Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Строительные конструкции, здания и сооружения»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Физико-технические процессы в строительстве»

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО СОСТОЯНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ

Выполнил:	ст.гр. ВГС-211
	Быкова Александра
Руководитель проекта:	Левитский В.Е.

МОСКВА - 2015



ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Пункт (район) строительства:	Ярославль
Относительная влажность внутреннего воздуха:	55%
Назначение здания:	жилое
Исследуемая ограждающая конструкция:	стена
№	Состав ограждающей конструкции	Плотность, кг/м3	Толщина слоя, м
1	Внутренний слой	штукатурка из цем.-песч. раствора	1800	0,02
	Несущий слой	Железобетон	2500	0,2
	Утеплитель	плиты минераловатные	180	по расч.
	Наружный слой	кладка из кирпича керамического облицовочного	1600	0,12
2	Внутренний слой
	Утеплитель
	Несущий слой
	Наружный слой
3	Внутренний слой
	Несущий слой
	Утеплитель
	Наружный слой
Коэффициенты теплотехнической неоднородности:
r1 = 0,95
r2 = 0,95
r3 = 0,95

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМЫХ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

1.1 Температурно-влажностные параметры внутреннего воздуха

1.2 Температурно-влажностные параметры наружного воздуха

1.3 Определение условий эксплуатации ограждающих конструкций

1.4 Определение требуемого сопротивления теплопередаче

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА СТЕНЫ, УТЕПЛЁННОЙ СНАРУЖИ

2.1 Состав конструкции и теплотехнические характеристики применяемых материалов

2.2 Определение значений температур и давления насыщенного пара по толщине конструкции

2.3 Проверка возможности конденсации влаги внутри конструкции

2.4 Расчёт влажностного режима конструкции по годовому балансу влаги

2.5 Нормативный расчёт на паропроницаемость

2.6 Определение необходимой толщины пароизоляции

2.7 Определение затухания и запаздывания колебаний температуры на внутренней поверхности стены

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА СТЕНЫ С ВОЗДУШНОЙ ПРОСЛОЙКОЙ

3.1 Состав конструкции и теплотехнические характеристики применяемых материалов

3.2 Определение теплового и влажностного режима вентилируемой воздушной прослойки

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

· В данной работе предлагается провести численное исследование температурно-влажностного состояния двух вариантов ограждающих конструкций здания и сделать выводы о конструктивных решениях, характеризующихся наиболее благоприятным температурно-влажностным режимом.

· Рассматриваются варианты конструктивных решений: наружная стена, утеплённая с внешней стороны; стена, утеплённая с внутренней стороны и стена с воздушной прослойкой. Для каждого варианта определяется необходимая толщина утеплителя, проводятся расчёты на паропроницание и теплоустойчивость. Табличные вычисления проводятся в MS Excel. Каждая часть работы заканчивается выводами. Графическая часть работы включает изображения расчётных схем, графиков изменения температуры и влажности по сечению конструкций (4 стр. формата А4).

· Работа выполняется по индивидуальному заданию. После выполнения работы проводится её защита в виде ответов на вопросы. Оценка за курсовую работу ставится с учётом уровня знаний, самостоятельности и своевременности её выполнения, а также качества оформления.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМЫХ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

1.1 Температурно-влажностные параметры внутреннего воздуха

· Температура внутреннего воздуха t_int = 20°С (для всех вариантов).

· Относительная влажность внутреннего воздуха _int = 55% (по заданию).

· Максимальная упругость водяного пара внутреннего воздуха при t_int = 20°С: Е_int = 2338 Па (по табл. С.3 СП [3]).

· Действительная упругость водяного пара внутреннего воздуха при _int = 55%:

.

·

· Температура точки росы внутреннего воздуха при t_int = 20°С и _int = 55%: t_d = 10,69°С (по прил. Р СП [3]).

1.2 Температурно-влажностные параметры наружного воздуха

· Пункт (район) строительства - г. Ярославль (по заданию).

· Для данного пункта строительства в табл. 1.1 приведены данные из СНиП [1]:

t_ext - средняя месячная температура воздуха, °С; (по табл. 3* СНиП [1]);

e_ext - среднее месячное парциальное давление водяного пара, гПа (по табл. 5а СНиП [1]).

Таблица 1.1. Расчётные параметры наружного воздуха

Месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
text, єС	-11,9	-10,7	-9,1	3,7	10,9	15,7	17,6	16,0	10,0	3,4	-2,7	-8,1
eext, гПа	2,5	2,6	3,6	5,9	8,8	12,3	14,8	14,0	10,1	6,8	4,6	3,3
Eext, Па	219	244	281	449	1305	1784	2012	1818	1229	780	522	329
= е/Е	1,14	1,06	1,28	1,31	0,67	0,69	0,74	0,77	0,82	0,87	0,86	1,00
коррект.ext	0,85	0,85	0,85	0,85	0,65	0,68	0,71	0,76	0,81	0,84	0,85	0,85
eext, Па	186	208	239	382	880	1230	1480	1400	1010	663	444	280

· Находим максимальную упругость водяного пара Е_ext, соответствующую средней температуре наружного воздуха каждого месяца t_ext, используя табл. С.3 СП [3] или следующие эмпирические формулы (здесь Е получается в Па):

при t 0; при t < 0;

или при t = - 40 … + 45 °С.

· Определяем относительную влажность наружного воздуха для каждого месяца = е/Е; вычисленные значения вносим в табл. 1.1. Если относительная влажность получается более 100%, ограничиваем её значение условной величиной 85% и вновь вычисляем e_ext.

· Годовой цикл изменения температур делим на четыре периода: зимний (период влагонакопления), летний (период испарения влаги) и переходные (осенний, весенний); для каждого периода определяем средние значения температуры и влажности наружного воздуха (табл. 1.2).

Таблица 1.2. Анализ расчётных параметров наружного воздуха

Расчётный период	Месяцы	Расчётные параметры наружного воздуха, по месяцам	Продолжи-тельность периода, мес.	Расчётные параметры наружного воздуха, средние за период
		text, єС	eext, Па		text, єС	eext, Па
осенний -5 єС ? text = +5 єС	X	3,4	663	2	0,75	554
	XI	-2,7	444
зимний text < - 5 єС	XII	-8,1	280	3	-9,75	228
	I	-11,9	186
	II	-10,7	208
весенний -5 єС ? text = +5 єС	III	-3,1	239	2	-3,70	382
	IV	3,7	382
летний text > +5 єС	V	10,9	880	5	14,04	1207
	VI	15,7	1230
	VII	17,6	1480
	VIII	16,0	1400
	IX	10,0	1010

1.3 Определение условий эксплуатации ограждающих конструкций

· Зона влажности района строительства - нормальная (по карте прил. В СНиП [2]).

· Влажностный режим помещения в холодный период года при t_int = 20°С и _int = 55%: нормальный (по табл. 1 СНиП [2]).

· Условия эксплуатации ограждающих конструкций в зависимости от влажностного режима помещений и зоны влажности: А (по табл. 2 СНиП [2]).

1.4 Определение требуемого сопротивления теплопередаче

· Продолжительность и средняя температура воздуха отопительного периода (периода со средней суточной температурой воздуха t_ext 8°С): z_ht = 214 сут., t_ht = -4 °С (по табл. 1* СНиП [1]).

· Величина градусо-суток отопительного периода (ГСОП):

D_d = (t_int - t_ht)z_ht = (20 - (-4))214 = 5136 °Ссут.

· Исследуемая ограждающая конструкция - наружная стена (по заданию), группа зданий - 2 - общественные (по заданию)

· Требуемое (нормируемое) сопротивление теплопередаче исследуемой ограждающей конструкции:

R_req = a D_d + b = 0,000355136 + 1,4 = 3,19 м²°С/Вт,

где а = 0,00035, b = 1,2 (по табл. 4 СНиП [2]).

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА СТЕНЫ, УТЕПЛЁННОЙ СНАРУЖИ

2.1 Состав конструкции и теплотехнические характеристики применяемых материалов

· Расчётная схема стены показана на рис. 2.1, состав конструкции и теплотехнические характеристики слоёв приведены в табл. 2.1.

· Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции (стены): _int = 8,7 Вт/(м²°С) - (по табл. 7 СНиП [2]).

· Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции (стены) для холодного периода: _ext = 23 Вт/(м²°С) - (по табл. 8 СП [3]).

Таблица 2.1. Состав конструкции и теплотехнические характеристики применяемых материалов

№ слоя	Материал (поз. в табл. СП [3])	Плот-ность 0, кг/м3	Толщина слоя , м	Расчётные коэффициенты при условиях эксплуатации А (по прил. Д.1 СП [3])
				тепло-проводности , Вт/(м°С)	тепло-усвоения s, Вт/(м2°С)	паропро-ницаемости , мг/(мчПа)
1	внутренняя штукатурка из цем.-песч. раствора (227)	1800	0,02	0,93	11,09	0,09
2	Железобетон (255)	2500	0,2	1,92	17,98	0,03
3	плиты минераловатные (50)	180	0,15	0,045	0,74	0,3
4	кладка из кирпича керамического облицовочного (213)	1600	0,12	0,58	7,91	0,14

· Термические сопротивления, тепловая инерция и сопротивление паропроницанию слоёв (предварительно - без утеплителя) приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Теплотехнические характеристики слоёв конструкции

№ слоя	Слои, материалы (поз. в табл. СП [3])	Термическое сопротивление Ri = i/i, м2°С/Вт	Тепловая инерция Di = Risi	Сопротивление паропроницанию Rvp,i = i/i, м2чПа/мг
-	Внутренний пограничный слой	1/8,7 = 0,11	-	-
1	Внутренняя штукатурка из цем.-песч. раствора (227)	0,02	0,24	0,22
2	Железобетон (255)	0,10	1,87	6,67
3	Плиты минераловатные (50)	3,33	0,11	0,5
4	Кладка из кирпича глиняного обыкновенного (213)	0,21	1,64	0,86
-	Наружный пограничный слой	1/23 = 0,04	-	-
	Итого ()	3,81	1,99	8,25

· Требуемая толщина слоя теплоизоляции определяется из условия

,

где _i и _i - толщины и коэффициенты теплопроводности слоёв;

r - коэффициент теплотехнической неоднородности конструкции, учитывающий наличие теплопроводных включений; в зависимости от конструктивного решения r = 0,65…0,95. В соответствии с заданием r = 0,95, тогда R_req/r = 3,19/0,85 = 3,75 м²°С/Вт и требуемая толщина утеплителя

= 0,045(3,75 - 0,11 - 0,02 - 0,10 - 0,21 - 0,04) = 0,147 м.

· Принимаем толщину утеплителя ₃ = 0,15 м = 150 мм (кратно 30 мм), и добавляем в табл. 2.1.

Выводы:

· По сопротивлению теплопередаче конструкция соответствует нормам, так как приведённое сопротивление теплопередаче R₀r выше требуемого значения R_req:

R₀r = 3,810,85 = 3,23 > R_req = 3,19 м²°С/Вт.

2.2 Определение значений температур и давления насыщенного пара по толщине конструкции

· При стационарном режиме теплопередачи график распределения температур по толщине конструкции, вычерченной в масштабе термических сопротивлений, является прямой линией (рис. 2.2,а). Тангенс угла наклона этой прямой к горизонтали выражает величину плотности теплового потока q через конструкцию.

· Температура в рассматриваемом сечении (например, на границе слоёв) определяется из условия равенства теплового потока в сечениях:

,

где R_i - термические сопротивления слоёв, расположенных между рассматриваемым сечением и внутренней поверхностью конструкции.

· Определяем значения температур на поверхности конструкции, на границах слоёв и дополнительно в трёх сечениях по толщине утеплителя для четырёх периодов года (осеннего, зимнего, весеннего и летнего); полученные данные вносим в табл. 2.3. Например, для зимнего периода:

· Графики распределения температур по толщине конструкции показаны на рис. 2.2,б.

· По найденным значениям температур в рассматриваемых сечениях t_i определяем давления насыщенного водяного пара Е_i, используя приведённые в п. 1.2 эмпирические формулы. Вычисленные значения вносим в табл. 2.3.

Таблица 2.3. Распределение температуры и максимальной упругости водяного пара по сечению конструкции

Обозначения	ti, °С по периодам года	Ei, Па по периодам года
	осенний	зимний	весенний	летний	осенний	зимний	весенний	летний
tint		20	20	20	20	2337	2337	2337	2337
int	Еint	19,6	19,5	19,5	19,9	2285	2157	2273	2321
t1	Е1	19,6	19,3	19,5	19,9	2275	2142	2261	2318
t2	Е2	19,2	18,8	19,1	19,8	2229	2172	2205	2303
t3	Е3	14,8	12,0	13,6	18,4	1685	1402	1559	2115
t4	Е4	10,4	5,1	8,2	17,0	1261	882	1086	1941
t5	Е5	6,0	-1,7	2,7	15,7	934	532	744	1779
t6	Е6	1,5	-8,5	-2,7	14,3	683	296	488	1629
ext	Еext	0,9	-9,5	-3,5	14,1	652	271	455	1608
text		0,75	-9,75	-3,70	14,04	645	266	449	1603

2.3 Проверка возможности конденсации влаги внутри конструкции

· Как и в стационарном процессе теплопередачи, при стационарном режиме диффузии водяного пара график распределения упругости водяного пара по толщине конструкции, вычерченной в масштабе сопротивлений паропроницанию, при отсутствии конденсации является прямой линией (пунктир на рис. 2.3,а). Тангенс угла наклона этой прямой к горизонтали выражает величину плотности диффузионного потока водяного пара р через конструкцию.

· Упругость водяного пара в рассматриваемом сечении (например, на границе слоёв) определяется из условия равенства диффузионного потока в сечениях:

,

где R_vp,i - сопротивления паропроницанию слоёв, расположенных между рассматриваемым сечением и внутренней поверхностью конструкции.

· В отличие от процесса теплопередачи, сопротивления паропроницанию пограничных слоёв (наружного и внутреннего) конструкции малы и в расчёте не учитываются.

· Определяем значения упругости водяного пара на границах слоёв и в трёх сечениях по толщине утеплителя для четырёх периодов года (осеннего, зимнего, весеннего и летнего); полученные данные вносим в табл. 2.4. Например, для зимнего периода:

· График распределения упругости водяного пара по толщине конструкции (в предположении отсутствия конденсации) для зимнего периода показан на рис. 2.3,а.

· Найденные значения упругости водяного пара e_i в рассматриваемых сечениях сравниваем с давлением насыщенного водяного пара Е_i (табл. 2.4); если для какого-либо сечения получается E_i е_i, то в данном сечении происходит конденсация влаги. В этом случае график распределения упругости водяного пара по толщине конструкции (см. рис. 2.3,а), вычерченной в масштабе сопротивлений паропроницанию, состоит из трёх участков. Два линейных участка образованы касательными, проведёнными из точек e_int и e_ext к графику Е, средний участок - нелинейный. Область между точками касания - зона конденсации. При совпадении точек касания получается плоскость конденсации. Тангенс угла наклона касательных к горизонтали выражает количество (плотность потока) проходящего водяного пара; касательные выражают равенство количеств пара, притекающего к границе зоны конденсации, и отдаваемого ей.

Таблица 2.4. Оценка возможности конденсации влаги внутри конструкции

Обозначение упругости в.п.	еi, Па по периодам года	Ei - еi, Па по периодам года
	осенний	зимний	весенний	летний	осенний	зимний	весенний	летний
еint	1286	1286	1286	1286	999	971	987	1035
е1	1267	1259	1263	1284	1008	984	999	1034
е2	698	437	560	1222	1531	1735	1645	1081
е3	680	411	538	1221	1005	991	1022	895
е4	662	385	516	1219	599	497	570	722
е5	645	360	494	1217	289	172	250	562
е6	627	334	472	1215	57	-38	16	414
еext	554	228	382	1207	98	42	74	401

Выводы

· Расчёт показывает, что конденсация влаги возможна в осенний, зимний и весенний период.

· Плоскость конденсации находится на наружной грани утеплителя.

· Зона конденсации расположена во внешней части утеплителя и в облицовочном слое кирпича.

· В зимний период температуры t₅ и t₆ < 0, поэтому там будет образовываться слой наледи.

2.4 Расчёт влажностного режима конструкции по годовому балансу влаги

· Для каждого периода года определяем количество влаги, подходящей к зоне конденсации, а также уходящей от неё по формулам:

,

где R_vp,int - суммарное сопротивление паропроницанию слоёв от внутренней поверхности до начала зоны конденсации;

R_vp,ext - суммарное сопротивление паропроницанию слоёв от конца зоны конденсации до наружной поверхности;

z - продолжительность периода в месяцах (из табл. 1.2);

множитель 722 - среднее количество часов в месяце; множитель 1000 - обеспечивает перевод из мг в г;

значения Е_к' и Е_к'' определяются по графикам; в случае плоскости конденсации Е_к' = Е_к'' = Е_к.

· Для упрощения будем считать (в запас), что конденсация происходит только в плоскости конденсации, то есть на наружной грани утеплителя.

· Определяем сопротивления паропроницанию для случая расположения плоскости конденсации на наружной поверхности утеплителя:

R_vp,int = R_vp,1 + R_vp,2 + R_vp,3 = 0,22 + 6,67 + 0,5 = 7,39 м²чПа/мг,

R_vp,ext = R_vp,4 = 0,86 м²чПа/мг

В зимний период: Е_k,2 = Е₆ =296 Па.

· Количество влаги, подходящего из помещения к зоне конденсации:

· Количество влаги, уходящего из зоны конденсации наружу:

· Вывод: в зимний период в стену попадает в 4 раза больше влаги, чем может выйти наружу (P_int/ P_ext = 290/128 = 2,26).

· Количество пара, конденсирующегося в стене за зимний период:

.

Проверка условия непревышения допустимой массовой влажности материала

· Допустимое количество влаги, которое может поглотить 1мІ теплоизоляционного слоя:

,

где w_av - предельно допустимое приращение расчётного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя (утеплителя) за период влагонакопления; для минераловатных плит w_av = 3% (по табл. 12 СНиП [2]);

- плотность теплоизоляционного слоя; = 180 кг/мі (из табл. 2.1);

- толщина теплоизоляционного слоя; = 0,15 м.

Вывод:

Общее количество конденсата в стене не превышает допустимый предел его увлажнения: P_w = 549 г/м² < P = 810 г/м², то есть условие ограничения накопления влаги выполняется.

Проверка условия недопустимости накопления влаги в конструкции за годовой период эксплуатации

· Зона (плоскость) конденсации влаги, образовавшаяся в период влагонакопления, переносится на график, соответствующий периоду без конденсации влаги в ограждении (рис. 2.3,б). В этот период происходит испарение накопившейся влаги. Стрелками показываем направление движения влаги (к зоне или от зоны конденсации - в сторону уменьшения парциального давления водяного пара).

· В запас будем считать, что конденсация происходила только в плоскости конденсации. Максимальная упругость водяного пара в плоскости конденсации в летний период: Е_k,3 = Е₆ = 1629 Па.

· Движение водяного пара при высыхании будет идти в направлении уменьшения парциального давления водяного пара:

Е_k,4 > e_int = 1286 Па, Е_k,4 > e_ext,4 = 1207 Па.

· Вывод: высыхание будет происходить в обоих направлениях.

· Количество влаги, удаляемой в сторону помещения:

· Количество влаги, удаляемой по направлению к наружной стороне стены:

· Количество влаги, удаляемой из стены за летний период:

.

Выводы:

· Вся накопившаяся влага за летний период будет удалена из конструкции, так как P = 2641 г/м² > P_w = 549г/м². Условие недопустимости накопления влаги в конструкции за годовой период эксплуатации выполняется.

· В сторону наружной поверхности испаряется почти в три раза больше влаги, чем в сторону помещения (P_ext/P_int = 1771/167 = 10).

2.5 Нормативный расчёт на паропроницаемость

Проверка условия недопустимости накопления влаги в конструкции за годовой период эксплуатации

· Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха за годовой период: e_ext = 7,7 гПа = 770 Па (по табл. 5а СНиП [1]).

· Среднее парциальное давление насыщенного водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации

E = (E_k1z₁ + E_k2z₂ + E_k3z₃+ E_k4z₄)/12 = (6832 + 2963 + 4882 + 16295)/12 = 947 Па.

· Нормируемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации:

м²чПа/мг.

· Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации R_vp,int больше нормируемого сопротивления : R_vp,int = 7,39 м²чПа/мг > = 1,64 м²чПа/мг;

· Вывод: требование СНиП [2] по недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации выполнено.

Проверка условия непревышения допустимой массовой влажности материала

· В отличие от нормативной методики, где продолжительность периода влагонакопления принята равной периоду с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха, принимаем продолжительность периода влагонакопления по данным предыдущих расчётов (зимний период): z₀ = 3 мес. = 330 = 90 сут.

· Среднее парциальное давление насыщенного водяного пара в плоскости возможной конденсации за период влагонакопления:

E₀ = (E_k1z₁ + E_k2z₂ + E_k3z₃)/z₀ = (2963)/3 = 296 Па.

· Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха за период влагонакопления:

е_0,ext = (e_ext,1z₁ + e_ext,2z₂ + e_ext,3z₃)/z₀ = (2283)/3 = 228 Па.

· Коэффициент (здесь и далее z₀ в сутках):

.

· Нормируемое сопротивление паропроницанию из условия ограничения накопления влаги в ограждающей конструкции период конденсации:

м²чПа/мг.

