Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской федерации.

Санкт-Петербургский архитектурно-строительный университет

Кафедра строительной физики и химии

Теплотехнический расчет помещения

Санкт-Петербург 2015г.

Содержание

• 1. Выборка исходных данных
• 2. Определение точки росы
• 3. Определение нормы тепловой защиты.
• 3.1 Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения
• 3.2 Определение норм тепловой защиты по условию санитарии
• 3.3 Норма тепловой защиты
• 4. Расчет толщины утеплителя
• 5. Проверка внутренней поверхности ограждения на выпадение росы
• 6. Проверка на выпадение росы в толще ограждения
• 7. Проверка влажностного режима ограждения
• 8. Проверка ограждения на воздухопроницание
• Заключение

1. Выборка исходных данных

Пункт Строительства - г. Благовещенск (Амурской области).

1.Средние месячные температуры, относительные влажности и упругости водяных паров воздуха и максимальные амплитуды колебания его температуры.

Величина	Месяц
	І	ІІ	ІІІ	ІV	V	VІ	VЙЙ	VЙЙЙ	ЙX	X	XІ	XІІ
tн, °С	-24.3	-18.6	-9.4	2.6	10.9	17.8	21.4	19.1	12.2	2.1	-11.3	-21.8
цн, %	72	70	65	57	57	69	77	77	75	65	70	75
ен, Па	150	170	260	500	730	1200	1540	1340	910	560	280	180
Аtн, °С	14.5	15.5	12.3	12.3	13.0	14.0	11.0	12.2	14.5	11.4	13.5	13.8

2. Температура воздуха, °С:

абсолютно минимальная -45

средняя наиболее холодных суток -37

средняя наиболее холодной пятидневки -34

средняя отопительного периода -11,5

3. Продолжительность периодов, сут:

Влагонакопления с температурами 171

Отопительного 212

4. Повторяемость [П] и Скорость [V] ветра.

Месяц	Характеристика	Румбы
		С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Январь	П,%	21	5	1	1	6	6	11	49
	V,м/с.	3,4	1,9	1,7	1,8	1,8	1,5	1,9	3,3
Июль	П,%	13	13	10	15	21	9	6	13
	V,м/с.	3,0	3,1	2,3	3,1	2,6	2,5	2,4	2,7

5. Интенсивность солнечной радиации в июле, Вт/ мІ

на фасад западной ориентации:

максимальная 777

средняя 190

на горизонтальную поверхность:

максимальная 853

средняя 328

6. Теплофизические характеристики материалов:

1. Температура внутреннего воздуха t_в= 18єС, а его влажность ц _в= 59%. Влажностный режим помещения - нормальный. Назначение здания -промышленное.

Режим	Влажность внутреннего воздуха % при температуре
	до 12єС	св.12єС до 24єС	св.24єС
Сухой	до 60	до 50	до 40
Нормальный	св.60 до 75	св.50 до 60	св.40 до 50
Влажный	св.75	св.60 до 75	св.50 до 60
Мокрый	-	св.75	св.60

2. Из СниП ЙЙ-3-79*(карта зон влажности СССР)-зона влажности - нормальная.

3. Из СНиП ЙЙ-3-79*(1995) прил.2 определяем влажностные условия эксплуатации ограждающих конструкций-Б.

Влажностный режим помещения	Условия эксплуатации А и Б в зонах влажности
	Сухой	Нормальный	Влажный
Сухой	А	А	Б
Нормальный	А	Б	Б
Влажный или мокрый	Б	Б	Б

4. Из СниП ЙЙ-3-79* (1995) прил.3 выписываем в табличной форме (с учетом условия эксплуатации), значения характеристик материалов, составляющих данную конструкцию.

