99443

Теплотехнический расчёт жилого здания

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Электрохимическую коррозию металлических изделий и деталей, например оборудования и воздуховодов систем ОВК, каркаса здания, арматуры в железобетонных конструкциях и т. д.; химическое повреждение материалов, например гипсовой облицовки, плиток потолка, древесных материалов, а также реакции карбонизации и связывания щелочей; разрушение бетона, каменной и кирпичной кладки при промерзании и оттаивании;

Русский

2016-09-18

466 KB

1 чел.

Содержание

1. Исходные данные для проектирования………………………………….

2. Теплотехнический расчёт наружной стены……………………………..

2.1 Определение толщины утепляющего слоя………………………

2.2 Расчёт теплоаккумулирующей способности стены……………..

2.3 Определение зоны возможного выпадения конденсата в толще ограждения…………………………………………………………

3. Теплотехнический расчёт чердачного перекрытия и перекрытия над подвалом……………………………………………………………………

3.1 Расчет пустотной плиты…………………………………………..

3.2 Расчет толщины утепляющего слоя чердачного перекрытия….

3.3 Расчет толщины утепляющего слоя перекрытия над под-     

     валом………………………………………………………………

4. Расчет теплоусвоения поверхности пола……………………………….

5. Расчет на теплоустойчивость наружной стены…………………………


Влага всегда была важным фактором для строителей, т. к. она является одной из главных причин повреждения и разрушения зданий. Так, влага вызывает или ускоряет следующие процессы:

  •  электрохимическую коррозию металлических изделий и деталей, например оборудования и воздуховодов систем ОВК, каркаса здания, арматуры в железобетонных конструкциях и т. д.;
  •  химическое повреждение материалов, например гипсовой облицовки, плиток потолка, древесных материалов, а также реакции карбонизации и связывания щелочей;
  •  разрушение бетона, каменной и кирпичной кладки при промерзании и оттаивании;
  •  изменение цвета архитектурных деталей здания, например выцветание, появление пятен и т. д.;
  •  изменение объема материалов конструкций (разбухание, коробление, усадка), что может привести к ухудшению внешнего вида, появлению трещин и к деформации конструкций;
  •   биологические повреждения, например образование плесени, рост растений, появление пылевых клещей и т. п.;

Проблемы, обусловленные влагой, возникают при следующих четырех условиях:

1. Наличие источника влаговыделений.

2. Наличие возможности влагопереноса.

3. Наличие движущей силы (потенциала) влагопереноса.

4. Подверженность строительных материалов воздействию влаги.

Предотвратить возникновение проблем, вызванных влагой, теоретически возможно, если устранить одно из четырех указанных условий. Практически же невозможно устранить все источники влаговыделений и все движущие силы влагопереноса, как невозможно построить и влагонепроницаемое здание. К тому же экономически нецелесообразно использовать только влагостойкие строительные материалы. Следовательно, в реальных условиях полезно принимать в расчет потенциальную возможность увлажнения, чтобы свести к минимуму нежелательные последствия.

1.Исходные данные для проектирования

Проектируемое жилое здание находится в г.Оренбург. Климатические характеристики города принимаем по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».

  •  температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 tн = -31°С;
    •  средняя температура отопительного периода tот.пер = -6.3°С;
    •  продолжительность отопительного периода   zот.пер = 202сут.;
    •  средняя месячная относительная влажность наиболее холодного месяца           φн  =80%;
    •  температура наиболее холодного месяца   tх.м = -14.8°С;
    •  максимальная солнечная радиация Imax=781;
    •  средняя солнечная радиация Iav=194 ;
    •  средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее теплого месяца Аtн =13.1С;
    •  минимальная из всех скоростей ветра по румбам за июль vн =3,9 м/с;                             

По СНиП 2.08.01-85 «Жилые здания» определяем температуру внутреннего воздуха в жилых помещениях - принимаем ее  равной 180С, т.к. температура наиболее холодной пятидневки равна -310С.

Плотность и теплоемкость слоёв для влажного материала вычисляем по значениям для сухого материала по формулам:

Для известково-песчаного раствора(№75):

 

Для газо- и пенобетона, газо- и пеносиликата(№64):

Для матов   минераловатных прошивных (ГОСТ 21880-76) и на синтетическом связующем (ГОСТ 9573-82) (№130):

Для цементно-песчаного раствора (№71):

Значения теплофизических характеристик заносим  в табл.1.

