Строительная теплофизика - файл n1.doc

Строительная теплофизика
скачать (402.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc403kb.21.10.2012 19:33скачать

n1.doc

Вариант 26.


Необходимо провести расчёт углового помещения верхнего этажа здания в г. Бресте, конструкция наружной рис. 1 с утепляющим слоем из плиты мягкие, полужёсткие и жёсткие минераловатные на битумном связующем, конструкция совмещённого покрытия рис. 2 с утепляющим слоем из маты минераловатные прошивные.

После выбора задания перед началом работы из [1] заполняется таблица климатологических данных для условий заданного города.

1) ХАРАКТЕРИСТИКА ПОМЕЩЕНИЯ



Д
лина L=8м; ширина B=5м; высота H=3м.

П
лощадь световых проёмов 30% от площади наружных стен


Рис.1Схемы конструкций наружных Рис.2 Схемы конструкций совмещённых

cтен. покрытий.

Климатологические данные


Вариант: 26 Город: Витебск



Наименование показателя


Обозначение

Численно

величина

Литературный

источник

  1. Расчётная температура внутреннего воздуха




  1. Расчётная зимняя температура наружного воздуха




  1. Продолжительность отопительного периода




  1. Средняя за отопительный период температура наружного воздуха




  1. Средняя температура наиболее холодной пятидневки




  1. Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь




  1. Расчётная относительная влажность внутреннего воздуха




  1. Средняя относительная влажность наружного воздуха за отопительный период

tв, єC


tн, єС

zот, сут


tн.от, єС

t, єС

vср, м/с

?в, %

?н.от, %

18

-31


207

-2,0

-25


5,4


55


82

табл. 4.1


табл. 5.2,

табл. 4.3


табл. 4.4


табл. 4.4

табл. 4.3

табл. 4.5

табл. 4.1

табл. 4.4




Расчётные коэффициенты теплопроводности ?,

теплоусвоения s, паропроницаемости ?

строительных материалов .




Материал

?, Вт/(м·К)

s, Вт/(м2·К)

?, мг/(м·ч·Па)

1

2

3

4

I. Конструкционные материалы

1. Железобетон

2. Кирпичная

кладка

4. Рубероид, пергамин, толь

5. Цементно-песчаный раствор

2,04

0,81
0,17
0,93

19,70

10,12
3,53
11,09

0,03

0,11
1,1
0,09

II. Теплоизоляционные материалы


7. Плиты мягкие, полужёсткие и жёсткие минерало-ватные на битум-ном связующем

8. Плиты полисти-ролбетонные тепло-изоляционные


0,11

0,052



1,72

0,55



0,38

0,06


2) РАСЧЁТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ



Сопротивление теплопередаче Rт ограждающих конструкций жилых помещений, за исключением заполнений световых проёмов, следует принимать равным экономически целесообразному Rт.эк, но не менее требуемого сопротивления теплопередаче Rт.тр, и не менее нормативного сопротивления теплопередаче Rт.нор.
Наружные стены:
А) Нормативное сопротивление теплопередачи: Rт.нор.=2,0 м2·оС/Вт (табл.5.1)

Б) Требуемое сопротивление теплопередачи определяется по формуле 5.2.

, где

n=1-коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению

к наружному воздуху (табл.5.3).

tв=18 оС – температура внутреннего воздуха.

tн=-25 оС - температура наружного воздуха.

=8,7 Вт/м2·оС- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности (табл.5.4).

tв=6 оС-расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности.
Следовательно:
м2·оС/Вт
Следовательно: Rт тр= 0,9387 м2·оС/Вт
В) Экономически целесообразное сопротивление теплопередачи определяется по формуле 5.1:
, где
Ст.э=582 руб/ГДж - стоимость тепловой энергии.

См=14654 руб/м3 – стоимость теплоизоляционного материала.

Zот=207 сут. – продолжительность отопительного периода.

tв=18 оС – температура внутреннего воздуха.

tн.от=-2,0 оС – средняя за отопительный период температура наружного воздуха.

?=0,052 Вт/(м·оС) – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала.
=2,288 м2·оС/Вт
Следовательно сопротивление теплопередачи наружных стен Rт должно быть равно нормативному сопротивлению теплопередачи Rт.нор,т.е.
Rмнс=2,3 м2·оС/Вт
Толщину слоя утеплителя определим из соотношения:
, отсюда
, где
=8,7 Вт/м2·оС- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности (табл.5.4).

=23 Вт/м2·оС - коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограждения (табл.5.7).

=0,052 Вт/(м·оС)- коэффициент теплопроводности утеплителя.

=0,81 Вт/(м·оС) – коэффициент теплопроводности кирпичной кладки.

=0,13 м – толщина кирпичной кладки.
м
Г) Тепловая инерция наружных стен:
, где
Ri – сопротивление теплопроводности i-го слоя.

Si – коэффициент теплоусвоения i-ого слоя.
Следовательно: , где
=0,052 Вт/(м·оС) ;

=0,81 Вт/(м·оС);

=0,1м;

=0,13 м.;

sут=0,55 Вт/мС;

s1=10,12 Вт/мС;



Совмещённое покрытие:
А) Нормативное сопротивление теплопередачи совмещённого покрытия равно:

Rт.нор.=3.0 м2·оС/Вт (табл.5.1)

Б) Требуемое сопротивление теплопередачи определяется по формуле 5.2 .

, где

n=1-коэфициент учитывающий положение наружной поверхности по отношению

к наружному воздуху (табл.5.3).

tв=18 оС ;

tн=-31 оС;

=8,7 Вт/м2·оС - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности (табл.5.4).

tв=4 оС - расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности (табл. 5.5).
Следовательно: м2·оС/Вт
В) Экономически целесообразное сопротивление теплопередачи определяется по формуле 5.1.
, где
Ст.э=582 руб/ГДж - стоимость тепловой энергии.

См=17910 руб/м3 – стоимость теплоизоляционного материала.

Zот=207сут. – продолжительность отопительного периода.

tв=18оС – температура внутреннего воздуха.

tн.от= - 2,0оС – средняя за отопительный период температура наружного воздуха.

?=0,11 Вт/(м·оС) – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала.

=1,41 м2·оС/Вт- требуемое сопротивление теплопередачи.
=1,17 м2·оС/Вт


Следовательно, сопротивление теплопередачи совмещенного покрытия должно быть равно нормативному сопротивлению, т.е.
= 3,0 м2·оС/Вт
Конструкция совмещенного покрытия является неоднородной, поскольку в слое железобетона однородность в параллельном и перпендикулярном направлении движения теплового потока нарушено пустотными отверстиями.

Приведенное термическое сопротивление слоя бетона в совмещенном покрытии определяем в соответствии с пунктом 5.11[1].
Для упрощения расчетов круглые отверстия в панели заменим равновеликими по площади квадратами со стороной:

см.



Термическое сопротивление теплопередачи плиты вычислим отдельно для слоёв параллельных и перпендикулярных направлению движения теплового потока.
а) Термическое сопротивление RА в направлении, параллельном движению теплового потока, вычислим для двух характерных сечений А-А и Б-Б:

В сечении А-А слой бетона м, а коэффициент теплопроводности Вт/м оС. Его термическое сопротивление:
м2 оС/Вт.
Площадь этого участка конструкции шириной 1м равна:
м2
В сечении Б-Б слой бетона м, а коэффициент теплопроводности Вт/м оС. Его термическое сопротивление:
м2 оС/Вт
Кроме того в этом сечении есть воздушная прослойка шириной м, и имеющая термическое сопротивлением2 оС/Вт (из таблицы).

Поэтому общее термическое сопротивление конструкции в сечении Б-Б будет равно:

м2 оС/Вт

Площадь этого участка поверхности будет равна:
м2
В соответствии с пунктом 5.11. термическое сопротивление Rа определим по формуле 5.8. .

м2 оС/Вт
б) Термическое сопротивление RБ в направлении, перпендикулярном движению теплового потока, вычислим для характерных значений С-С , Е-Е , Д-Д

В сечениях С-С и Е-Е слой бетона м, а коэффициент теплопроводности Вт/м оС. Его термическое сопротивление:
м2 оС/Вт.
В сечении Д-Д слой бетона м, а коэффициент теплопроводности Вт/м оС. Его термическое сопротивление:
м2 оС/Вт
Площадь поверхности бетона:
м2
Кроме того в этом сечении есть воздушная прослойка шириной м, и имеющая термическое сопротивлением2 оС/Вт (из таблицы).
м2
Поскольку конструкция в сечении Д-Д неоднородна, то его термическое сопротивление определяется по формуле 5.8..

м2 оС/Вт
Следовательно, термическое сопротивление
м2 оС/Вт
в) Термическое сопротивление бетонной плиты с пустотными отверстиями определяем по формуле5.9..

м2 оС/Вт
Толщину слоя утеплителя в конструкции совмещённого покрытия определим из соотношения:

, где
=8,7Вт/м2·оС- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности (табл.5.4).

=23 Вт/м2·оС - коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограждения (табл.5.7).

=0,93 Вт/(м·оС) ;

=0,17 Вт/(м·оС);

=0,02 м;

=0,006 м;

=0,11 Вт/(м·оС);

=0,121 м2 оС/Вт.


г) Тепловая инерция совмещенного покрытия:
, где
Ri – сопротивление теплопроводности i-ого слоя.

Si – коэффициент теплоусвоения i-ого слоя.
Следовательно:
, где
=0,93 Вт/(м·оС);

=0,17 Вт/(м·оС);

=0,02м;

=0,006 м;

sут=1,72 Вт/мС;

s5=11,09 Вт/м2оС;

s4=3,53 Вт/м2оС;

sк=19,70 Вт/мС.

=0,121 м2 оС/Вт.


3) ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ ПОМЕЩЕНИЯ



Теплоустойчивость - это способность помещения сохранять неизменно температуру внутреннего воздуха при колебаниях теплового потока, поступающего в помещение от отопительных приборов в случае применения дежурного отопления.

Помещение, оборудованное системой отопления периодического действия, не-

обходимо рассчитывать на теплоустойчивость в отопительный период года с коэффициентом неравномерности теплоотдачи m = 0.1 для центрального водяного отопления (табл. 6.1[1]).
Размеры помещения: l = 8 м, b = 5 м, h = 3 м.

Площадь совмещенного покрытия: м2.
Общая площадь наружных стен: м2.
Площадь световых проемов: м2.
Площадь конструктивной части наружных стен:

м2.

Термические сопротивления теплопередачи:
совмещенного покрытия: м2 оС/Вт,

наружных стен: м2 оС/Вт,

световых проемов: м2 оС/Вт (табл. 5.1[1]).
Теплопотери помещения определим по соотношению:
, где
? = 0,15 – добавочные потери теплоты в долях от основных потерь.
Вт.
Определим коэффициент теплопоглощения внутренних поверхностей ограждающих конструкций в помещении по формуле 6.2[1]:
, где
=8,7Вт/м2·оС- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности (табл.5.4).

Yв – коэффициент теплоусвоения поверхности ограждения (определяется в соответствии с пунктами 6.4-6.7[1]).


  1. Совмещенное покрытие:


Тепловая инерция первого слоя конструкции, считая от внутренней поверхности:


Поскольку D1>1, то в соответствии с пунктом 65.1[1], коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности совмещенного покрытия равен коэффициенту теплоусвоения материала, т.е.
Вт/(м·оС).
Коэффициент теплопоглощения внутренней поверхности совмещенного покрытия равен:


Тепловая инерция первого слоя конструкции наружных стен, считая от внутренней поверхности:

Поскольку D2>1, то коэффициент теплоусвоения поверхности равен коэффициенту теплоусвоения материала:
Вт/(м·оС).
Коэффициент теплопоглощения внутренней поверхности наружных стен равен:
м2 оС/Вт.


  1. Световые проемы:


Коэффициент теплопоглощения для световых проемов определяется по формуле 6.3[1]:

Амплитуду колебаний температуры внутреннего воздуха определяется по формуле 6.1[1]:


Поскольку амплитуда колебаний температуры внутреннего воздуха в течении суток не превышает ±3 оС, то помещение удовлетворяет условиям теплоустойчивости.
Минимальные температуры внутренних поверхностей наружных ограждений определим по формуле 6.9[1]:

А) Совмещенное покрытие:
m = 0.1 – коэффициент неравномерности (табл. 6.1[1]).

- коэффициент теплоусвоения.

м2 оС/Вт- сопротивление теплопередачи совмещенного покрытия.
оС.
Б) Наружная стена:
оС.
В) В углу помещения:
оС.
Г) На поверхности световых проемов:
Коэффициент теплоусвоения поверхности светового проема:


Минимальная температура:
оС
При температуре внутреннего воздуха tв = 18 оС максимальная упругость водяного пара в воздухе:
Па
При относительной влажности внутреннего воздуха ?в = 55% действительная упругость водяного пара в воздухе eв будет равна:
Па
Температура точки росы для данного воздуха:
оС
Следовательно, конденсация водяных паров из внутреннего воздуха будет только на стеклах световых проемов, т.к. их внутренняя температура ниже температуры точки росы, а в углах конденсации не будет.

4) РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОЗДУХОПРОНИЦАНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ



Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций зданий и сооружений Rв, за исключением заполнений световых проемов должно быть не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию Rв.тр, определяемого по формуле 8.1[1]:
, м2 ч Па/кг, где
Gнорм – нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций. Для наружных стен и совмещенных покрытий Gнорм = 0.5 кг/м2 ч (табл. 8.1[1]).

?P – рассчетная разность давлений воздуха на наружных и внутренних поверхностях ограждений, определяемая по формуле 8.2[1]:
, где
H = 17 м – высота здания от поверхности земли до верха карниза.

?ср = 5,4 м/с – максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь.

?в = 3463/(273+tв) = 11,9 Н/м3 – удельный вес внутреннего воздуха.

?н = 3463/(273+tн) = 14,3 Н/м3 - удельный вес наружного воздуха.
Следовательно:
Па
Сопротивление воздухопроницанию наружных стен должно быть не менее

м2 ч Па/кг
Сопротивление воздухопроницанию окон жилых и общественных зданий должно быть не менее требуемого, определяемого по формуле 8.4[1]:
м2 ч Па/кг, где
Gнорм=10 кг/м3 ч – нормативная воздухопроницаемость окон (табл. 8.1[1]).
В соответствии с приложением Д [1], для того,чтобы выполнить условия воздухопроницания, необходимо двойное остекление окон в раздельных переплетах с уплотнением прокладками из пенополиулетана, которая имеет сопротивление воздухопроницанию Rв = 0,38 м2 ч/кг.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации