Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций углового помещения последнего этажа жилого здания

МО РБ

УО "ПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

КАФЕДРА: "ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ (ТГСВ) ”.

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине ”Строительная теплофизика"

"Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций углового помещения последнего этажа жилого здания”

Выполнила: Сарычева Е.Ю.

группа 10-ТВ-2

Проверил: Гончаров Э.И.

Новополоцк 2012 г.

Содержание

Введение

Характеристика помещения

Климатологические данные

Определение расчетной зимней температуры наружного воздуха

Расчёт сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций

Тепловлажностный расчёт наружного ограждения

Теплоустойчивость помещения

Расчет сопротивления воздухопроницанию заполнения светового проёма

Определение сопротивления паропроницанию наружных стен

Литература

Введение

Необходимо провести расчёт углового помещения верхнего этажа здания в г. Минске, конструкция наружной стены Ас утепляющим слоем из полистеролбе - тонных теплоизоляционных плит, конструкция совмещённого покрытия I с утепляющим слоем из пенополистирольных плит. После выбора задания перед началом работы заполняется таблица климатологических данных для условий заданного города.

Характеристика помещения

Длина L=8м; ширина B=5м; высота H=3м.

Площадь световых проёмов 30% от площади наружных стен.

Рис. 1. Схемы конструкций наружных

Рис. 2 Схемы конструкций совмещённых cтен. покрытий.

Климатологические данные

Вариант 19; Город Минск.

Расчётные коэффициенты теплопроводности l, теплоусвоения s, паропроницаемости f_0=√ (f_1 f_2) = √ (f_1s f_2s ) строительных материалов.

Целью курсовой работы является технологический расчёт наружных ограждающих конструкций и теплоустойчивости помещений жилого здания, выполняемый в следующей последовательности:

определить расчётную зимнюю температуру наружного воздуха;

рассчитать сопротивление теплопередаче наружных стен и совмещённых покрытий;

выполнить тепловлажностный расчёт наружного ограждения;

проверить помещение на теплоустойчивость;

определить сопротивление воздухопроницанию светового проёма;

определить сопротивление паропроницанию наружных стен.

Определение расчетной зимней температуры наружного воздуха

Определим расчётную температуру наружного воздуха для нахождения требуемого сопротивления наружной стены в городе Минске, конструкция которой включает два железобетонных слоя, между которыми расположены плиты полистеролбетонные теплоизоляционные.

Необходимая для расчетов требуемого сопротивления теплопередаче расчётная температура наружного воздуха t_Н = - 26^oC принимается с учётом тепловой инерции ограждающей конструкции D.

Тепловую инерцию наружной стены D определяют по значению нормативного сопротивления теплопередачи, которое составляет

.

Сопротивление теплопередаче внутренней поверхности:

, ,

Термическое сопротивление конструктивных слоёв:

Термическое сопротивление слоя утеплителя:

,

Тепловая инерция наружных стен:

,

где - сопротивление теплопроводности i-го слоя;

-коэффициент теплоусвоения i-го слоя.

Расчёт сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций

Целью этой части курсовой работы является определение термических сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций, на основании которых выбираются толщины теплоизоляционных слоёв в конструкциях наружных стен и совмещённых покрытий, и определяется тепловая инерция ограждения.

Наружные стены.

Сопротивление теплопередаче наружных стен следует принимать не менее нормативного сопротивления теплопередаче и не менее требуемого.

Нормативное сопротивление теплопередаче:

Требуемое сопротивление теплопередаче:

,

где - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху;

- температура внутреннего воздуха;

- расчётная зимняя температура наружного воздуха;

 - коэффициент теплоотдачи внутреннего поверхности;

- расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности.

Следовательно, сопротивление теплопередаче наружных стен должно быть равным нормативному сопротивлению теплопередаче , т.е.

.

Т.к. термическое сопротивление утеплителя , то его толщина определится:

Совмещённое покрытие.

Нормативное сопротивление теплопередаче совмещённого покрытия принимаем равным.

Требуемое сопротивление теплопередаче:

, где ;

;

;

;

.

.

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 теплового потока нарушено пустотными отверстиями. Приведённое термическое сопротивление слоя бетона в совмещённом покрытии определяем в соответствии с пунктом 5.11.

Плита с пустотными отверстиями.

Для упрощения расчётов ребра в форме равнобочной трапеции заменим равновеликими по площади квадратами со стороной:

Термические сопротивления теплопередачи плиты вычислим отдельно для слоёв, параллельных и перпендикулярных направлению движения теплового потока.

A. Термическое сопротивлениеR_a в направлении параллельном движению теплового потока, вычисляем для двух характерных сечений А-А и В-В.

Для сечения А-А слой бетона толщиной  с коэффициентом теплопроводности  и его термическое сопротивление:

.

Для сечения В-В слой бетона толщиной  с коэффициентом теплопроводности  и его термическое сопротивление:

.

Общее термическое сопротивление , кроме того в этом сечении есть воздушная прослойка толщиной  с термическим сопротивлением . Поэтому общее сопротивление конструкции в сечении Б-Б

Где и  - площади отдельных слоёв конструкции шириной 1 м.

;

;

.

Б. Термическое сопротивление плиты R_B в направлении перпендикулярном движению теплового потока, вычисляем для характерных сечений С-С, Е-Е иД-Д.

ограждающая конструкция теплотехнический расчет

В сечения С-Си Е-Е слой бетона толщиной  с коэффициентом теплопроводности и термическое сопротивление

.

В сечении Д-Д слой бетона толщиной , с коэффициентом теплопроводности l=2,04Вт/ (м·⁰С) и его термическое сопротивление ; площадь этого участка . Кроме того, в сечении Д-Д имеются воздушные прослойки толщиной  с термическим сопротивлением  и площадью поверхности . Поскольку слой конструкции в сечении Д-Д неоднородный, то его термическое сопротивление равно

.

Следовательно, термическое сопротивление

.

Поскольку термическое сопротивление R_А не превышает R_Б более чем на 25%, то термическое сопротивление бетонной плиты определим:

.

Нормативное термическое сопротивление совмещенного покрытия Rт. норм. =6,0 м²·⁰С/Вт. Следовательно, толщина утеплителя в конструкции совмещенного покрытия

здесь d₁=0,02м; d₂=0,006м - толщины слоев цементно-песчаного раствора и рубероида; l₁= 0,93; l₂=0,17 Вт/ (м²·⁰С) - их коэффициенты теплопроводности.

Тепловлажностный расчёт наружного ограждения

Целью расчёта является определение среднего значения относительной влажности воздуха для каждого слоя конструкции и проведение уточнённого расчёта сопротивления теплопередаче. Для проведения такого расчёта надо знать значения температур ограждения, максимальное и действительное значение упругости водяного пара влажного воздуха на поверхности каждого слоя конструкции ограждения и построить график температурного и влажностного полей (в масштабе на миллиметровой бумаге).

Значение температур:

Средняя температура слоя утеплителя:

Максимальное значение парциального давления водяного пара влажного воздуха при этих температурах:

При

При

При

При

При

Действительное значение парциального давления водяного пара внутреннего влажного воздуха:

Действительное значение парциального давления водяного пара наружного влажного воздуха:

.

Действительные значения парциальных давлений водяного пара влажного воздуха на поверхностях:

, значит ;

,

значит

Действительное значение парциального давления водяного пара влажного воздуха в его середине:

, значит

.

По графику температурного и влажностных полей определяем действительное значение парциального давления водяного пара влажного воздуха на поверхностях теплоизоляции и в его середине:

Относительная влажность воздуха:

Средние значения относительной влажности воздуха в слоях ограждающей конструкции:

Первый слой:

Второй слой:

Третий слой:

Т.к. среднее значение относительной влажности воздуха первого и второго слоёв конструкции  то необходимо выполнить уточнённый расчёт сопротивления теплопередаче этих слоёв, приняв в условии эксплуатации A материала слоя (вместопринять , после чего скорректировать толщину слоя утеплителя.

Сопротивление теплопередаче первого слоя:

Уменьшение толщины утеплителя:

Сопротивление теплопередаче второго слоя:

Уменьшение толщины утеплителя:

Теплоустойчивость помещения

Теплоустойчивость - это способность помещения сохранять неизменной температуру внутреннего воздуха при колебаниях теплового потока, поступающего в помещение от отопительных приборов.

Помещения, оборудованные системой отопленияпериодического действия, необходимо рассчитывать на теплоустойчивость в определённый период года. Амплитуда колебания температуры не должна превышать ±3˚С от расчётного значения.

Совмещённое покрытие - железобетонная плита с пустотными отверстиями толщиной 39,6 см (термическое сопротивление - 0,148)

Размеры помещения L=8 м, B=5 м, H=3 м.

Площадь световых проемов - 30%.

Площадь совмещенного покрытия F^сп=LB=40 м².

Площадь пола F^пола=40 м²

Площадь внутренних стен F^{вн. ст.} =H (L+B) =39 м².

Площадь световых проемов F_{св. пр}=0,3.31=11,7 м².

Площадь конструктивной части наружных стен F^нс=F-F^сп=27,3 м².

Термическое сопротивление теплопередаче

 (совмещенного покрытия)

 (наружных стен)

 (световых проемов)

Теплопотери помещения определяются по соотношению:

.

где - 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.

,

где

 - коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности.

 - это коэффициент теплоусвоения поверхности ограждения, определяемый в соответствии с пунктами СНиП 6.4 - 6.7.

Совмещённое покрытие:

Тепловая инерция первого слоя конструкции :

Поскольку для 1-ого слоя конструкции , то коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности совмещенного покрытия равен коэффициенту теплоусвоения материала 1-ого слоя-железобетона:

.

Коэффициент теплопоглощения внутренней поверхности совмещённого покрытия равен:

.

Внутренние стены:

Коэффициент теплоусвоения поверхности внутренних стен определится по формуле для однородных конструкций:

.

Коэффициент теплопоглощения внутренних стен:

.

Наружная стена:

Тепловая инерция первого слоя конструкции считается от внутренней поверхности:

Тепловая инерция первого и второго слоя:

Коэффициент теплоусвоения поверхности наружных стен:

Коэффициент теплопоглощения внутренней поверхности наружной стены:

Световые проёмы:

Заполнение световых проемов:

Междуэтажное перекрытие:

Междуэтажное перекрытие является несимметричной многослойной конструкцией, 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 межэтажного перекрытия будет находиться в слое керамзитобетона на расстоянии от потолка нижерасположенного помещения, для которого тепловая инерция:

, значит

Коэффициент теплоусвоения верхней поверхности керамзитобетонной плиты:

где

Коэффициент теплоусвоения поверхности пола:

Коэффициент теплопоглощения поверхности пола:

Приняв значение коэффициента неравномерности теплоотдачи системы отопления , определим амплитуду колебания температуры внутреннего воздуха помещения по формуле:

.

Поскольку амплитуда колебаний температуры внутреннего воздуха в течении суток не превышает 3 ^оС, то помещение удовлетворяет условиям теплоустойчивости. Минимальные температуры внутренних поверхностей наружных стен определим по формуле:

Минимальные температуры внутренних поверхностей совмещенного покрытия определим по формуле:

Минимальные температуры внутренних поверхностей наружных ограждений определяем по формуле

Полученные значения минимальных температур внутренних поверхностей наружных ограждений выше температуры точки росы, которая при и  равна

Расчет сопротивления воздухопроницанию заполнения светового проёма

Сопротивление воздухопроницанию оконного проёма:

гдеG_норм - нормативная воздухопроницаемость оконного проёма. Для наружных стен и совмещенных покрытий .

ΔP - расчетная разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях окна:

где

 - высота здания от поверхности земли до верха карниза.

 - максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь.

 - аэродинамические коэффициенты с наветренной и

подветренной поверхностей ограждений здания.

 - коэффициент учёта изменений скоростного давления ветра.

 - удельные веса наружного и внутреннего воздуха:

 - плотность наружного воздуха:

По приложению , находим, что указанным условиям удовлетворяет следующее заполнение оконного проёма: двойное остекление в раздельных переплётах с уплотнением из пенополиуретана, имеющее сопротивление воздухопроницанию, равное

Определение сопротивления паропроницанию наружных стен

Сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации должно быть не мене требуемого:

где - сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от плоскости возможной конденсации до наружных поверхностей.

 - парциальное давление водяного пара в плоскости возможной конденсации.

-парциальное давление водяного пара наружного воздуха при средней температуре за отопительный период.

В соответствии с п.9.2 для расчета требуемого сопротивления парпроницанию ограждающей конструкции принимают, что плоскость возможной конденсации многослойной конструкции совпадает с поверхностью теплоизоляционного слоя ближайшей к наружной поверхности ограждающей конструкции.

Величину максимального наружного давления водяного пара в плоскости возможной конденсации

Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от плоскости возможной конденсации до наружной поверхности:

Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:

Поскольку  , то ограждение удовлетворяет условию паропроницанию. Пароизоляция не требуется.

Литература

1. ТКП-2.04-43-2006 (02250) - Строительная теплофизика, строительные нормы проектирования,

. Методические указания к курсовой работе по курсу "Строительная теплофизика", Новополоцк, 2002г.