплового потока, поступающего в помещение от отопительных приборов.
Помещения, оборудованные системой отопленияпериодического
действия, необходимо рассчитывать на теплоустойчивость в определённый период
года. Амплитуда колебания температуры не должна превышать ±3˚С от
расчётного значения.
Совмещённое покрытие - железобетонная плита с пустотными
отверстиями толщиной 39,6 см (термическое сопротивление - 0,148)
Размеры помещения L=8 м, B=5 м, H=3 м.
Площадь световых проемов - 30%.
Площадь совмещенного покрытия Fсп=LB=40 м2.
Площадь пола Fпола=40 м2
Площадь внутренних стен Fвн. ст. =H (L+B) =39 м2.
Площадь световых проемов Fсв. пр=0,3.31=11,7 м2.
Площадь конструктивной части наружных стен Fнс=F-Fсп=27,3
м2.
Термическое сопротивление теплопередаче
(совмещенного покрытия)
(наружных стен)
(световых проемов)
Теплопотери помещения определяются по соотношению:
.
где - добавочная потеря теплоты в долях от
основных потерь, т.к. две стены выходят наружу здания (угловое помещение).
Определим коэффициенты теплоусвоения и теплопоглощения внутренних
поверхностей ограждающих конструкций.
,
где
- коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности.
- это коэффициент теплоусвоения поверхности ограждения,
определяемый в соответствии с пунктами СНиП 6.4 - 6.7.
Совмещённое покрытие:
Тепловая инерция первого слоя конструкции :
Поскольку для 1-ого слоя конструкции , то коэффициент теплоусвоения внутренней
поверхности совмещенного покрытия равен коэффициенту теплоусвоения материала
1-ого слоя-железобетона:
.
Коэффициент теплопоглощения внутренней поверхности совмещённого
покрытия равен:
.
Внутренние стены:
Коэффициент теплоусвоения поверхности внутренних стен определится
по формуле для однородных конструкций:
.
Коэффициент теплопоглощения внутренних стен:
.
Наружная стена:
Тепловая инерция первого слоя конструкции считается от внутренней
поверхности:
Тепловая инерция первого и второго слоя:
Коэффициент теплоусвоения поверхности наружных стен:
Коэффициент теплопоглощения внутренней поверхности наружной
стены:
Световые проёмы:
Заполнение световых проемов:
Междуэтажное перекрытие:
Междуэтажное перекрытие является несимметричной многослойной
конструкцией, поэтому необходимо определить положение её условной середины,
находящейся в плоскости, для которой показатель тепловой инерции равен половине
тепловой инерции всей конструкции.
Тепловая инерция междуэтажного перекрытия:
где - для паркетной доски;
- для плиты.
Условная середина межэтажного перекрытия будет находиться в слое
керамзитобетона на расстоянии от потолка нижерасположенного помещения, для
которого тепловая инерция:
, значит
Коэффициент теплоусвоения верхней поверхности керамзитобетонной
плиты:
где
Коэффициент теплоусвоения поверхности пола:
Коэффициент теплопоглощения поверхности пола:
Приняв значение коэффициента неравномерности теплоотдачи системы
отопления , определим амплитуду колебания
температуры внутреннего воздуха помещения по формуле:
.
Поскольку амплитуда колебаний температуры внутреннего воздуха в
течении суток не превышает 3 оС, то помещение удовлетворяет условиям
теплоустойчивости. Минимальные температуры внутренних поверхностей наружных
стен определим по формуле:
Минимальные температуры внутренних поверхностей совмещенного
покрытия определим по формуле:
Минимальные температуры внутренних поверхностей наружных
ограждений определяем по формуле
Полученные значения минимальных температур внутренних поверхностей
наружных ограждений выше температуры точки росы, которая при и равна
Расчет
сопротивления воздухопроницанию заполнения светового проёма
Сопротивление воздухопроницанию оконного проёма:
гдеGнорм - нормативная воздухопроницаемость оконного
проёма. Для наружных стен и совмещенных покрытий .
ΔP - расчетная разность давлений воздуха на
наружной и внутренней поверхностях окна:
где
- высота здания от поверхности земли до верха карниза.
- максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь.
- аэродинамические коэффициенты с наветренной и
подветренной поверхностей ограждений здания.
- коэффициент учёта изменений скоростного давления ветра.
- удельные веса наружного и внутреннего воздуха:
- плотность наружного воздуха:
По приложению , находим, что указанным условиям удовлетворяет следующее
заполнение оконного проёма: двойное остекление в раздельных переплётах с
уплотнением из пенополиуретана, имеющее сопротивление воздухопроницанию, равное
Определение
сопротивления паропроницанию наружных стен
Сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций в
пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации должно
быть не мене требуемого:
где - сопротивление паропроницанию
ограждающей конструкции в пределах от плоскости возможной конденсации до
наружных поверхностей.
- парциальное давление водяного пара в плоскости возможной
конденсации.
-парциальное давление водяного пара наружного воздуха при средней
температуре за отопительный период.
В соответствии с п.9.2 для расчета требуемого сопротивления парпроницанию
ограждающей конструкции принимают, что плоскость возможной конденсации
многослойной конструкции совпадает с поверхностью теплоизоляционного слоя
ближайшей к наружной поверхности ограждающей конструкции.
Величину максимального наружного давления водяного пара в
плоскости возможной конденсации
Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от
плоскости возможной конденсации до наружной поверхности:
Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от
внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:
Поскольку , то ограждение удовлетворяет условию паропроницанию. Пароизоляция
не требуется.
Литература
1.
ТКП-2.04-43-2006 (02250) - Строительная теплофизика, строительные нормы
проектирования,
.
Методические указания к курсовой работе по курсу "Строительная
теплофизика", Новополоцк, 2002г.