99534

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Курсовая

Архитектура, проектирование и строительство

Теплотехнический расчёт наружной стены. Определение толщины утепляющего слоя. Расчёт температурного поля стены. Расчет теплоаккумулирующей способности стены. Влажностный режим стены. Теплотехнический расчёт чердачного перекрытия и перекрытия над подвалом. Расчет плиты с пустотам. Расчет толщины утепляющего слоя, перекрытия над подвалом. Расчет толщины утепляющего слоя чердачного перекрытия. Расчет на теплоустойчивость наружной стены

Русский

2016-09-21

4.06 MB

0 чел.

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Содержание

 Введение

1. Исходные данные  проектирования

2. Теплотехнический расчёт наружной стены

2.1 Определение толщины утепляющего слоя

2.2 Расчёт температурного поля стены

2.3 Расчет теплоаккумулирующей способности стены

2.4 Влажностный режим стены

3. Теплотехнический расчёт чердачного перекрытия и перекрытия над подвалом:

3.1 Расчет плиты с пустотами

3.2 Расчет толщины утепляющего слоя, перекрытия над  подвалом

3.3 Расчет толщины утепляющего слоя чердачного перекрытия

4. Расчет на теплоустойчивость наружной стены

5. Расчет теплоусвоения поверхности пола

6. Заключение

7. Список литературы

1. Исходные данные проектирования

Район строительства – г. Казань;

Руководствуясь СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», принимаем следующие климатические характеристики города:

  • температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 – = -32°С;
  • средняя температура наружного воздуха   –   = - 5,2;
  • продолжительность отопительного периода –   = 215;
  • средняя температура наиболее холодного месяца  –   = - 13,5;
  • средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца = 83%

Параметры воздуха внутри жилых и общественных зданий из условия комфортности для холодного периода года определяем согласно ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещении»:

  • Температура воздуха внутри здания (в районах с расчетной температурой наиболее холодной пятидневки ниже -31°С)                 . Принимаем 21°С;
  • Допустимая относительная влажность воздуха . Принимаем

Руководствуясь СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», принимаем:

  • Зона влажности – сухая;
  • Влажностный режим помещений – нормальный;
  • Условия эксплуатации ограждающих конструкций – А.

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

Теплофизические параметры заносим в таблицу 1.

Таблица 1.Теплофизические характеристики материалов ограждений

№ позиции по прил.5

Материал

Массовая влажность ω, %

Плотность ρ, кг/м3

Теплоемкость С, кДж/(кг·°С)

Теплопроводимость λ, Вт/(м·°С)

Теплоусвоениеs, Вт/(м2·°С)

Паропроницаемость µ, мг/(мчПа)

Сухой

Влажный

Сухой

Влажный

Наружная стена

185

Раствор известково-песчанный

2

1600

1620

0,84

0,9238

0,7

8,69

0,12

155

Газо- и пенобетон

Газо- и пеносиликат

10

800

900

0,84

1,259

0,33

4,92

0,14

29

Маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880)

2

125

145

0,84

0,9238

0,064

0,73

0,30

183

Раствор цементно-песчанный

2

1800

1820

0,84

0,9238

0,76

9,6

0,09

Перекрытие над подвалом

174

Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ  8486, ГОСТ  9463)

15

500

650

2,3

2,928

0,14

3,87

0,06

183

Раствор цементно-песчанный

2

1800

1820

0,84

0,9238

0,76

9,6

0,09

29

Маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880)

2

125

145

0,84

0,9238

0,064

0,73

0,30

204

Рубероид (ГОСТ 10923)

0

600

600

1,68

1,68

0,17

3,53

-

181

Железобетон (ГОСТ  26633)

2

2500

2520

0,84

0,92

1,92

17,98

0,03

№ позиции по прил.5

Материал

Массовая влажность ω, %

Плотность ρ, кг/м3

Теплоемкость С, кДж/(кг·°С)

Теплопроводимость λ, Вт/(м·°С)

Теплоусвоениеs, Вт/(м2·°С)

Паропроницаемость µ, мг/(мчПа)

Сухой

Влажный

Сухой

Влажный

Перекрытие чердачное

181

Железобетон (ГОСТ  26633)

2

2500

2520

0,84

0,9238

1,92

17,98

0,03

204

Рубероид (ГОСТ 10923)

0

600

600

1,68

1,68

0,17

3,53

-

29

Маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880)

2

125

145

0,84

0,9238

0,064

0,73

0,30

183

Раствор цементно-песчанный

2

1800

1820

0,84

0,9238

0,76

9,6

0,09

2. Теплотехнический расчёт наружной стены

Рисунок 1. Конструкция наружной стены

  1. раствор известково-песчаный
  2. Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат
  3. Маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880)
  4. Раствор цементно-песчаный

2.1 Определение толщины утепляющего слоя

Толщина утепляющего слоя  определяется из условия, что сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции должно быть больше или равно требуемому сопротивлению:

Требуемое сопротивление теплопередаче определяем из условия энергосбережения по градусосуткам отопительного периода:

, где  – расчетная температура воздуха внутри здания

Сопротивление теплопередаче  многослойной ограждающей конструкции:

термическое сопротивление конвективного теплообмена на внутренней и наружной поверхности стены

, - коэффициент теплоотдачи внутренний поверхности ограждения

=0,1149

,   - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения

=0,04348

термическое сопротивлении ограждающей конструкции

;

Утепляющим является слой 3.