№ слоя	Материал слоя	Плотность pо, кг/мі	Коэффициенты
			Теплоусвоения (при периоде 24 ч) s, Вт/(м2С)	Теплопроводности л Вт/(м•К).	Паропроницания м мг/(м•ч•Па)
1	83. Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка)	800	-	0,21	0,075
2	А. Кирпичная кладка из сплошного кирпича 84. Глиняного обыкновенного (ГОСТ 530-80) на цементно-песчаном растворе	1800	-	0,81	0,11
3	143. Пенополистирол (ТУ 6-05-11-78-78)	100	-	0,052	0,05
4	А. Кирпичная кладка из сплошного кирпича 84. Глиняного обыкновенного (ГОСТ 530-80)	1800		0,81	0,11

2. Определение точки росы

1. По заданной температуре tв=18єС из прил.1"Методических указаний…." находим упругость насыщающих воздух водяных паров Е_в=2063 Па.

2. Вычисляем фактическую упругость водяных паров, Па, при заданной относительной влажности цв:

ц_в=59%

е_в= ц_в• Е_в/100

е_в= 59•2063/100=1217,17 Па; tр=9,9єС,

где t_р - точка росы, определяемая по численному значению ев по прил.1"Методических указаний…." Обратным ходом с точностью до 0,1єС.

3. Определение нормы тепловой защиты

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

3.1 Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения

утеплитель энергосбережение ограждение климатический

1. Определяем градусо-сутки отопительного периода:

ГСОП=Х=(t_в-t_от)Z_от,

Где tв - расчетная температура внутреннего воздуха, єС;

t_от= - 11,5-средняя температура отопительного периода;

z_от=212сут.-продолжительность отопительного периода;

ГСОП=Х=(18+11.5)•212=6254єС•сут.

2. Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче, мІК/Вт, по условию энергосбережения определяется в зависимости от назначения ограждающей конструкции, условий эксплуатации и градусо-суток отопительного периода:

Rоэ=R+в?Х

Здания и помещения	Величина	Значения R мІК/Вт; в, мІ/Вт•сут
		Стены
промышленное	R	1,0
	в	0,0002

R_оэ=1.0+0,0002•6254=2,251 мІК/В

3.2 Определение норм тепловой защиты по условию санитарии

1. Из СНиП ЙЙ-3-79*(1995) таб.2* определяем нормативный (максимально допустимый) перепад, єС, между температурой воздуха в помещении и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции ?t_н=4,0°С

Здания и помещения	Нормируемый температурный перепад ?tн, єС,для
	Наружных стен
промышленное	7.0

2. Из СпиП II-3-79*(1995) таб. 3* определяем корректирующий множитель n, учитывающий степень контактности ограждения с наружным воздухом.

Ограждающие конструкции	Коэффициент n
Наружные стены и покрытия (в том числе вентилируемые Наружным воздухом), перекрытия чердачные (с кровлей из штучных материалов) и над проездами; перекрытия над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне.	1

3. Из СНиП II-3-79*(1995) таб. 4* находим коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, б _в = 8,7 Вт/ (м ²К)

Внутренняя поверхность ограждающих конструкций	Коэффициент теплоотдачи бв, Вт/ (м2.°С)
Стен, потолков, гладких потолков с выступающими ребрами при отношении высоты h ребер к расстоянию а между гранями соседних ребер ? 0,3	8,7

4. Вычисляем нормативное (максимально допустимое) сопротивление теплопередаче по условию санитарии, м ²К / Вт:

R_ос = (t_в - t_н) ^. N/ б _в^. ? t_н,

где t_н - расчетная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки t_x5= -39?С (из условия);

R_ос = (18+34) ^. 1/ 8,7^. 7 = 0,854 м²К / Вт.

3.3 Норма тепловой защиты

Из вычисленных значений сопротивлений теплопередаче: экономической R_оэ и санитарной R_ос - к реализации принимаем наибольшее из них, назвав его требуемым R_о ^TP

R_оэ > R_ос, следовательно выбираем

R_о^TP = R_оэ = 2,251 м²К / Вт.

