Строительная теплотехника ограждающих частей зданий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Казахстан

Евразийский национальный университет

Архитектурно-строительный факультет

Пояснительная записка курсовой работе

Выполнил:

студент группы ТГВ-22

Отарбаев Тамерлан

Проверила: Рывкина Н.В.

Астана 2013 год



Содержание

Введение

Глава 1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

1.1 Теплотехнический расчет стен. Город Петропавловск

1.2 Теплотехнический расчет кровли

1.3 Теплотехнический расчет надподвального покрытия

1.4 Подбор светопрозрачных конструкции и наружных дверей

Глава 2. Проверка на отсутствие конденсации влаги

2.1 Проверка на конденсации влаги наружной стены в основном её глади

2.2 Проверка конструкции наружной стены в части наружного угла на конденсации влаги

Глава 3. Теплоустойчивость ограждения в теплый период года

Глава 4. Расчет теплоусвоения поверхности полов

Глава 5. Воздушный режим эксплуатации наружного угла

5.1 Определение сопротивления воздухопроницанию ограждающей конструкции

5.2 Определение сопротивления воздухопроницанию для окон и дверей

Глава 6. Влажностный режим наружных ограждений

6.1 Определение сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции

6.2 Определение сопротивления паропроницанию чердачного перекрытия

Список литературы



Введение

Строительная теплотехника, строительная теплофизика, научная дисциплина, рассматривающая процессы передачи тепла, переноса влаги и проникновения воздуха в здания и их конструкции и разрабатывающая инженерные методы расчета этих процессов; раздел строительной физики. В Строительной теплотехнике используются данные смежных научных областей (теории тепло- и массообмена, физической химии, термодинамики необратимых процессов и др.), методы моделирования и теории подобия( в частности, для инженерных расчетов переноса тепла и вещества), обеспечивающие достижение практического эффекта при разнообразных внешних условиях и различных соотношениях поверхностей и объемов в зданиях. Большое значение в Строительной теплотехнике имеют натурные и лабораторные исследования полей температуры и влажности в ограждающих конструкциях зданий, а также определение теплофизических характеристик строительных материалов и конструкций.

Методы и выводы в Строительной теплотехнике используются при проектировании ограждающих конструкций, которое предназначены для создания необходимых температурно-влажностных и санитарно-гигиенических условии (с учетом действия систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) в жилых, общественных и производственных зданиях. Значение Строительной теплотехники особенно возросло в связи с индустриализацией строительства, значительных увеличением масштабов применения (в разнообразных климатических условиях) облегченных конструкции и новых строительных материалов.

Задача обеспечения необходимых теплотехнических качеств наружных ограждающих конструкции решается приданием им требуемых теплоустойчивости и сопротивление теплопередаче. Допустимая проницаемость конструкции ограничивается заданным сопротивлением воздухопроницания. Нормальное влажностное состояние конструкции достигается уменьшением начального влагосодержания материала и устройством влагоизоляции, а в слоистых конструкциях, кроме того, - целесообразным расположением конструктивных слоев, выполненных из материалов с различными свойствами.

Сопротивление теплопередаче должно быть достаточно высоким, с тем, чтобы в наиболее холодный период года обеспечивать гигиенические допустимые температурные условия на поверхности конструкции, обращенной в помещение. Теплоустойчивость конструкции оценивается их способностью сохранять относительное постоянство температуры в помещениях при периодических колебаниях температуры воздушной среды, граничащей с конструкциями, и потока проходящего через них тепла. Степень теплоустойчивости конструкции в целом в значительной мере определяется физическими свойствами материала, из которого выполнен внешний слой конструкции, воспринимающий резкие колебания температуры. При расчете теплоустойчивости применяют методы Строительной теплотехники, основанные на решении дифференциальных уравнений для периодически изменяющихся условий теплообмена. Нарушение одномерности передачи тепла внутри ограждающих конструкции в местах теплопроводных включений, в стыках панелей и углах стен вызывает нежелательное понижение температуры на поверхностях конструкции, обращенных в помещение, что требует соответствующего повышения их теплозащитных свойств. Методы расчета в этих случаях связаны с численным решением дифференциального уравнения двумерного температурного поля (Лапласа уравнения).

Распределение температур в ограждающих конструкциях здании изменяется и при проникновении внутрь конструкции холодного воздуха. Фильтрация воздуха происходит в основном через окна, стыки конструкции и др., неплотности, но в некоторой степени и сквозь толщу самих ограждении. Разработаны соответствующие методы расчета изменении температурного поля при установившейся фильтрации воздуха. Сопротивление воздухопроницанию у всех элементов ограждении должно быть больше нормативных величин, установленных строительными нормами и правилами.

