Теплоизоляция здания

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Введение

теплоизоляция здание конструкция покрытие

Строительная наука состоит из большого числа разделов, затрагивающих разные отрасли знаний. Многие из этих разделов до недавнего времени бывшие частями физики, механики, геологии и других наук превратились в самостоятельные научные дисциплины. Одной из таких является строительная теплофизика, в которой изучается явление передачи тепла, переноса тепла, влаги, инфильтрации воздуха, применительно к строительству. Для строителя важны многие вопросы, относящиеся к области строительной теплофизики. Она просматривает вопросы создания микроклимата в помещении, применение систем кондиционирования, отопления и вентиляции с учетом влияния наружного климата через ограждения, режима ограждения под действием внутренних условий и наружного климата в связи с долговечностью конструкций и их эксплуатационными свойствами.

Теоретической базой для строительной теплофизики, являются разделы тепловой физики - «Теория тепло- и массообмена и теплопередача» и «Техническая термодинамика».

Знания и навыки, полученные при изучении курса строительной теплофизики, являются той базой, которая необходима студенту при освоении практически всех инженерных дисциплин специальности, в частности таких дисциплин как отопление, вентиляция, кондиционирование, теплоснабжение.

Часть I. Проектирование теплоизоляционной оболочки зданий по теплотехническим показателям ее элементов

Задание 1

Рисунок 1.1 - Схема конструкции слоев стены

1 - известково-песчаный раствор (штукатурка);

2 - керамзитобетон и керамзит на песке.

Для определения, требуемого сопротивления теплопередаче, не обходимо определить температурную зону строительства по [1]. Для Днепропетровска - I температурная зона. По [1] определим минимально допустимое значение сопротивления теплопередачи ограждающей конструкции (наружной стены) для I зоны строительства: Rq min = 3,3

Для определения теплофизических характеристик строительных материалов по прил. Г, [1] определим для температуры внутреннего воздуха

tB = 20+2=22 ?C и относительной влажности ц = 55% влажностный режим. Влажностный режим является нормальным, с учетом этого по прил. К, [1] выбираем влажностные условия эксплуатации материала в ограждающих конструкциях - Б.

По прил. Л, [1] определим значения теплофизических характеристик.

Таблица 1.1 - Теплотехнические показатели конструкционных материалов

Наименование материала	Толщина слоя д, м	Плотность с, кг/м 3	Коэффициент тепло- проводности л, Вт/м ·град	Коэффициент теплоусвоения S, Вт/м 2·град	Коэффициент паропро- ницаемости м, мг/(м·ч·Па)
1	2	3	4	5	6
Керамзитобетон и керамзит на песке	1,28	1000	0,41	6,13	0,14
Известково-песчаный раствор (штукатурка)	0,02	1800	0,93	11,09	0,09

Термическое сопротивление рассчитываемой стены определяется по:

, (1.1)

где - коэффициент тепловосприятия внутренней поверхностью стены, принимается по прил. Е [1];

- коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стены, принимается по прил. Е [1].

Из формулы (1.1) выразим и найдем толщину конструктивного слоя из ячеистого бетона:

Принимаем основной слой стены из керамзитобетона на кварцевом песке с поризацией толщиной 1,35 м. (кратно - 0,45)

Определим действительное термическое сопротивление стены принятой конструкции по формуле (1.1):

RД ? Rq min (RД=3,47 > Rqmin=3,3) - выбранная конструкция стены отвечает теплотехническим требованиям, что позволяет обеспечить заданный температурный режим в помещении. Схема конструкции слоев стены указана на рис. 1.1.

Задание 1.1

Уменьшить толщину материала, следовательно, расход материала основного конструктивного слоя стены можно за счет применения воздушной прослойки, теплоизоляционного или облицовочного слоя. В качестве теплоизоляционного слоя применяем плиты из минеральной ваты гофрированной структуры. Толщину ячеистого бетона уменьшаем до 0,4 м.

Рисунок 1.2 - Схема конструкции слоев стены с теплоизоляцией

1 - известково-песчаный раствор;

2 - керамзитобетон и керамзит на песке;

3 - изделия из жесткого полиуретана.