Табл. 1.  Теплофизические характеристики материала ограждений.

№ поз.

Материал

Массовая влажность w, %

Плотность ρ,

Теплоемкость с,

Теплопроводность λ,

Теплоусвоение s,

Паропроницаемость μ,

1

2

3

4

5

6

7

8

Наружная стена

75

Известково-песчаный раствор

2

1220

0.92

0,47

6.16

0,14

64

Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат

10

900

1,26

0,33

4,92

0,14

129

Маты  минераловатные прошивные (ГОСТ 21880-76) и на синтетическом связующем (ГОСТ 9573-82)

2

145

0.92

0,064

0,73

0,3

71

Цементно-песчаный раствор

2

1820

0.92

0,76

9,6

0,09

  1.  Теплотехнический расчёт наружной стены

                Рис. 1.  Конструкция наружной стены

1 – Известково-песчаный раствор (№75, 15 мм.)

2 – Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат (№64, 510 мм)

У – Маты  минераловатные прошивные (ГОСТ 21880-76) и на синтетическом связующем (ГОСТ 9573-82) (№129)

4 – Известково-песчаный раствор(№71, 30 мм)

Теплотехнический расчёт наружной стены включает:

  •  определение толщины утепляющего слоя;
  •  вычисление фактического термического сопротивления и коэффициента теплопередачи стены;
  •  расчёт теплоаккумулирующей способности стены;
  •  проверку на конденсацию влаги на внутренней поверхности стены;
  •  определение зоны возможного выпадения конденсата в толще стены.

2.1 Определение толщины утепляющего слоя

Толщина утепляющего слоя δу определяется из условия .  Требуемое термическое сопротивление находим исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле:

                                                     

где n=1 – поправочный коэффициент на расчетную разность температур (табл. 3*[1]);

Δtн =  tвв =40С – нормируемый температурный перепад (табл.2*[1]);

αв  =8,7- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения;

Требуемое термическое сопротивление определяем из условий энергосбережения по градусосуткам отопительного периода:

; ;                                                                         Принимаем  большее значение , т.е .

Термическое сопротивление теплопередаче многослойной стены:

где  - термическое сопротивление конвективного теплообмена на внутренней поверхности;

- термическое сопротивление кондуктивного переноса теплоты через    i-ый слой стены;

- термическое сопротивление конвективного теплообмена на наружной поверхности;

 

Термическое сопротивление утепляющего слоя определяем из соотношения :

Толщина утепляющего слоя:

Полученную величину округляем до ближайшего большего стандартного значения, т.е. окончательно принимаем =90 мм.  Вычисляем фактическое сопротивление теплопередаче:

 

Коэффициент теплопередачи:

Плотность теплового потока:

                 2.2 Расчет теплоаккумулирующей способности стены

Вычисляем температуру внутренней и наружной поверхностей:

           Находим температуры между слоем i и слоем i+1:

           Вычисляем средние температуры слоев:

           

Определяем разности температур:

Находим теплоаккумулирующую способность каждого слоя:

          Вычисляем внутреннюю теплоаккумулирующую способность стены:

2.3 Определение зоны возможного выпадения конденсата

в толще ограждения

Рассчитываем температурное поле в стене при температуре наружного воздуха наиболее холодного месяца.

 

В каждом слое находим температуру не менее чем в 5 точках. По вычисленной температуре в каждой точке определяем максимальную упругость водяного пара Et по формулам:

Результаты расчета заносим в таблицу.

Максимальная упругость водяного пара наружного воздуха и воздуха внутри помещения:

Вычисляем  упругость водяного пара наружного воздуха и упругость водяного пара воздуха внутри помещения:

Табл. 2. Распределение температуры и максимального парциального давления в стене.

Слой

x/

Е

1

0

0,25

0,5

0,75

1

16,82

16,73

16,66

16,59

16,51

1917.13

1907.12

1897.16

1887.25

1877,27

0.107

2

0

0,25

0,5

0,75

1

16,51

12,52

8.53

4.53

0.54

1877,27

1431.08

1090.94

831.65

633.98

3.64

3

0

0,25

0,5

0,75

1

0.54

-3.08

-6.69

-10.31

-13.93

633.98

479.23

360.09

270.57

203.29

0.3

4

0

0,25

0,5

0,75

1

-13.93

-14.03

-14.19

-14.23

-14.34

203.29

201.69

199.23

198.52

196.81

0.33

 

Определяем сопротивление паропроницанию ограждения:

Вычисляем поток пара через  ограждения:

Вычисляем упругость водяного пара на внутренней и наружной поверхностях:  

В координатах  строим график. В нашем случае линии  и  не пересекаются, следовательно, конденсат в толще стены не выпадает.

