Теплотехнический расчет ограждения

Министерство  образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный 

Архитектурно-строительный университет

 

Кафедра физики

 

 

 

 

 

Курсовая работа по теме:

РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ПОМЕЩЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент группы 2-ГР-II

Габеев Георгий

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

 

Оглавление

 

 

  1. Исходные данные.

 

Место строительства: город Саратов

    1.  Климат местности.

 

Средние месячные температуры воздуха и упругости  водяных паров в нём

Вели-

чина

Месяц

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

tн,ºС

-11,9

-11,3

-5,2

2,8

15,1

20,0

22,1

20,6

14,4

5,7

-2,4

-8,7

φн, %

85

82

82

66

54

52

54

55

60

72

82

86

eн, %

250

260

370

640

580

1180

1370

1310

930

660

460

350

atн,ºС

9,5

10,8

9,9

10,8

9,9

10,7

10,2

10,6

10,4

9,6

8,7

11,0


 

Температура воздуха, ºС:

  • абсолютно минимальная     -41
  • средняя наиболее холодных суток    -34
  • средняя наиболее холодной пятидневки   -25
  • средняя отопительного периода     -5,0

 

Продолжительность периода, сутки:

    • влагонакопления       149
    • отопительного       198

Месяц

Харак-

Терис-

тика

РУМБ

С

СВ

В

ЮВ

Ю

ЮЗ

С

СЗ

Январь

П, %

6

2

10

17

21

7

15

21

V, м/с

3,9

3,0

3,2

4,6

5,6

4,8

6,0

5,2

Июль

П, %

12

11

9

8

8

6

18

28

V, м/с

3,7

3,3

3,0

3,4

3,8

4,2

4,3

4,5




Повторяемость П и скорость ветра V

 

    1.  Параметры микроклимат здания.

 

  • назначение здания – жилое
  • температура внутреннего воздуха tвн = 19 ºС
  • относительная влажность воздуха φ = 55 %
  • высота здания – 32 м

 

Разрез рассчитываемого  ограждения

              


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

слой № 1:монолитная ж/б стена

слой №2: пенополистирол (40 кг/ )

слой №3: воздушная прослойка

слой №4: кирпич керамический пустотный (1400 кг/ )

    1.  Теплофизические характеристики материалов.

 

При температуре  внутреннего воздуха tвн = 19 ºС и относительной влажности воздуха φ = 55 % данному зданию соответствует нормальный влажностный режим помещения

г. Саратов находится в сухой зоне влажности

Условия эксплуатации ограждающей конструкции здания соответствуют типу А.

Значение характеристики материалов, составляющих данную конструкцию

№

слоя

монолитная  ж/б стена

№ позиции

 по прил. 3

Плотность ρо, кг/м3

Коэффициенты

теплопроводности

λ, Вт/(м К)

паропроницания

μ, мг/(м ч Па)

1

сухая штукатурка

181

2500

1,92

0,03

2

пенополистирол 

11

40

0,041

0,005

4

кирпич керамический пустотный

169

1400

0,52

0,16


  1. Определение точки росы.

 

При заданной температуре tв = 19 ºС упругость насыщающих воздух водяных паров Ев = 2197 Па (по прил.1).

При заданной влажности φв = 55%  фактическая упругость водяных паров, Па:

 

 

По численному значению   точка росы  tр = 9,8 ºС (про прил.1)

  1. Определение нормы тепловой защиты.

 

Для расчёта  толщины утепляющего слоя необходимо определить сопротивление теплопередаче  ограждающей конструкции исходя из требований санитарных норм  Rос и энергосбережения Rоэ.

 

    1.  Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения.

 

      1. Определить градусо-сутки отопительного периода:

где tв  - расчётная температура внутреннего воздуха, ºС;

tот  - средняя температура отопительного периода, ºС;

zот - продолжительность отопительного периода, сут;

 

Нормативное значение приведённого сопротивления теплопередаче, м2 К/Вт, по условию энергосбережения определяется в зависимости от назначения ограждающей конструкции, условий эксплуатации и градусо-суток отопительного периода:

В связи с тем, что данное здание относится к общественному типу:

R (стены) = 1,4

(стены) = 0,00035

 

 

    1.  Определение нормы тепловой защиты по условию санитарии.

 

 

где   - расчётная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки tx5, ºС.

    1.  Норма тепловой защиты.

 

Из вычисленных  значений сопротивлений теплопередаче: экономической Rоэ и санитарной Rос - к реализации принимаем наибольшее из них, называя его требуемым , м2 К/Вт:

 

  1. Расчет толщины утеплителя.

 

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения внешней среде (наружному воздуху) ,Вт /м2 К,

Сопротивление теплообмену, м2 К/Вт:

на внутренней поверхности   

на наружной поверхности   

 

Термическое сопротивление  слоёв конструкции с известными толщинами,  м2 К/ Вт:

Минимально допустимое (требуемое) термическое сопротивление утеплителя, м2 К/Вт:

=
– (Rв + Rн + ∑Ri из) 

∑Ri из – суммарное сопротивление слоёв с известными толщинами, м2 К/ Вт:

Толщина утепляющего  слоя, м:

Округляем толщину утеплителя до унифицированного значения, кратного строительному модулю 2 см:

Термическое сопротивление  утеплителя (после унификации), м2 К/ Вт:

Определяем  общее термическое сопротивление ограждения с учётом унификации, м2 К/Вт:

= Rв + Rн +
+ ∑Ri из

  1. Проверка внутренней поверхности ограждения на выпадение росы.

