Материал
|
|
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
I. Конструкционные материалы
|
1. Железобетон
|
2,04
|
19,70
|
0,03
|
4. Рубероид, пергамин, толь
|
0,17
|
1,1
|
II. Теплоизоляционные материалы
|
7.Плиты мягкие, полужесткие и жесткие, минераловатные на
битумном связующем
|
0,11
|
1,72
|
0,38
|
8. Плиты пенолополистирольные
|
0,052
|
0,55
|
0,06
|
1. Расчетная зимняя температура наружного воздуха
Требуется определить расчетную зимнюю температуру наружного воздуха для
нахождения требуемого сопротивления теплопередаче наружной стены жилого дома в
г. Гродно, конструкция которой включает два бетонных слоя, между которыми
расположен утеплитель - плита пенополистирольная.
Расчетная температура воздуха ,
относительная влажность внутреннего воздуха , режим
помещения - нормальный, условия эксплуатации ограждающих конструкций - Б.
Тепловую инерцию конструкций наружной стены определим
по значению нормативного сопротивления теплопередаче, которое в соответствии с
[2, табл. 5.1] составляет .
Термическое сопротивление конструктивных слоев:
Термическое сопротивление слоя утеплителя:
Тепловая инерция наружной стены:
В соответствии с [2, табл. 5.2] при тепловой инерции
ограждающей конструкции в пределах 1,5-4,0 в качестве расчетной зимней
температуры наружного воздуха принимается средняя температура наиболее холодных
суток обеспеченностью 0,92, которая для г. Гродно составляет .
. Определение сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций
В этой части работы определяются термические сопротивления теплопередачи
ограждающих конструкций, на основании которых выбираются толщины
теплоизоляционных слоев в конструкциях наружных стен и совмещенных покрытий и
определяется тепловая инерция ограждения.
а) Наружная стена
Требуется рассчитать сопротивление теплопередаче и толщину слоя
утеплителя наружной стены жилого дома при заданных условиях.
В соответствии с [2, п. 5.1] сопротивление
теплопередаче наружных ограждающих конструкций жилых
зданий следует принимать не менее нормативного сопротивления теплопередаче [2,
табл. 5.1].
Требуемое сопротивление теплопередаче
где -
коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к
наружному воздуху; -
расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней
поверхности; -
коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности.
Следовательно, сопротивление теплопередаче наружной
стены должно быть равно нормативному, т.е. .
Толщину слоя утеплителя определим из формулы:
Тепловая инерция наружной стены:
тепловая инерция наружной стены остается равной уточнять
расчетную зимнюю температуру наружного воздуха не требуется.
б) Совмещенное покрытие
Требуется рассчитать сопротивление теплопередаче и
толщину слоя утеплителя совмещенного покрытия жилого дома при заданных
условиях.
Нормативное сопротивление теплопередаче совмещённого
покрытия принимаем равным .
Требуемое сопротивление теплопередаче:
где -
коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к
наружному воздуху; -
расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой
внутренней поверхности; -
коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности;
Следовательно, сопротивление теплопередаче
совмещённого покрытия должно быть равно нормативному сопротивлению: .
Конструкция совмещённого покрытия является
неоднородной, поскольку в слое железобетона однородность в параллельном и
перпендикулярном направлениях движения потока нарушена ребрами. Термическое
сопротивление слоя бетона в совмещенном покрытии необходимо определять в
соответствии с п. 5.11 ТКП.
Для упрощения расчётов ребра в форме равнобокой
трапеции заменим равновеликими по площади квадратами со стороной:
Рис. 4. Преобразование панели
Термическое сопротивление теплопередаче плиты вычислим отдельно для слоёв
параллельных и перпендикулярных направлению движения теплового потока.
А. Термическое сопротивление , в
направлении параллельном движению теплового потока вычислим для двух
характерных сечений A-A и B-B. В сечении A-A слой бетона
толщиной с
коэффициентом теплопроводности и его
термическим сопротивлением:
Площадь сечения A-A равна:
В сечении B-B слой бетона
толщиной с
коэффициентом теплопроводности и его
термическим сопротивлением:
Площадь сечения B-B
равна:
Термическое сопротивление определим
по формуле:
Б. Термическое сопротивление , в
направлении перпендикулярном движению теплового потока вычислим для характерных
сечений C-C, D-D. В сечении С-С теплота проходит через слой бетона с
коэффициентом теплопроводности и их
термическое сопротивление:
Площадь сечения C-C равна:
В сечении D-D теплота
проходит через бетонные ребра толщиной с
коэффициентом теплопроводности и
термическим сопротивлением:
Площадь поверхности бетона в сечении D-D:
Термическое сопротивление должно
быть отнесено ко всей поверхности :
Поскольку термическое сопротивление не
превышает величину сопротивления более
чем на 25%, то термическое сопротивление всей бетонной плиты:
Толщину слоя утеплителя в конструкции совмещённого
покрытия определим из соотношения:
где -
коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности; -
коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности; -
коэффициент теплопроводности утеплителя; , -
коэффициент теплопроводности и толщина слоя рубероида, пергамина, толи.