  1.  Теплотехнический расчет чердачного перекрытия и перекрытия

над подвалом.

3.1 Расчет пустотной плиты

Размеры стандартной плиты с шестью пустотами диаметром , ширина , высота , расчетная длина .

 Для чердачного перекрытия поток принимаем снизу вверх, температура выше 0°С,

 

Данную пустотную плиту

Заменяем эквивалентной плитой с квадратными отверстиями.

Сторону квадрата определяем из уравнения:

Толщина воздушной прослойки . Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки Rвп для чердачного перекрытия принимаем .

Разбиваем плиту плоскостями, параллельными вектору теплового потока, на однородный и неоднородный участки:

    F=FI+FII                         FI                 FII

   

Вычисляем сопротивление и площадь плиты с однородными участками FI (без отверстий)  и плиты с неоднородными регулярными участками FII:

Термическое сопротивление при разбивке плиты параллельными плоскостями:

Разбиваем плиту на однородные и неоднородные участки плоскостями, перпендикулярными вектору теплового потока.

1)Термическое сопротивление первого (однородного участка):

2)Термическое сопротивление второго (неоднородного участка):

3)Термическое сопротивление третьего (однородного участка):

Термическое сопротивление при разбивке плиты перпендикулярными плоскостями для чердачного перекрытия:

Вычисляем приведенное термическое сопротивление плиты с пустотами по формуле:

3.2 Расчет толщины утепляющего слоя чердачного перекрытия.

                      Рис.2 Конструкция чердачного перекрытия.

1 – пустотная плита перекрытия (№1, 220 мм.);

2 – слой пароизоляции (№186, 1,5 мм);

3 – утеплитель (№130);

4 – цементно-песчаная стяжка (№71, 20 мм);

Толщину утепляющего слоя δу определяем из условия . Требуемое термическое сопротивление находим, исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле:

                                             

где n=0,9 – поправочный коэффициент на расчетную разность температур (табл. 3*[1]);

Δtн = 4 – нормируемый температурный перепад (табл.2*[1]);

αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения;

             

             Требуемое термическое сопротивление определяем по градусосуткам отопительного периода:

;                                                                                                                                                             

;

Принимаем большее значение.

Термическое сопротивление теплопередаче многослойного перекрытия:

Термическое сопротивление утепляющего слоя определяем по формуле:

          Толщина утепляющего слоя:

          Принимаем толщину утепляющего слоя 240 мм и  вычисляем фактическое сопротивление теплопередаче:  

3.3  Расчет толщины утепляющего слоя перекрытия над подвалом

                    Рис.3 Конструкция перекрытия над подвалом.

1 – доска половая (№108, 30 мм);

2 – воздушная прослойка (50 мм);

3 – цементно-песчаная стяжка (№71, 20 мм);

4 – утеплитель (№130);

5 – слой пароизоляции (№186, 1,5 мм);

6 – пустотная плита перекрытия (№03, 220 мм).

Толщину утепляющего слоя δу определяем из условия . Требуемое термическое сопротивление находим, исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле:

                                                  

где n=0,6 – поправочный коэффициент на расчетную разность температур, определяемый по табл. 3*[1];

Δtн =2 – нормируемый температурный перепад (табл.2*[1]);

αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения.

         Требуемое термическое сопротивление определяем  по градусосуткам отопительного периода:

;                                                                                

;

Требуемое термическое сопротивление принимаем равным

Термическое сопротивление теплопередаче многослойного перекрытия:

;

Термическое сопротивление утепляющего слоя определяем по формуле:

Толщина утепляющего слоя:

          Принимаем толщину утепляющего слоя 210мм и  вычисляем фактическое сопротивление теплопередаче:  

 

 

4. Расчет теплоусвоения поверхности пола

Рассчитываем тепловую инерцию пола:

Доска шпунтованная:

;

Показатель теплоусвоения пола принимаем

 

5. Расчет на теплоустойчивость наружной стены.