 

Температура на внутренней поверхности ограждения, ºС:

Сравнение температуры  на внутренней поверхности ограждения с точкой росы tр, ºС:

на внутренней поверхности ограждения роса не выпадет

Определяем  термическое сопротивление конструкции, м2 К/Вт:

Вычисляем температуру в углу стыковки наружных стен по формуле:

٭для

Сравнение температуры  с точкой росы tр, ºС:

в углу  роса не выпадет

  1. Проверка на выпадение росы в толще ограждения.

 

Сопротивление паропроницанию, м2 ч Па/ мг:

для каждого  слоя

 

для конструкции  в целом

 

 

Температура на поверхности ограждения    по формуле при температуре tн= tнI  самого холодного месяца, ºС:

tнI=-11,9 ºС

 

Максимальная  упругость (по прил.1), отвечающая  ºС,

Определяем графическим методом изменения температуры по толщине ограждения при средней температуре самого холодного месяца.

По точкам пересечения  линии с границами слоёв определяем значения температур на границах, ºС:

По прил. 1 и 2 находим максимальную упругость водяных паров Е, Па, для температур на границах пересечения слоёв:

⇒

⇒

  1. Проверка влажностного режима ограждения.

 

По графику  рис.2 определяем сопротивление паропроницанию слоёв, расположенных между внутренней поверхностью ограждения и плоскостью конденсации , а также между этой плоскостью и наружной поверхностью ограждения , м2 ч Па/ мг:

Определяем  средние температуры, ºС:

  • зимнего периода, охватывающего месяцы со средними температурами ниже  -5ºС, ;
  • весенне-осеннего периода, включающего месяцы со средними температурами от -5 до +5ºС, ,
  • летнего периода, охватывающего месяцы со средними температурами более +5ºС, ,
  • периоды влагонакопления, к которому относятся месяцы со средними температурами 0ºС и ниже, ,

 

Период и его индекс

месяцы

Число месяцев Z

Наружная температура  периода

Температура и максимальная упругость в плоскости конденсации

, ºС

Е, Па

1-зимний

I,II,III,XI,XII

5

-14,92

-11,9

219

2-весенне-осенний

IV,X

2

0,8

2

705

3-летний

V-IX

5

16,7

16,4

1865

0-влагонакоп-

ления

I-IV,XI,XII

6

-12,95

-10,8

241


 

Вычисляем среднегодовую  упругость насыщающих водяных паров  в плоскости возможной конденсации, Па:

Определяем  среднегодовую упругость водяных  паров в наружном воздухе, Па:

Вычисляем требуемое  сопротивление паропроницанию внутренних слоёв конструкции, м2 ч Па/ мг, при котором обеспечивается ненакопление влаги в увлажняемом слое из года в год:

Определяем  среднюю упругость водяных паров  в наружном воздухе для периода  влагонакопления, Па:

- среднемесячные упругости  для месяцев, имеющие температуры  ниже  ºС;

Вычисляем требуемое  сопротивление паропроницанию внутренних слоёв конструкции, м2 ч Па/ мг, ограничивающих приращение влажности в увлажняемом слое в допустимых пределах:

(по табл.14 [1, с.13])

 кг/м3 (единица измерения массы д.б. быть одной и той же в величинах )

Сравниваем  полученное значение с располагаемым  и делаем соответствующий вывод:-------------------------------------------------

  1. Проверка ограждения на воздухопроницание.

 

Определяем  плотность воздуха кг/м3, при заданной температуре и на улице кг/м, при температуре самой холодной пятинденвки tx5 = -32 ºС:

где  

                 tx5 = -25 + 273 = 248К

Вычисляем тепловой перепад давления, Па:

Определяем  расчётную скорость ветра V, м/с, приняв в качестве таковой максимальное значение скорости ветра из трёх румбов за январь месяц, на которых повторяемость ветра составляет 16% и более:

Вычисляем ветровой перепад давления, Па:

и суммарный (расчётный) перепад, Па, действующий на ограждение: ;  

Находим по табл.12 [1, с.11] допустимую воздухопроницаемость ограждения

Определяем  требуемое (минимально допустимое) сопротивление  инфильтрации, м2 ч Па/ кг:

Определяем  по прил. 9 [1, с.26] сопротивление воздухопроницанию каждого слоя:

Номер слоя

Материал 

Толщина слоя, мм

Пункт прил.9

Сопротивление,

1

Железобетон

200

1

19620

2

Пенополистирол

100

23

79

3

Воздушная прослойка

140

  

0

4

Кирпич керамический пустотный (1400 кг/ )

120

10

2


 

Находим располагаемое  сопротивление воздухопроницанию,

 

Сравниваем  это значение с требуемым и  делаем соответствующий вывод:

 

 

Заключение.

 

Ограждение  отвечает требованию СНиП(I).

Общая толщина  ограждения: 0,47 м

Масса ограждения,

Общее термическое  сопротивление:

Rо=

м2*К/Вт

Коэффициент теплопередачи  через стену:

 

Перепад давлений для инфильтрации составляет: