Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций

Содержание

Введение……………………………………………………………….5

1.Выбор  исходных данных

1. Характеристика здания………………………………………………6
2. Характеристика города постройки здания………………………….6
3. Климатическая характеристика района……………………………  6
4. Характеристика влажностного режима помещения………………..6
5. Условия эксплуатации ограждающих конструкций……………….6

2.Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций

        2.1 Наружная стена………………………………………………………7             

             2.2 Чердачное перекрытие……………………………………………10

             2.3 Перекрытие над «тёплым» подвалом……………………………..14

          2.4 Сопротивление теплопередаче световых проёмов…………..…  19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

    Цель  данной курсовой работы – закрепление приобретенных навыков при изучении теоретического курса «Строительная теплофизика», а также ознакомление с приемами расчета, действующими нормами, правилами, ГОСТами, повышение навыков в использовании технической и справочной литературы.

    Основной  задачей строительства является возведение таких зданий и сооружений, которые бы полностью отвечали современным требованиям к их эксплуатационным свойствам и обеспечивали бы одновременно комфортное состояние людей. Решение этой проблемы невозможно без учёта теплофизических свойств ограждающих конструкций. В последнее время теплозащитные свойства конструкций были серьезно повышены. Именно этим объясняется высокий интерес к проблемам строительной теплофизики, к существу и достоверности методов расчета теплофизических процессов, происходящих в климатических условиях конкретной местности.

      В курсовой работе произведен расчет тепловлажностного режима наружных ограждающих конструкций здания, расположенного в городе Кустанай. 
 
 
 
 
 
 

                                1 Выбор исходных данных 

1.1 Характеристика здания 

   1.1.1  Назначение………………………………………………. жилое

   1.1.2 Количество этажей…………………………………………                                                                        

   1.1.3 Высота этажа, м…………………………………………….                                                                             

1.2 Характеристика города постройки здания 

1.2.1  Название города…………………………………………..Кустанай

        1.2.2  Расчетная географическая широта…………………..53° с.ш. 

1.2.3  Зона влажности……………………………………………№ 3(сухая)

1.3 Климатическая характеристика района

  1.3.1  Температура наружного воздуха для теплого.................t_н^л = 25,2℃

           периода года.

  1.3.2   Температура наружного воздуха для наиболее………. t_н = - 34℃

           холодной пятидневки обеспеченностью 0,92

  1.3.3  Средняя температура воздуха в отопительный период…t_о.п.= -8,1℃

  1.3.4  Продолжительность отопительного периода…………….212суток

4. Характеристика влажностного режима помещения

   1.4.1  Температура внутреннего  воздуха помещения …………t_в= 21℃

        1.4.2  Относительная влажность помещения…………………...φ_в= 55%

   1.4.3   Влажностный режим помещения……………………нормальный

5. Условия эксплуатации ограждающих конструкций

 Условие  эксплуатации А

2 Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций 

2.1 Наружная стена 

                                    Рис. 2.1 

Таблица 2.1 – теплотехническая характеристика материалов слоёв                                   

2.1.1 Определение градусо-суток отопительного периода (ГСОП) 

                      D_d = ГСОП = (t_в – t _от.пер.) _* Z_от.пер.                                      

                      D_d = ГСОП = [21 – (-8,1)] _* 212  =  6169 ℃_*сут;

2.1.2 Определение   нормируемого сопротивления теплопередаче  при ГСОП 

R_req = a∙D_d + b;  а=0,00035; b=1,4;        

R_req= 0,00035∙6169 + 1,4 = 3,56 (м²∙℃)/Вт;                                    

   2.1.3 Толщина теплоизоляционного слоя при условии R₀= R_req составляет: 

δ₂ = ( R_req – (1/α_в + ∑δ_i/λ_i + 1/ α_н ) ∙ λ₂ ;

δ₂ = ( 3,56 – (1/8,7 + 0,02/0,26 + 0,51/0,7 + 1/23)) ∙ 0,029 = 0, 075 м;

Унифицируем  толщину теплоизоляционного материала до δ₂ = 0,08м;

  2.1.4  Фактическое значение приведённого сопротивления теплопередаче конструкции

R₀^r = 1/8,7 + 0,02/0,26 + 0,51/0,7 +0,08/0,029 + 1/23 = 3,72 (м²∙℃)/Вт;

2.1.5 Толщина  НОК

 ∑δ = 0,02 + 0,51 + 0,08 + 0,125 = 0,735 м ;

2.1.6  Проверим, удовлетворяет ли конструкция нормативным показателям, изложенным в СНиП 23-02-2003 :

- приведённое  сопротивление теплопередаче НОК                        

  R₀^r = 3,72 (м²∙℃)/Вт > R_req = 3,56 (м²∙℃)/Вт;

- санитарно-гигиенические  требования

Температура внутренней поверхности стены :

τ_si^av = 21- 1∙(21-(-34))/(3,72∙8,7) = 19,3℃;

Температура точки росы : t_т.р.= 11,62℃;

τ_si^av = 19,3℃ > t_р.= 11,62℃;

Температурный перепад:

Δt_int = 21 – 19,3 = 1,7 ℃;

Нормативный температурный перепад :

Δt_n = 4℃;

Δt_int = 1,7 ℃ < Δt_n = 4℃;

Данная  ограждающая конструкция удовлетворяет  СНиП23-02-2003. 
 
