Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный

архитектурно-строительный университет

Кафедра общей и строительной физики

Строительный факультет

Курсовая работа

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ПОМЕЩЕНИЯ

Санкт-Петербург

2022



• Оглавление
• 1. Выборка исходных данных
• 1.1 Параметры микроклимата помещения
• 1.2 Определение фактической упругости пара в помещении и точки росы
• 1.3 Данные о климате
• 1.4 Конструкция ограждения
• 1.5 Теплофизические характеристики материалов
• 2. Определение нормы тепловой защиты и необходимой толщины утеплителя
• 2.1 Нормативное значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции по условию энергосбережения
• 2.2 Расчет толщины утеплителя
• 2.3 Требуемое значение теплопередаче ограждающей конструкции
• 2.4 Расчет толщины утеплителя
• 3. Определения распределения температур в толщине ограждения
• 3.1 Проверка внутренней поверхности ограждения на выпадение росы
• 3.2 Определение распределения температур в ограждении
• 3.3 Определение глубины промерзания по линии измерения температуры по толщине ограждения
• 4. Определение положения плоскости возможной конденсации графическим способом и по методике СП
• 4.1 Построение графика упругостей
• 4.2 Определение положения плоскости максимального увлажнения в соответствии с СП 50.13330.2012
• 5. Проверка влажностного режима ограждений
• 5.1 Определение Требуемого сопротивления паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации
• 5.2 Определение Rпвтр2 из условия ограничения приращения влажности увлажняемых слоев в течение периода влагонакопления
• 5.3 Решение вопроса о необходимости пароизоляционного слоя
• 6. Проверка ограждения на воздухопроницание
• 6.1 Определение требуемого значения сопротивления воздухопроницанию
• 6.2 Определение располагаемого сопротивления воздухопроницанию ограждения
• Заключение
• Графики
• Список литературы
• микроклимат помещение тепловая защита утеплитель
• 

1. Выборка исходных данных

Исходные данные - Серия 4, Номер 3.

1.1 Параметры микроклимата помещения

Помещение - Административное;

Температура внутреннего воздуха t_в = 19 °C;

Относительная влажность внутреннего воздуха ц_в = 43 %.

1.2 Определение фактической упругости пара в помещении и точки росы

Упругость насыщающих воздух водяных паров (максимальная упругость):

Е = 1,84*10^11*EXP(-5330/(273+19)) = 2175 Па.

Фактическая упругость (парциальное давление):

е_в = 935,3 Па.

Точка росы (обратным ходом из Прил.1):

t_р = 6,1 С



1.3 Данные о климате

Пункт строительства - Охотск.

Средние месячные температуры t_н, °C, упругости водяных паров воздуха e_н, Па.

Месяц
Величина	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
tн, °C	-7,5	-6,9	-1,8	-5,9	12,4	15,8	17,4	16,0	10,7	5,0	-0,8	-5,2
eн, гПа	3,0	3,1	4,1	6,5	9,7	12,9	14,9	14,2	10,7	7,5	5,5	4,0

Температура воздуха, °C:

Наиболее холодной пятидневки t_x5 =-25,0 °C;

Отопительного периода (<8°C) t_от = -2,0 °C.

Продолжительность периодов, сут.:

Влагонакопления z₀ = 136 сут.

Отопительного (<8°C) z_от = 209 сут.

Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь [v] - 3,9 м/с.

1.4 Конструкция ограждения

Разрез рассчитываемого ограждения

1- Раствор цементно-песчаный (1800)

д₁= 30 мм;

2- Керамический пустотный кирпич(брутто 1000 кг/м3) на ЦПР (1200)

д₂= 380 мм;

3- Плиты из стеклянного штапельного волокна (75)

д₃= ? мм;

4- Керамический пустотный кирпич(брутто 1000 кг/м3) на ЦПР (1200)

д₅= 120 мм.

1.5 Теплофизические характеристики материалов

По табл.1 определим влажностный режим помещения:

t_в = 19 °C, ц_в = 43 %, следовательно,

Режим - сухой.

По карте определим зону влажности, в которой расположен заданный населенный пункт:

Смоленск - зона 2 - нормальная.

По табл.2. определим влажностные условия эксплуатации ограждающей конструкции - А.

Из прил.Т СП выпишем значения характеристик материалов, составляющих данную конструкцию.

Таблица характеристик материалов.