где w_av - предельно допустимое приращение расчётного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя (утеплителя) за период влагонакопления; для минераловатных плит w_av = 3% (то же, что в п. 2.4);

- плотность теплоизоляционного слоя; = 180 кг/мі (из табл. 2.1);

- толщина теплоизоляционного слоя; = 0,15 м.

· Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации R_vp,int меньше нормируемого сопротивления : R_vp,int = 7,39 м²чПа/мг >= 2,57 м²чПа/мг;

· Вывод: требование СНиП [2] по ограничению накопления влаги в ограждающей конструкции за период конденсации выполнено.

2.6 Определение необходимой толщины пароизоляции

· Слой пароизоляции предназначается для увеличения сопротивления паропроницанию R_vp,int так, чтобы выполнялось и условие недопустимости накопления влаги в конструкции за годовой период эксплуатации, и условие ограничения накопления влаги за период конденсации.

· В нашем случае не выполняется условие ограничения накопления влаги. Определяем коэффициент, показывающий во сколько раз надо увеличить сопротивление на пути движения влаги к зоне конденсации R_vp,int , чтобы выполнялось условие ограничения накопления влаги:

раз,

Здесь суммирование проводится по тем периодам, когда происходит конденсация влаги в конструкции.

· Требуемое сопротивление паропроницанию слоя пароизоляции:

ДR_vp R_vp,int (m - 1) = 0,29 2,14= 3,47 м²чПа/мг.

· Найдём также требуемое сопротивление паропроницанию слоя пароизоляции из условия недопустимости конденсации влаги в зимний период:

м²чПа/мг.

· В качестве пароизоляции применяются тонкие листовые и рулонные материалы, обладающие малой паропроницаемостью. Пароизоляция устанавливается не глубже внутренней поверхности увлажняемого слоя (утеплителя) и не глубже той плоскости, температура которой равна точке росы внутреннего воздуха. Вид (материал) дополнительной пароизоляции выбираем по таблице прил. Ш СП [3].

Выводы:

· Для выполнения нормативного условия ограничения накопления влаги в утеплителе за период конденсации достаточно установить дополнительный слой пароизоляции из одного слоя рубероида толщиной 1,5 мм, для которого

R_vp = 1,6 м²чПа/мг < ДR_vp = 2,14 м²чПа/мг

· Добиться отсутствия конденсации влаги в зимний период можно, установив кроме слоя рубероида ещё и слой полиэтиленовой плёнки, тогда общее сопротивление паропроницанию R_vp = 1,6 + 7,8 = 9,4 м²чПа/мг > ДR_vp = 9,30 м²чПа/мг.

2.7 Определение затухания и запаздывания колебаний температуры на внутренней поверхности стены

Определение затухания температурных колебаний

· Для определения затухания температурных колебаний на внутренней поверхности исследуемой конструкции при суточных колебаниях температуры наружного воздуха необходимо найти коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности слоёв ограждения при направлении тепловой волны снаружи внутрь Y_i (методика приведена в прил. 1). Определение коэффициентов теплоусвоения Y_i начинаем с первого слоя, считая от внутренней поверхности ограждающей конструкции.

· Для слоя штукатурки тепловая инерция D₁ = 0,24 < 1, поэтому:

Вт/(м²°С).

· Для железобетона тепловая инерция D₂ = 1,87 > 1, поэтому Y₂ = s₂ = 17,98 Вт/(м²°С);

Для утеплителя тепловая инерция D₃ = 0,11 < 1, поэтому Y₃ = 0,83 Вт/(м²°С)

s₃ = 0,74Вт/(м²°С);

· Для наружного облицовочного слоя из кирпичной кладки тепловая инерция D₄ = 1,64 > 1, поэтому Y₄ = s₄ = 7,91 Вт/(м²°С).

· Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности ограждения при направлении тепловой волны снаружи внутрь равен коэффициенту теплоусвоения последнего слоя: Y_ext = Y₄ = 17,98 Вт/(м²°С).

· Определяем затухание колебаний в отдельных слоях:

.

.

.

.

· Величина затухания при переходе волны от наружного воздуха к наружной поверхности ограждения:

,

где _ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции (стены) для летнего периода:

Вт/(м²°С),

здесь v - минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, принимаемая не менее 1 м/с; для Москвы v = 0 (по табл. 2* СНиП [1]), поэтому принимаем v = 1 м/с.

· Полная величина затухания расчётной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в исследуемой ограждающей конструкции:

v = v₁v₂v₃v₄v_ext = 1,082,8612,881,671,54 = 96,33.

Выводы:

· На внутренней поверхности стены амплитуда колебаний температуры будет в 533 раза меньше, чем у наружного воздуха. Теплоустойчивость конструкции высокая.

· На наружной поверхности стены амплитуда колебаний температуры будет в 1,58 раза меньше, чем у наружного воздуха.

· Наибольшее затухание температурных колебаний происходит в слое утеплителя. Объясняется это тем, что за ним расположен несущий слой (кирпичная кладка), имеющая большой коэффициент теплоусвоения (s2 = 7,91). температурный влажностный ограждающий конструкция

· На втором месте по затуханию слой с наибольшей тепловой инерцией (кирпичная кладка).

· В наружной кирпичной кладке затухание невелико, что объясняется влиянием расположенного за ней утеплителя, имеющего малый коэффициент теплоусвоения (s₃ = 0,74).

Определение запаздывания температурных колебаний

· Для определения запаздывания температурных колебаний на внутренней поверхности исследуемой конструкции необходимо найти коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждения при направлении тепловой волны изнутри наружу Y_int (методика приведена в прил. 1). Расчёт начинаем со слоя, в котором проходит граница «слоя резких колебаний» температуры, определяемого из условия D = 1.

