Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный

архитектурно - строительный университет

Кафедра физики

Курсовая работа по строительной физике

Расчет тепловой защиты помещения

Выполнила:

Студентка гр. 15-С-II

Хинцинская И.В.

Проверил:

Фадеев А. Н.

Санкт-Петербург 2012

Оглавление

• 1. Выборка исходных данных
• 1.1 Климат местности
• 1.2 Параметры микроклимата помещения
• 1.3. Теплофизические характеристики материалов
• 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
• 6. Проверка на выпадение росы в толще ограждения
• 7. Проверка влажностного режима ограждения
• 8. Проверка ограждения на воздухопроницание
• Заключение
• Список литературы
• 1. Выборка исходных данных

1.1 Климат местности

Исходные данные по СНиП 23 01-99

Пункт строительства - БЛАГОВЕЩЕНСК Амурской области.

1) Средние месячные температуры, упругости водяных паров воздуха

Вели чина	Месяц
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
tВ, ?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
ев, Па	80	110	220	420	730	1430	1940	1730	1060	490	200	90

2) Температура воздуха, ?С :

· средняя наиболее холодной пятидневки -34

· средняя отопительного периода -11,5

3) Продолжительность периодов, сут. :

· влагонакопления z₀= 171

· отопительного z_от= 212

4) Повторяемость П и скорость ветра х

Месяц	Харак- терис- тика	РУМБ
		С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Январь	П, %	21	5	1	1	6	6	11	49
	х, м/c	3,4	1,9	1,7	1,8	1,8	1,5	1,9	3,3

1.2 Параметры микроклимата помещения

1. Назначение помещения - общественное

2. Температура внутреннего воздуха в здании t_в =20 ?С

3. Относительная влажность внутреннего воздуха в здании ц_в =55%

4. Высота здания Н = 34м

5. Разрез рассчитываемого ограждения

Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

1,5 - железобетон;

2,4 - воздух;

3 -минераловатные плиты жесткие (300 кг/м³)

1.3 Теплофизические характеристики материалов

1) Определяем влажностный режим помещения по табл.1 [1] :

t_в =20 ?С, ц_в = 55 % режим - нормальный

2) По карте прил.1 [1, с.14] определяем зону влажности, в которой расположен заданный населенный пункт: Хабаровск - зона 2 - нормальная

3) По прил.2. [1, с.15] определяем влажностные условия эксплуатации ограждающей конструкции: Б

4) Из прил.3 [1, с.15…23] выписываем значения характеристик материалов, составляющих данную конструкцию

№ слоя	Материал слоя	№ позиции по прил.3	Плотность с, кг/м3	д,м толщина слоя	Коэффициенты
					Теплопровод- ности л, Вт/(м· К)	R, термическое сопротивление, м2К/В	Сопротивление паропроницаемости Rп=д/µ	Паропрони- цания м, мг/(м·ч·Па)
1	Железобетон	1	2500	0,045	2,04	0,022	1,500	0,03
3	Минераловатные плиты жесткие	33	300	0,300	0,09	3,333	0,732	0,41
5	Железобетон	1	2500	0,045	2,04	0,022	1,500	0,03

2. Определение точки росы

1. 1) Из прил.1 «Методических указаний…» находим упругость насыщающих воздух водяных паров : t_в =20 ?С Е_в=2338Па

2) Вычисляем фактическую упругость водяных паров, Па, по формуле

е_в= ц_в· Е_в/100, где ц_в = 55 % : е_в= 55·2338/100 = 1285,9 Па

3) По численному значению е_в обратным ходом по прил.1 «Методических указаний…» определяем точку росы t_р с точностью до 0,1 ?С : t_р= 10,7 ?С теплофизический микроклимат энергосбережение роса

3. Определение нормы тепловой защиты

3.1 Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения

1) Определяем градусо - сутки отопительного периода по формуле

ГСОП = X= (t_в - t_от) · z_от ,

где t_в - расчетная температура внутреннего воздуха, ?С

t_от -средняя температура отопительного периода, ?С

z_от - продолжительность отопительного периода, сут.

