Расчет тепловой защиты помещения

Температура воздуха, ?С

Средняя наиболее холодной пятидневки -32

Средняя температура отопительного периода -9.1

Продолжительность периодов, сут.:

Влагонакопления 159

Отопительного 208

Повторяемость /П/ и Скорость /V/ ветра.

Интенсивность солнечной радиации в июле, Вт/ м? на горизонтальную поверхность:

максимальная 757,

средняя 183.

Теплофизические характеристики материалов.

1. Температура внутреннего воздуха tв= 19 ?С, а его влажность ? в= 55%. Влажностный режим помещения - нормальный. Назначение здания - административное.

2. Из СниП ??-3-79* (карта зон влажности СССР) - зона влажности - Нормальный.

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

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

Определяем по СниП ??-3-79* (1995) прил.4 термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки толщиной 0,05 м, находящейся ближе к наружной части стены, сл., имеющей отрицательную температуру. Rвп = 0,17 м2 С/Вт

2. Определение точки росы

1. По заданной температуре tв=21?С из прил. 1 "Методических указаний…." находим упругость насыщающих воздух водяных паров Ев=2197.

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

?в=55%

ев= ?в• Ев/100

ев= 55•2197/100=1208.35?1208Па ;tр=9.8?С, где tр -точка росы, определяемая по численному значению ев по прил.1"Методических указаний…." Обратным ходом с точностью до 0,1?С.

3. Определение нормы тепловой защиты

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

Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения.

1. Определяем градусо-сутки отопительного периода:

ГСОП=Х=(tв-tот)Zот,

Где

tв- расчетная температура внутреннего воздуха, ?С;

tот=-9.1-средняя температура отопительного периода;

zот=208 сут.-продолжительность отопительного периода;

ГСОП=Х=(19+9.1)•208= 5844.8?С•сут.

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

Rоэ=R+?•Х:

Rоэ=1.2+0,0003•5844.8= 2.953 м?К/В

Определение норм тепловой защиты по условию санитарии.

1. Из СНиП ??-3-79*(1995)таб.2* определяем нормативный (максимально допустимый) перепад, ?С, между температурой воздуха в помещении и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции ?tн=4,5?С

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

3. Из СНиП II-3-79*(1995) таб. 4* находим коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, ? в = 8,7 Вт/ (м2К)

4. Вычисляем нормативное (максимально допустимое) сопротивление теплопередаче по условию санитарии, м2К/Вт:

Rос = (tв - tн) . n/ ? в. ? tн,

где tн - расчетная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки tx5= -32?С (из условия);

Rос = (19+32) . 1/ 8,7. 4,5 = 1.303 м2К/Вт.

Норма тепловой защиты.

Из вычисленных значений сопротивлений теплопередаче: экономической Rоэ и санитарной Rос - к реализации принимаем наибольшее из них, назвав его требуемым Rо TP

Rоэ > Rос, следовательно выбираем

Rо TP = Rоэ = 2.953 м2К / Вт.

4. Расчет толщины утеплителя

Утепляющим слоем считаем тот из представленных слоев, для которого не задана толщина ? - плита минераловатная жесткая p=200 кг/м?

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

? н = 23 Вт/ (м2К)

Таблица

2. Вычисляем сопротивление теплообмену, м2К/Вт:

на внутренней поверхности Rв = 1/ ?в = 1/8,7 = 0,115 м2К/Вт

на наружной поверхности Rн = 1/ ?н = 1/23 = 0,043 м2К/Вт

3. Определяем термическое сопротивление слоев конструкции с известными толщинами, м2К/Вт:

Ri = ?i / ?i;

R1 = 0.008/ 0.21 = 0.038 м2К/Вт

R2 = 0.35/ 0.76 = 0.461 м2К/Вт

R4 = 0.17 м2К/Вт

R5= 0.012 / 0.52 = 0.023 м2К/Вт

4. Вычисляем минимально допустимое (требуемое) термическое сопротивление утеплителя, м2К/Вт:

Rут = Rот - (Rв + RH +? Ri из) ,

Где ? Ri из - суммарное сопротивление слоев с известными величинами;

Rут = 2.95 -(0,115 +0,043 + 0,038+0,461+0,17+0.023) = 2.103 м2К/Вт.

5. Вычисляем толщину утепляющего слоя, м:

?ут = ?ут . Rут;

?ут = 0.06. 2,103= 0.1262 м.

6. Округляем толщину утеплителя до унифицированного значения, кратного строительному модули: 2 см. ?ут = 0.13м = 13см.

7. Вычисляем термическое сопротивление утеплителя (после унификации), м2К/Вт:

Rут = ?ут/ ?ут;

Rут = R3 = 0.13 / 0.06= 2.167 м2К/Вт; вместо индекса ут , ставим порядковый номер слоя.

8. Определяем общее термическое сопротивление ограждения с учетом унификации, м2К/Вт:

Rо = Rв + Rн + R3 + ? Ri из = 0,115 + 0,043 + 2.167 + 0,038+0,461+0,17+0.023= 3.017 м2К/Вт.

5. Проверка внутренней поверхности ограждения на выпадение росы

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

?в = tв - (tв - tн) . Rв / Rо

?в= 19-(19+32) . 0,115/3.017 = 17.06?С;

Сравниваем с точкой росы tP = 9.8?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, м2К/Вт;

Rтер. = ? Ri = 3.017 + 0,038+0,461+0,17+0.023= 3.709 м2К/Вт.

3. Вычисляем температуру в углу стыковки наружных стен по формуле (для ? Ri >2.2 м2К/Вт.):

?У = ?В -(0,175 - 0,039 . R) . (tв - tH):

?У = 17.01 -(0,175 - 0,039 . 2,2) . (19+32) = 12.46 ?С

4. Сравниваем с точкой росы tP = 9.8 ?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, м2 К/Вт, каждого слоя:

Rni = ?i / ?i,

Rn1 = ?1/ ?1=0.008 / 0.075 = 0.107м2чПа/мг

Rn2 = ?2 / ?2=0.35/0.14 = 2.5 м2чПа/мг

Rn3 = ?3 / ?3 = 0.13/ 0.6 = 0.217 м2чПа/мг

Rn4 = 0 м2чПа/мг

Rn5 = ?4 / ?4 =0.012/0.03 = 0.4 м2чПа/мг

и конструкции в целом:

строительство роса тепловой влажностный

Rn = ? Rni;

Rn = 0.107+2.5+0.217+0+0.4= 3.224 м2чПа/мг

2. Вычисляем температуру на поверхности ограждения Твi по формуле п.1 раздел. 5 при температуре tн = tн1, самого холодного месяца (чаще января месяца);

tн1= -22.4 ?С (из таб.условия):

Тв1 = tв - (tв - tн) . Rв / Ro;

Тв1 = 19-(19 + 22.4) . 0,115/3.017 = 17.4?С

3. По прил.1 "Методических указаний…" находим максимальную упругость Ев, отвечающую температуре ТВ1:

Ев* = 1986 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 RB, R1, R2, R3,….., RH , составляющих в целом Ro. Через концы полученных отрезков проводим вертикальные тонкие линии. На оси ординат откладываем значения температуры внутреннего воздуха tв, а на линии, соответствующей концу Rн, - значения средней температуры самого холодного месяца (обычно января) tн1.

Точки tв и tн1 соединяем прямой линией.

По точкам пересечения линии с границами слоев определяем значения температур на границах:

?в1= 17.6?С

t1-2= 17.1?С

t2-3= 11.8?С

t3-4= -13?С

t4-5= -15?С

?н1= -15.4?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:

Ев* =2011 Па.

Е1-2 =1949 Па.

Е2-3 =1383 Па.

Е3-4 =199 Па.

Е4-5 = 165 Па.

Ен* =159 Па.

6. По аналогии с п.4,только в координатных осях Rп и Е строим разрез ограждения. По всем границам слоев откладываем найденные в п.5 значения упругостей Е: Ев*, соответствующая ?в1, располагается на границе с помещением, а Ен*, соответствующая ?н1, - на границе с улицей.

7. На внутренней поверхности конструкции откладываем значения упругости паров в помещении ев , а на наружной - значение ен = 0,9 . Ен*, и соединяем полученные точки ев и ен прямой линией.

ен = 0,9 . 159 = 143.1 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 ев и ен 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 Rпв, а также между этой плоскостью и наружной поверхностью ограждения Rпн.

Rпв = Rп1 + Rп2 = 0,107+2.5= 2.607 м2чПа/мг

Rпн= Rп3=0.217 м2чПа/мг

2. Находим положение плоскости возможной конденсации на графике Б.