4. Расчет толщины утеплителя

Утепляющим слоем считаем тот из представленных слоев, для которого не задана толщина д - газобетон плотностью p=400 кг/мі

1. Из СпиП II-3-79*(1995) таб. 6* определяем коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения внешней среде (наружному воздуху);

б_н = 23 Вт/ (м ²К)

Наружная поверхность ограждающих конструкций	Коэффициент теплоотдачи для зимних условий, бH Вт/ (м2.°С)
Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне.	23

2. Вычисляем сопротивление теплообмену, м ²К/Вт:

на внутренней поверхности

R_в = 1/б_в = 1/8,7 = 0,115 м ²К/Вт

на наружной поверхности

R_н = 1/б_н = 1/23 = 0,043 м ²К/Вт

3. Определяем термическое сопротивление слоев конструкции с известными толщинами, м ²К/Вт:

R_i = д_i / л_i ;

R₁ = 0,016/ 0,21= 0,076 м ²К/Вт

R₂ = 0,33/ 00,81= 0,407 м ²К/Вт

R₄ = 0,12/ 0,81= 0,148 м ²К/Вт

4. Вычисляем минимально допустимое (требуемое) термическое сопротивление утеплителя, м ²К/Вт:

R_ут = R_{от -} (R_в + R_H +У R_{i из}),

Где У R_{i из -} суммарное сопротивление слоев с известными величинами;

R_ут = 2,251 -(0,115 +0,043 + 0,076+0,407+0,148) = 1,462 м ²К/Вт.

5. Вычисляем толщину утепляющего слоя, м:

д_ут = л_ут^. R_ут;

д_ут = 0,052^. 1,462 = 0,08 м

6. Округляем толщину утеплителя до унифицированного значения, кратного строительному модули: для бетонов 5см, => д_ут = 0,08м = 8см.

7. Вычисляем термическое сопротивление утеплителя (после унификации), м ²К/Вт:

R_ут = д_ут/ л_ут;

R_ут = R₂ = 0,08/ 0,052 = 1,538 м²К/Вт; вместо индекса _ут, ставим порядковый номер слоя.

8. Определяем общее термическое сопротивление ограждения с учетом унификации, м ²К/Вт:

R_о = R_в + R_н + R₂ + У R_{i из}

R_о = 0,115 + 0,043 + 1,538 + 0,076+0,407+0,148= 2,327 м ²К/Вт.

5. Проверка внутренней поверхности ограждения на выпадение росы

1. Вычисляем температуру на внутренней поверхности ограждения, ?С:

фв = t_в - (t_в - t_н) ^. R_в / R_о

фв=18-(18-(-34)) ^. 0,115/2,327 = 15,431?С;

Сравниваем с точкой росы t_P = 9,9 ?С и сделаем вывод о том, что температура внутренней поверхности ограждающей конструкции по теплопроводному включению не ниже температуры точки росы внутреннего воздуха при расчетной зимней температуре наружного воздуха (согласно п.2.10^* СпиП II-3-79*(1995)), и соответственно выпадение росы на этой поверхности не будет.

2. Определяем термическое сопротивление конструкции, м ²К/Вт;

R = У R_i = R₁ +R₂ + R₃

R = 2,327 + 0,076 + 0,407 +0,148= 2,958 м ²К/Вт.

3. Вычисляем температуру в углу стыковки наружных стен по формуле (для УR_i >2.2 м ²К/Вт.):

ф_У = ф_В -(0,175 - 0,039 ^. R) ^. (t_в - t_H):

ф_У = 19.308-(0,175 - 0,039 ^. 2,2) ^. (18+34) = 10,72 ?С

4. Сравниваем с точкой росы t_P = 9,9 ?С и делаем вывод, что роса в углу стыковки наружных стен не выпадает.

6. Проверка на выпадение росы в толще ограждения

1. Определяем сопротивление паропроницанию, м ²К/Вт, каждого слоя:

R_ni = дi / мi,

R_n1 = д₁/ м₁=0,016 /0,075 = 0,213 м ²чПа/мг

R_n2 = д₂ / м₂=0,33 /0,11 = 3 м ²чПа/мг

R_n3 = д₃ / м₃₌0,08/0,05= 1,6 м ²чПа/мг

R_n4 = д₄ / м₄ =0,12 /0,11 = 1,09 м ²чПа/мг

и конструкции в целом:

R_n = У R_ni;

R_n = 0,213 + 3 + 1,6 + 1,09 = 5,903 м ²чПа/мг.

