Задачи по строительной физике

 Приведенное сопротивление теплопередаче R₀^s определяют по таблице 13 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» в зависимости от суммарной длины L, м, включающей ширину подвала и две высоты части наружных стен, заглубленных в грунт.

L = 10,5 + 2*1,25 = 13,0 м

R₀^s = 3,84 м²*°С/Вт

Подставляем все определенные величины в формулу:

Вывод: Расчетная температура воздуха в теплом подвале t^bc_int меньше минимальной расчетной температуры t^b_int = + 2 ^оС, значит тепловая защита не обеспечивается ограждениями (стенами и полом) подвала даже за счет теплоты от трубопровода системы отопления.

 

 

 

 

 

 

 

Задание 10. Проверить наружные стены теплого чердака на невыпадение конденсата на их внутренней поверхности. Город строительства – Казань. 9-этажный жилой дом, оборудованный газовыми приборами. Высота наружных стен теплого чердака составляет 2 м. В теплом чердаке проходит трубопровод отопительной системы диаметром 100 мм при температуре теплоносителя 95°С. Размеры чердака: ширина – 34 метра, длина – 12 метров. Длина трубопровода 68 метров.

 

Исходные данные.

Исходные данные, принятые согласно СНиП 23-01-99 (2003) «Строительная климатология» и ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

Место строительства –  г. Казань;

Зона влажности – нормальная;

Продолжительность отопительного  периода  z_ht = 215 суток;

Средняя расчетная  температура отопительного периода t_ht = -5,2 ^оС;

Температура наиболее холодной пятидневки t_ext = - 32  ^оС;

Расчетная температура внутреннего  воздуха здания  t_int = + 20 ^оС;

Влажность воздуха: = 55 %;

Влажностный режим помещения  – нормальный;

Условия эксплуатации ограждающих  конструкций – Б;

Коэффициент теплоотдачи  внутренней поверхности ограждения (покрытия) а_int = 9,9 Вт/м²°С;

Коэффициент теплоотдачи  внутренней поверхности ограждения (стен) а_int = 8,7 Вт/м²°С;

Коэффициент теплоотдачи  наружной поверхности ограждения (покрытия) a_ext = 12 Вт/м²°С;

Коэффициент теплоотдачи  наружной поверхности ограждения (стен) a_ext = 23 Вт/м²°С;

Расчетная температура воздуха  в теплом чердаке t^g_int = + 15 ^оС.

Площади: покрытия кровли A_g.c. = 408 м²;

                  перекрытия теплого чердака A_g.f. = 408 м²;

                  наружных стен чердака A_g.w. = 184 м².

 

Порядок расчета.

1. Определение градусо-суток отопительного периода (ГСОП) по формуле (2) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»:

D_d = (t_int – t_ht)·z_ht

D_d = (20–(–5,2)) * 215 = 5418 ^оС сут.

где t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t_ht -  средняя температура наружного воздуха, °С;

z_ht - продолжительность, сут, отопительного периода.

Для определения требуемого сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия предварительно рассчитываем понижающий коэффициент n по формуле 30 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»

n = (t_int - t^g_int) / (t_int - t_ext)

где t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t_ext - температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92;

t^g_int — расчетная температура воздуха в чердаке, = + 15°С,

n = (20 - 15) / (20 – (-32)) = 0,096

2. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен по формуле (1) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»:

R₀^req = a * D_d + b

R₀^req = 0,0005 * 5418 + 2,2 = 4,91 м²*°С/Вт

где a, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы (4) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» для соответствующих групп зданий, принимаемые a = 0,0005 и b = 2,2.

3. По формуле 29 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» рассчитываем требуемое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия :

= R₀^req * n

= 4,91 * 0,096 = 0,47 м²*°С/Вт

4. Требуемое сопротивление  покрытия над теплым чердаком  определяем по формуле 32 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», предварительно установив следующие величины:

- G_ven – приведенный (отнесенный к 1 м² чердака) расход воздуха в системе вентиляции, определяемый по таблице 11 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» и равный 19,5 кг/(м²*ч);

- удельную теплоемкость воздуха с, равную 1 кДж/(кг *°С);

- температуру воздуха,  выходящего из вентиляционных  каналов, принимаемую  t_ven = t_int + 1,5 °С = 21,5 °С ;

- линейную плотность теплового  потока через поверхность теплоизоляции,  приходящую на 1 м длины трубопровода q_pi, принимаемую для труб отопления диаметром 100 мм равной 35,2, согласно таблице 12 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»;

- приведенные теплопоступления  от трубопровода системы отопления  определяем из выражения:

= 5,42 Вт/м²

где А_g.f – площадь перекрытия теплого чердака

- приведенную площадь  наружных стен чердака a_g.w, определяемую по формуле 33 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»:

= 0,45

- нормируемое сопротивление  теплопередаче наружных стен  теплого чердака, определяемое  через градусо-сутки отопительного  периода (ГСОП) при температуре внутреннего воздуха в помещении теплого чердака t^g_int = + 15 ^оС по формуле 2 СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»:

= (15 - (-5,2)) * 215 = 4343 ^оС*сут.

= 0,00035 * 4343 + 1,4 = 2,92 м²* ^оС/Вт

где a, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы (4) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» для соответствующих групп зданий, принимаемые a = 0,00035 и b = 1,4.