Таблица 1.2 - Теплотехнические показатели материалов стены с теплоизоляцией

Наименование материала	Толщина слоя д, м	Плотность с, кг/м 3	Коэффициент тепло- проводности л, Вт/м ·град	Коэффициент теплоусвоения S, Вт/м 2·град	Коэффициент паропро- ницаемости м, мг/(м·ч·Па)
1	2	3	4	5	6
Известково-песчаный раствор	0,02	1800	0,93	11,09	0,09
Керамзитобетон и керамзит на песке	0,4	1000	0,41	6,13	0,14
Изделия из жесткого полиуретана	0,09	40	0,04	0,42	0,05

Выразим и определим толщину теплоизоляционного слоя из (1.1):

По формуле (1.1) определим действительное термическое сопротивление стены с теплоизоляцией:

Условие выполняется. RД ? Rq min (RД=3,3 ? Rqmin=3,3 ) - выбранная конструкция стены отвечает теплотехническим требованиям. Принимаем данную теплоизоляцию толщиной 7см

Задание 2

Рисунок 2.1 - Схема конструкции слоев совмещенного перекрытия

1 - 3-х слойное рубероидное покрытие;

2 - штукатурка (цементно-песчаная);

3 - плиты пенополистирольные экструзионные;

4 - железобетонная плита.

Для выполнения расчета совмещенного покрытия, определим в соответствии с температурной зоной строительства - I, минимальное допустимое значение сопротивления теплопередачи по [1] Rq min = 5,35.

По прил. Л [1], определим значения расчетных теплофизических характеристик.

Таблица 2.1 - Теплотехнические показатели материалов покрытия

Наименование материала	Толщина слоя д, м	Плотность с, кг/м 3	Коэффициент теплопроводности л, Вт/м ·град	Коэффициент теплоусвоения S, Вт/м 2·град	Коэффициент паропро- ницаемости м, мг/(м·ч·Па)
1.	2.	3.	4.	5.	6.
Железобетонная плита	0,24	2500	2,04	18,95	0,03
Плиты пенополисти-рольные экструзионные	0,2	20	0,041	0,32	0,02
Штукатурка (цементно-песчаная)	0,02	1600	0,81	9,76	0,12
3-х слойное рубероидное покрытие	0,01	600	0,17	3,53	-

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности бН = 23 принимаем по прил. Е [1].

Определим толщину теплоизоляционного слоя:

По формуле (1.1) определим действительное термическое сопротивление совмещенного перекрытия данной конструкции:

Проверка условия: RД ? Rq min (RД=5,4 > Rqmin=5,35) - выбранная конструкция совмещенного покрытия отвечает теплотехническим требованиям.

Задание 3

Рисунок 3.1 - Схема конструкции слоев перекрытия над подвалом

1 - железобетонная плита;

2 - материал из стеклянного штабельного волокна, получаемого вертикальным наддувом;

3 - штукатурка (цементно-пещаная);

4 - паркет (дуб, поперек волокон).

Для выполнения теплотехнического расчета перекрытия над подвалом без окон, определим в соответствии с температурной зоной строительства - I зона, минимально допустимое значение сопротивления теплопередачи по табл.1 [1] Rq min = 3,75 .

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности бН = 8,7 принимаем по прил. Е [1].

По прил. Л [1], определим значения расчетных теплофизических характеристик.

Таблица 3.1 - Теплотехнические показатели материалов перекрытия над подвалом с окнами

Наименование материала	Толщина слоя д, м	Плотность с, кг/м 3	Коэффициент теплопроводности л, Вт/м ·град	Коэффициент теплоусвоения S, Вт/м 2·град	Коэффициент паропро- ницаемости м, мг/(м·ч·Па)
1.	2.	3.	4.	5.	6.
Паркет (дуб, поперек волокон)	0,018	700	0,23	5,86	0,05
Штукатурка (цементно-пещаная)	0,02	1600	0,81	9,76	0,12
Материал из стеклянного штабельного волокна, получаемого вертикальным наддувом	0,22	70	0,064	0,41	0,6
Железобетонная плита	0,24	2500	2,04	18,95	0,03

Определим толщину теплоизоляционного слоя:

По формуле (1.1) определим действительное термическое сопротивление перекрытия над подвалом с окнами данной конструкции:

Условие выполняется. RД ? Rq min (RД=3,75 ? Rqmin=3,75) - выбранная конструкция перекрытия над подвалом отвечает теплотехническим требованиям, что позволяет обеспечить заданный температурный режим в помещении.

Задание 4

Рисунок 4.1 - Схема остекления

По заданию помещение имеет окно размерами b Ч h = 1,5 Ч 1,5 м.

Приведенное сопротивление теплопередачи светопрозрачных ограждающих конструкций рассчитывается по формуле:

, (4.1)

где RУСП - приведенное сопротивление теплопередачи светопрозрачной части табл. М1 [1];

FСП - площадь светопрозрачной части, м2;

RУiНП - приведенное сопротивление теплопередачи непрозрачного элемента;

FНП - площадь непрозрачного элемента, м2;

Для I температурной зоны строительства, минимально допустимое значение сопротивления теплопередачи Rq min = 0,75 , табл.1 [1].