2. Вычисляем температуру на поверхности ограждения Т_вi по формуле п.1 раздел. 5 при температуре t_н = t_{н 1}, самого холодного месяца (чаще января месяца);

t_{н 1}= -24,3?С (из таб.условия):

Т_в1 = t_в - (t_в - t_н) ^. R_в / R_o;

Т_в1 = 18-(18 - (-24,3) ^. 0,115/2,327 = 15,91°С

3. По прил.1 "Методических указаний…" находим максимальную упругость Е_в, отвечающую температуре Т_{В 1} :

Е_в* = 1817 Па.

4. Графическим методом определяем изменение температуры по толщине ограждения при средней температуре самого холодного месяца. Для этого на миллиметровой бумаге по оси абсцисс последовательно откладываем значения сопротивлений R_B, R_1, R_2, R_3,….., R_H, составляющих в целом R_o. Через концы полученных отрезков проводим вертикальные тонкие линии. На оси ординат откладываем значения температуры внутреннего воздуха t_в, а на линии, соответствующей концу R_н, - значения средней температуры самого холодного месяца (обычно января) t_н1. Точки t_в и t_н1 соединяем прямой линией. По точкам пересечения линии с границами слоев определяем значения температур на границах:

ф_в1= 16?С

t_1-2= 15?С

t_2-3= 7?С

t_3-4= -21?С

ф_{н 1}= -23?С

5. Для температур, определенных в п.4 на границах слоев по прил.1 и 2 "Методических указаний…." находим максимальные упругости водяных паров Е на этих границах:

Е_в* =1817 Па.

Е_1-2 =1703 Па.

Е_2-3 =1001Па.

Е_3-4 =93Па.

Е_н* =77 Па.

6. По аналогии с п.4,только в координатных осях R_п и Е строим разрез ограждения. По всем границам слоев откладываем найденные в п.5 значения упругостей Е: Е_в*, соответствующая ф_в1, располагается на границе с помещением, а Е_н*, соответствующая ф_н1, - на границе с улицей.

7. На внутренней поверхности конструкции откладываем значения упругости паров в помещении е_в, а на наружной - значение

е_н = 0,9 ^. Е_н*,

и соединяем полученные точки е_в и е_н прямой линией.

е_н = 0,9 ^. 77 = 69,3 Па

8. В пределах слоя линия максимальной упругости, Е изменяется по монотонно убывающей экспоненте заведомо проходит выше линии е, ее проводим по лекалу.

9. Так как в слое 2 линия Е пересекается с линией е, то на его температурной линии на графике А, намечаем через ровные интервалы три промежуточные точки, определяем для них температуры, а по температурам находим максимальные упругости Е, используя прил.1 и 2 "Методических указаний….". Найденные упругости откладываем на графике Б в том же слое. По найденным точкам проводим линию Е.

7. Проверка влажностного режима ограждения

1. Из точек е_в и е_н проводим касательные к кривой линии Е. Точки касания определят границы зоны конденсации на графике Б.

В зоне находим и выделяем плоскость, в которой линия Е максимально провисает под линией е. По графику Б определяем сопротивление паропроницанию слоев, расположенных между внутренней поверхностью ограждения и плоскостью конденсации R_пв, а также между этой плоскостью и наружной поверхностью ограждения R_пн.

R_пв = R_{п 1} + R_{п 2}+ R_{п 3}

R_пв = 0,213+3+1,6=4,813 м ²чПа/мг

R_пн= R_п4=1,09 м ²чПа/мг

2. Находим положение плоскости возможной конденсации на графике Б.

3. Определяем средние температуры:

зимнего периода, охватывающего месяцы со средними температурами ниже -5?С

t_зим = ((-24,3)+(-18,6)+(-9,4)+(-11,3))+(-21,8)/5= -17,08°С;

весенне-осеннего периода, охватывающего месяцы со средними температурами от -5?С до +5?С

t_во =2,6+2,1/2=2,35?С;

летнего периода, охватывающего месяцы со средними температурами не менее +5?С

t_л = (10,9+17,8+21,4+19,1+12,2)/5= 16,28 ?С

периода влагонакопления, к которому относятся месяцы со средними температурами 0?С и ниже,

t_вл = ((-24,3)+(-18,6)+(-9,4)+(-11,3))+(-21,8)/5= -17,08? С

Величина	Месяц
	І	ІІ	ІІІ	ІV	V	VІ	VЙЙ	VЙЙЙ	ЙX	X	XІ	XІІ
tн, єС	-24.3	-18.6	-9.4	2.6	10.9	17.8	21.4	19.1	12.2	2.1	-11.3	-21.8
ен, Па	150	170	260	500	730	1200	1540	1340	910	560	280	180

4. Температуры перечисленных периодов откладываем на наружной плоскости граф. А и полученные точки соединяем с точкой t_в. Пересечение линий с плоскостью конденсации дадут температуры в этой плоскости для соответствующих периодов года, по которым определяем максимальные упругости Е, а результаты записываем в табличной форме:

Период и его индекс	месяцы	Число месяцев z	Наружная температура периода	Температура и максимальная упругость в плоскости конденсации
				t?С	Е, Па
1-зимний	I,II,III,XI,XII	5	-17,08	-14	181
2-весенне-осенний	ІV,X	2	2,35	4	813
3-летний	V,VI,VII,VIII,IX	5	16,28	17	1937
0-влагонакопления	I,II,III,XI,XII,ІV	6	-17,08	-14	181

5. Вычисляем среднегодовую упругость насыщающих водяных паров в плоскости возможной конденсации, Па,

Е= (Е ₁ ? z₁ + Е ₂ ? z₂ + Е ₃ ? z₃)/12

Е = (181·5+813 ·2+1937·5)/12= 1018 Па

6. Определяем среднегодовую упругость водяных паров в наружном воздухе, Па:

e_i - из таблицы п.1 подраздел. 1.1

е_нг = (80 + 110 + 220 + 420 + 730 + 1430 + 1940 + 1730 + 1060 + 490 + +200 + 90) / 12 = 708,3 Па

7. Вычисляем требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев конструкции, м²чПа/мг, при котором обеспечивается ненакопление влаги в увлажняемом слое из года в год:

Сравнивая полученное значение сопротивления с располагаемым

(R_пв = 4,813 м ²чПа/мг), делаем вывод об отсутствии дефицита сопротивления, что исключает необходимость устройства пароизоляции.

8. Определяем среднюю упругость водяных паров в наружном воздухе для периода влагонакопления, Па:

е_о = Уе_нjo/z _o,

где е_нjo - среднемесячные упругости для месяцев, имеющих температуры

t_н ?0 (из таблицы п.1 подраздел 1.1);

z_o - число таких месяцев в периоде

е_о = (80 +110+220+200+90)/5= 140 Па.

9. Вычисляем требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев конструкции, м ²чПа/мг, ограничивающих приращение влажности (в увлажняемом слое) в допустимых пределах:

Где д=0,08 - толщина увлажняемого слоя (не толщина зоны), м;

z_o = 171 сут - 4104 ч -продолжительность периода влагонакопления (из условия), выраженная в часах;

с - плотность увлажняемого материала (мг/м 3)

Дщ_ср=25% - допустимое приращение средней влажности, %;

с = 100кг/мі = 100000000мг/мі ;

Дщ_ср = 25% (СНиП II-3-79*(1995) прил. 14*);

R^тр-2_пв = (1217,17 - 181)/((181-140)/1,09 +(100• 10⁶ •0,08• 25/100• 4104)) = 1,937 м ²чПа/мг,

Сравнивая полученное значение сопротивления с располагаемым (R_пв =4,813 м ²чПа/мг), делаем вывод об отсутствии дефицита сопротивления.

8. Проверка ограждения на воздухопроницание

1. Определяем плотность воздуха с_в, кг/мі, при заданной температуре t_в и на улице св при температуре самой холодной пятидневки t_{х 5} = -34?С = 239,15 К (из условия):

с_в = м ? Р/ R• t_в,

с_н = м ? Р/ R• t_н,

где м - молярная масса воздуха, равная 0,029 кг/моль;

Р - барометрическое давление; принять равным 101 кПа

R - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль•К)

t_в, t_{х 5} -температура воздуха, К

с_в = 0,029 · 101 · 10і /8,31 · 291,15=1,210 кг/мі

с _н = 0,029 • 101 • 10і /8,31 · 239,15 = 1,474 кг/мі

2. Вычисляем. тепловой перепад давления:

?С_т = 0,56 ? (сн - св) • g • Н;

где g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с

Н - высота здания, равная 36 м (из условия);

?С_т = 0,56 • (1,474 - 1,210) • 9,81 • 36= 52,267 Па;

3. Определяем расчетную скорость ветра V, приняв в качестве таковой максимальное значение скорости ветра из тех румбов за январь месяц, на которых повторяемость ветра составляет 16% и более; V=3,3 м/с

Месяц	Характеристика	Румбы
		С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Январь	П,%	21	5	1	1	6	6	11	49
	V,м/с.	3,4	1,9	1,7	1,8	1,8	1,5	1,9	3,3

4. Вычисляем ветровой перепад давления, Па:

?С_в = 0,3 ? сн • VІ;

?С_в = 0,3 • 1,474 • (3,3)І= 4,815 Па;

и суммарный (расчетный) перепад, Па, действующий на ограждение:

?С = ?С_т +?С_в = 52,267+4,815= 57,082 Па

5.Находим допустимую воздухопроницаемость ограждения G,кг/мІч), СНиП ЙЙ-3-79*(1995)таб.12* :

Ограждающие конструкции	Воздухопроницаемость, Gн, кг/мІч, не более
Наружные стены, перекрытия и покрытия производственных зданий и помещений	1,0

6. Определяем требуемое (минимально допустимое) сопротивление

инфильтрации, м ²чПа/кг.

R^тр_и =?P/G =57,082 /1=57,082 м ²чПа/кг.

7. Определяем сопротивление воздухопроницанию каждого слоя, записав их в табличной форме (ЙЙ-3-79*(1995)таб.9*):

Номер слоя	Материал	Толщина слоя, мм	Пункт. прил.9*	Сопротивление Rиi,= м 2чПа/кг.
1	Обшивка из гипсовой сухой штукатурки с заделкой швов	16	20	20
2	Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной в 1 кирпич и более	330	5	18
3	Пенополистирол	80	23	79
4	Кирпичная кладка из сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе толщиной в полкирпича	120	8	1

8. Находим располагаемое сопротивление воздухопроницанию, м²чПа/кг:

R_и=У R_иi ;

R_и=20+18+79+1=118 м ²чПа/кг.

Располагаемое сопротивлениие воздухопроницанию выше минимально допустимого, что удовлетворяет требованию инфильтрации.

Заключение

Конструкция отвечает нормативным требованиям по тепловой защите, влажностному режиму поверхности и толщи, по инфильтрации.

Выходные данные для смежных расчетов сооружения:

Общая толщина ограждения (стены) составляет 0.54м=546мм;

Масса 1мІ ограждения, кг/мі;

у= m/F=Уpi?д_i ;

у=800?0,016+1800?0,33+100?0,08+1800+0,12=830,8 кг/мІ

сопротивление теплопередаче

R₀=5,903 мІК/Вт.

Коэффициент теплопередачи

К=1/ R₀.

К=0,169 Вт/мІК.

Действующий перепад давления

?С = 57,082 Па

Размещено на Allbest.ru