Содержание
1.Введение…………………………………………………………………..
2. Исходные данные ……………………………………………………….
3. Расчет теплозащитных характеристик
наружных ограждений ………………………..
4.Анализ теплового режима наружного ограждения…………………….
5.Проверка наружных ограждений на паропроницаемость……………………..
6.Проверка наружных ограждений на теплоустойчивость………………….
7. Проверка наружных ограждений на воздухопроницаемость………
8.Общие выводы по курсовой работе…………………………………….
9.Список используемых источников……………………………………….
Введение.
Целью курсовой работы является углубление и обобщение теоретических зданий, полученных при изучении дисциплины «Строительная теплофизика»,освоение методики и приобретение практических навыков при выполнении теплотехнического расчёта наружных ограждающих конструкций отапливаемых зданий.
Курсовая работа состоит из шести разделов, в которых показаны методики определения климатологической характеристики района строительства и определение теплофизических свойств материалов; описываются принципы расчёта теплозащитных характеристик наружных ограждений; показан анализ теплового режима ограждений, способы их проверки на паропроницаемость, теплоустойчивость и воздухопроницаемость.
|
|
Исходные данные для выполнения курсовой работы
1.1 Район строительства: город Ростов-на-Дону
вариант №1
Варианты ограждающих конструкций:
- наружная стена - вариант №1
- покрытие - вариант №1
-пол первого этажа - вариант №1
Назначение: жилое.
Расчётные параметры внутреннего воздуха:
- температура tв=18 °C.
- относительная влажность φв=60%.
Режим эксплуатации здания: нормальный.
Климатологическая характеристика района строительства
Климатологическую характеристику г. Ростов-на-Дону определяем по СНиП 23-01-99 [2] или по прил. 2 и данные вносим в таблицу №1
Таблица №1
Климатологическая характеристика г. Ростов-на-Дону
№ | Наименование величины | Обозначение | Размерность | Числовое значение | Примечание |
1 | Средняя температура наиболее холодной пятидневки | tx5 | °C | -22 | СНиП 23-01-99 [2,табл 1] |
2 | Средняя температура наиболее холодного месяца | txм | °C | -33 | СНиП 23-01-99 [2,табл 1] |
3 | Средняя относительная влажность наружного воздуха | φхм | % | 85 | СНиП 23-01-99 [2,табл 1] |
4 | Средняя температура за отопительный период | tоп | °C | -0,6 | СНиП 23-01-99 [2,табл 1] |
5 | Продолжительность отопительного периода | Zоп | сут/год | 102 | СНиП 23-01-99 [2,табл 1] |
6 | Средняя температура периода с отрицательными среднемесячными температурами | tо | °C | -3,6 | СНиП 23-01-99 [2,табл 1] |
7 | Продолжительность периода с отрицательными среднемесячными температурами | Zo | сут/год | 171 | СНиП 23-01-99 [2,табл 1] |
8 | Средняя температура самого жаркого месяца (июль) | ttм | °C | 29,1 | СНиП 23-01-99 [2,табл 1] |
9 | Максимальная амплитуда Температурных колебаний колебаний температуры в июле | Atн | °С | 12,2 | СНиП 23-01-99 [2,табл 1] |
10 | Максимальная из средних скоростей ветра по румбам в январе | Vхм | м/с | 4,4 | СНиП 23-01-99 [2,табл 1] |
11 | Минимальная из средних скоростей ветра по румбам в июле | Vтм | м/с | 3,6 | СНиП 23-01-99 [2,табл 1] |
12 | Максимальное из средних значений суммарной солнечной радиации: а) на горизонтальную поверхность б) на вертикальную поверхность | Jmax Jср Jmax Jср | Вт/м2 | 733 328 370 149 | СНиП 2.01.01-82 [3,прил 5] СНиП 2.01.01-82 [3,прил 7] |
13 | Средняя температура наружного воздуха по месяцам | t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 | °С | -5,7 -4,8 0,6 9,4 16,2 20,2 23,0 22,1 16,3 9,2 2,5 -2,6 | СНиП 2.01.01-82 [2,табл 3] |
|
|
1.3 Теплофизические свойства материалов
По [4, прил.1] определяем зону влажности г. Ростов-на-Дону – сухая, затем по [4, прил.2] определяем условия эксплуатации ограждающих конструкций – А.
Характеристики строительных материалов, выбранных наружных ограждений определяем по [4, прил.3] и сводим в табл. 2
Таблица №2
Наименование | N по прил. 3 | δ, мм | ρ, кг/м3 | ΔW% | λ, Вт/(м°С) | S Вт/(м2оС) | μ, мг/м*ч*Па |
Наружная стена. | |||||||
1.Цементно- песчаный р-р | 183 | 20 | 1800 | 2 | 0,76 | 9,6 | 0,09 |
2.Бетон аглопоритобетон | 136 | 200 | 1800 | 5 | 0,85 | 10,82 | 0,075 |
З. Вермикулитобетон | 144 | ?X | 600 | 8 | 0,16 | 2,87 | 0,15 |
4. Бетон аглопоритобетон | 136 | 150 | 1800 | 5 | 0,85 | 10,82 | 0,075 |
5.Цементно- песчаный р-р | 183 | 15 | 1800 | 2 | 0,76 | 9,6 | 0,09 |
Чердачное перекрытие | |||||||
1. Ж/б пустотная панель | 181 | 220 | 2500 | 2 | 1,92 | 17,98 | 0,03 |
2. Рубероид | 204 | 1,5 | 600 | 0 | 0,17 | 3,53 | - |
3. Вермикулит вспученный | 78 | ?X | 200 | 1 | 0,09 | 1,08 | 0,23 |
4. Цементно-песчанная стяжка | 183 | 30 | 1800 | 2 | 0,76 | 9,6 | 0,09 |
Пол первого этажа. | |||||||
1. Ж/б плита | 181 | 120 | 2500 | 2 | 1,92 | 17,98 | 0,03 |
2. Вермикулит вспученный | 78 | ?X | 200 | 1 | 0,09 | 1,08 | 0,23 |
3. Стяжка из листового- асфальта бетона | 203 | 15 | 2100 | 0 | 1,05 | 16,43 | 0,008 |
4. Прослой из холодной мастики | 200 | 1 | 1400 | 0 | 0,27 | 6,8 | 0,008 |
5. Паркет (дуб поперёк волокон) | 176 | 18 | 700 | 10 | 0,18 | 5,0 | 0,05 |
2. Расчёт теплозащитных характеристик наружных ограждений
Расчёт теплозащитных характеристик производим для наружной стены, чердачного покрытия и перекрытия над подвалом (пол первого этажа) по следующему алгоритму:
1. Определяем сопротивление теплопередачи наружногоограждения, требуемого по санитарно-гигиеническим нормам:
(1)
где
tв – расчётная температура внутреннего воздуха, °C
tн – расчётная зимняя температура наружного воздуха, °С;
n - коэффициент,принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по [4, табл. 3]
αв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по [ 4, табл.4]
∆tн — нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции. Принимается по [4, табл. 4]
2. Определяем сопротивление теплопередачи наружного ограждения, требуемое из условий энергосбережения по [4, табл.1,б] или табл.3
Для определения необходимого сопротивления теплопередачи наружного ограждения для жилых зданий, требуемого из условий энергосбережения, можно использовать следующую зависимость:
|
|
(2)
Zо.п. – продолжительность отопительного периода, сут/год;
а, в - интерполяционные коэффициенты, принимаемые по таблице 4;
to.п. - средняя температура за отопительный период,°C
Таблица №3
Обозначение | Наружная стена | Покрытие | Перекрытие над подвалом | Окно |
а | 1,4 | 2,2 | 1,9 | 0,3 |
в | 0,35 | 0,5 | 0,45 | 0,025 |
3. В качестве расчётного требуемого термического сопротивления теплопередачи наружного ограждения выбираем большее значение из требуемых термических сопротивлений, рассчитанных по формулам (1),(2).
4. Определяем термическое сопротивление материальных слоёв конструкции многослойного ограждения без теплоизоляционного слоя:
(3)
Rв - сопротивление конвективному теплообмену между воздухом помещения и внутренней поверхностью ограждения, (m2°C) / Bt, определяемое по формуле
, (4)
Где αн – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Bt / (m2°C), определяемая по [ 4,табл.4];
Rmi - термическое сопротивление i-гo материального слоя в конструкции многослойного ограждения,м2oC/Bт, определяемое по формуле
(5)
Rн – сопротивление конвективному теплообмену между поверхностью наружного ограждения и наружным воздухом, Bt / (m2°C), определяемое по формуле
(6)
где αн—коэффициент теплоотдачи для зимних условий наружной поверхности ограждающей конструкции, Bt / (m2°C)
|
|
5. Определяем требуемое термическое сопротивление утеплителя в наружном ограждении:
Rтрут=R0тр+ R0 (7)
6. Определяем требуемую толщину теплоизоляционного слоя:
(8)
λУТ – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала, Вт/м°С;
Округляем требуемую толщину теплоизоляционного слоя до строительной величины, кратной 5, так чтобы выполнялось следующее условие: δут >= δуттр.
7. Определяем фактическое термическое сопротивление теплоизоляционного слоя:
Rутф = δут / λут (9)
8. Определяем фактическое сопротивление теплопередачи наружного ограждения:
(10)
9. Определяем толщину ограждения:
(11)
Если толщина наружной стены превышает 1м, а толщина чердачного покрытия и перекрытия над подвалом 1,5, то необходимо для заданного района строительства принять другой утеплитель с меньшим коэффициентом теплопроводности.
Расчёт теплозащитных характеристик наружных ограждений сводим в таблицу 4.
Расчёт теплозащитных характеристик наружных ограждений
Таблица №4
№ п/п | Наименование величин
| Обозна-чение | Размер-ность | Расчетная формула | Результаты расчета | Примечания | ||
Н.С. | ПТ | ПЛ | ||||||
1. | Расчётная температура внутреннего воздуха | tв | °C | - | 18 | 18 | 18 | По заданию |
1. | Расчётная зимняя температура наружного воздуха | tн | °C | - | -22 | -22 | -22 | По [4,табл. 3] |
1. | Коэффициент расчётной разницы уменьшения температуры | n | - | - | 1 | 0,9 | 0,6 | По [4,табл. 2] |
1. | Нормативный температурный перепад | ∆t | °C | - | 4 | 3 | 2 | По [4,табл. 4] |
1. | Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности | αв | Вт/м°С | 8,7 | 8,7 | 8,7 | ||
1. | Сопротивление теплопередачи наружного ограждения, требуемого по санитарно- гигиеническим условиям | R01ТР | м2°С Вт | (1) | 1,15 | 1,379 | 1,379 | |
2. | Интерполяционный коэффициент | а | - | - | 1,4 | 2,2 | 1,9 | Табл. 3 |
2. | Интерполяционный коэффициент | в | - | - | 0,35 | 0,5 | 0,45 | Табл. 3 |
2. | Продолжительность отопительного периода | Zоп | сут/год | - | 171 | 171 | 171 | |
2. | Средняя температура за отопительный период | t оп | °C | - | -0,6 | -0,6 | -0,6 | |
2. | Требуемое сопротивление теплопередаче наружного ограждения по условиям энергосбережения | R02ТР | м2°С Вт | (2) | 2,513 | 3,79 | 3,331 | |
3. | Расчётное требуемое сопротивление теплопередачи | R0ТР | м2°С Вт | - | 2,513 | 3,79 | 3,331 | |
4. | Термическое сопротивление i-го слоя без утеплителя | Rm1 | м2°С Вт | (5) | 0,026 | 0,116 | 0,228 |
|
Rm2 | 0,17 | 0,0088 | - | |||||
Rm3 | - | - | 0,014 | |||||
Rm4 | 0,176 | 0,039 | 0,003 | |||||
Rm5 | 0,0197 | - | 0,1 | |||||
4. | Термическое cопротивление конвективному теплообмену между воздухом помещения и внутренней поверхностью ограждения | Rв | м2°С Вт | (4) | 0,115 | 0,115 | 0,115 | |
4. | Коэффициент теплоотдачи для зимних условий наружной поверхности ограждающей конструкции | αн | Вт/м°С | - | 23 | 12 | 6 | По [4,табл. 6] |
4. | Термическое сопротивление конвективному теплообмену между поверхностью наружного ограждения с наружным воздухом | Rн | м2°С Вт ° | (6) | 0,044 | 0,083 | 0,17 | |
4. | Термическое сопротивление материальных слоёв конструкции многослойного ограждения без теплоизоляционного слоя | Ro | м2°С Вт | (3) | 0,55 | 0,361 | 0,631 | |
5. | Требуемое термическое сопротивление утеплителя в наружном ограждении | Rуттр | м2°С Вт | (7) | 3,063 | 4,151 | 3,962 | |
6. | Требуемая толщина теплоизоляционного слоя | δуттр | м | (8) | 0,49 | 0,37 | 0,36 | |
6. | Фактическая толщина теплоизоляционного слоя | δутф | м | - | 0,5 | 0,4 | 0,4 | |
7. | Фактическое термическое сопротивление теплоизоляционного слоя | Rутф | м2°С Вт | (9) | 3,125 | 4,44 | 4,44 | |
8. | Фактическое сопротивление теплопередачи наружного ограждения | R0ф | м2°С Вт | (10) | 3,675 | 4,801 | 5,071 | |
9. | Фактическая толщина ограждения | δ | м | (11) | 0,885 | 0,65 | 0,98 |
Вывод: так как выполняются следующие условия: δутф ≥δуттр, Rутф≥ Rуттр, R0ф≥R0ТР,то запроектированные ограждающие конструкции удовлетворяют санитарно-гигиеническим условиям и условиям энергосбережения.