· Определяем положение слоя резких колебаний:

для внутреннего слоя штукатурки D₁ = 0,24 < 1,

для кирпичной кладки D₂ = 3,12 > 1, следовательно, будет D₁ + D₂ > 1.

Вывод: граница слоя резких колебаний находится во втором слое (n = 2).

· При n = 2 определяем коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждения сразу как коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности первого слоя Y_int = Y₁:

Вт/(м²°С).

Вывод: наличие под слоем штукатурки кирпичной стены понизило коэффициент теплоусвоения его поверхности на 5% по сравнению с теплоусвоением его материала: (11,09 - 15,03)/11,09 = 0,35.

· Запаздывание температурных колебаний на внутренней поверхности исследуемой конструкции по сравнению с колебаниями наружной температуры (сдвиг фаз колебаний) в часах определяется по формуле (здесь величины arctg берутся в градусах):

ч.

Проверка: ориентировочно = 2,7D - 0,4 = 2,73,86 - 0,4 = 10,02 ч.

Выводы:

· При максимуме температуры на наружной поверхности стены, обращённой на запад, в 17 часов дня, максимум температуры на внутренней поверхности будет в (17 + 10) - 24 = = 3 часа утра.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА СТЕНЫ С ВОЗДУШНОЙ ПРОСЛОЙКОЙ

3.1 Состав конструкции и теплотехнические характеристики применяемых материалов

· Расчётная схема стены показана на рис. 4.1, состав конструкции и теплотехнические характеристики слоёв приведены в табл. 4.1.

· Для конструкций с вентилируемой воздушной прослойкой в качестве утеплителя разрешается использовать только негорючие материалы (минераловатные плиты).

· Коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхности ограждающей конструкции (стены) остаются те же: _int = 8,7 Вт/(м²°С), _ext = 23 Вт/(м²°С).

· Расчётные коэффициенты для наружного экрана принимаем по данным производителя применяемой фасадной системы (прил. 2). Будем проводить два варианта расчёта на паропроницание: с учётом и без учёта паропроницаемости швов экрана.

Таблица 4.1. Состав конструкции и теплотехнические характеристики применяемых материалов

№ слоя	Материал (поз. в табл. СП [3])	Плот-ность 0, кг/м3	Толщина слоя , м	Расчётные коэффициенты при условиях эксплуатации Б (по прил. Д.1 СП [3])
				тепло-проводности , Вт/(м°С)	тепло-усвоения s, Вт/(м2°С)	паропро-ницаемости , мг/(мчПа)
1	внутренняя штукатурка из цем.-песч. раствора (227)	1800	0,02	0,93	11,09	0,09
2	Железобетон (255)	2500	0,2	1,92	17,98	0,03
3	плиты минераловатные (50)	180	х	0,045	0,74	0,3
4	воздушная прослойка	-	0,05	-	0	-
5	наружный экран - керамогранит	2800	0,01	3,49	25,04	0,52 (0,008)*

* - без учёта паропроницаемости швов экрана

· Термические сопротивления, тепловая инерция и сопротивление паропроницанию слоёв (предварительно - без утеплителя) приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2. Теплотехнические характеристики слоёв конструкции

№ слоя	Слои, материалы (поз. в табл. СП [3])	Термическое сопротивление Ri = i/i, м2°С/Вт	Тепловая инерция Di = Risi	Сопротивление паропроницанию Rvp,i = i/i, м2чПа/мг
-	Внутренний пограничный слой	1/8,7 = 0,11	-	-
1	Внутренняя штукатурка из цем.-песч. раствора (227)	0,02	0,24	0,22
2	Железобетон(255)	0,10	1,87	6,67
3	Плиты минераловатные (50)	3,33	0,11	0,5
4	Воздушная прослойка	0,14	0,00	0,00
5	Наружный экран - керамогранит	0,003	0,07	0,02 (1,25)*
-	Наружный пограничный слой	1/23 = 0,04
	Итого ()	3,76	4,65	8,64 (4,01)*

* - без учёта паропроницаемости швов экрана

· Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки принимается по таблице 7 СП [3].

· Принимаем коэффициент теплотехнической неоднородности конструкции r = 0,85, тогда R_req/r = 3,19/0,85 = 3,75 м²°С/Вт и требуемая толщина утеплителя

= 0,045(3,75 - 0,11 - 0,02 - 0,10 - 0,14 - 0,04) = 0,150 м.

· Принимаем толщину утеплителя ₃ = 0,15 м = 150 мм (кратно 30 мм), и добавляем в табл. 4.2.

Выводы:

· По сопротивлению теплопередаче конструкция соответствует нормам, так как приведённое сопротивление теплопередаче R₀r выше требуемого значения R_req:

R₀r = 3,760,85 = 3,19> R_req = 3,19 м²°С/Вт.

3.2 Определение теплового и влажностного режима вентилируемой воздушной прослойки

· Расчёт проводим для условий зимнего периода.

Определение скорости движения и температуры воздуха в прослойке

· Чем длиннее (выше) прослойка, тем больше скорость движения воздуха и его расход, а, следовательно, и эффективность выноса влаги. С другой стороны, чем длиннее (выше) прослойка, тем больше вероятность недопустимого влагонакопления в утеплителе и на экране.

· Расстояние между входными и выходными вентиляционными отверстиями (высоту прослойки) принимаем равным Н = 12 м.