3. Определяем средние температуры:

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

tзим = ((-22.4)+(-17.4)+(-8.1)+(-7.6))+(-18.3)/5= -14.76?С;

весенне-осеннего периода, охватывающего месяцы со средними температурами

от -5?С до +5?С

tво =4.1+4.5/2=4.3?С;

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

tл = (11.7+17.4+21.0+19.9+13.3)/5= 16.66 ?С

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

tвл = ((-22.4)+(-17.4)+(-8.1)+(-7.6))+(-18.3)/5= -14.76?С

4. Температуры перечисленных периодов откладываем на наружной плоскости граф. А и полученные точки соединяем с точкой tв.

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:

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

Е= (Е1 ? z1 + Е2 ? z2 + Е3 ? z3)/12 = (221·5+909 ·2+1925·5)/12= 1045.7 Па

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

ei - из таблицы п.1 подраздел. 1.1

енг=(90+130+270+510+860+1470+2000+1910+1200+600+280+130)/12=787.5Па

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

Rпв = (1208 -1045.7) / (1045.7 - 787.5) * 0.217 = 0.136 м2чПа/мг,

Сравнивая полученное значение сопротивления с располагаемым

(Rпв = = 2.607 м2чПа/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:

ео = ?енjo/z o ,

где енjo - среднемесячные упругости для месяцев, имеющих температуры

tн ?0 (из таблицы п.1 подраздел 1.1);

z o - число таких месяцев в периоде

ео = (90+130+270+280+130)/5= 180 Па.

9. Вычисляем требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев конструкции, м2чПа/мг, ограничивающих приращение влажности (в увлажняемом слое) в допустимых пределах:

Где ?=0.13 - толщина увлажняемого слоя (не толщина зоны), м;

zo = 159 сут - 3816 ч - продолжительность периода влагонакопления (из условия), выраженная в часах;

? - плотность увлажняемого материала (мг/м³)

??ср=3% - допустимое приращение средней влажности, %;

Зона конденсации распространяется на два слоя-теплоизоляционный-газобетон и воздушную прослойку, но предпочтение отдаем теплоизоляционному, т.к. его увлажнение сопряжено с большей потерей термического сопротивления. Поэтому принятая толщина составила ?=0.45м;

? = 50кг/м? = 50000000мг/м?; ??ср = 3% (СНиП II-3-79*(1995) таблица. 14*);

Сравнивая полученное значение сопротивления с располагаемым (Rпв =2.607 м2чПа/мг), делаем вывод о дефиците сопротивления.

8. Проверка ограждения на воздухопроницание

1. Определяем плотность воздуха ?в,,кг/м?, при заданной температуре tв и на улице ?в при температуре самой холодной пятидневки tх5 = -32?С = 241К (из условия):

?в = ? • Р/ R• tв,

?н = ? • Р/ R• tн,

где ? - 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)

tв, tх5 -температура воздуха, К

?в = 0,029 • 101 • 10? /8,31 • 292=1.207 кг/м?

? н = 0,029 • 101 • 10? /8,31 •241 = 1.462 кг/м?

2. Вычисляем тепловой перепад давления:

??т = 0,56 • (?н - ?в) • g • Н;

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

Н - высота здания, равная 27 м (из условия);

??т = 0,56 • (1.462- 1.207) • 9.81• 38=53.23Па;

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=3.2м/с

4. Вычисляем ветровой перепад давления, Па:

??в = 0,3 • ?н • V?;

??в = 0,3 • 1.462 • (3.2)?= 4.49Па;

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

?? = ??т +??в;

?? = 53.23+ 4.49= 57.72 Па

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

6. Определяем требуемое (минимально допустимое) сопротивление инфильтрации, м2чПа/кг.

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

8. Находим располагаемое сопротивление воздухопроницанию, м2чПа/кг:

Rи=? Rиi;

Rи=142+2+2+200=346 м2чПа/кг.

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

Заключение

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

Выходные данные для смежных расчетов сооружения:

Общая толщина ограждения (стены) составляет 0.550м=550 мм;

Масса 1м? ограждения, кг/м?;

?= m/F=?pi??i;

?=0.08+0.35*1400+0.13*50+0.12*1800= 712.58 кг/м?

сопротивление теплопередаче

R0=3.017 м?К/Вт.

Коэффициент теплопередачи К=1/ R0.

К= 0.33 Вт/м?К.

Действующий перепад давления

?? = 57.72 Па

Размещено на Allbest.ru