По табл. М1 [1], по допустимому значению сопротивления теплопередачи принимаем следующий вариант стекления: однокамерное 4М1-16-4i, с газовым составом среды камеры стеклопакета - криптон 100 %, порядок стекления от внешней поверхности; М1 - листовое стандартное стекло; і - энергосберегающее с мягким покрытием.

Для данного варианта стекления RСП = 0,75 .

Площадь окна составляет:

Площадь окна складывается из площади светопрозрачных элементов FСП и площади непрозрачных элементов Fi.

Площадь непрозрачного элемента:

Площадь светопрозрачного элемента:

Сопротивления теплопередачи непрозрачного элемента выбирается в пределах RНП = 0,59; 0,60; 0,61; 0,63; 0,68; 0,7, принимаем RНП=0,70.

По формуле (4.1) рассчитаем приведенное сопротивление теплопередачи светопрозрачных ограждающих конструкций:

(RПР = 0,75) ? (Rq min = 0,75) - требование выполняется, разница между расчетным значением сопротивления теплопередачи и минимально допустимым не превышает 3%. Схема остекления изображена на рис.4.1.

Определим температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и приведенной температурой внутренней поверхности светопроницаемой конструкции, в зависимости от коэффициента остекления.

Коэффициент остекления определим в зависимости от отношения площади окон к площади стены, по заданию, размер помещения

по осям 4,5 Ч 6,5, высота этажа h = 2,45 м : .

Так как коэффициент остекления больше 0,23 - температурный перепад при условии ?tпр ? ?tсг рассчитывается по формуле M.4 [1]:

, (4.2)

где ?tпр - допустимая по санитарно-гигиеническим нормам разница между температурой внутреннего воздуха и приведенной температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ?С;

- приведенная температура внутренней поверхности непрозрачной части ограждающей конструкции ?С;

FH - площадь непрозрачной части ограждающей конструкции, м2;

FСП - площадь светопрозрачной части ограждающей конструкции, м2;

- приведенная температура внутренней поверхности светопрозрачной части ограждающей конструкции, ?С, определяется по формуле М.5 [1]:

, (4.3)

где - средняя температура внутренней поверхности светопрозрачного элемента, ?С;

- средняя температура внутренней поверхности непрозрачного элемента окна, ?С;

FСП - площадь светопрозначного элемента, м2;

FНП - площадь непрозрачного элемента, м2.

Определим температуры на поверхностях светопрозрачного и непрозрачного элементов окна и стены:

, (4.4)

Для светопрозрачной части:

?С

Для непрозрачного элемента:

?С

Для внутренней поверхности непрозрачной части ограждающей конструкции:

?С

Приведенная температура внутренней поверхности окна:

?С

Температурный перепад:

?С

Проверка соблюдения требований по воздухопроницаемости наружной стены для отапливаемых зданий является обязательной [1]:

Rg ? Rgн, (4.5)

где Rg - сопротивление воздухопроницаемости ограждающей конструкции, ;

Rgн - необходимое сопротивление воздухопроницаемости, .

Для непрозрачных ограждающих конструкций необходимое сопротивление воздухопроницаемости рассчитывается по формуле 13 [1]:

, (4.6)

где ?Р - расчетная разница давлений, Па, определяется по прил. Т [1];

GH - допустимая воздухопроницаемость ограждающих конструкций, табл.7 [1].

Расчетная разница давлений определяется по формуле:

, Па (4.7)

где Н = 8,6 м - высота здания (от уровня пола первого этажа, до верха вытяжной шахты), м;

hi = 4,4 м - высота от уровня пола первого этажа, до середины ограждающей конструкции, для которого проводится расчет, м;

гН - удельный вес наружного воздуха:

;

гВ - удельный вес внутреннего воздуха:

;

v - максимальная из средних скоростей ветра за январь по румбам, м/с, прил. 4 [2];

вv - коэффициент, учитывающий изменение скорости ветра по высоте здания, табл.Т.1 [1].

Для Днепропетровска v = 5,5 м/c.

Так как высота здания hi < 5 м, то вv = 0,5.

По формуле (4.7) определим разницу давлений:

Па

Для светопроницаемых ограждающих конструкций требуемое сопротивление воздухопроницаемости определяется по формуле:

Rg н = . (4,8)

где Др0 = 10 Па - разность давлений, при которой определяется массовая воздухопроницаемость светопроницаемых конструкции во время испытаний в соответствии с ДСТУ Б В. 2.6-18.

