Теплотехнический расчет жилых и общественных зданий
Оглавление
1. Теплотехнический расчет
наружной стены
.1 Расчет наружной стены на
сопротивление теплопередаче
.2 Расчет наружной стены на
сопротивление паропроницанию
.3 Расчет наружнойстены на
сопротивление воздухопроницанию
.4 Построение графика
распределения температуры в наружной стене
. Теплотехнический расчет
конструкции пола 1-го этажа
.1 Расчет конструкции пола
1-го этажа на сопротивление теплопередаче
.2 Построение графика
распределения температуры в конструкции пола 1-го этажа
.3 Расчет конструкции пола
1-го этажа на сопротивление паропроницанию
.4 Расчет конструкции пола
1-го этажа на сопротивление воздухопроницанию
. Теплотехнический расчет
плоской «теплой» кровли
.1 Расчет плоской «теплой»
кровли на сопротивление теплопередаче
.2 Расчет плоской «теплой»
кровли на сопротивление паропроницанию
.3 Расчет конструкции плоской
«теплой» кровли на сопротивление воздухопроницанию
.4 Построение графика
распределения температуры в конструкции «теплой» кровли
. Теплотехнический расчет
многослойной неоднородной ограждающей конструкции кровли
. Расчет на возможность
выпадения конденсата на «мостиках холода»
Введение
Строительная теплотехника занимается изучением теплопередачи и
воздухопроницания через ограждающие конструкции зданий, а также влажностного
режима ограждающих конструкций, связанного с процессами теплопередачи.
Знание строительной теплотехники необходимо строителям для рационального
проектирования наружных ограждающих конструкций. Особенно большое значение
имеет знание строительной теплотехники для современного строительства, в
котором широко применяются сборные облегченные конструкции из новых эффективных
материалов.
От теплотехнических качеств наружных ограждений зданий зависят:
а) в отапливаемых зданиях - количество теплоты, теряемой зданием в
зимний период;
б) в холодильниках - количество холода, теряемого в летнее время, а
следовательно, необходимая мощность холодильной установки и стоимость
эксплуатации холодильника;
в) постоянство температуры воздуха в здании во времени при
неравномерной отдаче теплоты системой отопления;
г) защита здания от перегрева в летнее время;
д) температура внутренней поверхности ограждения, гарантирующая от
образования на ней конденсата;
е) влажностный режим ограждения, влияющий на теплозащитные качества
ограждения и его долговечность.
Только ясное представление о процессах, происходящих в ограждениях при
теплопередаче, и умение пользоваться соответствующими расчетами дают
возможность проектировщику обеспечить требуемые теплотехнические качества
наружных ограждающих конструкций.
Комфорт в помещении зависит от:
•Температуры внутреннего воздуха: оптимально 20°С- 22°С.
•Температуры внутренних поверхностей стен, ограждающих помещение: минимум
16°С-18°С. В противном случае появляется ощущение сквозняка.
•Тепловой инерции (накопление тепла) стен, ограждающих помещения.
Барачный микроклимат: быстрый нагрев, быстрое охлаждение.
•Температуры поверхности пола: оптимально 22°С-24°С.
•Относительной влажности воздуха в помещении:
Нормально 50%-60%
•Движение воздуха: максимально 0,2 м/с.
>0,2 м/с - ощущение сквозняка
•Деятельности человека: сидячая работа, подвижная работа.
Количество тепла Q: единица Вт·с
Под количеством тепла Q (Вт∙с) понимают такое количество энергии,
которое может быть отдано или воспринято телом при тепловом потоке Q (Вт)за
секунду (1с).
Теплопроводность λ:
λ - маленькая
греческая буква λ (произносится ламбда).
Расчетная величина теплопроводности показывает количество тепла вВт∙с,
которое проходит в стационарном режиме (при постоянно работающем отоплении) в 1
секунду через 1м² слоя материала толщиной 1м, когда разница температур
на внешней и внутренней поверхностях слоя составляет 1 Кельвин.
Единица: Вт ∙ с ∙ м/с ∙ м²-К=Вт/(м ∙ К)
Чём больше λ, тем больше теплопроводность.
Чем меньше λ, тем лучше теплоизоляция.
Коэффициент теплопередачиΛ: (Λ - большая греческая буква Ламбда)
Коэффициент теплопередачи показывает, какое количество тепла (Вт∙с)
в стационарном режиме проходит через 1м² элемента однородной ограждающей
конструкции толщиной d (в
м) за секунду, если разность температур поверхностей конструкции составляет 1
Кельвин.Единица: λ/d =
Вт/м∙ К/м = Вт/м²∙ К
Сопротивление теплопередачи R: Единица: R (м²∙ К/Вт).
Чем больше сопротивление теплопередаче конструкции, тем
лучшее теплоизолирующая способность.Если конструкция состоит из нескольких слоев, то
сопротивления теплопередаче отдельных слоев могут складываться.
1. Теплотехнический расчет наружной стены
1.1 Расчет наружной стены на сопротивление теплопередаче
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций выполняется в
соответствии с [1;2;3]
Исходные данные:
Район строительства: Минская область;
Административные и бытовые здания; реставрация с 1993г.
. По табл. 4.1 [1]
определяем:
— Расчетная температура воздуха tв=18 °C;
— Относительная влажность воздуха ϕв=50 %.
. По табл. 4.2[1]
определяем:
— Режим помещений: Сухой;
— Условия эксплуатации ограждающих конструкций: А (коэффициент
теплопроводности l,
Вт/(м×°С) принимаем для условий эксплуатации
А)
Конструкция
наружных стен - см. рисунок 1 и таблица 1.1:
Рисунок
1. Схема к определению толщины утеплителя
Таблица
1.1 Материалы конструкции к схеме, см. рисунок 1
|
№
|
№ по [1]
|
Материал
|
Расчетные коэффициенты (при
условиях эксплуатации по таблице 4.2 [1])
|
Сопротивление Rв,
м² ч Па/кг (определяется по [9])
|
|
|
|
теплопроводности l, Вт/(м ×°С)
|
Теплоусвоения s, Вт/(м2×°С) (при периоде 24 ч)
|
Паропроницаемости m, мг/(м×ч×Па)
|
|
|
|
|
А
|
Б
|
А
|
Б
|
А, Б
|
|
|
1
|
78А
|
Доска
строганная(ель),22мм,500кг/м³
|
0.29
|
0.35
|
5.56
|
6.63
|
0.32
|
22·1,5/22,5=1,46
|
|
2
|
61А
|
Силикатный пустотный
кирпич,250мм,1600 кг/м³
|
1.03
|
1.28
|
8.83
|
9.91
|
0.12
|
18
|
|
3
|
110А
|
Плиты
пенополистирольные,25кг/м³
|
0.23
|
0.24
|
3.51
|
3.67
|
0.16
|
79·6/75=6.32
|
|
4
|
52А
|
Кирпич глиняный
,120мм,1800кг/м³
|
0.70
|
0.81
|
9.20
|
10.12
|
0.11
|
2
|
|
5
|
40А
|
Штукатурка сложным раствором,
20 мм, 1700кг/м³
|
0.7
|
0.87
|
8.95
|
10.42
|
0.098
|
20·142/15=189.3
|
Сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций Rт,
следует принимать не менее нормативного сопротивления теплопередаче Rт.норм,
указанного в таблице 5.1[1].т.норм=2.0 м²·°С/Вт (для реставрации с 1993 г.);
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции Rт, м2×°С/Вт, следует определять по формуле
5.6 [1]
aв=8.7по таблице 5.4 [1];
aн=23 по таблице 5.7 [1].
Слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой
наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждающей конструкции, не
учитываются.
Подставив значения в формулы 5.6; 5.7 и 5.5 получим уравнение:
Принимаем толщину утеплителя δут=60 мм.
