Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Задачи по строительной физике. 2

Задание 4. Определить достаточность выполнения санитарно-гигиенических требований с чердачным перекрытием холодного чердака.

- г. Кемерово

- утеплитель - плиты минераловатные

- Объемная масса утеплителя кг/м³– 50 мм

Чердачное перекрытие состоит из конструктивных слоев, приведенных в таблице.

№ п/п	Наименование материала	, кг/м³	, м	, Вт/(м·°С)	, (м²·°С/ Вт)
1	Железобетон (ГОСТ 26633)	2500	0,22	2,04	0,142
2	Пароизоляция – 1 слой рубитекса (ГОСТ 10293)	600	0,005	0,17	0,029
3	Плиты полужесткие минераловатные на битумных связующих (ГОСТ 10140–80)	50	-	0,07	-

Место строительства – г. Кемерово.

Климатический район – I B .

Зона влажности – нормальная.

Продолжительность отопительного периода = 231 сут.

Средняя расчетная температура отопительного периода = –8,3ºС.

Температура холодной пятидневки = –42ºС.

Температура внутреннего воздуха = + 21ºС;

Влажность внутреннего воздуха = 55 %;

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения

= 8,7 Вт/м²·°С .

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения

= 12, Вт/м²·°С.

Порядок расчета

Величина градусо-суток отопительного периода для г. Кемерово

Определяем величину градусо-суток отопительного периода по формуле:

= ( 21–(–8,3 )·231 = 6768,3ºС^.сут.

Нормируемое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия вычисляем по формуле при численных значениях коэффициентов

= 0,00045 и = 1,9

= 0,00045·6768,3 + 1,9 = 4,95м²· °С/Вт

Из условия равенства общего термического сопротивления

нормируемому , т.е. =, определяем по формуле (7) СП 23-101-04 термическое сопротивление чердачного перекрытия R_к:

= 4,95 – (1/8,7 + 1/12) = 4,95 – 0,197 = 4,753 м²· °С/Вт,

которое может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев:

где – термическое сопротивление железобетонной плиты

перекрытия, величина которого составляет 0,142 м²·°С/Вт [27];

– термическое сопротивление слоя пароизоляции;

R_ут – термическое сопротивление утепляющего слоя, определяемое из выражения:

4,753 –(0,142 + 0,029) = 4,582 м²·°С/Вт.

Далее по формуле (6) СП 23-101-04 вычисляем толщину

утепляющего слоя:

= 4,582·0,07 = 0,32 м.

Принимаем толщину утепляющего слоя равной 320 мм.

Определяем общее фактическое сопротивление теплопередаче

ограждения с учетом принятой толщины утеплителя

м²· °С/Вт.

Условие, 4,94= 4,95 м²· °С/Вт, выполняется.

Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

I. Проверяем выполнение условия .

Величину определяем по формуле (4) /6/

=°С.

Согласно табл. (5) /6/ ∆t_n= 3 °С, следовательно, условие,

= 1,46 < ∆t_n= 3 °С, выполняется.

II. Проверяем выполнение условия .

Значение рассчитываем по формуле (25) /8/

= 21 - = 21 – 1,46 = 19,53 °С.

Согласно приложению (Р) /8/ для температуры внутреннего воздуха = 21°С и относительной влажности = 55 % температура точки росы = 11,62 °С, следовательно, условие, =19,53 =11,62 °С,выполняется.

Вывод: Чердачное перекрытие удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

Задание 5. Проверить возможность конденсации водяных паров на внутренней поверхности наружной стены жилого здания выполненного из однослойных керамзитобетонных панелей толщиной 400 мм, оштукатуренных с внутренней стороны цементно-песчаным раствором толщиной 15 мм и офактуренных с наружной стороны мраморной крошкой толщиной 20 мм.

Место строительства – г. Кемерово.