Тепловая инерция совмещенного покрытия:
. Тепловлажностный расчёт наружного ограждения
Необходимо выполнить для многослойной ограждающей
конструкции, состоящей из двух слоев железобетона и утеплителя плиты пенополистирольной, тепловлажностный расчет, определить средние значения
относительной влажности воздуха для каждого слоя конструкции и провести
уточненный расчет сопротивления теплопередаче.
Для проведения такого расчета необходимо знать
значения температур, максимальных и действительных упругостей водяного пара
влажного воздуха на поверхностях каждого слоя конструкции наружного ограждения.
Значения температур:
Средняя температура в слое утеплителя:
Максимальные значения парциального давления водяного
пара при этих температурах:
Действительное значение парциального давления водяного
пара внутреннего влажного воздуха:
Действительное значение парциального давления водяного
пара наружного влажного воздуха:
Для нахождения действительных значений парциального
давления водяного пара в слоях ограждения найдем
Действительные парциальные давления:
Относительная влажность воздуха:
Средние значение относительной влажности воздуха в
слоях конструкции:
первый слой - ,
второй слой - ,
третий слой - ,
Поскольку значение относительной влажности первого и
второго слоя конструкции наружной стены меньше 75%, то в соответствии с [2, п.
5.14] необходимо выполнить уточненный расчет сопротивления теплопередаче
ограждения, приняв условия эксплуатации А материалов слоев: для железобетона
коэффициент теплопроводности , для
плит пенополистирольных Уточненное
термическое сопротивление теплопроводности первого слоя станет равным
что на больше.
Следовательно, толщина утеплителя должна быть уменьшена на величину ∆δ=0,000123 м=1 см.
График толщи ограждения
теплопередача паропроницание теплоустойчивость
4. Теплоустойчивость помещения
Теплоустойчивость -
это способность помещения сохранять неизменной температуру внутреннего воздуха
при колебаниях теплового потока, поступающего в помещение от отопительных
приборов.
Необходимо рассчитать теплоустойчивость углового помещения последнего
этажа жилого здания с поквартирным водяным отоплением периодического действия.
Характеристики помещения: длина L = 8 м; ширина B = 5
м; высота H = 3 м. Площадь световых проемов 30% от площади наружных стен.
Наружные стены - трехслойная конструкция: внутренний слой - из тяжелого бетона
толщиной 100 мм, слой утеплителя из пенополистирольных плит толщиной 150 мм и
наружный слой тяжелого бетона толщиной 70 мм, сопротивление теплопередачи - 3.2
.
Оконное заполнение - двойное остекление в деревянных
раздельных переплетах; сопротивление теплопередаче - 0.6 .
Внутренние стены - панели из тяжелого бетона толщиной 120 мм.
Междуэтажное перекрытие - керамзитобетонная плита
толщиной 160 мм с покрытием из паркетной доски толщиной 15 мм.
Совмещенное покрытие - ребристая железобетонная плита
толщиной 125 мм, слой утеплителя - плиты мягкие, полужесткие и жесткие
минераловатные на битумном связующем толщиной 640 мм; слой рубероида толщиной 6
мм. Сопротивление теплопередаче совмещенного покрытия 6.0 .
Площади внутренних поверхностей:
совмещенное покрытие -
пол -
внутренние стены -
световые проемы -
наружные стены -
Теплопотери помещения:
-
добавочная потеря теплоты в долях от основных потерь, т.к. две стены выходят
наружу здания (угловое помещение).
Определим коэффициенты теплоусвоения и теплопоглощения
внутренних поверхностей ограждающих конструкций.