Определяем сопротивление теплопередачи при данной толщине утеплителя:
1.2 Расчет наружной стены на сопротивление паропроницанию
Характеристики
рассчитываемой конструкции приведены- рисунок 1 и таблица 1.1:
Для
расчета требуемого сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции
принимают, что плоскость возможной конденсации в многослойной конструкции - совпадает
с поверхностью теплоизоляционного слоя, ближайшей к наружной поверхности
ограждающей конструкции.Тi - термическое сопротивление слоев
ограждающей конструкции от внутренней поверхности конструкции до плоскости
возможной конденсации, м²×°С/Вт, определяемое по формуле 5.5 [1];
Температура
в плоскости возможной конденсации tк, °C, определяемой по формуле
9.3 [1]:
ев
-парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при
расчетных температуре и влажности воздуха, определяемое по формуле9.2 [1]
ев
= 0,01jвЕв=0,01∙50∙2064=1032
ен.от-
парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, при средней
температуре наружного воздуха за отопительный период, tн.от,
определяемое по формуле 9.4 [1]:
ен.от=
0,01jн.отЕн.от=0,01∙85∙685.8=582.93
Rп.н- сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в
пределах от плоскости возможной конденсации до наружной поверхности ограждающей
конструкции, м2×ч×Па/кг, определяемое в соответствии с 9.4 и 9.5[1];
Сопротивление
паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от внутренней поверхности до
плоскости возможной конденсации Rп, м²×ч×Па/кг, должно быть не
менее требуемого сопротивления паропроницаниюRп.тp, определяемого по
формуле 9.1 [1]: Rп≥Rп.тp
Для
обеспечения требуемого сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции
следует определять сопротивление паропроницанию конструкции в пределах от ее
внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации Rппо 9.4 и
9.5 [1]:
Вывод: так как Rп.тp=1.525<Rп=
3.35 - сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от
внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации больше требуемого
сопротивления паропроницанию, применение данной конструкции допустимо.
1.3 Расчет наружной стены на сопротивление воздухопроницанию
Характеристики
рассчитываемой конструкции приведены- рисунок 1 и таблица 1.1:
Сопротивление
воздухопроницанию ограждающих конструкций Rв должно быть не менее
требуемого сопротивления воздухопроницанию Rв.тр, м2×ч×Па/кг, определяемого по
формуле 8.1 [1] [Rв≥Rв.тр]
Расчетную
разность давления воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающей
конструкции Dp, Па, следует определять по формулам 8.2; 8.3 [1]
Н=6.2,
мн=-24, °С, для средней температуры наиболее холодной пятидневки
обеспеченностью 0,92 по таблице 4.3[1];
vcp=4.0,
м/с, принимаемая по таблице 4.5 [1];
rн- плотность наружного воздуха, кг/м³, определяемая по формуле:
сн=+0.8
по [8] приложение 4, Номер схемы 1
сп=-0.6,
при h1/l
=6.2/6= 1.03 и b/l=12/6=2 по [8] приложение 4, Номер схемы 1;
Рисунок
2 Схемы к определению сн,спиki
ki=0.536 (определяется интерполяцией), по[8] Таблица 6, для типа местности
«В» и z=H=6.2 м.
нopм=0,5, кг/(м²·ч), принимаем по таблице 8.1 [1].
Так
как Rв= 217.08≥Rв.тр=
41.96 то конструкция стены удовлетворяет п.8.1. [1]
1.4 Построение графика распределения температуры в наружной
стене
. Температура воздуха в расчетной точке определяется по формуле 28 [4]:
гдеτn
- температура на внутренней поверхности n-го слоя
ограждения, считая нумерацию слоев от внутренней поверхности ограждения, °С;
- сумма
термических сопротивлений n-1 первых слоев ограждения, м²·°С/Вт.
R - термическое
сопротивление однородной ограждающей конструкции, а также слоя многослойной
конструкции R, м²·° С/Вт,
следует определять по формуле 5.5 [1];в - расчетная температура
внутреннего воздуха, °С, принимаемая в соответствии с нормами технологического
проектирования (см. таблица 4.1 [1]);н - расчетная зимняя
температура наружного воздуха, °С, принимаемая по таблице4.3с учетом тепловой
инерции ограждающих конструкций D (за исключением заполнений проемов) по
таблице 5.2 [1];
aв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности
ограждающей конструкции, Вт/(м²×°С),
принимаемый по таблице 5.4[1].
2.
Определяем тепловую инерцию:
Расчет
приведен в п.2.1Расчет конструкции пола 1-го этажа на сопротивление
теплопередаче (выше):
3.
Определяем среднюю температуру наружного воздуха:н=-26°C - по таблице
4.3[1] для «Средняя температура трех наиболее холодных суток обеспеченностью
0,92»;в=18˚С (табл. 4.1 [1]);т=2.07 м²·°С/Вт (см. п.2.1);
aв=8.7, Вт/(м²×°С), по
таблице 5.4 [1];
.
Определяем температуру на внутренней поверхности ограждения(сечение 1-1):
;
.
Определяем температуру в сечении2-2:
;
.
Определяем температуру в сечении3-3 и 4-4:
.
Определяем температуру в сечении5-5:
.
Определяем температуру в сечении6-6:
.
Определяем температуру наружного воздуха (проверка):
.
Строим график изменения температур:
Рисунок
3 График распределения температур (конструкция см.Рисунок1 и Таблица 1.1.)
2. Теплотехнический расчет конструкции пола 1-го этажа
2.1 Расчет конструкции пола 1-го этажа на сопротивление
теплопередаче
Исходные данные:
Район строительства: Минская область;
Административные и бытовые здания; ремонт до 1993г.
. По табл. 4.1 [1] определяем:
— Расчетная температура воздуха tв=18 °C;
— Относительная влажность воздуха ϕв=50 %.
. По табл. 4.2[1] определяем:
— Режим помещений: Сухой;
— Условия эксплуатации ограждающих конструкций: А (коэффициент
теплопроводности l,
Вт/(м×°С) принимаем для условий эксплуатации
А.)
Конструкция
пола 1-го этажа- см.Рисунок 3 и Таблица 2.1:
Рисунок 4. Схема к определению толщины утеплителя
Таблица
2.1Материалы конструкции к схеме, см. Рисунок 4
|
№
|
№ по [1]
|
Материал
|
Расчетные коэффициенты (при
условиях эксплуатации по таблице 4.2 [1])
|
Сопротивление Rв,
м² ч Па/кг (определяется по [9])
|
|
|
|
теплопроводности l, Вт/(м ×°С)
|
Теплоусвоения s, Вт/(м2×°С) (при периоде 24 ч)
|
Паропроницаемости m, мг/(м×ч×Па)
|
|
|
|
|
А
|
Б
|
А
|
Б
|
А, Б
|
|
|
1
|
1А
|
Ж/б плита 220 мм;
|
1.92
|
2.04
|
17.98
|
19.70
|
0.03
|
19620·220 /100=43164
|
|
2
|
125А
|
Гравий керамзитовый,300
|
0.12
|
0.13
|
1.56
|
1.66
|
0.25
|
0
|
|
3
|
39А
|
Цементный раствор,40
мм,1800 кг/м³;
|
0.76
|
0.93
|
9.60
|
11.09
|
0.09
|
40·373/15=994.66
|
|
4
|
80А
|
Паркет из дуба,15 мм,700
кг/м³;
|
0.35
|
0.41
|
6.90
|
7.83
|
0.30
|
15·1.5 /22.5=1
|
Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки принимаем по
приложению Б[1], промежуточное значения определяем интерполяцией.
Сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций Rт,
следует принимать не менее нормативного сопротивления теплопередаче Rт.норм,
указанного в таблице 5.1[1].
Административные и бытовые здания; ремонт до 1993 г: Rт.норм
должно быть не менее требуемого м²·°С/Вт;
Тепловую инерцию ограждающей конструкции D следует определять по формуле
5.4 [1]:
Расчетный коэффициент теплоусвоения воздушных прослоек принимается равным
нулю.
Предварительно примем толщину утеплителя 180 мм:
1, R2, ..., Rn по формуле 5.5
[1];1, s2, ..., sn- по таблице 4.2, Вт/(м2×°С), принимаемый по пр. А [1].
По
таблице 5.2 [1] при 1.5<D=7.9>4 - принимаем: tн, °С для «Средняя температура наиболее холодных суток обеспеченностью
0,92»н=-28°C - по таблице 4.3[1];
Требуемое
сопротивление теплопередаче, м²×°С/Вт, следует
определять по формуле 5.2 [1]
aв=8.7, Вт/(м²×°С), по
таблице 5.4 [1];
aн=6 по таблице 5.7 [1].
Dtв=2,5, °С, по таблице 5.5 [1].=0.6 - по таблице 5.3 [1];
кровля
теплотехнический уплотнитель инерция
Подставив значения в формулы 5.6; 5.7 и 5.5 получим уравнение:
Окончательно принимаем толщину утеплителя 140 мм.
Определяем сопротивление теплопередачи при данной толщине утеплителя:
2.2 Построение графика распределения температуры в
конструкции пола 1-го этажа
. Температура воздуха в расчетной точке определяется по формуле 28 [4]:
гдеτn
- температура на внутренней поверхности n-го слоя
ограждения, считая нумерацию слоев от внутренней поверхности ограждения, °С;
- сумма
термических сопротивлений n-1 первых слоев ограждения, м²·°С/Вт.