При изучении влажностного состояния конструкции в Строительной теплотехнике рассматриваются процессы переноса влаги, происходящие под влиянием разности потенциалов переноса. Перенос влаги в пределах гигроскопической влажности материалов происходит в основном вследствие диффузии в парообразной фазе и в адсорбированном состоянии; за потенциал переноса в этом случае принимается парциальное давление водяного пара в воздухе, заполняющем поры материала. В ССР получил распространение графоаналитический метод расчета вероятности и количества конденсирующейся внутри конструкции влаги при диффузии водяного пара в установившихся условиях. Более точное решение для нестационарных условии может быть получено решением дифференциальных уравнении переноса влаги, в частности с помощью различных устройств вычислительной техники, в том числе использующих методы физической аналогии (гидравлические интеграторы).

Глава 1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

1.1 Теплотехнический расчет стен. Город Петропавловск

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R0 следует принимать в соответствии с заданием на проектирование, но не менее требуемых значений, R0тр, определяемых исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий и условий энергосбережения. Теплозащитные свойства наружных ограждений (стен, перекрытий, покрытий) устанавливают следующим расчетами.

tвозд=200C

цв=65%

Режим помещений влажный

Зона влажностной территории застройки - сухая

Условия эксплуатации Б

1) Рассчитывают градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) по формуле:

(tв - tот.пер.)*zот.пер.= (20+9)*221=64090С сут

tот.пер - Средняя температура наружного воздуха в отопительный период( табл. 1,2)

zот.пер - продолжительность отопительного периода, сут/год (табл. 1,2)

tв - расчетная температура воздуха внутри помещения. (табл.2.1) согласно ГОСТ 30494 для холодного периода, (табл. 2.2) согласно ГОСТ 30494 для теплого периода года.

2) Определяют требуемое сопротивление теплопередаче R01тр,м²* 0С/Вт, наружного ограждения по формуле:



===1.61 м²град/Вт

-расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки с коэффициентом обеспеченности 0,92 ?С, (-36 ?С) (табл. 1,2)

n- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.(1) (табл. 3*,1)

нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, (4 ?С) (табл. 2*,1)

коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограждения. (8,7 Вт/(м2? ?С)) (табл. 4*,1)

3) Определяют минимальное приведенное сопротивление теплопередаче, Ro2тр, м² ?С/Вт, ограждающих конструкций здания, исходя из условий энергосбережения.

4) Производят сравнение сопротивлений теплопередаче; рассчитанного из условий выполнения санитарно-технических и комфортных условий Ro1тр, и принятого по условиям энергосбережения Ro2тр . Большее значение сопротивления теплопередаче принимают для выполнения последующих расчетов:



Ro1тр (1.61 м2 ? ?С/Вт < Ro2тр (2.08 м2 ? ?С/Вт)

Данные: 1,5 - отделочные слои: цементно-песчаный раствор с=1800 кг/м3, д1=0,025 м, д5=0,025м, л1=0,93 Вт/мєС, л5=0,93 Вт/мєС, S1=11,09; S5=11,09

2,4-конструктивные слои: железобетон с=2500 кг/м3, д2=0,05м, д4=0,15м, л2=2,04 Вт/мєС, л4=2,04 Вт/мєС, S2=18,95, S4=18,95

3- слой утеплителя: плиты минераловатные полужесткие к.с. с=200 кг/м3, л1=0,08 Вт/мєС, S3=1,11

5) Термическое сопротивление R, м²єС/Вт, слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однородной (однослойной) ограждающей конструкции определяют по формуле:

,

Где д- толщина слоя, м;

л- расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/мєС

6) Сопротивление теплопередаче Rо, м2 єС/Вт, ограждающей конструкции определяют по формуле:



-термическое сопротивление ограждающей конструкции, м²єС/Вт, определяемое: однородной - по формуле 2.3, многослойной - соответствии с пунктами 7и8;

бн= коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/мєС (табл. 6*,1) (23 Вт/мєС)

7) Термическое сопротивление Rк, м²єС/Вт, ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями определяют как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

толщина i-того слоя, м;

лi -расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/мєС; i=1,2,….,к; где к - количество слоев в ограждении (за исключением слоя утеплителя, изоляции); термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по (прил. 4,1).

8) Определяем толщину утеплителя по формуле:

;

Определяют коэффициент теплопередачи К, Вт/мєС, ограждения по формуле:

Вт/мєС



1.2 Теплотехнический расчет кровли

Чердачное перекрытие. Б) вар. 3

tвозд=200C, цв=65%

Режим помещений норм.

Зона влажностной территории застройки - сухая

Условия эксплуатации А

1) Рассчитываем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), оно уже известно и равно: =64090С сут.