Вычисленную толщину утепляющего слоя округляем в большую сторону и принимаем как проектное.

Вычисляем проектное сопротивление теплопередаче:

+ 0,04348 = 3,477

Трансмиссионный коэффициент теплопередачи:

Плотность теплового потока:

2.2 Расчет температурного поля стены

Вычисляем температуру внутренней и наружной поверхностей:

Находим температуры между слоемi и слоемi+1:

По результатам расчета температурного поля строим графики:

График 1. Температурное поле в координатах t-δ

График 2. Температурное поле в координатах t-R

2.3 Расчет теплоаккумулирующей способности стены

i

1

2

3

4

C, кДж/(кг·°С)

0,9238

1,259

0,9238

0,9238

ρ,кг/м3

1620

900

145

1820

δ, м

0,015

0,25

0,16

0,030

, °С

19,09

13,15

-10,89

-29,94

Δtn, °С

51,09

45,15

21,11

2,06

Q, кДж·м2

1146,8857

12789,8663

452,4329

103,9053

, кДж·м2

14493,0902

Вычисляем средние температуры слоев:

Определяем разности температур:

Находим теплоаккумулирующую способность каждого слоя:

Вычисляем внутреннюю теплоаккумулирующую способность стены:

2.4 Влажностный режим стены

1). Выполняем проверку на возможность выпадения конденсата на внутренней поверхности стены.

Исходя из известных значений температур и влажности, определяем температуру точки росы .

Выполняется условие

следовательно, конденсат на внутренней поверхности стены не выпадает.

2). Определяем зону возможного выпадения конденсата в толще стены

Выполняем расчет температурного поля стены, используя в расчетах температуру наружного воздуха наиболее холодного

Находим температуры между слоемi и слоемi+1:

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

Максимальная упругость водяного пара наружного воздуха и воздуха внутри помещения:

Результаты расчета заносим в таблицу 2.

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

Слой

Относительная координата слоя

Координата сечения (изнутри)

Температура в сечении

Максимальное парциальное давление в сеченииEt

1

0

0

19,86

2358,02

0,25

0,00375

19,8

2350,01

0,5

0,0075

19,76

2342,04

0,75

0,01125

19,7

2332,5

1

0,015

19,65

2324,59

2

0,25

0,0775

17,77

2045,62

0,5

0,14

15,89

1800,14

0,75

0,2025

14,01

1584,11

1

0,265

12,13

1394,01

3

0,25

0,305

5,93

914,46

0,5

0,345

      -0,28

597,63

0,75

0,385

-6,48

366,20

1

0,425

-12,68

224,39

4

0,25

0,4325

-12,78

222,62

0,5

0,44

-12,88

220,87

0,75

0,4475

-12,97

219,31

1

0,455

-13,07

217,58

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

Определяем сопротивление паропроницанию ограждения:

Таблица 3.

Слои

1

2

3

4

δ

0,015

0,25

0,16

0,030

μ

0,12

0,14

0,30

0,09

0,125

1,786

0,5333

0,333

2,7776

Вычисляем поток пара через  ограждения:

Вычисляем упругость водяного пара на внутренней и наружной поверхностях:

Вычисляем интенсивность потока пара проходящего к зоне и выходящего из зоны:

Определяем количество влаги, сконденсировавшейся в зоне возможного выпадения конденсата:

3. Теплотехнический расчет чердачного перекрытия и перекрытия над подвалом

3.1 Расчет плиты с пустотами

Размеры стандартной плиты с шестью пустотамидиаметром ,ширина ,высота ,расчетная длина .

Толщина воздушной прослойки. Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки –  для чердачного перекрытия принимаем ;для перекрытиянад подвалом принимаем

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

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

а) для перекрытия над подвалом

 Термическоесопротивление при разбивке плиты параллельными тепловому потоку плоскостями:

б) для чердачного перекрытия

Термическоесопротивление при разбивке плиты параллельными плоскостями:

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

1)Термические сопротивление первого (однородного) участка и третьего (однородного) участка равны:

2)Термическое сопротивление второго (неоднородного) участка:

а) для перекрытия над подвалом

Термическоесопротивление при разбивке плиты перпендикулярными плоскостями для подвального перекрытия:

б) для чердачного перекрытия

Термическоесопротивление при разбивке плиты перпендикулярными плоскостями для чердачного перекрытия:

Вычисляем приведенное термическое сопротивление плиты с пустотами по формуле:

а) для перекрытия над подвалом

б) для чердачного перекрытия

3.2  Расчет толщины утепляющего слоя перекрытия над подвалом

Рис.3 Конструкция перекрытия над подвалом

1 – доска половая (30 мм) №174;

2 – лаги, замкнутая воздушная прослойка (50 мм);

3 – цементно-песчаная стяжка (20 мм) №183;

4 – утеплитель №29;

5 – пароизоляция рубероид (1,5 мм) №204;

6 – плита перекрытия пустотная (220 мм) №181.