                                       1 слой          2 слой        3 слой       4 слой  

R

0,01724

0,5937

2,187

0,3289

    S

11,42

8,48

0,61

9,01

D

0,1796

5,0346

1,334

2,963

    Y

9,193

8,48

0,61

9,01

V

1,074

36,64

19,13

4,33

  Тепловую инерцию рассчитываем по формуле: ;

Теплоусвоение наружной поверхности слоёв определяется:

         ;  

       Если >1, то ;

       Если , то   ;

       Если , то   .

Затухание:

Расчетная амплитуда колебаний наружного воздуха:

       ;

     

Амплитуда колебания температур: , где - затухание расчетной амплитуды;

; - затухание на поверхности пограничного слоя;

Требуемое значение:

Список литературы

СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»;

СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»;

СП 23-101-2000 «Проектирование тепловой защиты зданий»;

ГОСТ 30-494-96 «Параметры микроклимата»;

Корепанов Е.В. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОГРАЖДЕНИЙ. - Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Строительная теплофизика» для студентов заочной формы обучения. – Ижевск: Издательство ИжГТУ, 2005.-28с.;

Богословский В.Н. Строительная теплофизика. – М.: Стройиздат, 1982.-415с.;

www.abok.ru;

www.oknarium.ru.

Расчет плиты над подвалом производим аналогично расчету плиты чердачного перекрытия:

Принимаем .

1)  

Термическое сопротивление при разбивке плиты параллельными плоскостями:

2)

Термическое сопротивление при разбивке плиты перпендикулярными плоскостями для перекрытия над подвалом:

Вычисляем приведенное термическое сопротивление плиты с пустотами по формуле:

13


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74941. Письмове додавання і віднімання багатоцифрових чисел. Перевірка додавання і віднімання 61 KB
  Мета. Познайомити з прийомом письмового додавання і віднімання багатоцифрових чисел, узагальнити уявлення учнів про зв’язок дій додавання і віднімання, робити перевірку; розвивати логічне мислення, пам’ять, увагу; формувати мотивацію до вивчення математики.
74942. Умножение чисел, заканчивающихся нулями 126.5 KB
  Цель: закрепить навыки умножения чисел заканчивающихся нулями на однозначное число; совершенствовать навыки устного счета навыки решения задач; развивать логическое мышление математическую речь внимание умение работать в группах; воспитывать интерес к математике чувство товарищества.
74943. Круглі числа. Периметр прямокутної ділянки. Знаходження суми та різниці багатозначних чисел 394.5 KB
  Мета уроку: повторити закріпити поглибити удосконалити знання учнів із розділів Круглі числа. Робота з круглими числами Дивлячись на утворені числа назвіть по памяті первоначальні числа. Я хочу ще додати інформацій про бджіл вчитель називає та вивішує числа...
74944. Ділення з остачею на двоцифрове число 136.5 KB
  Удосконалювати вміння розвязувати задачі на пропорційне ділення. Розвивати обчислювальні навички. Під час подорожі ми ознайомимося із діленням з остачею на двоцифрове число закріпимо вміння ділити числа що закінчуються нулями удосконалимо вміння розвязувати задачі.
74945. Умножение многозначного числа на однозначное число 447 KB
  Цели: продолжать знакомить учащихся с приёмом письменного умножения многозначного числа на однозначное число; совершенствовать устные и письменные вычислительные навыки; развивать умение решать задачи; закреплять умение рассуждать делать выводы.
74946. Правило обчислення площі прямокутника та його застосування. Знаходження значень виразів на сумісні дії 162 KB
  Мета: повторити поняття «площа» та «квадратний сантиметр»; навчити користуватись правилом обчислення площі; проводити роботу, спрямовану на запобігання змішувань понять «площа» і «периметр»; розвивати логічне мислення, пам’ять; виховувати організованість і дисципліну розумової праці дітей.
74947. Дроби. Вершки и корешки 138.5 KB
  Деление на команды Все вы знаете русскую народную сказку Вершки и корешки. Мы разделимся на команды Вершки и Корешки. Команды это I и II вариант. Сейчас проведем тендер конкурс на право выбора названия варианта-команды: команда числителя Вершки и команда знаменателя Корешки.
74949. Заміна одних одиниць вимірювання величин іншими. Розв’язування задач на дві дії та складання обернених задач 129.5 KB
  Заміна одних одиниць вимірювання величин іншими. Формувати вміння використовувати набуті знання для заміни одних одиниць вимірювання величин іншими. Познайомити учнів зі старовинними одиницями вимірювання довжини і маси.