2) Определяют требуемое сопротивление теплопередаче R01тр,м²* 0С/Вт, наружного ограждения по формуле:

===1.61 м2град/Вт

-расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки с коэффициентом обеспеченности 0,92 ?С, (-36 ?С) (табл. 1,2)

n- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.(1) (табл. 3*,1)

нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, (4 ?С) (табл. 2*,1)

коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограждения. (8,7 Вт/(м²? ?С)) (табл. 4*,1)

3) Определяют минимальное приведенное сопротивление теплопередаче, Ro2тр, м²? ?С/Вт, ограждающих конструкций здания, исходя из условий энергосбережения.



= 2,8

= 8000 = 3,4

6409

4) Производят сравнение сопротивлений теплопередаче; рассчитанного из условий выполнения санитарно-технических и комфортных условий Ro1тр , и принятого по условиям энергосбережения Ro2тр. Большее значение сопротивления теплопередаче принимают для выполнения последующих расчетов:

Ro1тр (1.61 м2 ? ?С/Вт < Ro2тр (2.08 м² ? ?С/Вт)

Данные: 1 - железобетонная панель с=2500 кг/м³, д1=0,22 м, л1=1,92 Вт/мєС, S1=17,9;

2-один слой рубероида с=600 кг/м3, д2=0,003м, л2=0,17 Вт/мєС, S2=3,53,

4-цементно-песчанная стяжка с=600 кг/м3, д4=0,04м, л4=0,22 Вт/мєС, S4=3,36

3-слой утеплителя : пенобетон с=1800 кг/м3, л3=0,76 Вт/мєС, S3=9,6;

5) Термическое сопротивление R, м2 єС/Вт, слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однородной (однослойной) ограждающей конструкции определяют по формуле:

,

Где д- толщина слоя, м;

л- расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/мєС

6) Сопротивление теплопередаче Rо, м²єС/Вт, ограждающей конструкции определяют по формуле:

-термическое сопротивление ограждающей конструкции, м2 єС/Вт, определяемое: однородной- по формуле 2.3, многослойной - соответствии с пунктами 7и8;

бн= коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/мєС (табл. 6*,1) (12 Вт/мєС)

7) Термическое сопротивление Rк, м²єС/Вт, ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями определяют как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

толщина i-того слоя, м;

лi -расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/мєС; i=1,2,….,к; где к - количество слоев в ограждении (за исключением слоя утеплителя, изоляции);

термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по (прил. 4,1).

8) Определяем толщину утеплителя по формуле:

;

=> > 2,08= 0,115+0,11+0,02++0,04+0,08=>

р 2,08=+0,37 => = 2,08-0,37 => = 1,71 =>

р д3=1,71*0,22=0,376?0,40м

9) Рассчитывают фактическое сопротивление теплопередаче Roф, м² єС/Вт, ограждения по формуле:

= 2,18 м² єС/Вт,

Определяем общую толщину конструкции добщ, м, по формуле:

11) Определяем величину тепловой инерции D ограждающей конструкции по формуле:



Где n- количество слоев в ограждении

= 1,97+0,07+6,08+0,38=8,5

Определяют коэффициент теплопередачи К, Вт/мєС, ограждения по формуле:

Вт/мєС

1.3 Теплотехнический расчет надподвального покрытия

В) вар.2

tвозд=200C

цв=65%

Режим помещений норм.

Зона влажностной территории застройки - сухая

Условия эксплуатации А

1) Рассчитываем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), оно уже известно и равно: =64090С сут

2) Определяют требуемое сопротивление теплопередаче R01тр,м²* 0С/Вт, наружного ограждения по формуле:

===1.15 м²град/Вт



-расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки с коэффициентом обеспеченности 0,92 ?С, (-36 ?С) (табл. 1,2)

n- коэффициент, принимаемый в зависимости от положения поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.(0,75) (табл. 3*,1)

нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, (4,2 ?С) (табл. 2*,1)

коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограждения. (8,7 Вт/(м²? ?С)) (табл. 4*,1)

3) Определяют минимальное приведенное сопротивление теплопередаче, Ro2тр, м²? ?С/Вт, ограждающих конструкций здания, исходя из условий энергосбережения.