Плотность керамзитобетона на керамзитовом песке = 800 кг/м³

Исходные данные

№	Наименование	Значение
1	Место строительства	г. Кемерово
2	Условия эксплуатации	А
3	Зона влажности	сухая
4	Температура внутреннего воздуха	t_int = +21 ⁰С
5	Расчетная зимняя температура	t_ext= -42 ⁰С
6	Относительная влажность внутреннего воздуха	φ_int=55 %
7	Относительная влажность наружного воздуха наиболее холодного месяца	φ_ext=82 %
8	Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения	α_int=8,7 Вт/м² • ⁰С
9	Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждений	α_ext=23 Вт/м² •⁰С

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения

= 8,7 Вт/м² ·°С .

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения

= 23 Вт/м²·°С .

Расчет ведется в соответствии с требованиями СНиП 23-02-03 и СП 23-101-04 методом сравнения фактического сопротивления паропроницанию рассматриваемого ограждения с нормируемым сопротивлением паропроницанию . При этом должно соблюдаться условие .

Используя приложение (Д) /8/ , определяем теплотехнические характеристики материалов ограждения, при условии эксплуатации ограждающей конструкции – А (табл. 2).

Теплотехнические характеристики материалов ограждающей

конструкции

№	Наименование материала	γ₀, кг/м³	δ, м	λ, Вт/м · ⁰С	R, м²·⁰С/Вт	μ, мг/м·ч·Па
1	2	3	4	5	6	7
1	Мраморная крошка	2800	0,02	2,91	22,86	0,008
2	Керамзитобетонная панель	1800	0,40	0,8	10,5	0,09
3	штукатурка цементно-песчаным раствором	1800	0,015	0,76	11,09	0,09

Согласно п. 9.1, примечание 3 /6/, плоскость возможной конденсации в многослойной конструкции совпадает с наружной поверхностью утеплителя.

Сопротивление паропроницанию м²·ч·Па/мг, ограждающей

конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости

возможной конденсации) должно быть не менее нормируемых

сопротивлений паропроницанию:

- нормируемого сопротивления паропроницанию м²·ч·Па/мг (из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период), определяемого по формуле (16) /6/

- нормируемого сопротивления паропроницанию м²•ч•Па/мг, (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха) определяемого по формуле (17) /6/

где e_int – парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, определяемое по формуле (18) /6/

где Е_int – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре t_int, ⁰С, принимаемое по приложению (С) свода правил СП 23-101-04;

φ_int – относительная влажность внутреннего воздуха, принимаемая равной 55 %;

Е – парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемое по формуле (19) /6/

где Е₁, Е₂, Е₃ – парциальное давление водяного пара, Па, принимаемое по температуре в плоскости возможной конденсации τ_с, устанавливаемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;

z₁, z₂, z₃ – продолжительность, мес., зимнего, весенне-осеннего и

летнего периода года, определяемая по табл. 3 /7/ с учетом следующих условий:

а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5⁰ С;

б) к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 ⁰С до плюс 5 ⁰С;

в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами воздуха выше плюс 5 ⁰С.

– сопротивление паропроницанию, м²·ч·Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации;

e_ext – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяемое по табл. 7 /7/;

z₀ – продолжительность, сут., периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха по табл. 3 /7/;

Е₀ – парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной

конденсации, определяемое по средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами;

ρ_w – плотность материала увлажняемого слоя, кг/м³, в сухом состоянии;

δ_w – толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м;

∆w_av– предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя слоя, %, за период влагонакопления z₀;

ή – коэффициент, определяемый по формуле (20) /6/

где – среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, определяемое по табл. 7 /7/.