R - термическое
сопротивление однородной ограждающей конструкции, а также слоя многослойной
конструкции R, м²·° С/Вт,
следует определять по формуле 5.5 [1];в - расчетная температура
внутреннего воздуха, °С, принимаемая в соответствии с нормами технологического
проектирования (см. таблица 4.1 [1]);н - расчетная зимняя
температура наружного воздуха, °С, принимаемая по таблице4.3с учетом тепловой
инерции ограждающих конструкций D (за исключением заполнений проемов) по
таблице 5.2 [1];
aв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности
ограждающей конструкции, Вт/(м²×°С),
принимаемый по таблице 5.4[1].
2.
Определяем тепловую инерцию:
3.
Определяем среднюю температуру наружного воздуха:н=-24°C - по таблице
4.3[1] для «Средняя температура наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92»;в=18˚С
(табл. 4.1 [1]);т=1.16 м²·°С/Вт (см. п.2.1);
aв=8.7, Вт/(м²×°С), по
таблице 5.4 [1];
.
Определяем температуру на внутренней поверхности ограждения(сечение 1-1):
;
4.
Определяем температуру в сечении2-2:
;
.
Определяем температуру в сечении3-3 и 4-4:
.
Определяем температуру в сечении5-5:
.
Определяем температуру наружного воздуха (проверка):
.
Строим график изменения температур:
Рисунок
5 График распределения температур (конструкция см. Рисунок 4 и Таблица 2.1.)
.3 Расчет конструкции пола 1-го этажа на сопротивление
паропроницанию
Характеристики
рассчитываемой конструкции приведены- 4 и таблица 2.1:
Для
расчета требуемого сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции
принимают, что плоскость возможной конденсации в многослойной конструкции - совпадает
с поверхностью теплоизоляционного слоя, ближайшей к наружной поверхности
ограждающей конструкции.Тi - термическое сопротивление слоев
ограждающей конструкции от внутренней поверхности конструкции до плоскости
возможной конденсации, м²×°С/Вт, определяемое по формуле 5.5 [1] и приложению Б [1];
Температура
в плоскости возможной конденсации tк, °C, определяемой по формуле
9.3 [1]:
ев
-парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при
расчетных температуре и влажности воздуха, определяемое по формуле9.2 [1]
ев
= 0,01jвЕв=0,01∙50∙2064=1032
ен.от-
парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, при средней
температуре наружного воздуха за отопительный период, tн.от,
определяемое по формуле 9.4 [1]: ен.от= 0,01jн.отЕн.от=0,01∙85∙685.8=582.93
Rп.н- сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в
пределах от плоскости возможной конденсации до наружной поверхности ограждающей
конструкции, м2×ч×Па/кг, определяемое в соответствии с 9.4 и 9.5[1];
Сопротивление
паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от внутренней поверхности до
плоскости возможной конденсации Rп, м²×ч×Па/кг, должно быть не
менее требуемого сопротивления паропроницанию Rп.тp, определяемого
по формуле 9.1 [1]: Rп≥Rп.тp
Для
обеспечения требуемого сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции
следует определять сопротивление паропроницанию конструкции в пределах от ее
внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации Rппо 9.4 и
9.5 [1]:
Вывод: так как Rп.тp=15.75>Rп=
1.05 - сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от
внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации меньше требуемого
сопротивления паропроницанию, применение данной конструкции недопустимо,
вследствие чего ,необходимо выполнить прокладку паронипроницаемой пленки в
количестве трех слоев.
2.4 Расчет конструкции пола 1-го этажа на сопротивление
воздухопроницанию
Характеристики
рассчитываемой конструкции приведены- рисунок 4 и таблица 2.1:
Сопротивление
воздухопроницанию ограждающих конструкцийRв должно быть не менее
требуемого сопротивления воздухопроницаниюRв.тр, м2×ч×Па/кг, определяемого по
формуле 8.1 [1] [Rв≥Rв.тр]
Расчетную
разность давления воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающей
конструкции Dp, Па, следует определять по формулам 8.2; 8.3 [1]
Н=6.2,
мн=-24, °С, для средней температуры наиболее холодной пятидневки
обеспеченностью 0,92 по таблице 4.3[1];
vcp=4.0,
м/с, принимаемая по таблице 4.5 [1];
rн- плотность наружного воздуха, кг/м³, определяемая по формуле:
сн=+0.8
по [8] приложение 4, Номер схемы 1
сп=-0.6,
при h1/l
=6.2/6= 1.03 и b/l=12/6=2 по [8] приложение 4, Номер схемы 1;
Рисунок 6 Схемы к определению сн,спиki
ki=0.536 (определяется интерполяцией), по[8] Таблица 6, для типа местности
«В» и z=H=6.2 м.