Совмещённое покрытие
Тепловая инерция первого слоя конструкции:
Поскольку тепловая инерция первого слоя конструкции , то
определим тепловую инерцию первого и второго слоев:
Поскольку , то
коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности совмещенного покрытия равен:
Коэффициент теплопоглощения внутренней поверхности
совмещенного покрытия:
Внутренние стены
Коэффициент теплоусвоения поверхности внутренних стен
определится по формуле для однородных конструкций:
Коэффициент теплопоглощения поверхностей внутренних
стен:
Наружные стены
Тепловая инерция первого слоя конструкции (приняв
условия эксплуатации А для тяжелого бетона ):
Поскольку тепловая инерция первого слоя конструкции , то
определим тепловую инерцию первого и второго слоев:
Коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности
наружных стен:
Коэффициент теплопоглощения внутренней поверхности
наружных стен:
Заполнение световых проёмов
Коэффициент теплопоглощения:
Междуэтажное перекрытие
Междуэтажное перекрытие - керамзитобетонная плита толщиной 160 мм с
покрытием из паркетной доски толщиной 15 мм - несимметричная многослойная
конструкция, поэтому необходимо определить положение её условной середины,
находящейся в плоскости, для которой показатель тепловой инерции равен половине
тепловой инерции всей конструкции.
Тепловая инерция междуэтажного перекрытия:
где , , - для
паркетной доски;
, , - для
плиты.
Условная середина междуэтажного перекрытия будет
находиться в слое керамзитобетона на расстоянии от потолка нижерасположенного
помещения, для которого тепловая инерция равна:
Коэффициент теплоусвоения верхней поверхности
керамзитобетонной плиты:
где , , , .
Коэффициент теплоусвоения поверхности пола:
Коэффициент теплопоглощения поверхности пола:
Приняв значение коэффициента неравномерности
теплоотдачи системы отопления [2,
табл. 6.1], определим амплитуду колебания температуры внутреннего воздуха
помещения по формуле:
Следовательно, помещение удовлетворяет условию
теплоустойчивости, т.к. амплитуда колебаний температуры внутреннего воздуха не
превышает .
Минимальная температура внутренней поверхности
наружной стены:
Минимальная температура внутренней поверхности
совмещенного покрытия
Минимальная температура в углу наружных стен
Температура точки росы
Полученные значения минимальных температур внутренних
поверхностей наружных ограждений выше температуры точки росы, которая при и равна
5. Сопротивление воздухопроницанию заполнения оконного проема
Требуется определить сопротивление воздухопроницанию светового проема
помещения жилого дома в г. Гродно.
Расчетные температуры: внутреннего воздуха ,
наружного воздуха ;
максимальная из средних скоростей ветра по румбам в январе ; -
аэродинамические коэффициенты наветренной и подветренной поверхностей
ограждения здания; -
коэффициент учета изменения скоростного давления ветра; - высота
здания от поверхности земли до верха карниза.
Удельный вес для наружного и внутреннего воздуха:
Плотность наружного воздуха
Расчетная разность давлений воздуха на наружной и
внутренней поверхности окна:
Требуемое сопротивление воздухопроницанию окна
определим, приняв нормативную воздухопроницаемость окна [2, табл.
8.1]:
По [1, прил. Д] находим, что указанным условиям
удовлетворяет следующее заполнение светового проема: двойное остекление в
раздельных переплетах с уплотнением из пенополиуретана.
. Сопротивление паропроницанию наружных стен
Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в
пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации , , должно
быть не менее требуемого сопротивления паропроницанию , .
В соответствии с [2, п. 9.2] плоскость возможной
конденсации в многослойной конструкции совпадает с поверхностью
теплоизоляционного слоя, ближайшей к наружной поверхности ограждения.
Температура в плоскости возможной конденсации:
Максимальное парциальное давление водяного пара в
плоскости возможной конденсации .
Парциальное давление водяного пара внутреннего
воздуха:
Парциальное давление водяного пара наружного воздуха
при средней температуре за отопительный период:
Сопротивление паропроницанию в пределах от плоскости
возможной конденсации до наружной поверхности
Требуемое сопротивление паропроницанию:
Сопротивление паропроницанию в пределах от внутренней
поверхности до плоскости возможной конденсации
Данная конструкция не отвечает требованиям по
сопротивлению паропроницанию, т.к. , поэтому
необходимо предусмотреть пароизоляцию с сопротивлением паропроницанию , т.е.
В качестве слоя пароизоляции по [2, прил. Ж] можно
использовать один слой полиэтиленовой пленки (; или два
слоя рубероида (для одного слоя ; , которые
необходимо разместить между внутренним слоем и теплоизоляционным слоем.
Литература
1. Гончаров Э.И., УМК Строительная теплофизика / Э.И.
Гончаров. - Новополоцк: ПГУ, 2010. - 215 с.
. ТКП 45-2.04-43-2006 (02250). Строительная теплотехника.
Строительные нормы проектирования. - Минск: Минскстройархитектура РБ, 2007 -
35с.