ГСОП = Х = (20+11,5)·212= 6678

2) Рассчитываем нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче по формуле, м²К/Вт (значения R и в берутся из таблицы):

R_оэ=R+в*X = 1,4+0,00035·6678=3,737

3.2 Определение норм тепловой защиты по условию санитарии

1) По табл.2 [1, с.4] определяем нормативный перепад между температурой воздуха в помещении и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции:

Дt^н = 4,0 ^о С

2) По табл.3 [1,с.4] определяем корректирующий множитель n, учитывающий степень контактности ограждения с наружным воздухом: n= 1

3) По табл.4 [1,с.4] находим коэффициент теплоотдачи внутренней поверхностью ограждающей конструкции: б_в= 8,7 Вт/( м² К)

4) Вычисляем нормативное сопротивление теплопередаче по условию санитарии, по формуле: R_ос = ( t_в - t_н)·n/ (б_в· Дt^н ), м² К/Вт

где t_н - расчетная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки.

R_ос = (20+34)·1/(8,7·4,0)=1,552

3.3 Норма тепловой защиты

Определяем R_о : R_оэ= 3,737 (м²*К/Вт) R_о= R_оэ= 3,737 (м² К/Вт)

R_ос=1,552 (м²*К/Вт)

4. Расчет толщины утеплителя

1) По табл.6 [1,с.5] определяем коэффициент теплоотдачи наружной поверхностью ограждения внешней среде: б_н= 23, Вт/(м² К)

2) Вычисляем сопротивление теплообмену, м²*К/Вт:

на внутренней поверхности R_в =1/ б_в= 1/8,7=0,115

на наружной поверхности R_н =1/ б_н=1/23=0,043

3) Определяем термические сопротивления слоев конструкции с известными толщинами, м² К/Вт, по формуле R_i =д_i/л_i :

R_1,5 = 0,045/2,04=0,022

R₂ = 0,14 R₄ =0,165

4) Вычисляем минимально допустимое(требуемое) сопротивление утеплителя по формуле R_ут = R₀ - (R_в + R_н +?R_из ), м² К/Вт

где ?R_из - суммарное сопротивление слоев с известными толщинами :

R_ут = 3,737-(0,115+0,043+0,022+0,14+0,165+0,022)=3,23

5) Вычисляем толщину утепляющего слоя, м, по формуле д_ут=л_ут *R_ут :

д_ут= 0,09·3,23=0,291 м

6) Округляем толщину утеплителя до унифицированного значения, кратного строительному модулю для минераловатных слоев 2 см: д_ут= 0,3м

7) Вычисляем термическое сопротивление утеплителя(после унификации), м² К/Вт (вместо индекса - порядковый номер слоя):

R_ут = R₃ = 0,3/0,09=3,333 м² К/Вт

8) Определяем общее термическое сопротивление ограждения с учетом унификации, м² К/Вт, по формуле R_о = R_в+R_н +R_ут + ?R_iиз :

R_о = 0,115+0,043+3,333+0,022+0,14+0,165+0,022=3,84 м² К/Вт

5. Проверка внутренней поверхности ограждения на выпадение росы

1) Вычисляем температуру на внутренней поверхности ограждения, ?С

по формуле ф_в=t_в - ((t_в - t_н )· R_в/ R_о) :

ф_в= 20-((20+34)·0,115/3,84)=18,4 ?С

ф_в> t_р, следовательно, согласно указаниям п.2.10 [1,с.6], роса на поверхности не выпадет.

2) Определяем термическое сопротивление конструкции, м² К/Вт:

R = ?R_i = 0,022+0,14+3,23+0,165+0,022=3,579

3) Вычисляем температуру в углу стыковки наружных стен по формуле (для R=0,6…2,2 м К/Вт) ф_у= ф_в- (0,175 - 0,039R)·( t_в - t_н) :

ф_у= 18,383- (0,175-0,039*3,579)·(20+34)=16,5 ⁰С

4)ф_у> t_р, следовательно, согласно указаниям п.2.10 [1,с.6], роса в углу не выпадет.

6. Проверка на выпадение росы в толще ограждения

1) Определяем сопротивление паропроницанию, м²·ч·Па/мг, каждого слоя

по формуле R_пi =д_i/м_i :

R_п1,5 = 0,045/0,03=1,5

R_п2,4 = 0

R_п3 = 0,291/0,41=0,71

и конструкции в целом:

? R_п =3,71

2) Вычисляем температуру на поверхности ограждения по формуле п.1 разд.5 при температуре t_н = t_нI самого холодного месяца :

ф_вI= 20-((20+24,3)·0,115/3,84)=18,7 ?С

3) По прил.1 «Методических указаний…» находим максимальную упругость Е_в^* =2155 Па, отвечающую температуре ф_вI = 18,7 ?С

4) Графическим методом определяем изменение температуры по толщине ограждения при средней температуре самого холодного месяца.

На оси абсцисс последовательно откладываем значения сопротивлений R_в, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R_н, составляющих в целом R_о. На оси ординат откладываем значение температуры внутреннего воздуха t_в и значение средней температуры самого холодного месяца (января).

На пересечении построенной линии, соединяющей точку со значением температуры внутреннего воздуха и точку с температурой самого холодного месяца (января), с границами слоев определяем значения температур на границах.

ф_в= 18,8 ?С

t_1-2 = 18,4 ?С

t_2-3 = 17?С

t_3-4 = -21,6?С

t_4-5 = -23,4 ?С

ф_н= - 23,8 ?С

5) Для температур, определенных на границах слоев, по прил. 1 и 2 «Методических указаний…» находим максимальные упругости водяных паров Е на этих границах.

Е_в = 2169 Па

Е_1-2= 2115 Па

Е_2-3= 1937Па

Е_3-4= 93Па

Е_4-5= 77Па

Е_н= 69 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.

7) На внутренней поверхности конструкции на рис.2 откладываем значение упругости паров в помещении е_в =1285,9 Па (найденной в п.2 разд.2), а на наружной - значение е_н= 0,9· Е_н =62,1 Па , соединяем их прямой линией.

8) В 3-ем слое линия максимальной упругости проходит ниже линии е, значит, в этом слое вводим вспомогательные точки. Для этого на рис.1 на температурной линии 3-го слоя намечаем через равные промежутки три точки, определяем для них температуру, а по температурам находим максимальные упругости Е, используя прил.1 и 2 «Методических указаний…». Найденные упругости откладываем на рис.2 в том же слое, разделив его так же, как на рис.1. По вспомогательным точкам проводим линию Е.

Так как линия е пересекает линию Е, то необходимо проверить влажностный режим конструкции.

7. Проверка влажностного режима ограждения

1) Из точек е_в и е_н проводим касательные к кривой линии Е. Находим плоскость возможной конденсации. По графику определяем сопротивление паропроницанию слоёв, расположенных между внутренней поверхностью ограждения и плоскостью конденсации R_пв=2,2 м²чПа/мг, а так же между этой плоскостью и наружной поверхностью ограждения R_пн=1,51 м²чПа/мг .

2) Находим положение плоскости возможной конденсации на температурном графике на рис.1.

3) Определяем средние температуры:

§ зимнего периода, который охватывает месяцы со средними температурами ниже - 5?С :

t_зим= (t_I+ t_II+ t_III+ t_XI+ t_XII)/5= (-24,3-18,6-9,4-11,3-21,8)/5=-17,1?C

§ весенне - осеннего периода, который охватывает месяцы со средними температурами от -5?С до +5?С:

t_во=( t_IV+ t_X)/2=(2,6+2,1)/2=2,4?C

§ летнего периода, охватывающего месяцы со средними температурами более +5?С:

t_л= (t_V+ t_VI+ t_VII+ t_VIII+ t_IX)/5= (10,9+17,8+21,4+19,1+12,2)/5=16,3?C

§ периода влагонакопления, к которому относятся месяцы со средними температурами 0?С и ниже: t_вл=t_зим=-17,1 ?С

4) Эти температуры откладываем на наружной плоскости рис.1 и полученные точки соединяем с t_в. Пересечения линий с плоскостью конденсации дают температуры в этой плоскости для соответствующих периодов года, по которым также определяем максимальные упругости Е.

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	- 17,1 ?С	-16,3	145
2- весенне-осенний	IV,X	2	2,4 ?С	2,8	747
3-летний	V,VI,VII, VIII,IX,	5	16,3 ?С	16,3	1853
0-влагонакопления	I,II,III, XI,XII	5	-17,1 ?С	-16,3	145

5) Вычисляем среднегодовую упругость насыщающих водяных паров в плоскости возможной конденсации, Па, по формуле

Е=(Е₁·z₁+Е₂·z₂+Е₃·z₃)/12:

Е=(145·5+747·2+1853·5)/12=949,5

6) Определяем среднегодовую упругость водяных паров в наружном воздухе, Па, по формуле е_н =?е_i/12(е_i берем из таблицы п.1 подразд.1.1):

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

=708,3

7) Вычисляем требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев конструкции, м²·ч·Па/мг, при котором обеспечивается накопление влаги в увлажняемом слое из года в год по формуле R^тр1=(е_в- Е)·R_пн/(Е - е_нг):

R^тр1=(1285,9 -949,5)·1,51/(949,5-708,3)=2,106

R^тр1< R_пв =2,2, значит, соответствует требованиям ГОСТа.

8) Определяем среднюю упругость водяных паров в наружном воздухе для влагонакопления, Па, по формуле е_о =? е_нiо /z_о :

е_о = (80+110+220+200+90)/5=140

е_нiо - среднемесячные упругости для месяцев, имеющих температуры t_н?0?С(в данном случае месяцев зимнего периода).

z_о- число таких месяцев в периоде.

9) Вычисляем требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев конструкции, м²·ч·Па/мг, ограничивающих приращение влажности(в увлажняемом слое) в допустимых пределах по формуле

:

R^тр-2=(1285,9-?)/((?-140)/1,51+(300·10⁶· 0,280·3)/100·150·24)=1,121

где д - толщина увлажняемого слоя, м

z_о- продолжительность периода влагонакопления, выраженная в часах

с - плотность увлажняемого материала

Дщ_ср - допустимое приращение средней влажности, % по табл.14[1,с.13]

R^тр-2< R_пв =2,28 , значит, соответствует требованиям ГОСТа.

8. Проверка ограждения на воздухопроницание

1) Определяем плотность воздуха в помещении с_в ,кг/м³, при температуре t_в=19?С и на улице с_н при температуре самой холодной пятидневки

t_н=-32?С по формуле с=м·P/R·T ,

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

P - барометрическое давление; принимаем равным 101 кПа

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

T - температура воздуха, К

с_в = 0,029·101000/8,31·(273+19)=1,20

с_н = 0,029·101000/8,31·(273-32)=1,46

2) Вычисляем тепловой перепад давления, Па, по формуле

ДР_т=0,56(с_н - с_в )·g·Н,

где g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²

Н - высота здания, м.

ДР_т=0,56(1,46 - 1,20 )·9,81·48=68,560

3) Определяем расчетную скорость ветра v, принимая в качестве таковой максимальное значение скорости ветра из тех румбов за январь месяц, на которых повторяемость ветра составляет 16 % и более. В нашем случае v=7,9 м/с.

4) Вычисляем ветровой перепад давления, Па, по формуле ДР_в=0,3· с_н ·v²:

ДР_в=0,3· 1,46 ·(7,9)²=27,335

и суммарный(расчетный) перепад давления, Па, по формуле ДР= ДР_в+ ДР_т

ДР=27,335+68,560=95,895

5) Находим по табл.12 [1,с.11] допустимую воздухопроницаемость ограждения G^н: для промышленных зданий G^н=0,5 кг/(м²·ч)

6) Определяем требуемое(минимально допустимое) сопротивление инфильтрации, м²·ч·Па/кг, по формуле R^тр = ДР/ G^н:

R^тр = 95,895/0,5=191,79

7) Определяем по прил.9 [1,с.26] сопротивление воздухопроницанию каждого слоя :

Номер слоя	Материал	Толщина слоя, мм	Пункт прил.9	Сопротивление Rнi, м2·ч·Па/кг
1,5	железобетон	45	1	8829
2	Плиты минераловатные	280	25	10

8) Находим располагаемое сопротивление воздухопроницанию, м²·ч·Па/кг, по формуле R_н=? R_нi : R_н=8829*2+10=17668

R_н> R^тр , следовательно, соответствует нормам.

Заключение

Конструкция отвечает нормативным требованиям при следующих условиях:

§ по тепловой защите

§ по влажностному режиму поверхности и толщи

§ по инфильтрации

Выходные данные для смежных расчетов сооружения :

§ общая толщина стены : д_общ=450 мм

§ масса 1 м² ограждения, кг/м²

у = m/F=?с_i·д_i= 0,045·2500+0,040·350=386

§ сопротивление теплопередаче R_о=3,840 м² К/Вт

§ коэффициент теплопередачи К=1/ R_о=0,260 Вт/ м² К

§ действующий перепад давления ДР=95,895 Па

Список литературы

1. СНиП II - 3 - 79*. Строительная теплотехника/ Минстрой России. М., 1995. 28 с.

2. Фокин К. Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. М.: Стройиздат, 1973. 240 с.

Размещено на Allbest.ru

...