нopм=0,5, кг/(м²·ч), принимаем по таблице 8.1 [1].
Так
как Rв=
44159.66≥Rв.тр= 41.96 то конструкция стены удовлетворяет
п.8.1. [1]
3. Теплотехнический расчет плоской «теплой» кровли
3.1 Расчет плоской «теплой» кровли на сопротивление
теплопередаче
Исходные данные:
Административные и бытовые здания; ремонт до 1993г
1. По табл. 4.1 [1]
определяем:
— Расчетная температура воздуха tв=18 °C;
— Относительная влажность воздуха ϕв=50 %.
. По табл. 4.2[1]
определяем:
— Режим помещений: Сухой;
— Условия эксплуатации ограждающих конструкций: А (коэффициент
теплопроводности l,
Вт/(м×°С) принимаем для условий эксплуатации
А.)
Конструкция
плоской "теплой" кровли - см. Рисунок 6 и Таблица 4.1:
Рисунок 7. Схема к определению толщины утеплителя
Таблица
3.1Материалы конструкции к схеме, см. 7
|
№
|
№ по [1]
|
Материал
|
Сопротивление Rв,
м² · ч · Па/кг (определяется по [9])
|
|
|
|
теплопроводности l, Вт/(м ×°С)
|
Теплоусвоения s, Вт/(м2×°С) (при периоде 24 ч)
|
Паропроницаемости m, мг/(м×ч×Па)
|
|
|
|
|
А
|
Б
|
А
|
Б
|
А, Б
|
|
|
1
|
39А
|
Раствор цементно-песчаный 5
мм, 1800кг/м³
|
0.76
|
0.93
|
9.60
|
11.09
|
0.09
|
5·373 /15=124.33
|
|
2
|
1А
|
Ж/Б плита пустотная 220 мм
,
|
1.92
|
2.04
|
17.98
|
19.7
|
0.03
|
220·19620 /100=43164
|
|
3
|
131А
|
Газостекло,200 кг/м³
|
0.083
|
0.086
|
1.013
|
1.034
|
0.0018
|
5·2000 /120=83.33
|
|
4
|
39А
|
Цементно-песчаная
стяжка,30мм, 50 кг/м³
|
0.76
|
0.93
|
9.60
|
11.09
|
0.09
|
30·373 /15=746
|
|
5
|
142А
|
Гидроизол,10.5мм
|
0.17
|
0.17
|
3.53
|
3.53
|
1.1
|
Вохдухонепр.
|
Сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций Rт,
следует принимать не менее нормативного сопротивления теплопередаче Rт.норм,
указанного в таблице 5.1[1].
Административные и бытовые здания; ремонт до 1993 г: Rт.норм
должно быть не менее требуемого м²·°С/Вт;
Тепловую инерцию ограждающей конструкции D следует определять по формуле
5.4 [1]:
Предварительно примем толщину утеплителя 40 мм:
R1,
R2, ..., Rn по формуле 5.5 [1];1, s2,
..., sn- по таблице 4.2, Вт/(м2×°С),
принимаемый по пр. А [1].
По
таблице 5.2 [1] при 1.5<D=3.21<4 - принимаем: tн, °С для «Средняя температура наиболее трех холодных суток обеспеченностью
0,92»н=-28°C - по таблице 4.3[1];
Требуемое
сопротивление теплопередаче, м²×°С/Вт, следует
определять по формуле 5.2 [1]
aв=8.7по таблице 5.4 [1];
aн=12 по таблице 5.7 [1].
Подставив значения в формулы 5.6; 5.7 и 5.5 получим уравнение:
Принимаем
толщину утеплителя δут=40 мм.
Определяем
сопротивление теплопередачи при данной толщине утеплителя:
3.2 Расчет плоской «теплой» кровли на сопротивление
паропроницанию
Характеристики
рассчитываемой конструкции приведены- 7 и таблица 3.1:
Для
расчета требуемого сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции
принимают, что плоскость возможной конденсации в многослойной конструкции - совпадает
с поверхностью теплоизоляционного слоя, ближайшей к наружной поверхности
ограждающей конструкции.Тi - термическое сопротивление слоев
ограждающей конструкции от внутренней поверхности конструкции до плоскости
возможной конденсации, м²×°С/Вт, определяемое по формуле 5.5 [1] и приложению Б [1];
Температура
в плоскости возможной конденсации tк, °C, определяемой по формуле
9.3 [1]:
ев
-парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при
расчетных температуре и влажности воздуха, определяемое по формуле9.2 [1]
ев
= 0,01jвЕв=0,01∙50∙2064=1032
ен.от-
парциальное давление водяного пара наружного воздуха, Па, при средней
температуре наружного воздуха за отопительный период, tн.от,
определяемое по формуле 9.4 [1]:
ен.от=
0,01jн.отЕн.от=0,01∙85∙685.8=582.93
Rп.н- сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в
пределах от плоскости возможной конденсации до наружной поверхности ограждающей
конструкции, м2×ч×Па/кг, определяемое в соответствии с 9.4 и 9.5[1];
Сопротивление
паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от внутренней поверхности до
плоскости возможной конденсации Rп, м²×ч×Па/кг, должно быть не
менее требуемого сопротивления паропроницанию Rп.тp, определяемого
по формуле 9.1 [1]: Rп≥Rп.тp
Для
обеспечения требуемого сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции
следует определять сопротивление паропроницанию конструкции в пределах от ее
внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации Rппо 9.4 и
9.5 [1]:
Вывод: так как Rп.тp=1.59<Rп=
29.61 - сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от
внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации больше требуемого
сопротивления паропроницанию, применение данной конструкции допустимо.
3.3 Расчет конструкции плоской «теплой» кровли на
сопротивление воздухопроницанию
Характеристики
рассчитываемой конструкции приведены- рисунок 7 и таблица 3.1: Сопротивление
воздухопроницанию ограждающих конструкций Rв должно быть не менее
требуемого сопротивления воздухопроницаниюRв.тр, м2×ч×Па/кг, определяемого по
формуле 8.1 [1] [Rв≥Rв.тр]
Расчетную разность давления воздуха на наружной и внутренней поверхностях
ограждающей конструкции Dp, Па, следует определять по формулам 8.2; 8.3 [1]
Н=6.2,
мн=-24, °С, для средней температуры наиболее холодной пятидневки
обеспеченностью 0,92 по таблице 4.3[1];
vcp=4.0,
м/с, принимаемая по таблице 4.5 [1];
rн- плотность наружного воздуха, кг/м³, определяемая по формуле:
сн=+0.8
по [8] приложение 4, Номер схемы 1
сп=-0.6,
при h1/l
=6.2/6= 1.03 и b/l=12/6=2 по [8] приложение 4, Номер схемы 1;
Рисунок 8 Схемы к определению сн,спиki
ki=0.536 (определяется интерполяцией), по[8] Таблица 6, для типа местности
«В» и z=H=6.2 м.
нopм=0,5, кг/(м²·ч), принимаем по таблице 8.1 [1].
Так
как Rв=
44177.66≥Rв.тр= 41.96 то конструкция стены удовлетворяет
п.8.1. [1]
3.4 Построение графика распределения температуры в
конструкции «теплой» кровли
. Температура воздуха в расчетной точке определяется по формуле 28 [4]:
гдеτn
- температура на внутренней поверхности n-го слоя
ограждения, считая нумерацию слоев от внутренней поверхности ограждения, °С;
- сумма
термических сопротивлений n-1 первых слоев ограждения, м²·°С/Вт.
R - термическое
сопротивление однородной ограждающей конструкции, а также слоя многослойной
конструкции R, м²·° С/Вт,
следует определять по формуле 5.5 [1];в - расчетная температура
внутреннего воздуха, °С, принимаемая в соответствии с нормами технологического
проектирования (см. таблица 4.1 [1]);н - расчетная зимняя
температура наружного воздуха, °С, принимаемая по таблице4.3с учетом тепловой
инерции ограждающих конструкций D (за исключением заполнений проемов) по
таблице 5.2 [1];
aв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности
ограждающей конструкции, Вт/(м²×°С),
принимаемый по таблице 5.4[1].
2.
Определяем тепловую инерцию:
3.
Определяем среднюю температуру наружного воздуха:н=-28°C - по таблице
4.3[1] для «Средняя температура наиболее трех холодных суток обеспеченностью
0,92»;в=18˚С (табл. 4.1 [1]);т=0.903 м²·°С/Вт (см. п.2.1);
aв=8.7, Вт/(м²×°С), по
таблице 5.4 [1];
.
Определяем температуру на внутренней поверхности ограждения(сечение 1-1):
;
.
Определяем температуру в сечении2-2:
;
.
Определяем температуру в сечении3-3 и 4-4:
.
Определяем температуру в сечении5-5:
.
Определяем температуру в сечении6-6:
.
Определяем температуру наружного воздуха (проверка):
.
Строим график изменения температур:
Рисунок
9 График распределения температур (конструкция см.Рисунок 7 и Таблица 3.1.)
4. Теплотехнический расчет многослойной неоднородной ограждающей
конструкции кровли
Конструкция кровли(чердачное перекрытие)
Исходные данные:
См.
«3.1.Расчет конструкции кровли на
сопротивление теплопередаче»
Термическое сопротивление многослойной неоднородной ограждающей
конструкции Rк, м2×°С/Вт, необходимо определять следующим образом:
Для упрощения расчёта заменяем круглые отверстия равными по площади
квадратными, со стороной квадрата а:
Рисунок 10. Схема к определению термического сопротивления многослойной
ограждающей конструкции
а) плоскостями, параллельными направлению теплового потока по формуле 5.8
[1]:
Термическое сопротивление плиты вычисляем для двух характерных сечений I-I и II-II:
б) плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока:
Определяем сопротивление теплопередачи плоскости 7
Определяем
сопротивление теплопередачи плоскости 1
Определяем
сопротивление теплопередачи плоскости 2
Термическое
сопротивление плиты вычислим для трех слоев:
Для
3-го и 5-го слоев ж/б толщиной δ=0.028 м:
Термическое сопротивление 4-го слоя вычисляем для двух характерных
сечений I-I и II-II:
Конструкция 4-го слоя состоит из:
1.
ж/б плиты.
.
воздушной прослойки ,
(табл. Б1[1])
Среднее
термическое сопротивление для 4-го слоя вычисляем по формуле 5.8 [1]:
Среднее
термическое сопротивление всех трех слоев плиты:
Определяем
сопротивление теплопередачи плоскости 6
Определим
как сумму сопротивлений всех участков:
Сопротивление
теплопередаче ограждающей конструкции Rт:
5. Расчет на возможность выпадения конденсата на «мостиках
холода»
Характеристики
рассчитываемой конструкции приведены- 7 и таблица 3.1:
Минимальная
температура внутренней поверхности наружной ограждающей конструкции 
,не должна быть ниже точки росы при расчетных значениях
температуры и относительной влажности внутреннего воздуха.
Если
тепловая инерция первого слоя ограждающей конструкции
,а первого и второго слоев 
,то коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности 
вычисляется по формуле:
m-коэффициент
неравномерности теплоотдачи системы отопления ,принимаемая по табл.6.1
m=0.1
Определим
температуру точки росы 
воздуха в чердачном перекрытии:
По
приложению3 
,для температуры 
,
,тогда по формуле
.Тогда по
этому же Приложению 3 определим точку росы: 
.
Вывод:
Так как 
,то вероятности выпадения конденсата на мостиках
холода нет ,конструкция допустима к применению.
Литература
1. ТКП
45-2.04-43-2006(изменение 3) - Строительная теплотехника. Строительные нормы
проектирования. Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь.
Минск 2007.
. ТКП
45-3.02-113-2009 Тепловая изоляция наружных ограждающих конструкций
. ТКП
45-3.02-114-2009 Тепловая изоляция наружных ограждающих конструкций зданий и
сооружений.
. Фокин
К. Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий / Под ред. Ю. А.
Табунщикова, В. Г. Гагарина. - 5-е изд., пересмотр. - М.: АВОК-ПРЕСС, 2006.
-256 с. - 5000 экз. - ISBN 5-98267-023-5.
. П1-04
к СНБ 2.04.01-97 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций зданий
. СНиП
II-3-79*СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА
. СНБ
2.04.02-2000 СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ (Изменение № 1)
. СНиП
2.01.07-85НАГРУЗКИ И ВОЗДЕЙСТВИЯ
. СП
23-101-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