Теплотехнический расчет ограждения

Министерство  образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный 

Архитектурно-строительный университет

 

Кафедра физики

 

 

 

 

 

Курсовая работа по теме:

РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ПОМЕЩЕНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент группы 2-ГР-II

Габеев Георгий

 

 

 

Санкт-Петербург

2013

 

Оглавление

 

 

1. Исходные данные.

 

Место строительства: город Саратов

1.  Климат местности.

 

Средние месячные температуры воздуха и упругости  водяных паров в нём
Вели- чина	Месяц
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
tн,ºС	-11,9	-11,3	-5,2	2,8	15,1	20,0	22,1	20,6	14,4	5,7	-2,4	-8,7
φн, %	85	82	82	66	54	52	54	55	60	72	82	86
eн, %	250	260	370	640	580	1180	1370	1310	930	660	460	350
atн,ºС	9,5	10,8	9,9	10,8	9,9	10,7	10,2	10,6	10,4	9,6	8,7	11,0

 

Температура воздуха, ºС:

• абсолютно минимальная     -41
• средняя наиболее холодных суток    -34
• средняя наиболее холодной пятидневки   -25
• средняя отопительного периода     -5,0

 

Продолжительность периода, сутки:

• влагонакопления       149
• отопительного       198

Месяц	Харак- Терис- тика	РУМБ
		С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	С	СЗ
Январь	П, %	6	2	10	17	21	7	15	21
	V, м/с	3,9	3,0	3,2	4,6	5,6	4,8	6,0	5,2
Июль	П, %	12	11	9	8	8	6	18	28
	V, м/с	3,7	3,3	3,0	3,4	3,8	4,2	4,3	4,5

Повторяемость П и скорость ветра V

 

2.  Параметры микроклимат здания.

 

• назначение здания – жилое
• температура внутреннего воздуха t_вн = 19 ºС
• относительная влажность воздуха φ = 55 %
• высота здания – 32 м

 

Разрез рассчитываемого  ограждения

              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

слой № 1:монолитная ж/б стена

слой №2: пенополистирол (40 кг/ )

слой №3: воздушная прослойка

слой №4: кирпич керамический пустотный (1400 кг/ )

3.  Теплофизические характеристики материалов.

 

При температуре  внутреннего воздуха t_вн = 19 ºС и относительной влажности воздуха φ = 55 % данному зданию соответствует нормальный влажностный режим помещения

г. Саратов находится в сухой зоне влажности

Условия эксплуатации ограждающей конструкции здания соответствуют типу А.

Значение характеристики материалов, составляющих данную конструкцию
№ слоя	монолитная  ж/б стена	№ позиции  по прил. 3	Плотность ρо, кг/м3	Коэффициенты
				теплопроводности λ, Вт/(м К)	паропроницания μ, мг/(м ч Па)
1	сухая штукатурка	181	2500	1,92	0,03
2	пенополистирол	11	40	0,041	0,005
4	кирпич керамический пустотный	169	1400	0,52	0,16

2. Определение точки росы.

 

При заданной температуре t_в = 19 ºС упругость насыщающих воздух водяных паров Е_в = 2197 Па (по прил.1).

При заданной влажности φ_в = 55%  фактическая упругость водяных паров, Па:

 

 

По численному значению   точка росы  t_р = 9,8 ºС (про прил.1)

3. Определение нормы тепловой защиты.

 

Для расчёта  толщины утепляющего слоя необходимо определить сопротивление теплопередаче  ограждающей конструкции исходя из требований санитарных норм  R_ос и энергосбережения R_оэ.

 

1.  Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения.

 

1. Определить градусо-сутки отопительного периода:

где t_в  - расчётная температура внутреннего воздуха, ºС;

t_от  - средняя температура отопительного периода, ºС;

z_от - продолжительность отопительного периода, сут;

 

Нормативное значение приведённого сопротивления теплопередаче, м² К/Вт, по условию энергосбережения определяется в зависимости от назначения ограждающей конструкции, условий эксплуатации и градусо-суток отопительного периода:

В связи с тем, что данное здание относится к общественному типу:

R (стены) = 1,4

(стены) = 0,00035

 

 

2.  Определение нормы тепловой защиты по условию санитарии.

 

 

где   - расчётная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки t_x5, ºС.

3.  Норма тепловой защиты.

 

Из вычисленных  значений сопротивлений теплопередаче: экономической R_оэ и санитарной R_ос - к реализации принимаем наибольшее из них, называя его требуемым , м² К/Вт:

 

4. Расчет толщины утеплителя.

 

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения внешней среде (наружному воздуху) ,Вт /м² К,

Сопротивление теплообмену, м² К/Вт:

на внутренней поверхности   

на наружной поверхности   

 

Термическое сопротивление  слоёв конструкции с известными толщинами,  м² К/ Вт:

Минимально допустимое (требуемое) термическое сопротивление утеплителя, м² К/Вт:

= – (R_в + R_н + ∑R_{i из}) 

∑R_{i из} – суммарное сопротивление слоёв с известными толщинами, м² К/ Вт:

Толщина утепляющего  слоя, м:

Округляем толщину утеплителя до унифицированного значения, кратного строительному модулю 2 см:

Термическое сопротивление  утеплителя (после унификации), м² К/ Вт:

Определяем  общее термическое сопротивление ограждения с учётом унификации, м² К/Вт:

= R_в + R_н + + ∑R_{i из}

5. Проверка внутренней поверхности ограждения на выпадение росы.

 

Температура на внутренней поверхности ограждения, ºС:

Сравнение температуры  на внутренней поверхности ограждения с точкой росы t_р, ºС:

на внутренней поверхности ограждения роса не выпадет

Определяем  термическое сопротивление конструкции, м² К/Вт:

Вычисляем температуру в углу стыковки наружных стен по формуле:

٭для

Сравнение температуры  с точкой росы t_р, ºС:

в углу  роса не выпадет

6. Проверка на выпадение росы в толще ограждения.

 

Сопротивление паропроницанию, м² ч Па/ мг:

для каждого  слоя

 

для конструкции  в целом

 

 

Температура на поверхности ограждения    по формуле при температуре t_н= t_нI  самого холодного месяца, ºС:

t_нI=-11,9 ºС

 

Максимальная  упругость (по прил.1), отвечающая  ºС,

Определяем графическим методом изменения температуры по толщине ограждения при средней температуре самого холодного месяца.

По точкам пересечения  линии с границами слоёв определяем значения температур на границах, ºС:

По прил. 1 и 2 находим максимальную упругость водяных паров Е, Па, для температур на границах пересечения слоёв:

⇒

⇒

7. Проверка влажностного режима ограждения.

 

По графику  рис.2 определяем сопротивление паропроницанию слоёв, расположенных между внутренней поверхностью ограждения и плоскостью конденсации , а также между этой плоскостью и наружной поверхностью ограждения , м² ч Па/ мг:

Определяем  средние температуры, ºС:

• зимнего периода, охватывающего месяцы со средними температурами ниже  -5ºС, ;
• весенне-осеннего периода, включающего месяцы со средними температурами от -5 до +5ºС, ,
• летнего периода, охватывающего месяцы со средними температурами более +5ºС, ,
• периоды влагонакопления, к которому относятся месяцы со средними температурами 0ºС и ниже, ,