м 3ч/кг

По формуле (4.6) для непрозрачных ограждающих конструкций определим необходимое сопротивление воздухопроницаемости:

Сопротивление воздухопроницаемости непрозрачных ограждающих конструкций рассчитывается по формуле:

, (4.9)

- Керамзитобетон:

Rg = 21 ;

- Известково-песчаный раствор:

Rg = 142 ;

По формуле (4.9) сопротивление воздухопроницаемости непрозрачных ограждающих конструкций равняется:

Условие Rg ? Rgн выполняется (Rg=163 > Rgн=29,29 ) выбранная конструкция стены удовлетворяет теплотехническим требованиям по воздухопроницаемости.

Задание 5

Аналитический метод определения температуры в толще ограждения стены, совмещенного покрытия и перекрытия над подвалом.

I. Стена

Температуры на поверхности ограждающей конструкции и в толще определяется по формуле (4.4), для которой температура наружного воздуха tH = - 22 ?C определенная для наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по [2] для Днепропетровска.

Таблица 5.1 - Теплотехнические показатели строительных материалов конструктивных слоев стены

Наименование материала	Толщина слоя д, м	Плотность с, кг/м 3	Коэффициент тепло- проводности л, Вт/м ·град	Коэффициент теплоусвоения S, Вт/м 2·град	Коэффициент паропро- ницаемости м, мг/(м·ч·Па)
1	2	3	4	5	6
Известково-песчаный раствор	0,02	1800	0,93	11,09	0,09
Керамзитобетон и керамзит на песке	0,4	1000	0,41	6,13	0,14
Изделия из жесткого полиуретана	0,09	40	0,04	0,42	0,05

?С;

?С;

?С;

?С

Схема распределения температуры представлена на рис.5.1

Графический метод определения температуры в толще ограждения стены

Определение погрешности между аналитическим и графическим способами определения температуры в толще ограждения:

Таблица 5.4 - Погрешность между способами определения температуры в толще слоев стены

Способ	Температура, ?С
	фВ	ф1	ф2	фН
Аналитический	20,38	20,10	7,48	-21,64
Графический	20,46	20,05	7,47	-21,70
Погрешность, %	0,408	0,402	0,149	-0,433



Рисунок 5.1 - Схема распределения температуры в толще стены

II. Совмещенное покрытие

Таблица 5.2 - Теплотехнические показатели строительных материалов конструктивных слоев совмещенного покрытия

Наименование материала	Толщина слоя д, м	Плотность с, кг/м 3	Коэффициент теплопроводности л, Вт/м ·град	Коэффициент теплоусвоения S, Вт/м 2·град	Коэффициент паропро- ницаемости м, мг/(м·ч·Па)
1.	2.	3.	4.	5.	6.
Железобетонная плита	0,24	2500	2,04	18,95	0,03
Плиты пенополисти-рольные экструзионные	0,2	20	0,041	0,32	0,02
Штукатурка (цементно-пещаная)	0,02	1600	0,81	9,76	0,12
3-х слойное рубероидное покрытие	0,01	600	0,17	3,53	-

Температуры на поверхности ограждающей конструкции и в толще определяется по формуле (4.4):

?С;

?С;

?С;

?С;

?С

Схема распределения температуры в толще совмещенного покрытия представлена на рис.5.2.

II. Совмещенное покрытие

Определение погрешности между аналитическим и графическим способами определения температуры в толще ограждения:

Таблица 5.5 - Погрешность между способами определения температуры в толще слоев совмещенного покрытия

Способ	Температура, ?С
	фВ	ф1	ф2	ф3	фН
Аналитический	21,06	20,10	-19,64	-19,84	-20,32
Графический	20,99	20,06	-19,68	-19,92	-20,27
Погрешность, %	0,421	0,402	-0,393	-0,398	-0,406

Рисунок 5.2 - Схема распределения температуры в толще совмещенного покрытия

III. Перекрытие над подвалом

Таблица 5.3 - Теплотехнические показатели строительных материалов конструктивных слоев перекрытия

Наименование материала	Толщина слоя д, м	Плотность с, кг/м 3	Коэффициент теплопроводности л, Вт/м ·град	Коэффициент теплоусвоения S, Вт/м 2·град	Коэффициент паропро- ницаемости м, мг/(м·ч·Па)
1.	2.	3.	4.	5.	6.
Паркет (дуб, поперек волокон)	0,018	700	0,23	5,86	0,05
Штукатурка (цементно-пещаная)	0,02	1600	0,81	9,76	0,12
Материал из стеклянного штабельного волокна, получаемого вертикальным наддувом	0,22	70	0,064	0,41	0,6
Железобетонная плита	0,24	2500	2,04	18,95	0,03

Температуры на поверхности ограждающей конструкции и в толще определяется по формуле (4.4):

?С;

?С;

?С;

?С;

?С

Схема распределения температуры в толще перекрытия представлена на рис.5.3.



Определение погрешности между аналитическим и графическим способами определения температуры в толще ограждения:

Таблица 5.6 - Погрешность между способами определения температуры в толще слоев перекрытия

Способ	Температура, ?С
	фВ	ф1	ф2	ф3	фН
Аналитический	20,65	19,73	19,44	-20,89	-21,82
Графический	20,58	19,69	19,40	-20,97	-21,77
Погрешность, %	0,412	0,394	0,388	-0,419	-0,436

Рисунок 5.3 - Схема распределения температуры в толще перекрытия над подвалом

Проверка соблюдения обязательного условия по требованиям п.2 [1]:

?tПР ? ?tСГ, (5.1)

где ?tПР - температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и приведенной температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ?С;

?tСГ - допустимая по санитарно-гигиеническим требованиям разница между температурой внутреннего воздуха и приведенной температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ?С;

Для стены:

?tПР = tB - фB = 22 - 20,38 = 1,65 ?С ? ?tСГ = 4 ?С - условие выполняется

Для совмещенного покрытия:

?tПР = tB - фB = 22 - 21,06 = 0,94 ?С ? ?tСГ = 3 ?С - условие выполняется

Для перекрытия над подвалом:

?tПР = tB - фB = 22 - 20,65= 1,35 ?С ? ?tСГ = 2 ?С - условие выполняется

Все требуемые условия выполнены

Часть II. Оценка влажностного режима ограждающих конструкций

Задание 6

Для определения возможности конденсации влаги на внутренней поверхности ограждения, воспользуемся табл.II.8 [3]. Определим значения максимально-возможной упругости водяного пара для температуры внутреннего воздуха tВ = 22 ?С:

ЕМ = 26,43 гПа = 2643 Па.

Относительная влажность воздуха ц = 55 % - по заданию.

Действительная упругость водяных паров в воздухе помещения определяется по формуле:

, (6.1)

Подставим данные для рассчитываемого помещения:

Па

Если действительная упругость водяных паров будет равна максимальной упругости е = Е, то относительная влажность составит ц = 100 %. Это возможно при снижении температуры внутреннего воздуха, а значит и давления насыщения водяных паров достигнуто при температуре точки росы.

Температура точки росы tp определяется по [3] табл.II.8 для е = 1453,65 Па:

tp = 12,5?С.

Для определения наличия образования конденсата, необходимо сравнить температуру внутренней поверхности ограждающего элемента и температуру точки росы:

Для стены:

фВст = 20,38?С > tp = 12,5?С - температура на внутренней поверхности стены выше, чем температура точки росы, следовательно выпадение конденсата не будет.

Для покрытия:

фВп = 21,06?С > tp = 12,5?С - температура на внутренней поверхности покрытия выше, чем температура точки росы, следовательно выпадение конденсата не будет.

Выпадение конденсата возможно в углу стены. Температура внутренней поверхности наружного угла определим по формуле:

фВугл. = фВст - 0,18 · (1 - 0,23 · RДст ) · (tB - tH) = 20,38 - 0,18 · (1 - 0,23 · 3,3) · (22 + 22) = 18,47?С

Для наружного угла:

фВугл = 18,47?С > tp = 12,5?С - температура на внутренней поверхности наружного угла выше, чем температура точки росы, следовательно выпадение конденсата не будет.

Определим относительную влажность воздуха, при которой будет выпадать конденсат на внутренней поверхности ограждающих конструкций.

Для температуры внутренней поверхности стены фВст = 20,38?С, по табл.II.8 [3], определим максимальную упругость водяных паров:

е = 23,96 гПа = 2396 Па.

Из формулы (6.1) определим относительную влажность воздуха:

, (6.2)

Подставим данные для рассчитываемого помещения:

Конденсация на внутренней поверхности стены может возникнуть при относительной влажности воздуха ц = 90,66 %.

Для внутренней поверхности покрытия фВп = 21,06 ?С, по табл.II.8 [3], определим максимальную упругость водяных паров:

е = 24,95 гПа = 2495 Па.

Подставим данные для рассчитываемого помещения в формулу (6.2):

Конденсация на внутренней поверхности стены может возникнуть при относительной влажности воздуха ц = %.

Для температуры внутренней поверхности наружного угла

фВугл = 18,47?С, определим максимальную упругость водяных паров:

е = 21,25 гПа = 2125Па.

Подставим данные для рассчитываемого помещения в формулу (6.2):

Конденсация на внутренней поверхности стены может возникнуть при относительной влажности воздуха ц = %.

Задание 7

Для внешних ограждающих конструкций отапливаемых зданий, является обязательным выполнение условия

Дw Дwд (7.1)

Из задания 5 выписываем значения температуры на поверхностях конструкционных слоёв ,входящих в состав совмещённого покрытия

в=20,56оС;

1=19,73оС;

2=-19,44 оС;

3=-20,89оС;

н = -21,82оС.

Для каждой из температур по [3] табл.II.8 определим:

ЕВ = 24,26 гПа = 2426 Па;

Е1 = 23,09 гПа = 2309 Па;

Е2 = 22,51 гПа = 2251 Па;

Е3 = 0,93 гПа = 93 Па;

ЕН = 0,85 гПа = 85 Па.

Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции ReУ, рассчитывается по формуле:

, (7.4)

где n - общее количество слоев в конструкции;

дi - толщина i-го слоя, м;

мi - паропроницаемость материала i-го слоя, , определяется по прил.Л [1]

Зона конденсации определяется по характеру распределения парциального давления водяного пара е(х), и насыщенного водяного пара Е(х) в толще слоев ограждающей конструкции. Парциальное давление водяного пара в толще слоя материала в сечении х, Па, определяется по формуле:

, (7.2)

где eB - парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха Па, которое определяется по расчетному значению относительной влажности цВ, в зависимости от назначения здания согласно прил.Г [1], и значению парциального давления насыщенного водяного пара ЕВ, зависящего от температуры внутреннего воздуха помещения tB, по формуле:

еВ = 0,01· цВ · ЕВ , (7.3)

По [3] табл.II.8 определим значения упругости водяного пара для температуры внутреннего воздуха tВ = 22 ?С:

ЕВ = 26,43 гПа = 2643 Па.

Относительная влажность воздуха цВ = 55%.

По формуле (7.3) определим парциальное давление внутреннего воздуха:

еВ = 0,01· 55 · 2643 = 1453,65 Па

еН - парциальное давление водяного пара наружного воздуха, которое определяется по стр.2 [2], для периода наиболее холодного месяца года, Па:

Так как для Днепропетровска самая низкая температура в январе -5,6?С, то по табл.II.8[3]

определим значения упругости водяного пара для данной температуры:

еН = 3,81 гПа = 381 Па

Парциальное давление водяного пара в толще слоя материала определим по формуле (7.2):

Па;

Па;

Па;

Па;

Конденсация влаги будет в слое утеплителя на расстоянии х=0,321м, как видно из графика (7,1).

Определяем сопротивление паропроницанию на расстоянии х=0,321

Определяем сопротивление паропроницанию на расстоянии х

Парциальное давление на этом расстоянии определяем по формуле (7.2)

Поскольку, то необходимо провести расчет прироста влаги в слое материала Дw

(7.6)



Рисунок 7.1 - Графический метод определения плоскости возможной конденсации

где P - количество влаги, которое конденсируется в толще ограждающей конструкции за период накопления влаги в конструкции, кг/м2;

дк - толщина слоя материала, м, в котором происходит накопление конденсирующейся влаги, (от зоны конденсации до внутренней поверхности слоя);

ск - плотность слоя материала, в котором происходит конденсация влаги, кг/м3.

Расчитываем количество влаги, которое конденсируется в толще ограждающей конструкции за период накопления влаги в конструкции

(7.7)

где eк - парциальное давление водяного пара, Па, в зоне конденсации, которое определяется по формуле (17) ;

Re к - сопротивление паропроницанию части ограждающей конструкции от внутренней поверхности до зоны начала конденсации, м2 ч Па/мг;

- то же самое, что в формуле (17) [1];

Z - период накопления влаги в конструкции, ч.

Определяем период накопления влаги в конструкции, устанавливаемый равным периоду со среднесуточными температурами наружного воздуха меньше чем 80С по [3], Z=4440 ч.

Расчитываем количество влаги, которое конденсируется в толще ограждающей конструкции за период накопления влаги в конструкции по формуле (7.6)

Расчитываем прирост влаги в слое утеплителя по формуле (7.5)

Дщ?Дщд

0.000038% ?1,5%

Условие выполняется.

Задание 8

При наличии централизованного отопления, для жилых и гражданских зданий, учебных и лечебных учреждений, обязательным является выполнение условия:

Аtв ? 1,5, (8.1)

где Аtв - амплитуда колебания температуры внутреннего воздуха, єС.

Амплитуда колебаний Аtв рассчитывается по формуле:

, (8.2)

где m - коэффициент неравномерности теплоотдачи системы отопления, принимается согласно табл. Р.1 [1];

?Qi - теплопотери помещения, Вт, определяемые в соответствии с [4];

Fi - площадь внутренней поверхности і- й внешней ограждающей конструкции помещения, м2;

Bi - коэффициент теплопоглощения, внутренней поверхностью і- й внешней ограждающей конструкцией помещения, который определяется по формуле:

, (8.3)

где Yв - коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждения, ;

бв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности конструкции, определено по прил. Е [1], .

Рассчитываемым помещения является лаборатория с точными приборами. Схема рассчитываемого помещения приведена на рис.8.1.

Рисунок 8.1 - Схема рассчитываемого помещения

Суммарные теплопотери ?Qi определяются из формулы:

?Qi = Qог.конс.+ Qвент(инф), (8.4)

где Qог.конс - теплопотери через ограждающие конструкции, Вт;

Qвент(инф) - теплопотери на вентиляцию, инфильтрацию, Вт;

Теплопотери через ограждающие конструкции определяется следующим образом:

, (8.5)

где кд - действительное сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции, ;

F - площадь ограждающей поверхности, м2;

Дt - разница температур внутреннего и наружного воздуха, єС;

n - коэффициент, учитывающий местоположение ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху [5];

?в - сумма коэффициентов, учитывающих повторяемость и скорость ветра по направлениям, а также этажность здания.

Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции ведется в табличной форме и представлен в табл.8.1.

Таблица 8.1 - Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции

Наименование	Rд,	Кд,	Площадь F, м2	Дt, єС	n	1+?в	Q, Вт
1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.	8.
НС	2,91	0,344	14,69	44	1	1	222
НС	2,91	0,344	17,49		1	1	265
ПТ	3,5	0,29	28,78		0,6	1	220
ОК(3)	0,63	1,59	6,75		1	1	420
ПЛ	2,9	0,345	28,78		0,9	1	393
ПР	0,22	4,55	13,31	6	1	1	363
?	1884

Определим теплопотери на инфильтрацию и вентиляцию, и из полученных значений выберем наибольшее для дальнейшего расчета.

Потери теплоты на инфильтрацию рассчитывается по формуле:

, (8.6)

где ?Gi - воздухопроницаемость ограждающей конструкции, , определяется по формуле:

, (8.7)

где Gн - допустимое значение воздухопроницаемости ограждающей конструкции, определенное по табл.7 [1];

Аок - площадь световых проемов, м2;

С - удельная теплоемкость воздуха, (с = 1,005), ;

k - коэффициент учета влияния встречного теплового потока в конструкционных переплетах, ( k = 0,8).

По формуле (8.6) вычислим потери тепла на инфильтрацию:

Вт

Потери тепла на вентиляцию вычисляются по формуле:

, (8.8)

где Ln - расход воздуха, , рассчитываемый по формуле:

, (8.9)

где Lпом - объем помещения, м3;

n - кратность воздухообмена, час-1.

Согласно [6] табл.6.9, кратность воздухообмена для кабинета врачей составляет 1, тогда по формуле (8.9) определим расход воздуха:

;

сп - плотность воздуха в зависимости от температуры наружного воздуха, кг/м3:

кг/м3

По формуле (8.8) определим теплопотери на вентиляцию:

Вт

Из полученный значений Qинф и Qвент выбираем большее. Теплопотери на вентиляцию Qвент превышают, следовательно принимаем это значение для дальнейшего расчета.

По формуле (8.4) определяем суммарные теплопотери:

?Qi = 1884+4387 = 6271 Вт

По прил.Р [1], определим коэффициент теплопоглощения ограждающих конструкций.

Для наружных стен:

;

;

D1+D2=0,238+5,98= 6,218 >1, тогда коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждения вычисляется по формуле:

,

Коэффициент теплопоглощения для стен рассчитаем в соответствии с формулой (8.3):

Для окон:

,

тогда по формуле (8.3) определим коэффициент теплопоглощения для окон:

Для перегородки из кирпичной кладки:

,

коэффициент теплопоглощения перегородки составит:

Для перекрытия над подвалом прил.С [1]:

;

;

;

Так как D1+D2+D3=3,926 > 0,5 показатель теплоусвоения для пола определяется последовательным расчетом показателей теплоусвоения поверхностями слоев конструкции:

;

.

Показатель теплоусвоения поверхностью пола уп принимается равным показателю теплоусвоения поверхностью 1-ого слоя у1, следовательно:

Yп = Y1=3,47 .

Коэффициент теплопоглощения для перекрытия над подвалом:

.

Для поверхности пола помещения условие: Yп = 2,48< Ymax = 12 табл.6 [1]- выполняется.

Для совмещенного покрытия:

,

D1 > 1, тогда коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждения:

Yс.п= s1=18,95 ,

а коэффициент теплопоглощения для совмещенного покрытия будет равен:

.

Зная все значения коэффициентов теплопоглощения, а также площади ограждающих конструкций, определим суммарные теплопоглощения внутренних поверхностей помещения:

? BiFi= 4,11·14,69+4,11·(17,49-6)+1,24·6+13,31·6,5+2,48·28,78+ +5,96·28,78=445Вт/град.

По формуле (8.2) вычислим амплитуду колебания температуры внутреннего воздуха:

=0,99 єС,

Для отапливаемых зданий должно выполнятся условие (8.1).

Аtв = 0,99<1,5 єС, условие выполняется, теплоустойчивость углового помещения в зимний период обеспечена.

Задание 9

Для жилых и гражданских зданий, учебных и лечебных учреждений, обязательным является выполнение условия теплостойкости в летний период года наружных ограждающих конструкций п.4 [1]:

Аtв ? 2,5 ?С (9.1)

Расчетное значение амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций определяется по формуле:

, ?С (9.2)

где АtH - расчётная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха, ?С, определяемая по формуле:

, ?С (9.3)

х - величина затухания расчётной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции:

, (9.4)

где АtH - максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле, ?С;

с - коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции;

Іmax , Іср - максимальное и среднее значение суммарной солнечной радиации, Вт/м2;

бНП - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции в летних условиях, , определяемый по формуле:

, (9.5)

где н - минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, м/с, повторяемость которых состовляет 16% и больше (но не менее 1 м/с), по прил.4 [2], (н = 4,2 м/с).

По прил.2 [2], максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле составит АtH = 22?С.

Для Днепропетровска по [2]

Iпрямая = 733 Вт/м2; Iрассеяная = 133 Вт/м2; Iср = 328 Вт/м2.

Imax = Iпрямая + Iрассеяная = 733 + 133 = 866 Вт/м2.

В соответствии с табл.П.1 [1], для наружной поверхности ограждающей конструкции (рубероид - по заданию) коэффициент поглощения солнечной радиации материалом с = 0,9.

По формуле (9.5) определим численное значение коэффициента теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции:

.

Расчетная амплитуды колебаний температуры наружного воздуха:

?С.

Тепловая инерция покрытия определяется по [1] для каждого отдельного слоя:

,

;

.

D1 > 1, тогда коэффициент теплоусвоения наружной поверхности ограждения:

Y1= s1=18,95 .

D2 > 1, тогда коэффициент теплоусвоения наружной поверхности ограждения:

Y2= s2=0,32 .

D3 < 1, тогда коэффициент теплоусвоения наружной поверхности ограждения:

.

D4 < 1, тогда коэффициент теплоусвоения наружной поверхности ограждения:

.

Подставим в формулу (9.4) значения вычислим величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции:

Расчетное значение амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций определяется по формуле (9.2):

?С

Условие выполняется: Аtвр = 0,47 ?С < Аtв = 2,5 ?С

Список литературы

1. ДБН В.2.6-31:2006. Конструкції будівель і споруд. Теплова ізоляція будівель.-Київ.:Мінбуд України, 2006. -65с.

2. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.-М.:Стройиздат, 1982. -165с.

3. Елагин Б.Т. Основы теплофизики ограждающих конструкций зданий.-Киев.:Вища школа, 1977. -92с.

4. СНиП 2.04.05-86. Отопление, вентиляция и кондиционирование.- М.:ЦИТП Госстроя СССР, 1988. -64с.

5. Староверов И.Г. Справочник проектировщика. Часть II Вентиляция и кондиционирование воздуха.-М.:Стройиздат, 1969. -540с.

Приложение А

WDS 8 SERIES - это профильная оконная система для окон нового поколения, созданная для современных потребителей, которые уделяют внимание вопросам энергосбережения, а также ценят тепло и уют в своем доме. Новые технологические решения делают окна из WDS 8 SERIES идеальным решением для коттеджей, квартир с утепленными стенами, энергоефиктивных домов, созданных по принципу passive house. Установка WDS 8 SERIES позволяет сэкономить в 2,5 раза больше тепла в помещении, по сравнению со стандартным трехкамерным окном.

Технические характеристики:

1. Монтажная ширина 82мм.

2. Теплоизоляция системы - 0,61 м2*°C/Вт.

3. Система уплотнений - 3 контура.

4. Остекление - 44 мм 4М1-16-4М1-16-4М1 м2*°C/Вт.

5. Высота наплава - увеличена до 23 мм минимизирует вероятность конденсата в зоне дистанции.

6. Высокий глянец поверхности.

7. Усилитель - использование в раме и импосте квадратного усилителя улучшает статику конструкции.

8. Современный дизайн - округлые формы створки и новый штапик.

9. Фурнитура - конструкция системы гарантирует безопасную передачу нагрузок от створки.

Фрагмент оконного профиля представлен на рис. А1

Рисунок А1 - Фрагмент оконного профиля

Элементы конструкции окна представлены на рисунке А2

Рисунок А2 - Элементы конструкции окна

Размещено на Allbest.ru

...