Толщину утепляющего слоя определяем из условия , где  – коэффициент, учитывающий зависимость положения перекрытия по отношению к наружному воздуху

Сопротивление теплопередаче перекрытия цокольного этажа:

, где

Определяем термическое сопротивление утепляющего слоя:

Толщина утепляющего слоя:

= 0,1357

Вычисленную толщину утепляющего слоя округляем в большую сторону

Вычисляем фактическое сопротивление теплопередаче цокольного этажа:

Трансмиссионный коэффициент теплопередачи:

Плотность теплового потока:

3.3 Расчет толщины утепляющего слоя чердачного перекрытия.

Рис.3 Конструкция чердачного перекрытия

1 –плита перекрытия пустотная (220 мм) №181;

2 – пароизоляция руберойд (1,5 мм) №204;

3 – утеплитель №29;

4 – цементно-песчаная стяжка (20 мм) №183;

Толщину утепляющего слоя определяем из условия , где  – коэффициент, учитывающий зависимость положения перекрытия по отношению к наружному воздуху

Сопротивление теплопередаче перекрытия цокольного этажа:

, где

Определяем термическое сопротивление утепляющего слоя:

Толщина утепляющего слоя:

= 0,1817;

Вычисленную толщину утепляющего слоя округляем в большую сторону

Вычисляем фактическое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия:

Трансмиссионный коэффициент теплопередачи:

Плотность теплового потока:

4.Расчет теплоустойчивости стены

Для летних условий расчет теплоустойчивости производится для июля месяца. Теплоустойчивость ограждающих конструкций здания должна соответствовать условию:

Требуемая амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции находится по формуле:

 , где

где V- минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, принимаемой V=3,8 м/с;

Находим теплоусвоение первого слоя:

Коэффициент теплоусвоения поверхности вычисляем по формулам:

Вычисляем затухание амплитуды в наружном слое:

Вычисляем затухание амплитуды в слое по формуле:

Все данные заносим в таблицу

Слои

Внутренний

1

2

3

4

Наружный

R

0,1149

0,02143

0,7575

2,5

0,03947

0,04348

S

-

8,69

4,92

0,73

9,6

-

D

-

0,1862

3,73

1,83

0,3789

-

Y

8,7

8,67

4,92

0,73

4,24

28,42

-

1,1423

19,3064

14,1178

0,975

1,149

Определяем расчетную амплитуду колебания температуры наружного воздуха с учетом инсоляции по формуле:

- коэффициент поглощения Солнечной радиации (штукатурка цементная светло-голубая)

 - средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее теплого месяца;

– максимальная солнечная радиация,  ;

- средняя суммарная солнечная радиация,  ;

Находим амплитуду колебания температуры внутренней поверхности:

, где

 - условие выполняется

5.Расчет теплоусвоения поверхности пола

Рассчитываем тепловую инерцию пола:

Доска половая №174

,где

, тогда показатель теплоусвоения пола принимается

–условие выполняется.

6.Заключение.

        В ходе проведенных работ было посчитано толщина утепляющих слоев наружной стены, чердачного перекрытия и цокольного этажа. А также был произведен расчет температурного поля стеныи теплоаккумулирующей способности стены.

7.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;

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

.

1-183-162-У-171-Пермь-2009-ОВ

Лист

17


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

60702. Світ в якому ми живем. КВК 35 KB
  Стоїть дороговказ на якому в усі напрямки написано Школа Звучить музика Чему учат в школе. 1809 Ведучий 1: Досліджуючи світ в якому живемо ми прийшли висновку якщо тобі від 6 до 17 років...
60705. Почитай отца твоего и мать твою, чтобы тебе было хорошо, и чтобы продлились дни твои на земле 37.5 KB
  К кому мы должны проявлять в семье уважение Но ведь написано только отца и мать Наверно других не обязательно уважать Правильно в семье все должны проявлять уважение друг к другу.
60706. Рослинна клітина 55.5 KB
  Засоби навчання: таблиця Будова рослинної клітини мікроскоп постійний мікропрепарат шкірочки цибулі вода калій йодид для приготування тимчасового препарату шкірочки цибулі.
60708. Твой ближний 55 KB
  Психологический настрой Подари улыбку на доске картинка Улыбка звучит песня Улыбка из альбома Детские песни Здравствуйте ребята Прежде чем начать урок создадим себе и друг другу хорошее настроение.