· Среднюю температуру воздуха в прослойке t₀ предварительно принимаем как

t₀ = 0,8t_ext = 0,8(-9,75) = -7,8 °С.

· Скорость движения воздуха в прослойке при расположении приточных и вытяжных отверстий на одной стороне здания:

м/с.

где - сумма местных аэродинамических сопротивлений течению воздуха на входе, на поворотах и на выходе из прослойки; в зависимости от конструктивного решения фасадной системы = 3…7; принимаем = 6.

· Площадь сечения прослойки условной шириной b = 1 м и принятой (в табл. 4.1) толщиной = 0,05 м: F = b = 0,05 м².

· Эквивалентный диаметр воздушной прослойки:

.

· Плотность воздуха в прослойке

.

· Количество (расход) воздуха, проходящего через прослойку:

.

· Коэффициент теплоотдачи поверхности воздушной прослойки ₀ предварительно принимаем по п. 9.1.2 СП [3]: ₀ = 10,8 Вт/(м²°С).

· Сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи внутренней части стены:

(м²°С)/Вт,

K_int = 1/R_0,int = 1/3,67 = 0,273 Вт/(м²°С).

· Сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи наружной части стены:

(м²°С)/Вт,

K_ext = 1/R_0,ext = 1/0,14 = 7,470 Вт/(м²°С).

· Коэффициенты

0,35120 + 7,198(-8,9) = -64,72 Вт/м²,

0,351 + 7,198 = 7,470 Вт/(м²°С).

· Уточняем среднюю температуру воздуха в прослойке:

°С,

где с - удельная теплоёмкость воздуха, с = 1000 Дж/(кг°С).

· Средняя температура воздуха в прослойке отличается от принятой ранее более чем на 5%, поэтому уточняем расчётные параметры.

· Скорость движения воздуха в прослойке:

м/с.

· Плотность воздуха в прослойке

.

· Количество (расход) воздуха, проходящего через прослойку:

.

· Уточняем коэффициент теплоотдачи поверхности воздушной прослойки:

Вт/(м²°С).

· Сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи внутренней части стены:

(м²°С)/Вт,

K_int = 1/R_0,int = 1/3,86 = 0,259 Вт/(м²°С).

· Сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи наружной части стены:

(м²°С)/Вт,

K_ext = 1/R_0,ext = 1/0,36 = 2,777 Вт/(м²°С).

· Коэффициенты

0,25920 + 2,777(-9,75) = -21,89 Вт/м²,

0,259 + 2,777 = 3,036 Вт/(м²°С).

· Уточняем среднюю температуру воздуха в прослойке:

°С

· Уточняем ещё несколько раз среднюю температуру воздуха в прослойке, пока значения на соседних итерациях не будут отличаться более, чем на 5% (табл. 4.3).

Таблица 4.3. Уточнение средней температуры воздух в вентилируемой прослойке

Расчётные параметры	Итерации (приближения)
	2	3	4	5	6
0	кг/м3	1,331	1,337	1,334	1,336	1,335
v	м/с	0,56	0,33	0,46	0,41	0,43
W	кг/(мc)	0,0372	0,0220	0,0305	0,0273	0,0284
0	Вт/(м2°С)	3,33	3,00	3,21	3,14	3,16
1/0	(м2°С)/Вт	0,300	0,333	0,312	0,319	0,316
R0,int	(м2°С)/Вт	3,67	3,91	3,89	3,90	3,89
Kint	Вт/(м2°С)	0,273	0,256	0,257	0,257	0,257
R0,ext	(м2°С)/Вт	0,14	0,38	0,36	0,37	0,36	...

Подобные документы

• Исследование температурно-влажностного состояния ограждающих конструкций здания

  Численное исследование температурно-влажностного состояния трёх вариантов возведения ограждающих конструкций здания. Анализ решений, характеризующихся наиболее благоприятным температурно-влажностным режимом. Расчёты на паропроницание и теплоустойчивость.
  
  курсовая работа [283,2 K], добавлен 31.03.2015
  

• Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

  Определение влажности воздуха в слоях ограждения. Расчет ограждения по зимним условиям эксплуатации здания. Меры против конденсации влаги на поверхности ограждения и по защите зданий от перегрева. Расчёт температурно-влажностного режима ограждения.
  
  методичка [275,7 K], добавлен 24.02.2011
  

• Тепловая защита зданий

  Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, исходя из зимних условий эксплуатации. Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций здания. Расчет влажностного режима (графоаналитический метод Фокина-Власова). Определение отапливаемых площадей здания.
  
  методичка [2,0 M], добавлен 11.01.2011
  

• Теплотехнический расчет ограждающих конструкций 2-х этажного жилого дома в г. Казань

  Проведение теплотехнического расчета стены, пола, потолка, наружных дверей и световых проемов жилого дома. Определение влажностного режима наружных ограждений. Выполнение проверки на отсутствие периодической конденсации на внутренних поверхностях здания.
  
  курсовая работа [246,9 K], добавлен 23.08.2014
  

• Улучшение тепловой защиты 5-ти этажного жилого дома

  Физический износ здания. Расчет геометрических и теплоэнергетических показателей. Расчет температурно-влажностного режима и теплоэнергетических показателей утепленного здания. Конструкция утепления. Расчет монолитного участка железобетонного перекрытия.
  
  дипломная работа [984,4 K], добавлен 15.05.2014
  

• Повышение теплозащитных качеств наружных ограждающих конструкций путем совершенствования методик расчета параметров тепломассопереноса

  Исследование состояния теплофизических свойств ограждающих конструкций зданий. Лабораторные исследования теплозащитных свойств ограждающих конструкций. Математическое моделирование 3-слойной ограждающей конструкции. Расчет коэффициента теплосопротивления.
  