= 2,8

= 8000 = 3,4

6409

4) Производят сравнение сопротивлений теплопередаче; рассчитанного из условий выполнения санитарно-технических и комфортных условий Ro1тр, и принятого по условиям энергосбережения Ro2тр . Большее значение сопротивления теплопередаче принимают для выполнения последующих расчетов:



Ro1тр (1.15 м2 ? ?С/Вт) < Ro2тр (2.08 м2 ? ?С/Вт)

Данные: 1 - линолеум ПВХ на тканевой подоснове с=1800 кг/м³, д1=0,007 м, л1=0,35 Вт/мєС, S1=8,22;

2- цементно-песчанная стяжка с=1800 кг/м3, д2=0,02м, л2=0,76 Вт/мєС, S2=9,6,

4-слоу рубероида с=600 кг/м3, д4=0,003м, л4=0,17 Вт/мєС, S4=3,53

5- железобетонная плита с=2500 кг/м3, д5=0,22м, л5=1,92 Вт/мєС, S5=17,9

3-слой утеплителя : щебень из доменного шлака с=400 кг/м3, л3=0,14 Вт/мєС, S3=1,94;

5) Термическое сопротивление R, м² єС/Вт, слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однородной (однослойной) ограждающей конструкции определяют по формуле:

,

Где д- толщина слоя, м;

л- расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/мєС

6) Сопротивление теплопередаче Rо, м²єС/Вт, ограждающей конструкции определяют по формуле:



-термическое сопротивление ограждающей конструкции, м² єС/Вт, определяемое: однородной - по формуле 2.3, многослойной - соответствии с пунктами 7и8;

бн= коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/мєС (табл. 6*,1) (12 Вт/мєС)

7) Термическое сопротивление Rк, м²єС/Вт, ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями определяют как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

толщина i-того слоя, м.; лi -расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/мєС; i=1,2,….,к; где к - количество слоев в ограждении (за исключением слоя утеплителя, изоляции);

термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по (прил. 4,1).

8) Определяем толщину утеплителя по формуле:

;

=> > 2,08= 0,115+0,2+0,03++0,02+0,11+0,08=> 2,08=+0,37=>

р 1,71= => д3=1,71*0,14=0,24?0,3м

9) Рассчитывают фактическое сопротивление теплопередаче Roф, м² єС/Вт, ограждения по формуле:



0,115+0,02+0,03+2,14+0,02+0,11+0,08= 2,51 м² єС/Вт,

Определяем общую толщину конструкции добщ, м, по формуле:

11) Определяем величину тепловой инерции D ограждающей конструкции по формуле:

Где n- количество слоев в ограждении

= 0,16+0,29+4,15+0,07+1,97=6,64

Определяют коэффициент теплопередачи К, Вт/мєС, ограждения по формуле:

Вт/мєС



1.4 Подбор светопрозрачных конструкции и наружных дверей

1) Для подбора остекления находим требуемое сопротивление теплопередаче R0тр,м²* 0С/Вт, из условия энергосбережения в зависимости от ГСОП ( табл. 1*,1)

= 0,6

= 8000 = 0,7

6409

2) Определив требуемое сопротивление R0тр,м²* 0С/Вт, принимают необходимым для заданного района строительства конструкцию остекления, руководствуясь (1, прил. 6 (справочное)). Выбирать конструкцию заполнения светового проема следует из условия, чтобы фактическое приведенное сопротивление теплопередаче остекления R0,м²* 0С/Вт, было бы не ниже R0тр, м²* 0С/Вт.

То есть должно выполнять условие R0? R0тр. Здесь R0, м²* 0С/Вт, принимают по (1, приложение 6*(справочное)).

R0=0,65 ? R0тр=0,62

Двухкамерное стеклопакет, из стекла с твердым селективным покрытием и заполненный аргоном.

3) Определяют коэффициент теплопередачи К,Вт/ м2* 0С, ограждения по формуле:



м²* 0С/Вт

;

1) Принимают конструкцию наружных дверей (в лестничной клетке) и ворот из условия:

Здесь приведенное сопротивление теплопередаче двери, , . - требуемое сопротивление теплопередаче наружной стены, рассчитанное за раннее.

2) Определяют коэффициент теплопередаче К, Вт/ м²* 0С, ограждения по формуле:

.

Вывод: мы сперва рассчитали градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), потом определили минимальное приведенное сопротивление теплопередаче Rо2тр, затем определили требуемое сопротивление теплопередаче Rо1тр. Затем их сравниваем, большее значение берем для продолжения расчета. С помощью сопротивления теплопередаче находим неизвестную толщину утеплителя. Затем рассчитываем фактическое сопротивление теплопередаче Rоф. После находим величину тепловой инерции D. C помощью фактического сопротивления определяем коэффициент теплопередачи К. И так для всех ограждающих конструкции (стены, покрытия и перекрытия). В конце подбираем светопрозрачных конструкции и наружных дверей.



Глава 2. Проверка на отсутствие конденсации влаги

2.1 Проверка на конденсации влаги наружной стены в основном её глади

Расчет производят в следующей последовательности.

1) Определяют температуру внутренней поверхности фв, єС, ограждающей конструкции (без теплопроводного включения) по формуле:

2) Сравнивают температуру на внутренней поверхности стены с температурой точки росы. Температура внутренней поверхности наружного ограждения должна быть выше точки росы , єС, в противном случае необходимо предусмотреть спец. мероприятия (устройство утепляющих вставок, увеличение общего сопротивления теплопередаче стены и др.), предупреждающие конденсацию водяного пара на внутренней поверхности ограждения.

Температуру точки росы , єС, можно определить по относительной влажности цв, %, и температуре , єС, воздуха внутри помещения, используя i?d- диаграмму влажного воздуха ( прил. 3).

=20 єС цв=65 %

Вывод: температура поверхности наружной стены больше чем температура точки росы. Следовательно, конденсации влаги не будет.



2.2 Проверка конструкции наружной стены в части наружного угла на конденсации влаги

1) Мы уже определили температуру внутренней поверхности, и оно равно .

2) Определяют сумму термических сопротивлении слоев для наружной стены по формуле:

= 2.144 ;

3) Используя таблицу 3.1 находим разность температур внутренней поверхности наружной стены в основной её части єС, и в части наружного угла, єС.

4) Разность температур внутренней поверхности наружной стены в основной её части єС, и в части наружного угла , єС, при =40єС (таблица Фокина К.Ф.)

Таблица 3.1.

	0.25	0.5	0.75	1	1.25	1.5	1.75	2	2.25	2.5
, єС	7.2	6.6	6	5.5	5.2	4.8	4.5	4.2	4	3.8

5) Пересчитывают разность температур внутренней поверхности наружной стены в основной ее части и в части наружного угла на разницу температур внутреннего и наружного воздуха согласно заданию.

За будут выступать , а x это .



?С

= 2

= 4 = 2,25

= 4,085 ?С,

Х ? 56 ?С

С помощью пропорции определяем Х

= 5,719 ?С

6) Определяют температуру внутренней поверхности в части наружного угла по формуле:

7) Сравнивают температуру внутренней поверхности в части наружного угла с температурой точки росы. Температура внутренней поверхности в части наружного угла должна быть выше точки росы.

конденсация перекрытие воздухопроницание окно

Так как у меня температура внутренней поверхности в части наружного угла меньше температуры точки росы. Я предусматриваю специальные мероприятия для устранения конденсации влаги в части наружного угла.

1) Скругление сторонам по внешней и внутренней.

Поверхность скругляют по внутренней и внешней поверхностям. Радиус скругления по внутренней поверхности R не менее 50 см. В гигиеническом отношении скругления угла дает еще более благоприятный результат, поэтому в первую очередь рекомендуется для лечебных и других зданий, к чистоте которых предъявляются повышенные требования. Эффект уменьшения разности температур внутренней поверхности в основной глади наружной стены и в части наружного угла

R=50см

Так как у меня опять стало меньше. То я предусмотрю еще одно мероприятие.

Установка стояка отопления.

Установка в наружных углах стояка разводящего трубопровода центрального отопления. Эта мера наиболее эффективна, так как при ней температура внутренней поверхности наружного угла может стать даже выше температуры на глади стены. Стояк отопления повышает температуру в углу примерно на 6єС при расчетной температуре наружного воздуха.



Вывод: Температура внутренней поверхности в части наружного угла выше точки росы. Расчет правильный.



Глава 3. Теплоустойчивость ограждения в теплый период года

Теплый период года более благоприятный по комфортности тепловых условий для человека, чем холодный. Однако здания, особенно расположенные в южных районах, в жаркие летние месяцы подвергаются значительному перегреву. В результате создаются резко дискомфортные тепловые условия в закрытых помещениях и, в связи с этим, большая напряженность системы терморегуляции организма человека. В этот период года, ограждения получают большое количество тепла из-за солнечной радиации, и сильно перегреваются. В летний период определяющую роль в режиме зданий играют теплопоступления от солнечной радиации. В то же время тепловой режим помещений должен отвечать определенным требованиям, для удовлетворения которых используют средства тепло- и солнцезащиты зданий в виде теплоустойчивых, орошаемых водой и вентилируемых ограждений, затеняющих устройств солнцезащитных стекол и др.

Цель данного расчета состоит в определении амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждения под воздействием изменяющихся в теплый период года параметров климата.

1) В районах с среднемесячной температуры июля 21єС и выше амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкции, должно быть не менее требуемой амплитуды. Определяется по формуле:

Где - среднемесячная температура наружного воздуха за июль, єС, принимается согласно (табл. 2,2)

Если температура наружного воздуха за июль меньше 21єС, то А=2,5



мплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций , определяют по формуле:

Где Аtнрасч - расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха, єС, определяемая по формуле:

- максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле, єС, принимаемая согласно (табл.2,2)=(12,1)

-коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции (прил.7,1)=(0,7)

-соответственно максимальное и среднее значение суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), Вт/м2, принимаемые согласно (табл. 5,2) для наружных стен - как для вертикальных поверхностей западной ориентации и для покрытий - как для горизонтальной поверхности;

коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции по летним условиям, , определяемый по формуле:

минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которых составляет 16 % и более, принимаемая согласно (табл. 2,2), но не менее 1 м/с;

величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха Аtнрасч в ограждающей конструкции, опр. по формуле:

- тепловая инерция ограждающей конструкции;

D2=0.25 S2,4=9.6

D3=1.01 y3=1.01 S3=1.01

D4=0.75 S1.5=17.9

D5=0.59

- расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции Вт/м²єС, принимаемые по (прил. 3*,1)

- коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/м²єС.

теплоусвоения наружной поверхности слоя y, Вт/м²єС, с тепловой инерцией D?1 следует принимать равным расчетному коэффициенту теплоусвоения s материала этого слоя конструкции.

ффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя yс тепловой инерцией D<1 следует определить расчетом, начиная с первого слоя следующим образом:

D1<1 => для первого слоя:



R1==0.03 м² єС/Вт

y1= Вт/м² єС

для остальных слоев:

==10.93 Вт/м² єС

Вт/м² єС

Теперь мы можем найти н:

Теперь можем найти амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций

Вывод: Мы определили амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждения под воздействием изменяющихся в теплый период года параметров климата.



Глава 4. Расчет теплоусвоения поверхности полов

В последнее время в строительной теплофизике большое внимание уделяется нормированию, теплофизическим расчетам и проектированию полов. Пол как конструктивный элемент здания выполняет несущие и ограждающие функции. Поэтому к нему предъявляются дополнительные требования, связанные с контактным теплообменом между конструкциями пола и объектами, находящимися в помещении. При контакте ног человека с поверхностью пола происходит передача тепловой энергии. Во избежание переохлаждения ног количество тепла, поглощаемого полом должно соответствовать притоку тепла к ногам при работе системы терморегуляции системы. Во всех случаях охлаждение поверхности ног не должно быть ниже температур, допускаемых гигиеническими нормами. Например, при контакте босой ноги с полом температура кожи в течение двух минут не должна опускаться ниже 27єС. Теплообмен между ногой и полом определяется величиной тепловой активности материала пола, характеризуемый коэффициентами теплоусвоения. Теплоусвоения поверхности пола показывает, какое количество тепловой энергии поглощается единицей поверхности пола за единицу времени при разности температур пола и ноги в один градус. Поверхность пола жилых и общественных зданий, вспомогательных зданий и помещений промышленных предприятий и отапливаемых помещений производственных зданий (на участках с постоянными рабочими местами) должна иметь показатель теплоусвоения Yn, не более нормативной величины, установленный (табл. 11*,1)

Показатель теплоусвоения поверхности пола Yn, , определяют следующим образом:

1) Если покрытие пола (первый слой конструкции пола) имеет тепловую инерцию D1=R1s1?0.5, то показатель теплоусвоения поверхности пола опр. по формуле:



Yn=2? s1,

2) Если первые n слоев конструкции пола (n?1) имеет суммарную тепловую инерцию D1+D2+…+Dn < 0.5, то тепловая инерция (n+1)-го слоев D1+D2+…+Dn+1?0.5, то показатель теплоусвоения поверхности пола Yn определяют последовательно расчетом показателей теплоусвоения поверхностей слоев конструкции, начиная с n-го до 1-го:

Для n-го слоя - по формуле:

i-го слоя (i=n-1;n-2;…;1)- по формуле:

D2=0.03*9.6=0.253

D3=2.14*1.94=4.157

D4=0.02*3.53=

D5=0.11*17.9=

D1+D2=0.164+0.253=0.452<0.5

Y1-находим по формуле (2)

D1+D2+D3=0.164+0.253+4.157=4.604>0.5

Y2- находим по формуле (1)



Показатель теплоусвоения поверхности пола Yn принимают равным показателю теплоусвоения поверхности 1-го слоя Y1.

В формулах 5.1,5.2,5.3 и в неравенствах:

D1+D2+…+Dn+1-тепловая инерция соответственно 1-го, 2-го, …, (n+1)-го слоев конструкции пола.

Ri,Rn - термические сопротивления, , i-го и n-го слоев конструкции пола.

- расчетные коэффициенты теплоусвоения материала 1-го, i-го, n-го, (n+1)-го слоев конструкции пола. , принимаемые по (прил. 3*,1), при этом для зданий, помещений и отдельных участков, приведенных в ( поз. 1 и 2, табл. 11*1) - во всех случаях при условии экплуатации А;

? показатель теплоусвоения поверхности (i+1) -го слоя конструкции пола,

Вывод: Мы с помощью формул (1), (2) определили показатель теплоусвоения поверхности пола. Показатель теплоусвоения стал допустимый гигиеническим нормам.



Глава 5. Воздушный режим эксплуатации наружного угла

Воздушным режимом здания называют общий процесс обмена воздухом между помещениями и наружным воздухом, который происходит под действием естественных сил и работы искусственных побудителей движения воздуха. Наружный воздух поступает в помещения через проницаемые ограждения и по каналам приточных вентиляционных систем. Внутри воздух может обмениваться между помещениями через двери и неплотности во внутренних конструкциях.

Свойство ограждения или материала пропускать через себя воздух называется воздухопроницаемостью. Явление, когда воздух проникает через ограждения, называется - фильтрацией. Фильтрация наружного воздуха в помещение называют инфильтрация, а внутреннего воздуха из помещения - эксфильтрацией.

Интенсивность фильтрации (расход воздуха через ограждение) зависит от воздухопроницаемости ограждения, и величина разности давлений может возникнуть в двух случаях: 1) под влиянием гравитационного давления. 2) под влиянием ветрового давления.

Инфильтрация наружного воздуха приводит к дополнительным затратам тепла на его подогрев. Эксфильтрация внутреннего воздуха увлажняет ограждения и снижает их теплозащитные качества. Между фильтрующим воздухом и ограждением происходит теплообмен, который специфичен для каждого вида конструкций (массив ограждения, стык панелей, окна, воздушные прослойки и т.д.).

5.1 Определение сопротивления воздухопроницанию ограждающей конструкции

Воздухопроницаемость оценивается сопротивлением воздухопроницанию Ru.

1) Сопротивление воздухоницанию ограждающих конструкций, за исключением заполнений световых проемов ( окон, балконных дверей и фонарей), зданий и сооружений Ru должно быть не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию Ruтр, м2чПа/кг, определяемого по формуле:

воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па, определяемая следующим образом:

0,55*13,2 (14,8-11,8)+ +0,03*14,6*6,92=21,78+15,5=41,18 Па

Где Н- высота здания (от поверхности земли до верха карниза), м,

удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м3, определяется по формуле:

t - температура воздуха: внутреннего и наружного.

максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая согласно (табл. 1,2).

нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг/м²ч, принимаемая в соответствии с (табл. 12*,1).

2) Сопротивление воздухопроницанию у каждого слоя определяется в (табл. 9*,1):

39240 + 36 + 4 = = 39280

Вывод: Действительное сопротивление Ru=39280 больше теоретического сопротивления равного 82,36, что соответствует требованию расчета.

5.2 Определение сопротивления воздухопроницанию для окон и дверей

Теплофизическими особенностями светопрозрачных ограждений являются их низкие по сравнению со стенами теплозащитные качества и повышенная воздухопроницаемость.

Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей жилых и общественных зданий, а также окон и фонарей производственных зданий Ru должно быть не менее требуемого сопротивления воздухопроницанию Ruтр, м2ч/кг, опр. по формуле:

Gн - нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг/м²ч, принимаемая (табл.12*,1). = (5)

?р - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па; (41,18 Па)

?р0 = 10 Па - разность давления воздуха, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию Ru.

Вывод: Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей больше требуемого воздухопроницанию.



Глава 6. Влажностный режим наружных ограждений

Влажностный режим ограждений существенно влияет на их теплофизические качества. Увлажненные материалы имеют более высокие коэффициенты теплопроводности. Повышенная влажность ограждений неприемлема и с гигиенической точки зрения, так как создает неблагоприятные условия для развития в них плесени, грибов и других биологических процессов и способствует повышению влажности воздуха в помещении. От степени увлажнения конструкций зависит также их долговечность (морозостойкость, прочность и пр.)

По способу проникновения в конструкции различают влагу: строительную, грунтовую, метеорологическую, эксплуатационную, гигроскопическую (сорбционную) и конденсационную.

Влажность воздуха может быть охарактеризовано его абсолютной влажностью, выражаемой количеством влаги в граммах, содержащийся в 1 м3 воздуха. Однако для расчетов удобнее пользоваться величиной называемой упругостью водяного пара е и измеряемой в Па. Чем больше абсолютная влажность воздуха, тем больше и упругость водяного пара. Величина Е (мах. водяного пара) зависит от температуры воздуха: чем выше температура, тем больше значение Е, т.е. тем больше предельное количество влаги может содержаться в воздухе.

Действительная упругость водяного пара е не дает представления о степени насыщения воздуха влагой. Для этого ее нужно сравнивать с максимальной упругостью водяного пара Е при данной температуре исследования. В практике оценки степени насыщения воздуха влагой используется относительная влажность воздуха ц, %.



6.1 Определение сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции

Свойство материала пропускать водяные пары называется паропроницаемостью. Прохождение паров зависит от сопротивления материалов паропроницанию Rn.

Сопротивление паропроницанию Rn, м²ч Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее наибольшего из следующих требуемых сопротивлений паропроницанию.

Расчет производят следующим образом:

1) Определяют плоскость возможной конденсации.

Плоскость возможной конденсации в однородной однослойной ограждающей конструкции располагается на расстоянии 2/3 толщины конструкции от ее внутренней поверхности, а в многослойной конструкции совпадает с наружной поверхностью утеплителя.

Плоскость возможной конденсации влаги для многослойной конструкции

2) Определяют сопротивление паропроницанию части ограждающей конструкции, расположенной между внутренней поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации по формуле:



Где д - толщина слоя ограждающей конструкции, м;

м- расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции, мг/м²чПа, принимаемый по (прил. 3*,1);

к - количество слоев от внутренней поверхности ограждающей конструкции до плоскости возможной конденсации.

3) Находят требуемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период экплуатации по формуле:

ев - упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и влажности этого воздуха

ев=цE= 65*E=2175,3*65=1196,25 Па;



Е - упругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, опр. по формуле:

Где z1,z2,z3 - продолжительность, месяцев, зимнего, весенне - осеннего и летнего периодов, определяемая согласно (табл. 3,2) с учетом след. условий:

А) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 єС;

Б) к весенне - осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5єС до плюс 5єС;

В) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха выше 5єС;

Е1, Е2, Е3 - упругости водяного пара, Па, принимаемые по температуре в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне - осеннего и летнего периодов (прил. 4)

Месяцы	ян	фев	март	апр	май	июнь	июль	авг	сен	окт	ноя	дек
tнв	-18,7	-17,3	-11,3	1,5	11,4	16,8	18,8	16,6	10,6	1,8	8,1	15,9
ен	1,4	1,6	2,6	5,4	7,9	,11,9	14,5	13,2	9,3	5,5	3,2	2

Z1=5 E1=177.8

Z2=2 E2=688.5

Z3=5 E3=1917.8



Rп.н. - сопротивление паропроницанию, м2ч Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации, определяемое по формуле:

Rп.н.= 5+0,278=5,278

Где д - толщина слоя ограждающей конструкции, м;

м- расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции, мг/м2чПа, принимаемый по (прил. 3*,1);

eн - средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяемая по формуле:

Где енi - упругости водяного пара, средние за месяц. Определяют согласно (прил. 3,3) для района проектирования.

4) Требуемое сопротивление паропроницанию Rn2тр, м2ч Па/мг, из условия ограничения влаги в окружающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха находят по формуле:



м2ч Па/мг

z0 - продолжительность, сутках, периода влагонакопления, принимаемого равным периоду отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха:

z0= 30+31+31+28+31=150 сут

Е0 - упругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации, определяемая при средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами:

Е0=Е1=177,8 Па

сw - плотность материала увлажняемого слоя, кг/м³, принимаемая равной с0 согласно (прил. 3*,1)=(200 кг/м³)

дw - толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины однородной стены или толщине теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции: (0,15 м)

?wср - предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале (приведенное в (прил. 3*,1)) увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления z0, принимаемое по (табл. 14*,1): (25%)

з- коэффициент, определяемый по формуле:



Где ен.о. - средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, определяемая согласно (прил.3,3): (2,16 Па).

6.2 Определение сопротивления паропроницанию чердачного перекрытия

1) Сопротивление паропроницанию Rn, м²ч Па/мг, чердачного перекрытия или части конструкции вентилируемого покрытия, расположенной между внутренней поверхностью покрытия и воздушной прослойкой, в зданиях со скатами кровли шириной до 24 м, должно быть не менее требуемого сопротивления паропроницанию Rnтр, м²ч Па/мг, определяемого по формуле:

2) При определении действительного сопротивления паропроницанию учитывают (прил.11,1)

Вывод: Мы определили требуемые сопротивления паропроницанию, из условия недопустимости накопления влаги а ОК за годовой период эксплуатации. А также требуемое сопротивление паропронцанию из условия ограничения влаги в ОК за период с "-" среднемесячными температурами наружного воздуха. Еще определили сопротивление паропроницанию чердачного перекрытия.



Список литературы

1. СНиП РК 2.04-03-2002. Строительная теплотехника. Комитет по делам строительства Министерства индустрии и торговли РК. Астана: "KAZGOR", 2003.54 с.

2. СНиП РК 2.04-01-2001. Строительная климатология. Комитет по делам строительства Министерства индустрии и торговли РК. Астана: "KAZGOR", 2001. 113 с.

3. СНиП 0.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. Госстрой СССР. М.: Стройиздат, 1983. 343 с.

4. Фокин К.Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. М.: Стройиздат, 1973. 287 с.

5. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. М.: Высш. школа, 1982. 415 с.

Размещено на Allbest.ru