№ слоя	Материал слоя (толщина, мм)		№ поз. по прил.Т СП	Плотность с, кг/м3	Коэффициенты
		Толщина слоя д, м			Теплопроводности л, Вт/(м•К)	Паропроницания м, мг/(м•ч•Па)
1	Раствор цементно-песчаный	0,03	201	1800	0,76	0,09
2	Керамический пустотный кирпич(брутто 1000 кг/м3) на ЦПР	0,38	189	1200	0,47	0,17
3	Плиты из стеклянного штапельного волокна	?	31	75	0,042	0,5
4	Керамический пустотный кирпич(брутто 1000 кг/м3) на ЦПР	0,12	189	1200	0,47	0,17



2. Определение нормы тепловой защиты и необходимой толщины утеплителя

2.1 Нормативное значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции по условию энергосбережения

Градусо-сутки отопительный период:

Х =

ГСОП = (19 - (-2,0))*227 = 4767 *сут.

Согласно табл.6 для стен административных помещений при ГОСП менее 6000

R = 1,200 м^2*К/Вт

в = 0,0003 м^2/(Вт*сут.)

Определим нормативное значение сопротивления теплопередаче по условию энергосбережения:

R_оэ = 1,4 + 0,0003 * 4767= 2,63 м^2*/Вт

2.2 Требуемое значение теплопередачи ограждающей конструкции по санитарно-гигиеническим условиям

По табл.3 определяем коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции:

б_в = 8,7 Вт / (м^2 * )

Нормальный перепад между температурой воздуха в помещении и температурой на внутренний поверхности ОК: Дt^н = 4,5 - для административного здания

Определим нормативное сопротивление теплопередаче по санитарно-гигиеническим условиям:

R_ос= (19-(-25))/(8,7*4,5) = 1,124 м^2/Вт

2.3 Требуемое значение теплопередаче ограждающей конструкции

R_ос= 1,124 м^2*/Вт

R_оэ = 2,63 м^2*/Вт

Определяем наибольшее:

R₀^тр = 2,63 м^2*/Вт

2.4 Расчет толщины утеплителя

По табл.4 определяем коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающей конструкции:

б_н= 23 Вт/(м^2 *)

Вычисление сопротивлений теплообмену наружной и внутренней поверхности ограждения и термических слоев с известными толщинами:

R_в = 1/8,7 = 0,115 м^2*/Вт

R_н = 1/23 = 0,043 м^2*/Вт

Вычисление сопротивлений теплообмену слоев стены (нумерация идет из дома на улицу):

R₁ = 0,03/0,76 = 0,039 м^2*/Вт

R₂ = 0,38/0,47= 0,809 м^2*/Вт

R₅ = 0,12/0,47= 0,255 м^2*/Вт

Вычисление требуемой толщины утеплителя:

R_ут^тр = 2,63 - (0,115+0,043+0,039+0,809+0,255) = 1,369 м^2*/Вт

Вычисление требуемой(максимальной) толщины утепляющего слоя (пенополиуретан):

д_ут^тр= 1,369 * 0,042 = 0,0574 м

округляем в большую сторону до кратного строительному модулю значения: д_ут^тр= 0,06 м

Термическое сопротивление утеплителя после унификации толщины:

R_ут^тр = 0,06 / 0,042 = 1,429 м^2*/Вт

Полученное термическое сопротивление всего пирога с учетом унифицированной толщины:

R₀ = 0,115+0,043+0,039+0,809+1,429+0,255 = 2,69 м^2*/Вт

Получившееся сопротивление БОЛЬШЕ требуемого:

R₀^тр = 2,69 м^2*/Вт - ВЕРНО.



3. Определения распределения температур в толщине ограждения

3.1 Проверка внутренней поверхности ограждения на выпадение росы

Вычисление температуры на внутренней поверхности ограждения при наружной температуре самой холодной пятидневки (-32 °C):

19 - ((19 - (-25))/ 2,69) *0,115 = 17,1 °C

Проверка на возможность выпадения росы:

17,1 °C

t_р = 6,1 °C

По стене помещения роса выпадать НЕ будет.

Термическое сопротивление слоёв:

R = R₁ + R₂ + R₃ + R₄

R = 0,039 + 0,809 + 1,429 + 0,255 = 2,532

Определим по эмпирической формуле температуру по внутренней поверхности стены в углу стыковки наружных стен:

19 - (19 - (-25))/ (2,532 +1/8,7)*(3/8,7)= 13,3 °C

13,3 °C

t_р = 6,1 °C

По стене помещения в углу стыковки наружных стен роса выпадать НЕ будет.

При 13,3 °C максимальная допустимая упругость пара e_в* = 1502 Па.

Максимально допустимая упругость пара при t_в = 19°C равна E = 2175 Па, тогда максимально допустимая относительная влажность равна:

ц * = 69%

3.2 Определение распределения температур в ограждении

Расчет плотности теплового потока q, постоянного во всех сечениях ограждения:

Принимаем наружную температуру равную средней температуре за самый холодный месяц (январь):

t_н = -7,5 °C

q = (19 - (-7,5)) / 2,69 = 9,851 Вт/м^2

Расчет температур на внутренних и внешних поверхностях ограждения (распределение температур):

и остальные аналогично

19 - 9,851 * 0,115 = 17,9 °C

t₁₂ = 19 - 9,851 * (0,115+0,039) = 17,5 °C

t₂₃ = 19 - 9,851 * (0,115+0,039+0,809) = 9,5 °C

t₃₄ = 19 - 9,851 * (0,115+0,039+0,809+1,429) = -4,6 °C

t _н = 19 - 9,851 * (0,115+0,039+0,809+1,429+0,255) = -7,1 °C

3.3 Определение глубины промерзания по линии измерения температуры по толщине ограждения

Определим глубину промерзания стены (при температуре самой холодной пятидневки):

= - 25 °C

Расчет плотности теплового потока q, постоянного во всех сечениях ограждения:

q = (19 - (-25)) / 2,69 = 16,357 Вт/м^2

Расчет температур на внутренних и внешних поверхностях ограждения (распределение температур):

и остальные аналогично

19 - 16,357 * 0,115 = 16,6 °C

t₁₂ = 19 - 16,357* (0,115+0,039) = 16,5 °C

t₂₃ = 19 - 16,357* (0,115+0,039+0,809) = 3,2 °C

t₃₄ = 19 - 16,357* (0,115+0,039+0,809+1,429) = -20,0 °C

t _н = 19 - 16,357* (0,115+0,039+0,809+1,429+0,255) = -24,3 °C

Максимальные упругости водяных паров при соответствующих температурах ограждения:

E_в = 1,84 *10^11 * EXP(-5330/(273+16,6)) = 1863,2 Па

E₁₂ = 1,84 *10^11 * EXP(-5330/(273+16,5)) = 1855,6 Па

E₂₃ = 1,84 *10^11 * EXP(-5330/(273+3,2)) = 765,5 Па

E₃₄ = 1,84 *10^11 * EXP(-5330/(273-20,0)) = 130,5 Па

E_н = 1,84 *10^11 * EXP(-5330/(273-24,3)) = 90,6 Па

Температура промерзания будет установлена при 0 °C (то есть в 3 слое стены), определим глубину промерзания с помощью графика 2:

L = 172 мм



4. Определение положения плоскости возможной конденсации по методике СП 50.13330.2012

4.1 Определение сопротивления паропроницанию

Определим сопротивление паропроницанию ограждающего слоя каждого слоя и конструкции в целом:

= 0,03/0,09= 0,333 м^2*ч*Па/мг

= 0,38/0,17= 2,235 м^2*ч*Па/мг

= 0,06/0,5 = 0,12 м^2*ч*Па/мг

= 0,12/0,17= 0,706 м^2*ч*Па/м

R_п = 0,333 + 2,235 + 0,12 + 0,706 = 3,394 м^2*ч*Па/мг

Максимальные упругости водяных паров при соответствующих температурах ограждения (за месяц с минимальным средним показателем температур):

E_в = 1,84 *10^11 * EXP(-5330/(273+17,9)) = 2030 Па

E₁₂ = 1,84 *10^11 * EXP(-5330/(273+17,5)) = 1979,4 Па

E₂₃ = 1,84 *10^11 * EXP(-5330/(273+9,6)) = 1177,3 Па

E₃₄ = 1,84 *10^11 * EXP(-5330/(273-4,6)) = 436,9 Па

E_н = 1,84 *10^11 * EXP(-5330/(273-7,1)) = 362,5 Па

Значение фактической упругости водяных паров на улице:

e_н = 0,9 * 362,5 = 326,3 Па

e_в = 935,3 Па (см пункт 1.2)

4.2 Определение положения плоскости максимального увлажнения в соответствии с СП 50.13330.2012