  дипломная работа [4,2 M], добавлен 20.03.2017
  

• Расчеты влажностного режима наружных ограждений на увлажнение их парообразной влагой

  Средняя температура самого холодного месяца в качестве расчетной температуры наружного воздуха в расчете влажностного режима ограждения, обеспечение его оптимальных параметров. Сопротивления теплоотдаче у внутренней и наружной поверхности ограждения.
  
  контрольная работа [62,8 K], добавлен 27.01.2012
  

• Анализ проектных решений 20-ти квартирного жилого дома

  Проектные решения, направленные на повышение эффективности использования тепловой энергии. Температурный режим узлов отдельных ограждающих конструкций. Расчет влажностного режима наружных стен. Анализ структуры теплопотерь проектируемого здания.
  
  дипломная работа [2,3 M], добавлен 19.06.2011
  

• Расчет железобетонных конструкций на температурные и влажностные воздействия

  Методы моделирования работы железобетонной конструкции в стадии разрушения. Расчет фундаментов на температурно-влажностные воздействия. Оценка температурно-влажностных деформаций в железобетонных фундаментных конструкциях жилого здания в п. Батагай.
  
  отчет по практике [2,4 M], добавлен 23.09.2017
  

• Теплопередача ограждающих конструкций спортивного комплекса "Ледовой арены"

  Теплофизический расчет наружных ограждений спортивного зала, проверка ограждения на воздухопроницание. Расчет влажностного режима и стационарного температурного поля в ограждении. Коэффициенты теплопередач ограждающих конструкций и теплопотерь.
  
  курсовая работа [404,6 K], добавлен 16.02.2013
  

• Расчет многослойного наружного ограждения для пятиэтажного здания

  Расчет теплового и влажностного режимов ограждающих конструкций здания: толщина утепляющего слоя, воздухопроницание, температурное поле в ограждении, теплоустойчивость. Проверка внутренней поверхности ограждений на паропроницание и конденсацию влаги.
  
  курсовая работа [196,7 K], добавлен 23.11.2014
  

• Теплотехнический расчет ограждающей конструкции здания

  Анализ теплозащитных свойств ограждения, определяющихся его термическим сопротивлением. Теплотехнический расчет наружных ограждений с целью экономии топлива. Расчет влажностного режима наружных ограждений, возможность конденсации влаги в толще ограждения.
  
  курсовая работа [253,8 K], добавлен 16.07.2012
  

• Многоэтажное крупнопанельное каркасное здание

  Определение состава помещений. Теплотехнический расчет утеплителя в покрытии и наружной стены, светопрозрачных ограждающих конструкций, приведенного сопротивления теплопередаче непрозрачных ограждающих конструкций. Температурный режим конструкций.
  
  курсовая работа [183,9 K], добавлен 30.11.2014
  

• Разработка проекта 70-ти квартирного жилого дома

  Объемно-планировочное и конструктивное решение здания. Теплотехнический расчет наружной стены, ограждающих конструкций и чердачного перекрытия. Инженерно-геологические условия строительной площадки. Выбор типа фундамента и определение глубины заложения.
  
  дипломная работа [837,1 K], добавлен 07.10.2016
  

• Теплотехнический расчет помещения и наружных ограждений

  Характеристика здания и ограждающих конструкций. Распределение температур по толщине наружной стены. Определение общего сопротивления паропроницанию конструкции. Расчет интенсивности потока водяного пара. Расчет амплитуды колебаний температуры помещения.
  
  курсовая работа [129,9 K], добавлен 10.01.2012
  

• Реконструкция пожарного депо в селе Молочное

  Заключение о техническом состоянии реконструируемого здания, проверка состояния фундамента, стен и перекрытий. Теплотехнический расчет наружной стены и ограждающих конструкций. Определение коэффициента снеговой нагрузки для зданий с перепадами по высоте.
  
  дипломная работа [1,9 M], добавлен 09.11.2016
  

• Гараж на 25 автомобилей типа "Урал"

  Обоснования принятых архитектурно-планированных, конструктивных и инженерных решений. Расчёт наружной стены, покрытия, нагрузки на обрез фундамента, технико-экономических показателей здания. Определение состава и площадей санитарно-бытовых помещений.
  
  курсовая работа [367,8 K], добавлен 15.10.2014
  

• Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

  Этапы теплотехнического расчёта конструкции наружной стены, чердачного перекрытия, конструкции пола первого этажа над не отапливаемым подвалом. Выбор видов конструкции световых проёмов и наружных дверей. Теплотехнический расчет внутренних конструкций.
  
  курсовая работа [629,5 K], добавлен 03.12.2010
  

• Теплотехнический расчет ограждающих конструкций производственного здания

  Расчет сопротивления теплопередаче, тепловой инерции и толщины теплоизоляционного слоя наружной стены и покрытия производственного здания. Проверка на возможность конденсации влаги. Анализ теплоустойчивости наружного ограждения. Определение потерь тепла.
  
  курсовая работа [2,3 M], добавлен 13.02.2014
  

• Теплотехнический расчет внешней несущей стены

  Общий вид конструкции стены. Теплотехнический расчет чердачного перекрытия, определение нормированного сопротивления теплопередачи. Коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающих конструкций, расчет сопротивления паропроницанию в них.
  
  контрольная работа [769,0 K], добавлен 10.01.2012
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам