Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций помещения

 

5 этаж: тройное остекление в  раздельных переплетах с одним  уплотненным притворам заполнения  и утеплителем из губчатой резине

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Расчет тепловлажностного режима  наружного ограждения.

 

Расчет тепловлажностного режима наружного ограждения ведем одновременно с графическим построением распределения  температур, парциальных давлений водяного пара и максимальных парциальных  давлений водяного пара в толще ограждения.

Определяем изменение температуры  по толщине ограждающей конструкции  для отопительного периода и  для расчетной температуры для нашей ограждающей конструкции по формулам:

 

 

где  ,- температура в плоскости возможной конденсации;

- средняя температура наружного воздуха за отопительный период, принимаемая по таблице 4.4 СНБ 2.04.01-97;

- расчетная температура  внутреннего воздуха, принимаемая  по таблице 4.1  СНБ 2.04.01-97, ;

- средняя температура наиболее холодных суток;

- термическое сопротивление  слоев ограждающей конструкции  от внутренней поверхности конструкции  до  плоскости возможной конденсации,  ,

- сопротивление теплопередаче  ограждающей конструкции, , следует определять по формуле:

 

где – термическое сопротивление отдельных слоев  ограждающей конструкции:

,

где - термические сопротивления отдельных слоев конструкции.

 

Рассчитаем температуру на границе  каждого слоя ограждения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полученные  значения температур наносим на график, в результате чего получаем ломаную  линию распределения температур.

Для графического определения температур после расчета общего сопротивления  теплопередаче на горизонтальной оси  откладывают все сопротивления, а по вертикальной – температуры  от расчетных  значений t_в до t_н .

Строим график распределения максимальных парциальных  давлений Е,Па, водяного пара в наружной стене, воспользуемся приложением Ж СНБ 2.04.01-97, зная температуры за отопительный период соответствующих точек, расчетные данные заносим в таблицу 2:

 

 

 

№ точки	,0С	t ,  0С	E, Па	e, Па
1	16,1	17,21	1963,67	1135
2	15,38	16,92	1927,4	-
3	14,66	16,61	1891,4	838,39
4	5,21	12,71	1469,74	-
5	-4,24	8,79	1132,04	-
6	-13,69	4,88	864,92	-
7	-23,14	0,97	655,62	743,04
8	-23,68	0,75	645,5	-
9	-24,22	0,52	634,92	521

Таблица 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определим сопротивление паропроницанию всего ограждения:

 

 

Для определения парциальных давлений на границе слоев используем формулу:

 

– парциальное  давление водяного пара в n-й плоскости, Па;

– суммарное сопротивление  паропроницанию слоя конструкции, заключенного между внутренней поверхностью и n-й плоскостью, ;

 

 

 

 

Полученные  значения заносим в таблицу 2, затем  на графике изобразим наружную стенку и распределение по толщине стены температур, парциальных давлений е и максимальных парциальных давлений Е водяного пара.

Наносим вычисленные  значения парциальных давлений водяного пара и давлений насыщения водяным  паром слоёв конструкции на миллиметровку.

Положение плоскости возможной  конденсации в ограждающей конструкции  следует определять по результатам  расчета температурного и влажностного полей в толще ограждающей  конструкции при средней температуре  наружного воздуха за отопительный период путем сопоставления значений расчетного и максимального парциальных  давлений водяного пара. Плоскостью возможной  конденсации следует считать  ближайшее к внутренней поверхности  конструкции сечение, перпендикулярное направлению теплового и влажностного потоков, для которого расчетное парциальное давление водяного пара выше максимального парциального давления водяного пара, соответствующего температуре ограждения в данном сечении. Зоной реальной конденсации следует считать зону, ограниченную на графике плоскостями, перпендикулярными направлению теплового и влажностного потоков, проходящими через точки пересечения кривой парциальных давлений насыщения с касательными, проведёнными из точек с е_в и е_н к данной кривой.

Из графика видно, что ломаная  парциальных давлений пересекает кривую насыщения в одной точке, образуя плоскость возможной конденсации. Поэтому определяем требуемое сопротивление паропроницанию в пределах от внутренней поверхности панели до плоскости возможной конденсации должно быть не менее требуемого сопротивления паропроницанию , определяемого по формуле:

 

где – сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от плоскости возможной конденсации до наружной поверхности ограждающей  конструкции, ;

-парциальное  давление водяного пара внутреннего  воздуха, Па, при расчетных температуре  и влажности этого воздуха,  определяемое по формуле:

,

где - расчетная относительная влажность внутреннего воздуха, принимаемая в соответствии по таблице 4.1 СНБ 2.04.01-97;

- максимальное парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре этого воздуха t_в=18⁰С, принимаемое по приложению Ж. СНБ 2.04.01-97

– максимальное парциальное  давление водяного пара в плоскости  возможной конденсации, Па, определяем по графику.

– парциальное  давление водяного пара наружного воздуха  при средней температуре наружного воздуха за отопительный период, определяемое по таблице 4.4 СНБ 2.04.01-97;

 

 

 

Данная  конструкция панели не отвечает требованиям  СНБ 2.04.01-97 по сопротивлению паропроницанию, т.к.

 – сопротивление  паропроницанию ограждающей конструкции  в пределах от внутренней поверхности  до плоскости возможной конденсации

 

Для выполнения требований СНБ необходимо предусмотреть  пароизоляцию с сопротивлением паропроницанию:

 

=2,38-1,175=1,205;

 Наилучшим  материалом для пароизоляции  по приложению И СНБ 2.04.01-97 является  полиэтиленовая пленка толщиной δ=0,16 мм и

С учётом пароизоляции повторно определяем значения парциальных  давлений в толще ограждений конструкций  и строим график по новым значениям  парциальных давлений е. Для этого  по формуле определяем сопротивление  паропроницанию с учётом пароизоляционного  слоя:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.Уточнение  сопротивления теплопередачи ограждающих  конструкций с учетом влажностного  режима.

 

Согласно требованию ТКП для многослойной ограждающей конструкции после определения сопротивления теплопередачи надо выполнить тепловлажностный расчет ограждающей конструкции при расчетных параметрах внутреннего воздуха и средних параметрах наружного воздуха за отопительный период. Определяем среднее значение относительной влажности каждого слоя конструкции  и выполняем уточненный расчет сопротивления теплопередачи, приняв условия эксплуатации А материала слоя при средней относительной влажности воздуха в слое менее или равном 75% и условие эксплуатации Б, если относительная влажность больше 75%.

Для первого слоя:

 

 

 

Для второго  слоя:

 

 

 

 

 

 

Для третьего слоя:

 

 

 

 

Таблица№3

№	Наименование материала	p, кг/м3	Режим эксплуатации	δi, м	Теплотехнические показатели			Ri	Di
					λ, Вт/м0С	Ѕ, Вт/м0С	μ, мг/мчПа
1	Керамзитобетон	1800	А	0,08	0,8	10,5	0,09	0,1	1,05
2	Мин.вата	100	А	0,16	0,052	0,42	0,56	3,08	1,294
3	Керамзитобетон	1800	Б	0,06	0,92	12,33	0,09	0,065	0,801

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.Расчет теплоустойчивости ограждающих конструкций и помещения.

 

Помещения, оборудованные системой отопления периодического действия, следует рассчитывать на теплоустойчивость в отопительный период года. Амплитуда колебаний температуры внутреннего воздуха А_В в течение суток не должна превышать ⁰С от расчетного значения.

Амплитуду колебаний температуры  внутреннего воздуха А_В, ⁰С, следует определять по формуле

 

где Q – теплопотери помещения, Вт, определяемые по СНиП 2.04.05

B₁,B₂,…B_n – коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/м² , определяемые по формуле

 

где - коэффициент теплоотдачи у внутренней поверхности;

- коэффициент  теплоусвоения внутренней поверхности  ограждения, Вт/м² ;

F₁,F₂,…F_n – площади внутренних поверхностей ограждения, м²

m – коэффициент неравномерности теплоотдачи системы отопления, принимаемый по таблице 6.1 СНБ 2.01.01-93;

Для данного проекта m=1,5. Система отопления: поквартирное водяное, продолжительность топки 6 часов.

Рассчитываем B и F для ограждающих конструкций помещения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица№4

№	Наименование материала	р, кг/м3	Режим эксплуатации	δi, м	Теплотехнические показатели		Ri	Di
					λ, Вт/м0С	Ѕ, Вт/м0С
1	Керамзитобетон	1800	А	0,08	0,8	10,5	0,1	1,05
2	Мин.вата	100	А	0,16	0,052	0,42	3,08	1,29
3	Керамзитобетон	1800	Б	0,06	0,92	12,33	0,065	0,8
4	Керамзитобетон	1600	Б	0,16	0,79	10,77	0,203	2,19
5	Полистирол-бетон	230	Б	0,25	0,085	1,26	2,941	3,71
6	Керамзитобетон	1600	А	0,16	0,67	9,06	0,239	2,17
7	Паркетная доска	700	А	0,015	0,18	5	0,083	0,415
8	Гипсобетон	1200	А	0,12	0,41	6,01	0,293	1,761

 

Наружная стена:

Если тепловая инерция первого слоя конструкции (считая от внутренней поверхности), определяемая по формуле ,  , а первого и второго слоев конструкции , коэффициент теплоусвоения следует определять по формуле:

 

т.к. D₁=0,8<1, a

D₁+D₂=0,8+1,29=2,09>1 , то

 

 

 

 

 

Чердачное перекрытие:

 

 

 

Междуэтажное перекрытие:

 

Междуэтажное  перекрытие является многослойной несимметричной конструкцией, следовательно определяем положение ее условной середины для  которой тепловая инерция равна  половине тепловой инерции всей конструкции s=0

 

 

 

 

м

 

 

 

 

 

Внутренние стены:

 

 

Световой проем:

 

Коэффициент теплопоглощения B, для заполнения световых проемов следует определять по формуле:

 

Определяем  теплопотери помещения через  наружные ограждения конструкции и  теплопотери на вентиляцию данного  помещения при расчетных температурах внутреннего и наружного воздуха  для расчета отопления

 

Определяем теплопотери помещения  по СНиП 2.04.05:

 

где

 –теплопотери наружних  ограждений, Вт  ;

 – затраты теплоты  на нагревание наружного холодного  воздуха, поступающего по вентиляционным каналам (норма L = 3 м³/час на 1 м² площади пола) , Вт. 

 

 

Заносим все данные в таблицу:

Таблица №5

Ограждающая конструкция	Расчет теплопотерь				Расчет теплопоглащения
	R, (м2· 0С)/Вт	Fн, м2	∆t *n,  0С	Q, Вт	Yв, Вт/(м2·0С)	В, Вт/(м2·0С)	Fв, м2	В· Fв, Вт/0С
Наружная стена	3,4	23,95	41	288,85	10,5	4,76	20,63	98,2
Чердачное перекры-тие (потолок)	3,34	15,84	36,9	175	10,77	4,81	13,05	62,79
Оконный проем	0,6	2,25	41	153,75	-	1,54	2,25	3,46
Перегородка	-	-	-	-	5,29	3,29	19,21	63,2
Междуэтажное перекрытие (пол)	-	-	-	-	6,04	3,56	13,05	46,46
Итого:  ∑Qогр                                               617,6					∑ В· Fв                                274,11