Подставляем найденные значения в формулу 32 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» и определяем требуемое сопротивление теплопередаче покрытия над теплым чердаком :

  = 1,06 м²* ^оС/Вт

5. Проверяем наружные  ограждающие конструкции чердака  на условие невыпадения конденсата  на их внутренней поверхности,  т.е. на выполнение условия:

- по условию для наружных  стен чердака, приняв а^g_int = 8,7 Вт/м²°С

=

=15 –  = 15 – 5,1 = 9,9 °С.

6. Вычисляем температуру точки росы t_d, °С  в теплом чердаке и для этого:

– рассчитываем влагосодержание  наружного воздуха, , г/м³, при расчетной температуре t_ext по формуле 37 Ильинский В.М. «Строительная теплофизика (Ограждающие конструкции и микроклимат зданий)»:

= =

– то же, воздуха теплого  чердака  , г/м³ , по формуле 36 Ильинский В.М. «Строительная теплофизика (Ограждающие конструкции и микроклимат зданий)», приняв  приращение влагосодержания  ∆f  для домов с газовыми плитами, равным 4,0 г/м³:

 г/м³;

– определяем парциальное  давление водяного пара воздуха  , Па, в теплом чердаке по формуле 38 Ильинский В.М. «Строительная теплофизика (Ограждающие конструкции и микроклимат зданий)»

гПа

По приложению С таблица 2 Ильинский В.М. «Строительная теплофизика (Ограждающие конструкции и микроклимат зданий)» при равенстве значений Е = находим температуру точки росы t_d = 3,05 °С.

Полученные значения температуры  точки росы сопоставляем с соответствующим  значением :

=13,5 > t_d = 3,05 °С   

Температура точки росы значительно  меньше соответствующих  температур на внутренних поверхностях наружных ограждений, следовательно, конденсат на внутренних поверхностях покрытия и на стенах чердака выпадать не будет.

 

Вывод: Вертикальные ограждения теплого чердака удовлетворяют нормативным требованиям тепловой защиты здания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 16. Определить температуру на внутренней поверхности кирпичной кладки толщиной 510 мм с бетонным включением шириной 100 мм. Место строительства: Москва. Схема конструкции ограждения:

Исходные данные, принятые согласно СНиП 23-01-99 (2003) «Строительная климатология» и ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

Место строительства –  г. Казань;

Зона влажности – нормальная;

Влажностный режим помещения  – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих  конструкций – Б.

Температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 t_ext = - 32  ^оС.

Расчетная температура внутреннего  воздуха здания  t_int = + 20 ^оС

Коэффициент теплоотдачи  внутренней поверхности ограждения а_int = 8,7 Вт/м²°С

Коэффициент теплоотдачи  наружной поверхности ограждения a_ext = 23 Вт/м²°С.

Кирпичная кладка: γ₀ = 1600 кг/м³; δ = 0,510 м; λ = 0,58 Вт/(м·°С); R = 0,879 м²·°С/Вт;

Бетонное включение: γ₀ = 2400 кг/м³; δ = 0,100 м; λ = 1,88 Вт/(м·°С); R = 0,053 м²·°С/Вт

Для неоднородных ограждающих  конструкций температуру внутренней поверхности по тепловодному включению, определяют по формуле 26 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»:

,

где n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности  ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаемый согласно таблице 6 СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий», n = 1;

t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, принимаемая согласно указаниям пункта 5.2. СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» равная + 20 °С;

t_ext – расчетная температура наружного воздуха, принимаемая согласно данным таблицы 1 СНиП 23-01-99 (2003) «Строительная климатология» и равная – 32 °С;

R^γ₀, R₀^con – сопротивления теплопередаче по сечению ограждающей конструкции, соответственно в местах теплопроводных включений и вне этих мест, определяемое по формуле 8 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

Сопротивление теплопередаче  однослойной ограждающей конструкции R, м²·⁰С/Вт, определяют по формуле:

 

где δ – толщина ограждения, м;

      λ – коэффициент теплопроводности материала слоя, принимаемый по приложению (Д) /8/.

Общее сопротивление многослойной ограждающей конструкции определяют по формуле:

R₀ = R_si + R₁ + R₂ + … + R_n + R_se, 

где R_si = 1/ a_int, a_int – коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м^{2 0}С), равный 8,7 Вт/(м^{2 0}С);

        R_se = 1/a_ext, a_ext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности  ограждающей конструкции,  равный 23 Вт/(м² · ⁰С);

       R₁, R₂, … R_n – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции.

       η – коэффициент, учитывающий схему теплопроводного включения  в  ограждающую конструкцию, принимается  по  таблице 9 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

Сначала определяем сопротивления  теплопередаче по сечению ограждающей  конструкции  и по сечению теплопроводного включения

  м²*⁰С/Вт;

  м²∙⁰С/Вт.

 Согласно рисунку Н.1 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», рассматриваемое теплопроводное включение относится ко  II схеме и для него, согласно таблице 9 этого же свода правил, коэффициент  η = 0,28.

Подставляем найденные значения , и η  в формулу и определяем  значение температуры на внутренней поверхности ограждения по теплопроводному включению:

 

Вывод : Температура на внутренней поверхности стены по теплопроводному включению равна 12,91 ⁰С.

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 18. Построить расчетную частотную характеристику изоляции воздушного шума каркасно-обшивной перегородки, состоящей из двух тонких листов по каркасу из тонкостенного металлического профиля, при одинаковой толщине листов гипсокартонных плит γ₀ = 850 кг/м³ и толщине воздушного промежутка d = 200 мм.