Используя значения среднемесячных температур, определим средние значения температуры и упругости водяных паров в период влагонакопления (t<0°C)

t_н.отр = (-7,5 - 6,9 - 1,8 - 0,8 - 5,2) / 5 = -4,4 °C

e_н.отр = (300 + 310 + 410 + 550 + 400) / 5 = 394 Па

Вычисляем комплекс, характеризующий температуру в плоскости максимального увлажнения, значения которого посчитаем для каждого слоя:

= 5330 * (3,394*(19+4,4)) / (2,69*(935,3-394)) * 0,09 / 0,93 = 34,5(°С)2/Па

= 5330 * (3,394*(19+4,4)) / (2,69*(935,3-394)) * 0,083 / 0,78 = 105,4(°С)2/Па

= 5330 * (3,394*(19+4,4)) / (2,69*(935,3-394)) * 0,05 / 0,041 = 3467,7(°С)2/Па

= 5330 * (3,394*(19+4,4)) / (2,69*(935,3-394)) * 0,11 / 0,87 = 105,4(°С)2/Па

Обратным ходом определим значения температур в плоскости максимального увлажнения по табл.8.1:

t_M.y1 >> 18 °C

t_M.y2 = 2,17 °C

t_M.y3 << -25 °C

t_M.y4 = 2,17 °C

Расчет плотности теплового потока q, постоянного во всех сечениях ограждения:

q = (19 - (-44)) / 2,69 = 8,714 Вт/м^2

Определим температуры на границе слоев при средней температуре наружного воздуха с отрицательными среднемесячными температурами:

19 - 8,714 * 0,115 = 18,0°C

t₁₂ = 19 - 8,714 * (0,115+0,039) = 17,7°C

t₂₃ = 19 - 8,714 * (0,115+0,039+0,809) = 10,6°C

t₃₄ = 19 - 8,714 * (0,115+0,039+0,809+1,429) = -2,3°C

t _н = 19 - 8,714 * (0,115+0,039+0,809+1,429+0,255) = -4,1°C

Запишем получившиеся данные в виде таблицы:

Номер слоя	Материал		Температура на границе слоев, оС
			tму , оС	Внутренняя поверхность слоя	Наружная поверхность слоя
1	Раствор цементно-песчаный (1800)	34,5	>>18	18,0	17,7
2	Керамический пустотный кирпич из ЦПР(1200)	105,4	2,17	17,7	10,6
3	Плиты их стеклянного штапельного волокна(75)	3467,7	<<-25	10,6	-2,3
4	Керамический пустотный кирпич из ЦПР(1200)	105,4	2,17	-2,3	-4,1

У более холодного слоя 4 значение t_м.уi выше его температуры, а у более тёплого слоя 3 значение t_м.уi ниже его температуры, значит, плоскость максимального увлажнения находится на границе этих слоёв.

Исходя из графика 3:

Rпв = 2,688 м^2*ч*Па/мг

Rпн = 3,394-2,688 = 0,706 м^2*ч*Па/мг



5. Проверка влажностного режима ограждений

5.1 Определение Требуемого сопротивления паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации

Запишем наружные температуры периода по месяцам в табличном виде, температуру в плоскости конденсации возьмем с графика 3 при Rпв.

Наименование периода	Индекс	Месяцы периода	Число месяцев в периоде, z	Средняя наружная температура периода	Температура и максимальная упругость в плоскости конденсации
					t,	E, Па
Зимний	«зим»	I, II, XII	3		-3,7	456,8
Весенне-осенний	«во»	III, XI	2		-1,3	636,9
Летний	«лет»	IV, V, VI, VII, VIII, IX, X	7		12,7	1422,7

Определение среднегодовых значений Е и е_нг:

Е = (456,8 * 3 + 636,9*2 + 1422,7*7)/12 = 1050,3 Па

е_нг = (300 + 310 + 410 + 650 + 970 + 1290 + 1490 + 1420 + 1070 + 750 + 550 + 400)/12 = 808,8 Па

Определение R_пв^тр1:

Полученное значение < 0,706 , поэтому в увлажняемом слое влага не накапливается. Конструкция удовлетворяет нормативным требованиям пароизоляции из условия недопустимости накопления влаги за год эксплуатации

5.2 Определение R_пв^тр2 из условия ограничения приращения влажности увлажняемых слоев в течение периода влагонакопления

Увлажняемый слой - плиты из стеклянного штапельного волокна плотностью 75 кг/м³ и толщиной 60 мм.

По таблице 10 определим предельно допустимое приращение влажности в материале для увлажняемого слоя :

з=(0,0024 * 136 * 24 * (442,8 - 394)) / 0,706 = 541,47 Па*ч/м²*°С*Вт

R_пв^тр2 = (0,0024*136*24*(935,3-442,8)) / (75*0,06*3+541,47) = 6,952 м²*ч*Па/мг

R_пв > R_пв^тр2

2,688 > 6,952 - неверно, приращение влажности в материале увлажняемого слоя в период влагонакопления превышает допустимое значение, возможно переувлажнение утеплителя.



5.3 Решение вопроса о необходимости пароизоляционного слоя

Определим дефицит сопротивления паропроницанию внутренних слоёв конструкции:

R_пв^тр1 - R_пн = -0,336 - 0,706 = 1,042 м^2*ч*Па/мг

R_пв^тр2 - R_пн = 6,952 - 2,688 = 4,264 м^2*ч*Па/мг

Max (R_пв^тр1 - R_пн; R_пв^тр2 - R_пн) = 3,694 м^2*ч*Па/мг

По Табл.11 выберем материал способный взять на себя часть недостающей пароизоляции, например, наиболее оптимальным станет - полиэтиленовая пленка толщиной 0,16 мм и сопротивлением паропроницанию R =7,7 м^2*ч*Па/мг .

Итоговое R_пн = 2,688 + 7,7 = 10,388 м^2*ч*Па/мг

Данное сопротивление паропроницанию удовлетворяет условиям ненакопления и неприращения влаги в конструкции.



6. Проверка ограждения на воздухопроницание

6.1 Определение требуемого значения сопротивления воздухопроницанию

Определим удельный вес наружного воздуха (при температуре самой холодной пятидневки):

= 3463 / (273 - 25) = 13,96 Н / м^2

Определим удельный вес внутреннего воздуха:

= 3463 / (273 + 19) = 11,86 Н / м^2

По таблице 12 определим поперечную воздухопроницаемость для наружных стен: G^н = 0,05 кг/(м²*ч)

Определим разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждения:

= 0,55 * 22 * (13,96 - 11,86) + 0,03 * 13,96 * 3,9² = 31,78 Па

Требуемое сопротивление воздухопроницанию конструкции:

R_и^тр = 31,78 / 0,5 = 63,56 м² * ч * Па / кг

6.2 Определение располагаемого сопротивления воздухопроницанию ограждения

Используя табл.13 определим значения сопротивлений воздухопроницанию для каждого слоя и выпишем их в табличной форме (учитывая фактические толщины слоев):

№	Материал	Толщина слоя, м	Пункт табл. 13 (С1[1])	Сопротивление
				Rиi, м2*ч*Па/кг
1	Раствор цементно-песчаный (1800)	0,03	27	373
2	Керамический пустотелый кирпич на ЦПР (1200)	0,38	5	18
3	Плиты из стеклянного штапельного волокна	0,06	22(примечание 2)	0
4	Керамический пустотелый кирпич на ЦПР (1200)	0,12	5	1

Вследствие аддитивности сопротивления воздухопроницанию, найдем общее сопротивление для ограждения:

R_и = 373 + 18 + 1 = 392 м²* ч * Па / кг

Сравниваем получившееся значение с требуемым:

R_и = 392 м² * ч * Па / кг

R_и^тр = 63,56 м² * ч * Па / кг

Ограждение удовлетворяет нормативным требованиям по воздухопроницаемости.

2.1 

Заключение

Пункт строительства - Смоленск.

Назначение помещения - Административное.

Толщина утеплителя - 0,06 метров.

Дополнительный пароизоляционный слой - полиэтиленовая пленка толщиной 0,16 мм и сопротивлением паропроницанию R =7,7 м^2*ч*Па/мг.

Ограждение соответствует всем нормативным требованиям по тепловой защите, влажностному режиму поверхности, толщи и инфильтрации.

Общая толщина - 0,59 метров.

Глубина промерзания стены - 0,16 метров.

Общее сопротивление теплопередачи - 2,69 м^2*К / Вт

Коэффициент теплопередачи - 1/2,69 = 0,372 Вт / (м^2*К)

Действующий перепад давления - 31,78 Па



Список литературы

1. СП 50.13330.2012 Актуализированная версия СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий, 2012.

2. СП 131.13330.2012 Актуализированная версия СНиП 23-01-99*. Строительная климатология, 2012.

3. СП 23-101-2003 Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий. М, 2004.

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

Размещено на Allbest.ru

...