Продолжительность периодов и их средняя температура определяются по табл. 3 /7/, а значения температур в плоскости возможной конденсации τ_i, соответствующие этим периодам, по формуле (74) /8/

где t_int, ⁰C – расчетная температура внутреннего воздуха;

t_i, ⁰C – расчетная температура наружного воздуха i – го периода,

принимаемая равной средней температуре соответствующего периода;

R_si – сопротивление теплопередаче внутренней поверхности

ограждения

м²·⁰С·Вт;

– термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации;

R₀ – общее сопротивление теплопередаче ограждения,

определяемое по формуле (8) /8/

R₀ = R_si + R₁ + R₂ + …. R_n + R_se, (7)

R_se - термическое сопротивление теплоотдачи ограждающей

конструкции, равное _t

м² ⁰С/Вт;

R₁, R₂, и R_n - термические сопротивления отдельных слоев

ограждающей конструкции, определяемые по формуле (6) /8/

где δ_i – толщина i-го слоя, м;

λ_i - коэффициент теплопроводности материала i-го слоя,

определяемый по приложению (Д) /8/.

Используя данные табл.1, по формуле (7) определяем величину

общего термического сопротивления ограждающей конструкции R₀

R₀ = 0,115 + 0,543 +3,659 = 4,317 м² · ⁰С/Вт.

Термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от

внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации составляет

(м^{2
· 0}С)/Вт.

Для соответствующих периодов года устанавливаем их продолжительность z_i , мес, и среднюю температуру наружного воздуха t_{i ,} ⁰С, а далее по формуле (6) для этих же периодов рассчитываем температуры в плоскости возможной конденсации τ_i для климатических условий г. Кемерово:

Зимний период включает 3 месяца - (январь, февраль, декабрь), z₁ = 3 мес.

t₁ = ⁰

⁰С

Весенне - осенний период включает 2 месяца - (март, ноябрь), z₂ = 2 мес.

t₂ = ⁰С

⁰С

Летний период включает 7 месяцев - (апрель – октябрь), z₃ = 7 мес.

t₃ = ⁰С

⁰С

По приложению (С) /8/ для t_int = 20^оС устанавливаем численное

значение Па, а далее по формуле (3) определяем давление

водяного пара внутреннего воздуха

Па

Для соответствующих периодов по найденным температурам (τ₁, τ₂, τ₃) определяем по приложению (С) /8/ максимальные парциальные

давления (Е₁, Е₂, Е₃) водяного пара: Е₁ = 290 Па, Е₂ = 640 Па, Е₃ = 1520 Па и далее по формуле (4) рассчитываем парциальное давление водяного пара Е, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации ограждающей конструкции:

Па

Вычисляем сопротивление паропроницанию , м²·ч·Па/мг, части

ограждающей конструкции, расположенной между наружной

поверхностью и плоскостью возможной конденсации.

м²·ч·Па/мг

Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха e_ext, Па, за годовой период, согласно табл. 7 /7/, составляет 640Па.

По формуле (1) определяем нормируемое сопротивление

паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации

м²·ч · Па/мг

Для расчета нормируемого сопротивления паропроницанию из условия ограничения влаги за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха сначала устанавливаем продолжительность этого периода z_о= 175сут. и его среднюю температуру t_i = - 9,8 ⁰С.

Определяем температуру τ₀, ⁰С в плоскости возможной конденсации для этого периода

τ₀ =

⁰С

Парциальное давление водяного пара Е₀, Па, в плоскости возможной

конденсации при τ₀ = - 5,7 ⁰С равняется Е₀ = 615,03 Па.

Согласно п.9.1 /6/ в многослойной ограждающей конструкции

увлажняемым слоем является утеплитель (ρ_w = 1800 кг/м³, γ_w = 0,4 м).

Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения

влаги в материале утеплителя, согласно табл. 12 /22/-03, составляет

∆w_aw =25 %.

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода

месяцев с отрицательными средними месячными температурами, по

данным табл. 3 и 7 /24/ , равняется Па.

Рассчитываем коэффициент η по формуле (5)

По формуле (2) определяем нормируемое сопротивление паропроницанию из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха

м²• ч• Па/мг

Согласно указаниям п.9.1 /6/ определяем сопротивление паропроницанию в пределах от внутренней поверхности ограждающей

конструкции до плоскости возможной конденсации

Вывод : В связи с тем, что сопротивление паропроницанию части ограждающей конструкции, расположенной между внутренней поверхностью ограждения и плоскостью возможной конденсации = 7,45 м²·^·ч·Па/мг выше нормируемых значений R_vp1 и R_vp2, соответственно

равные 0,94 и 1,07 м²· ч· Па/мг, следовательно, рассматриваемая

ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям СНиП 23-02-03. по условиям паропроницания.

Задание 9. Определить требуемое сопротивление теплопередачи покрытия теплого чердака , м²·°С/Вт оборудованного газовыми приборами. Тип здания – 9-этажный жилой дом. Высота чердачного пространства – 2,0 м. Площади покрытия (кровли) А_g.c = 300,0 м², перекрытия теплого чердака А_g.f = 300,0 м² и наружных стен чердака А_g.w = 110,0 м². Высота наружных стен теплого чердака составляет 2м. Размеры чердака 20Х15м=300,0 м2. В теплом чердаке проходит трубопровод отопительной системы диаметром 100 мм при температуре теплоносителя 95°С. Высота наружных стен теплого чердака составляет 2м, длина трубопровода 40м.

Чердачное перекрытие состоит из конструктивных слоев

Исходные данные

п/п	Наименование материала	, м	, кг/м³	, Вт/м·ºС	, м²·°С/Вт.
1	Железобетонная плита	0,22	2500	2,04	0,142
2	Рубитекс – 1 слой	0,005	600	0,17	0,029
3	Плиты жесткие минераловатные	-	200	0,08	-

Совмещенное покрытие над теплым чердаком состоит из конструктивных слоев

№ п/п	Наименование материала	, м	, кг/м³	, Вт/м·°С	, м²·°С/Вт³
4	Железобетонная плита	0,035	2500	2,04	0,017
5	Рубитекс – 1 слой	0,005	600	0,17	0,029
6	Плиты из газобетона	-	300	0,13	-
7	Цементно-песчаный раствор	0,02	1800	0,93	0,021
8	Техноэласт – 2 слоя	0,006	600	0,17	0,035

Место строительства – г. Кемерово.

Климатический район – I B .

Зона влажности – нормальная.

Продолжительность отопительного периода = 231 сут.

Средняя расчетная температура отопительного периода = –8,3ºС.

Температура холодной пятидневки = –42ºС.

Температура внутреннего воздуха = + 21ºС;

Влажность внутреннего воздуха = 55 %;

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения

= 8,7 Вт/м²·°С .

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения = 12, Вт/м²·°С.

Расчетная температура воздуха в теплом чердаке t_int^g = +15 °С.

Порядок расчета

Величина градусо-суток отопительного периода для г. Кемерово

Определяем величину градусо-суток отопительного периода по формуле:

= ( 21–(–8,3 )·231 = 6768,3ºС^.сут.

Для определения требуемого сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия ,предварительно рассчитываем понижающий коэффициент

« n » по формуле (30) /8/

n =

и требуемое сопротивление теплопередаче покрытия теплового

чердака по формуле (1) /6/ при численных значениях коэффициентов

= 0,0005 и = 2,2

= 0,0005^.6768,3+2,2=5,58 м²·°С/Вт;

Затем по формуле (29) /8/ рассчитываем

= 5,58·0,095 = 0,56 м²·°С /Вт.

Требуемое сопротивление покрытия над теплым чердаком R₀^g.c определяем по формуле (32) /8/ , предварительно установив следующие величины:

- – приведенный (отнесенный к 1 м² чердака) расход воздуха в системе вентиляции, определяемый по табл. 11 /23/ и равный 19,5 кг/(м²·ч);

- удельную теплоемкость воздуха , равную 1кДж/(кг·°С);

- температуру воздуха, выходящего из вентиляционных каналов,°С, принимаемую равной + 1,5;

- линейную плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции, приходящую на 1 м длины трубопровода , принимаемую для труб отопления равной 25, а для труб горячего водоснабжения – 12 Вт/м (табл. 12 /8/);

- приведенные теплопоступления от трубопроводов систем отопления и горячего водоснабжения определяем из выражения

= = 4,93 Вт/м²;

– приведенную площадь наружных стен чердака a_g.w м²/м², определяемую по формуле (33) /8/

= = 0,367;

– нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен теплого чердака, определяемое через градусо-сутки отопительного периода при температуре внутреннего воздуха в помещении чердака = +15 ºС по формуле (2) /6/

– t_ht) ·z_ht = (15 + 8,3) 231 = 5382,3 °C·сут,

= 0,00035 ^.5382,3 + 1,4 = 3,28 м²·С/Вт.

Подставляем найденные значения в формулу (32) /8/ и определяем требуемое сопротивление теплопередаче покрытия над теплым чердаком

== 0,77 м²·С/Вт.

Определяем толщину утеплителя в чердачном перекрытии при R₀^g.f = 0,56 м²·°С/Вт: = (R₀^g.f – – – )l_ут = (0,56 – – 0,142 –0,029 – ) 0,08 =0,022 м,

Принимаем толщину утеплителя = 40 мм, так как минимальная толщина минераловатных плит согласно (ГОСТ 10140) составляет 40 мм.

Определяем величину утеплителя в покрытии при R₀^g.c= 0,77 м²·°С/Вт:

= (R₀^g.c – – – )l_ут = (0,77 –– 0,017 – 0,029 – 0,022 – 0,035 – ) 0,13 = 0,063 м

Принимаем толщину утеплителя (газобетонная плита) 100 мм.

Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

Проверяем выполнение условия для чердачного

перекрытия. Величину определяем по формуле (31) /8/

= = 1,23 °С.

Условие выполняется, так как согласно табл. 4 /6/ = 3 °С, а = 1,23 °С .

Проверяем наружные ограждающие конструкции чердака на

условия невыпадения конденсата на их внутренних поверхностях, т.е. на выполнение условия :

для покрытия над теплым чердаком, приняв Вт /м²· °С,

=15 –= 15 – 7,4 = 7,52 °С;

для наружных стен теплого чердака, приняв Вт /м²· °С,

=15 – = 15 – 2 = 13,0 °С.

Вычисляем температуру точки росы t_d, °С в теплом чердаке и для этого:

рассчитываем влагосодержание наружного воздуха, , г/м³, при расчетной температуре t_ext по формуле (37) /8/

== то же, воздуха теплого чердака , г/м³ , по формуле (36) /8/ , приняв приращение влагосодержания ∆f для домов с газовыми плитами, равным 4,0 г/м³: г/м³;

определяем парциальное давление водяного пара воздуха , Па, в теплом чердаке по формуле (38) /8/

гПа

По приложению С (табл. 2) /8/ при равенстве значений Е =

находим температуру точки росы t_d = 3,05 °С.

Полученные значения температуры точки росы сопоставляем с

соответствующими значениями и :

=13,0 > t_d = 3,05 °С; = 7,52 > t_d = 3,05°С.

Температура точки росы значительно меньше соответствующих

температур на внутренних поверхностях наружных ограждений,

следовательно, конденсат на внутренних поверхностях покрытия и на

стенах чердака выпадать не будет.

Вывод: Горизонтальные и вертикальные ограждения теплого чердака удовлетворяют нормативным требованиям тепловой защиты здания.

Задание 13. Определить достаточность сопротивления паропроницанию (из условия недопустимости накопления влаги за годовой период) для слоистой кирпичной стены.

Исходные данные

Место строительства – г. Кемерово.

Зона влажности – нормальная.

Температура холодной пятидневки = –39ºС.

Температура внутреннего воздуха = + 20ºС;

Влажность внутреннего воздуха = 55 %;

Относительная влажность наружного воздуха наиболее

холодного месяца φ_ext=82 %

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – А.

Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения

= 8,7 Вт/м²·°С .