 
 
 
 

  2.2 Чердачное перекрытие 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.2.3.1

Таблица 2.3 – теплотехническая характеристика материалов слоёв 

2.2.1 Определение  градусо-суток отопительного периода  (ГСОП) 

                D_d = ГСОП = (t_в – t _от.пер.) _* Z_от.пер.                                       

                D_d = ГСОП = [21 – (-8,1)] _* 212  =  6169 ℃_*сут;

2.2.2 Определение  нормируемого сопротивления теплопередаче  при ГСОП      

       R_req = a∙D_d + b;  а=0,00045; b=1,9;  

             R_req = 0,00045∙6169 + 1,9 = 4,68 (м²∙℃)/Вт; 

2.2.3 Сопротивление  теплопередаче железобетонной пустотной  плиты

    Выделим участок плиты длиной 1000мм и шириной 210мм. Заменим канал круглого сечения ( диаметром 160мм) на равный ему по площади канал квадратного сечения со стороной квадрата 140мм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

             Рис.2.3.2

а² = πd²/4;

a = π^1/2 ∙ 160/2 = 140мм 

  а)  Термическое сопротивление участков 1 и 3 определяется по формуле (2.3) учебного пособия как для однородного слоя ограждающей конструкции 

R₁ = R₃ = 0,22/1,92 = 0,115 (м²∙℃)/Вт;

Площадь участков 1 и 3 составляет А₁ = А₃ = 0,035 ∙ 1 = 0,035 м² . 

Термическое сопротивление участка 2 рассчитывается как сумма термических сопротивлений  отдельных слоев ж/б плиты по формуле (2.5) учебного пособия 

R₂ = 0,04/1,92 + 0,15 + 0,04/1,92 = 0,192 (м²∙℃)/Вт,

 где R_a.l = 0,15 (м²∙℃)/Вт – термическое сопротивление воздушной прослойки, принимаемое по таблице Б.6, при положительной температуре воздуха в воздушной прослойке и потоке тепла «снизу вверх».

Площадь участка 2

А₂ = 0,14 ∙ 1 = 0,14 м² .

Термическое сопротивление плиты при такой  разбивке определяется по формуле (2.6) учебного пособия и составляет 

R_aT = (0,035 + 0,14 + 0,35)/(0,035/0,15 + 0,14/0,192 + 0,035/0,15) = 0,157 (м²∙℃)/Вт.

б) Термическое сопротивление однородных слоев 4 и 6 определяется по формуле (2.3) учебного пособия 

R₄ = R₆ = 0,04/1,92 = 0,021 (м²∙℃)/Вт;

 Слой 5 состоит из 3-х участков : 1, 2, 3. 1,2 – выполнены из ж/б, 3- замкнутая  воздушная прослойка.

Термическое сопротивление слоя 5 определяется по формуле (2.6) учебного пособия 

R₅ = (0,035 + 0,014 + 0,035)/(0,035/(0,14/1,92) + 0,14/0,15 + 0,035/(0,14/1,92)) =

0,111 (м²∙℃)/Вт;

Термическое сопротивление ж/б плиты при  такой разбивке определяется как  сумма термических сопротивлений  отдельных однородных и неоднородных слоёв, т.е. по формуле (2.5) учебного пособия 

R_T = 0,021 + 0,111 + 0,021 = 0,153 (м²∙℃)/Вт;

Приведённое сопротивление ж/б плиты определяется по формуле (2.7)

Учебного  пособия и составляет

R^r_k = (0,157+2∙0,153)/3 = 0,154 (м²∙℃)/Вт;

Величина  R_aT превышает величину R_T на 2,6% < 25% (R_aT/ R_T =0,157/0,153 = 1,026), следовательно расчёт окончен. 

2.2.4 Определение  толщины утеплителя

Определим приведённое сопротивление конструкции (см. рис.2.3.1) по формуле (2.4) учебного пособия 

R₀^r = 1/8,7 + 0,153 + 0,002/0,17 + δ₃/0,07 + 0,03/0,76 + 1/12 = 0,4 + δ₃/0,07 ; 

Примем  R₀^r = R_req

4,68=0,4 + δ₃/0,07 ; 

δ₃ = 0,299м;

Принимаем толщину слоя утеплителя из плит минераловатных повышенной жёсткости на органофосфатном связующем δ₃ = 0,3м;

2.2.5 Толщина всей ограждающей конструкции 

δ = 0,22 + 0,002 + 0,3 + 0,03 = 0,552м. 

2.2.6 Определяем  фактическое значение приведённого  сопротивления теплопередаче конструкции  

R₀^r = 1/8,7 + 0,153 + 0,002/0,17 + 0,3/0,07 + 0,03/0,76 + 1/12 = 4,69 (м²∙℃)/Вт;

2.2.7 Проверим  удовлетворяет ли конструкция нормативным показателям, изложенным в СНиП 23-02-2003:

- приведённое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия 

R₀^r = 4,69 (м²∙℃)/Вт > R_req = 4,68(м²∙℃)/Вт;

- санитарно-гигиенический  показатель 

τ_si^av = 21- 0,9∙(21-(-34))/(4,69∙8,7) = 19,79℃ 

τ_si^av= 19,79℃ > t_p = 11,62℃, 

Δt₀ = 21 – 19,79 = 1,21℃, Δt_n = 3℃. 

Δt₀ = 1,21℃ < 3℃.

Т.о., конструкция  удовлетворяет всем нормативным  показателям, что свидетельствует  о её хороших теплозащитных качествах. 

2.3 Перекрытие над «тёплым подвалом» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.2.3 
 
 
 
 

Таблица 2.3 – теплотехническая характеристика материалов слоёв перекрытия

2.3.1 Определение  градусо-суток отопительного периода  (ГСОП) 

                D_d = ГСОП = (t_в – t _от.пер.) _* Z_от.пер.                                       

                D_d = ГСОП = [21 – (-8,1)] _* 212  =  6169 ℃_*сут;

2.3.2 Определение нормируемого сопротивления теплопередаче при ГСОП      

       R_req = a∙D_d + b;  а=0,00045; b=1,9;  

              R_req = 0,00045∙6169 + 1,9 = 4,68 (м²∙℃)/Вт; 

2.3.3 Требуемое  сопротивление теплопередаче цокольного  перекрытия над «тёплым» подвалом  R₀^b.c, (м²∙℃)/Вт определяется по формуле

R₀^b.c = n∙R_req

Определим коэффициент  n

n= (21-2)/(21-(-34)) = 0,35

R₀^b.c = 0,35∙4,68 = 1,64 (м²∙℃)/Вт; 

2.3.4 Определение  толщины теплоизоляционного слоя  при ГСОП 

δ₃ = (1,64 – 1/8,7 – 0,007/0,33 – 0,03/0,76 – 0,002/0,17 – 0,15/1,92 – 1/6) ∙ 0,06 =

0,072м.

Унифицируем данное значение толщины теплоизоляционного материала до 0,08м 

2.3.5 Определяем фактическое значение приведённого сопротивления теплопередаче конструкции 

R₀^r = 1/8,7 + 0,007/0,33 + 0,08/0,06 + 0,03/0,76 + 0,002/0,17 + 0,15/1,92 + 1/6 =

1,76 (м²∙℃)/Вт; 

2.3.6 Толщина перекрытия 

 ∑δ = 0,007 + 0,03 + 0,08 + 0,002 + 0,15 = 0,269м. 

2.3.7  Проверим, удовлетворяет ли конструкция  нормативным показателям, изложенным  в СНиП 23-02-2003: 

- приведённое  сопротивление теплопередаче чердачного  перекрытия

R₀^r = 1,76 (м²∙℃)/Вт > R₀^b.c =1,64 (м²∙℃)/Вт; 

- санитарно-гигиенический  показатель 

τ_si^av = 21- 0,35∙(21-(-34))/(1,76∙8,7) = 19,74℃ 

τ_si^av= 19,74℃ > t_p = 11,62℃, 

Δt₀ = 21 – 19,74 = 1,26℃, Δt_n = 2℃. 

Δt₀ = 1,21℃ < Δt_n = 2℃.

Т.о., данная конструкция удовлетворяет всем нормативным показателям, что свидетельствует  о её хороших теплозащитных качествах. 

2.4 Сопротивление  теплопередаче световых проёмов 

2.4.1 Определение градусо-суток отопительного периода (ГСОП) 

                D_d = ГСОП = (t_в – t _от.пер.) _* Z_от.пер.                                       

                D_d = ГСОП = [21 – (-8,1)] _* 212  =  6169 ℃_*сут;

2.3.2 Определение  нормируемого сопротивления теплопередаче  при ГСОП      

R₀^req = a∙D_d + b;  а=0,00005; b=0,3;  

              R₀^req = 0,00005∙6169 + 0,3 = 0,61 (м²∙℃)/Вт;

По таблице  Л1 СП 23-101- 2004 подбираем конструкцию окна – двухкамерный стеклопакет в одинарном переплёте из стекла : с твёрдым селективным покрытием и заполнением аргоном;

 R₀^req = 0,65 (м²∙℃)/Вт; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Библиографический список 

1.  Богословский В.Н. Строительная теплофизика: Учебник для вузов. – 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1982. – 415с., ил. 

2. СНиП 23-01-99* Строительная  климатология. – М.: Госстрой России, 2000