Використання теплових вторинних енергоресурсів

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТТВА ТА АРХІТЕКТУРІ

Факультет : Санітарно -технічний

Кафедра: ТЕПЛОГАЗОПОСТАЧАННЯ, ВЕНТІЛЯЦІЇ І

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ ПО ДИСЦИПЛІНІ

„будівельна теплофізика”

Використання теплових вторинних енергоресурсів

Спеціальність: теплогазопостачання і вентіляція

Виконав : студент групи ТВЗ -45

Григорук К.А.

Перевірив: доц. Ланцберг Н. Г.

м. Харків 2009р.

ЗМІСТ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

ЗАДАННЯ НА ПРОЕКТУВАНИИЯ

1. ТЕПЛОТЕХИЧНІЙ РОЗРАХУНОК ОГОРОДЖУВАЛЬНІХ КОНСТРУКЦІЙ

1.1 Вибір теплофізичних характеристик будівельних матеріалів

1.2 Розрахунок стінової огороджувальної конструкції

1.3 Розрахунок горищного перекриття

1.4 Розрахунок підлоги на лагах

2. РОЗРАХУНОК ТЕПЛОСТІЙКОСТІ СТІНОВОЇ ОГОРОДЖУВАЛЬНОЇ КОНСТРУКЦІЇ

3. РОЗРАХУНОК ОПІРУ ПОВІТРЯ ПРОНИКНЕННЮ СТІНОВОЇ ОГОРОДЖУВАЛЬНОЇ КОНСТРУКЦІЇ

4. РОЗРАХУНОК ВОЛОГІСНОГО РЕЖІМУ СТІНОВОЇ ОГОРОДЖУВАЛЬНОЇ КОНСТРУКЦІЇ

4.1 Розрахунок стінової огороджувальної конструкції на можливу концентрацію водяної парі у ії товщі

4.2 Розрахунок опору паропроникненню стінової огороджувальної конструкції за річний період

4.3 Розрахунок опору паропронікненню стінової огороджувальної конструкції виходячи з умов не накопичення вологи в огородженні за період з середньомісячними від'ємними температурами

Перелік літератури

ЗАДАННЯ НА ПРОЕКТУВАНИИЯ.

1. Стінова конструкція

Передос-тання цифра шрифту залікової книжки	д1, м	д2, м	Внутр. пов. конст-рукції	Номер матеріалу шару	Зов. пов. кон-стру-кції	Остання цифра шрифту	tв, 0С	ц, %	Місто
8	0,02	0,38		1	2	3	4		6	22	75	Львів
				73	25	138	92

2. Горищні покриття

Номер за журналом	Номер шару на рисунку	Опис матеріалів шарів	Товщина, відповідно, д (м)	Рисунок
Горищне покриття з кровлею зі штучних матеріалів
2	1	73	0,02
	2	1	0,22
	3	186	0,004
	4	133	?
	5	71	0,02

3. Конструкція підлоги прийнята на лагах по ґрунту.

1. ТЕПЛОТЕХИЧНІЙ РОЗРАХУНОК ОГОРОДЖУВАЛЬНІХ КОНСТРУКЦІЙ

1.1 Вибір теплофізичних характеристик будівельних матеріалів

№ п/п	Характеристика або розрахункова величина	Позначення	Значення характери-тики
1	2	3	4
1.	Вологісний режим приміщення		Вологий
2.	Зона вологості в якій розташовано місто		Нормальної вологості
3.	Умова експлуатації конструкції		Б
4.	Матеріал стіни:	кг/м3
	Перший шар (внутрішня штукатурка) вапняно-піщаний розчин	с1	1600
	Другий шар керамзитобетон на кварцевом піску з порізацією	с2	1200
	Третій шар (утеплювач) плити напівтверді мінераловатні на крохмальному в'яжучому	с3	200
	Четвертий шар цегляна кладка з керамічної пустотної, шильностью 1300 кг/м3 на цементно-піщаному розчині	с4	1400
5.	Коефіцієнт теплопровідності матеріалу	Вт/м• 0С
	Перший шар	л1	0,81
	Другий шар	л2	0,58
	Третій шар	л3	0,08
	Четвертий шар	л4	0,58
6.	Коефіцієнт теплозасвоєння	Вт/м2• 0С
	Перший шар	S1	9,76
	Другий шар	S2	7,72
	Третій шар	S3	1,11
	Четвертий шар	S4	7,56
7.	Коефіцієнт паропроникнення	мг/( м• год •Па)
	Перший шар	м1	0,12
	Другий шар	м2	0,075
	Третій шар	м3	0,38
	Четвертий шар	м4	0,16
8	Коефіцієнт поглинання сонячної радіації матеріалом зовнішньої поверхні стінової конструкції	с	0,3
9	Матеріал горищного перекриття	кг/м3
	Перший шар (внутрішня штукатурка) вапняно-піщаний розчин	с1	1600
	Другий шар з/б пустотна лита	с2	2500
	Третій шар руберойд	с3	600
	Четвертий шар плити м'які напівтверді на синтетичному бітумному в'яжуєчому	с4	300
	П'ятий шар цементно-піщаний розчин	с5	1800
	Коефіцієнт теплопровідності матеріалу	Вт/м• 0С
	Перший шар	л1	0,81
	Другий шар	л2	2,04
	Третій шар	л3	0,17
1	2	3	4
	Четвертий шар	л4	0,09
	П'ятий шар	л5	0,93
	Коефіцієнт теплозасвоєння	Вт/м2• 0С
	Перший шар	S1	9,76
	Другий шар	S2	16,95
	Третій шар	S3	3,53
	Четвертий шар	S4	1,44
	П'ятий шар	S5	11,09
	Матеріал підлоги
	Підлога соснова з подільним волокном
	Товщина першого шару (деревина)	д1 (м)	0,04
	Товщина другого шару ( повітряний прошарок)	д2 (м)	0,22
	Коефіцієнт теплопровідності матеріалу	Вт/м• 0С
	Перший шар	л1	0,29
	Другий шар	л2	0,19

Кліматичні характеристики будівництва.

№ п/п	Розрахункова величина	Позначення	Значення характери-тики
1	2	3	4
1	Середня температура найбільш холодних п'яти діб забезпеченістью 0,92	0С	-19
2	Середня температура найбільш холодної доби забезпеченістью 0,92	0С	-23
3	Середня температура найбільш холодної доби забезпеченістью 0,98	0С	-24
4	Температурна зона за картою температурного зонування		2
5	Середня температура по місяцях	0С
	Січень		-5
	Лютий		-4,2
	Березень		0,3
	Квітень		6,7
	Травень		12,7
	Червень		15,2
	Липень		17,4
	Серпень		16,5
	Вересень		1,3
	Жовтень		7,7
	Листопад		2,4
	Грудень		-2,6
6	Потужність водяної пари зовнішнього повітря по місяцях	гПа
	Січень		4,6
	Лютий		4,8
	Березень		5,7
	Квітень		7,9
	Травень		11,3
	Червень		14,7
	Липень		16,1
1	2	3	4
	Серпень		15,5
	Вересень		12,6
	Жовтень		9,4
	Листопад		7,6
	Грудень		5,6
7	Географічна широта міста		50
8	Мінімальна швидкість вітру по румбах за липень	м/с	0
9	Максимальна із середніх швидкостей вітру по румбах за січень	м/с	6,4
10	Максимальна (пряма) сонячна радіація в липні	Вт/м2	601
11	Середня (розсіяна) сонячна радіація в ліпні	Вт/м2	174
12	Максимальна амплітуда коливань температури зовнішнього повітря в липні	0С	19,3

1.2 Розрахунок стінової огороджувальної конструкції

Ціль цього розрахунку - визначити опір теплопередачі R₀; товщину утеплювача в огородженні, при якому всередині приміщення забезпечується заданий температурний режим з урахуванням необхідних економічних показників. волога будівельний стіновий конструкція

Задаємось інтервалом теплової інерції 4 < D< 7, при цьому в якості tз приймаємо температуру найбільш холодних діб забезпеченостю 0,92, яка підраховується формулою:

t_хзд = (t_х1д + t_х5д)/ 2; t_хзд = ( -23 - (-19))/2 = -21⁰С

Визначаємо необхідне з санітарно - гігієнических вимог опору теплопередачі огородження, м²• ⁰С/ Вт

R_о^н = (n • (t_в- t_з))/ ? t^н • Ь_в; R_о^н = (1•(22-(-21))) / 6• 8,7 = 0,82 м²• ⁰С/ Вт

де t_в - значення розрахункової температури повітря в приміщенні, приймаємо за вихідними даними;

t_з - нормативний температурний перепад між температурою внутрішнього повітря і температурою внутрішньої конструкції, прийнятий за [3];

n - коефіцієнт, що враховує положення стосовно зовнішнього повітря, приймаємо за [3].

Необхідний опір теплопередачі який визначаємо за санітарно - гігієническими нормами R_о^н =0,82 м²• ⁰С/ Вт, нормативне значення опору теплопередачі зовнішніх огорожу вальних конструкцій R_норм для стін з цегли або керамічних каменів і дрібних блоків повнотілих з утеплювачем для другої температурної зони України R_о^н =1,7 м²• ⁰С/ Вт.

Обчислюємо опори тепловіддавання і сприйняття теплоти на поверхностях огородження,

м²• ⁰С/ Вт:

R_вн =1/ Ь_вн = 1/8,7 =0,114; R_зов = 1/ Ь_зов = 1/23 =0,043б[м²• ⁰С/ Вт];

де Ь_вн - коефіцієнт сприймання теплоті внутрішнього огородження;

Ь_зов - коефіцієнт тепловіддавання на зовнішній поверхні огородження для зимовіх умов, прийнятий за [3].

Вичислюємо термічний опір окремих шарів огородження, крім шару утеплювача м²• ⁰С/ Вт:

R₁ = д₁/ л₁ = 0,02/ 0,81 = 0,024; R₂ = д₂/ л₂ = 0,38/ 0,58 = 0,655; R₄= д₄/ л₄ = 0,12/ 0,58 = 0,207,

де д₁, д₂, д₄ - товщини ,м; л₁, л₂, л₄ - коефіцієнти теплопровідності конструктивних шарів огородження, Вт/м •⁰С.

R_норм= R₁+ R₂+ R₃+ R₄+ R_зов, звідси R₃= R_норм - (R₁+ R₂+ R₃+ R_зов)

R₃= 1,7 - ( 0,114+0,024+0,655+0,207+0,043) = 0,657 м²• ⁰С/ Вт.

Необхідну товщину утеплювача д₃ = д_ут визначаємо за формулою:

д₃ = R₃• л₃ = 0,657 • 0,08 = 0,0527

де л₃ - коефіцієнт теплопровідності матеріалу утеплювача, Вт/м •⁰С.

Округляємо розрахункове значення товщини шару утеплювача до найближчого більшого нормативного типорозміру теплоізоляційних виробів.

Розрахуємо теплову інерцію з урахуванням значення д_ут , яке було округлено:

D = R₁• S₁+R₂• S₂+R₃• S₃+R₄• S₄;

D = 0,024• 9,76 + 0,655• 7,72 + 0,657• 1,11 + 0,207 • 7,56 = 1,7 м²• ⁰С/ Вт

Термічний опір конструкції складає :

R₀ = R_вн+ R₁+ R₂+ R₃+ R₄+ R_зов;

R₀ = 0,114 + 0,024 + 0,655 + 0,657 + 0,207 + 0,043 = 1,7 м²• ⁰С/ Вт.

1.3 Розрахунок горищного перекриття

Визначаємо необхідний опір теплопередачі огородження, м²• ⁰С/ Вт. Для цього задаємось інтервалом теплової інерції 4 < D< 7, при цьому призначаємо в якості t_з - температуру найбільш холодних трьох діб забезпеченістю 0,92, t_хзд = (t_х1д + t_х5д)/ 2; t_хзд =( -23 - (-19))/2 = -21⁰С.

Розрахуємо необхідний опір теплопередачі

R_о^н = (n • (t_в- t_з))/ ? t^н • Ь_в; R_о^н = (1•(22-(-21))) / 4 • 8,7 = 1,24 м²• ⁰С/ Вт

Необхідний опір теплопередачі який визначено за санітарно - гігієническими нормами R_о^н =1,24 м²• ⁰С/ Вт, нормативне значення опору теплопередачі R_норм для горищних перекриттів для другої зони України R_норм = 2,5 м²• ⁰С/ Вт.

Тому що R_о^н< R_норм , за розрахунковий - приймаємо нормативний опір теплопередачі.

Опори сприйняття теплоти на внутрішній і зовнішній поверхні огороджувальної конструкції, м²• ⁰С/ Вт:

R₁ = д₁/ л₁ = 0,02/ 0,81 = 0,025; R₂ = д₂/ л₂ = 0,22/ 2,04 = 0,108; R₃= д₃/ л₃= 0,004/ 0,17 = =0,023, R₅= д₅/ л₅= 0,02/ 0,93 = 0,025.

R_норм= R₁+ R₂+ R₃+ R₄+ R₅+R_зов, звідси R₃= R_норм - (R₁+ R₂+ R₃+ R₅+R_зов)

R₃= 2,5 - ( 0,114+0,025+0,108+0,023+0,022+0,083) = 2,12 м²• ⁰С/ Вт.

д₄= R₄ • л₄ = 2,12• 0,09 = 0,191м.

Округляємо розрахункове значення товщини шару утеплювача до найближчого більшого нормативного типорозміру теплоізоляційних виробів ( у нашому випадку до 0,2 м).

Перевіряємо правильності вибору розрахункової температури зовнішнього повітря t_з.

Розрахуємо теплову інерцію з урахуванням значення д_ут , яке було округлено:

D = R₁• S₁+R₂• S₂+R₃• S₃+R₄• S₄+R₅• S₅;

D = 0,025• 9,76 + 0,108• 16,95 + 0,023• 3,53 + 2,12 • 7,56+0,022• 11,09 = 5,17

Отримане значення D знаходиться в інтервалі теплової інерції (4 <5,17< 7 ), отже розрахунок закінчений.

При цьому, термічний опір конструкції складає

R₀ = R_вн+ R₁+ R₂+ R₃+ R₄+ R₅+ R_зов;

R₀ = 0,114 + 0,025 + 0,108 + 2,12 + 0,022 + 0,083 = 2,495 м²• ⁰С/ Вт.

1.4 Розрахунок підлоги на лагах

Термічний опір теплопередачі підлоги, що торкаються не з повітрям, а з ґрунтом визначаються приблизно. В теплотехнічному відношенні підлоги поділяються на утепленні та не утепленні на лагах або на ґрунті. При будівництві жилих та громадських будинків використовують тільки утеплену підлогу.

Для таких конструкцій визначають термічний опір теплопередачі окремих зон підлоги на лагах R_пл , (м²• ⁰С/ Вт):

1 зона - R_пл¹ = 1/0,85 (R_ил¹ + ? R_ут);

2 зона - R_пл² = 1/0,85 (R_ил² + ? R_ут);

3 зона - R_пл³ = 1/0,85 (R_ил³ + ? R_ут);

4 зона - R_пл⁴ = 1/0,85 (R_ил⁴ + ? R_ут);

де R_пл¹, R_пл², R_пл³, R_пл⁴ - значення термічного опору теплопередачі окремих зон не утеплювальних підлог, відповідно чисельно дорівнюють 2,2; 4,3; 8,6; 14,2 , (м²• ⁰С/ Вт);

? R_ут - сума значень термічного опору теплопередачі утепленого шару підлоги на лагах, (м²• ⁰С/ Вт).

Значення розраховують по рівнянню:

? R_ут = R_вш + д_д / л_д;

де R_вш = 0,19 м²• ⁰С/ Вт - термічний опір повітряного шару;

д_д - товщина шару з дошок, м;

л_д - коефіцієнт теплопровідності матеріалу з дерева, (Вт / м²• ⁰С).

1 зона - R_пл¹ = 1/0,85 • ( 2,2 + 0,19 + 0,04/ 0,29) = 3,0 м²• ⁰С/ Вт;

2 зона - R_пл² = 1/0,85 • ( 4,3+ 0,19 + 0,04 /0,29) = 5,46 м²• ⁰С/ Вт;

3 зона - R_пл³ = 1/0,85 • ( 8,6 + 0,19 + 0,04 / 0,29) = 10,54 м²• ⁰С/ Вт;

4 зона - R_пл⁴ = 1/0,85 • ( 14,2 + 0,19 + 0,04/0,29) = 17,15 м²• ⁰С/ Вт.

Коефіцієнт теплопередачі ?К_пл , (Вт / м²• ⁰С), для окремих зон утеплених підлог на лагах дорівнююся:

1 зона - К_пл= 1/ R_пл¹= 1/ 3,0 = 0,33 Вт / м²• ⁰С;

2 зона - К_пл= 1/ R_пл²=1/ 5,46 = 0,18 Вт / м²• ⁰С;

3 зона - К_пл= 1/ R_пл³=1/ 10,54 = 0,09 Вт / м²• ⁰С;

4 зона - К_пл= 1/ R_пл⁴=1/ 17,15 = 0,06 Вт / м²• ⁰С.

2. РОЗРАХУНОК ТЕПЛОСТІЙКОСТІ СТІНОВОЇ ОГОРОДЖУВАЛЬНОЇ КОНСТРУКЦІЇ

Розрахунок теплостійкості зовнішньої стіни виконується для самого теплого місяця року - липня.

Ціль - визначити амплітуду коливання температури на внутрішній поверховості огородження А_{ф в} і порівняти ії з необхідною амплітудою коливання А_ф^н_в. Якщо А_{ф в} > А_ф^н_в необхідно прийняти міри для зменшення дійсної амплітуди коливання температури на внутрішній поверхні стіни.

Середньомісячна температура липня за завданням t_з (Липень) = 17,4 ⁰С

А_ф^н_в = 2,5- 0,1(t_з - 21) = 2,5 - 0,1( 17,4- 21) = 2,5 ⁰С.

Обчислюємо коефіцієнт тепловіддавання на зовнішній поверхні огородження для літніх умов:

Ь_зов = 1,16 ( 5 + 10vн) = 1,16 ( 5 + 10v1) = 17,4;

де н - мінімальна із середніх швидкостей вітру по румбах за липень ( приймаємо за завданням, але не менше 1 м/с)

Визначаємо величину розрахункової амплітуди коливання температури зовнішнього повітря А_ф^розр_з, ⁰С:

А_ф^розр_з = 0,5 А_{ф з} + (с • ( І_мах - І_ср)) = 0,5 • 19,3 + ( 0,3 • (601- 174)) / 17,4 = 17,01;

де А_{ф з} - максимальна амплітуда добових коливань температури зовнішнього повітря в липни, ⁰С, за вихідними даними ; с - коефіцієнт поглинання сонячної радіації зовнішньої поверхні огородження; І_мах , І_ср - максимальне і середнє значення сумарної радіації (прямої і розсіяної), в Вт / м².

Розрахуємо коефіцієнті тепло засвоєння зовнішньої поверхні окремих шарів огороджувальної конструкції, Y. Розрахунок починаємо з першого внутрішнього шару. Тому що теплова інерція першого шару D = 0,117 < 1, коефіцієнт тепло засвоєння розраховуємо за формулою:

Y₁= (R₁• S₁² + Ь_в) / (1 + R₁• Ь_в) = ( 0,024• 9,76² + 8,7) / ( 1+ 0,024•8,7) = 9,09 Вт / м²• ⁰С.

Коефіцієнт теплозасвоєння зовнішньої поверхні другого шару Y₂, Вт / м² • ⁰Сб приймаємо залежно від величини D₂= R₂ • S₂. Теплова інерція другого шару D₂= 3,127>1, коефіцієнт тепло засвоєння Y₂= S₂, Y₂= 7,72 Вт / м² • ⁰С.

Коефіцієнт теплозасвоєння Y₃ зовнішньої поверхні третього шару: D₃ = 0,657• 1,11 = =0,723 < 1, коефіцієнт теплозасвоєння Y₃

Y₃ = (R₃• S₃² + Y₂) / (1 + R₁• Y₂) = (0,657• 1,11² + 7,72) / ( 1+ 0,657•7,72) = 1,41 Вт / м²• ⁰С.

Коефіцієнт теплозасвоєння Y₄ зовнішньої поверхні четвертого шару: D ₄ = 1,56>1, коефіцієнт теплозасвоєння Y₂= S₂, Y₂= 7,56 Вт / м² • ⁰С.

Визначаємо величину згасання розрахункової амплітуди коливання температури зовнішнього повітря в чотирьох шаровому огородженні:

н = 0,9• е ^{D / v2} • ((S₁+ Ь_в) • (S₂+ Y₁) • (S₃+ Y₂) • (S₄+ Y₃) • (Ь_з +Y ₄)) / ((S₁+ Y₁) • (S₂+ Y₂) Ч Ч(S₃+ Y₃) • (S₄+Y ₄) • Ь_з);

н = 0,9• 2,718 ^{7,59 / v2} • ((9,76 + 8,7) • (7,72 + 9,09) • ( 1,11 + 7,72) ) • (7,56 + 1,41) ) • (17,4+ +7,56)) / ((9,76+9,09) • ( 7,72 + 7,72) • (1,11 + 1,41) • (7,56 +7,56)• 17,4) = 614,4;

де е= 2,718 - підстава натуральних логарифмів; S₁, S₂, S₃, S₄ - розрахункові коефіцієнти тепло засвоєння матеріалів окремих шарів конструкції; D - теплова інерція конструкції.

Амплітуда коливання температурі внутрішньої поверхні огородження:

А_{ф в} = А_ф^розр_з / н = 17,01/614,4 = 0,03 ⁰С.

Тому що А_{ф в} > А_ф^н_в, 2,5> 0,03, немає необхідності підвищувати теплостійкість огородження.

3. РОЗРАХУНОК ОПІРУ ПОВІТРЯ ПРОНИКНЕННЮ СТІНОВОЇ ОГОРОДЖУВАЛЬНОЇ КОНСТРУКЦІЇ

Необхідний опір повітря проникненню стінової огороджувальної конструкцій визначається за формулою:

R₁^н= ?Р / G^н;

де ?Р - різниця тисків, що викликають рух повітря крізь огорожу вальну конструкцію, Па;

G^н - нормативна повітропроникність, (кг/м² •година• Па), [3].

G^н = 0,5 кг/м² •година• Па

Визначаємо питому вагу повітря г , Н/м³ у залежності від температурі для внутрішнього і зовнішнього повітря

г = 3463 / 273 + t; г_в = 3463 / 273 + 22 = 11,7 Н/м³; г_з = 3463 / 273 -19 = 13,63 Н/м³.

Визначаємо різницю тисків, що викликають рух повітря крізь огороджувальну конструкцію із рівняння:

?Р = 0,55 • Н • (г_з - г_в) + 0,03• г_з • н² = 0,55 • 15 • (13,63 - 11,7) + 0,03 • 13,63 • 6,2 = 31,6 Па;

де Н= 15м - висота будинку від поверхні землі до верху карниза;

н = 6,2 м/с - максимальна зі швидкостей вітру по румбах за січень.

Обчислюємо опір повітря проникненню стіни:

R₁^н= 31,6/ 0,5 = 63 м² •година• Па / кг.

Визначаємо опір повітря проникненню R₁ для багатошарової конструкції:

R₁ = R₁₁+ R₁₂+ ... + R_1n,

де R_1n - опір повітря проникненню окремих шарів огороджувальної конструкції, м² •година• Па / кг, [3].

Перший шар:

За СНиП: штукатурка вапняно - піщана товщиною 15 мм - 142 м² •година• Па / кг, [3].

За завданням : штукатурка вапняно - піщана товщиною 20 мм - R₁₁=189,2 година• Па / кг.

Другий шар:

За СНиП: керамзито- бетон товщиною 380 мм - 15 м² •година• Па / кг, [3].

За завданням : керамзито- бетон товщиною 380 мм - R₁₂=15 година• Па / кг.

Третій шар:

За СНиП: утеплювач - плити мінераловатні тверді товщиною 50мм - 72 м² •година• Па / кг, [3].

За завданням : утеплювач - плити мінераловатні тверді товщиною 150 мм - R₁₃ = =76 година• Па / кг.

Четвертий шар:

За СНиП: кладка цегляна 120мм - 2 м² •година• Па / кг, [3].

За завданням : кладка цегляна 120мм - R₁₄ =2 м² •година• Па / кг.

Визначаємо опір повітря проникненню R₁ для багатошарової конструкції за попередньою формулою:

R₁ = 189,2+15 +6 +2 = 212,3 м² •година• Па / кг.

Опір повітропроникненню R₁ більше необхідного R₁^н, 212,3 > 63 м² •година• Па / кг, отже збільшення опору повітропроникненню проводити не потрібно.

4. РОЗРАХУНОК ВОЛОГІСНОГО РЕЖІМУ СТІНОВОЇ ОГОРОДЖУВАЛЬНОЇ КОНСТРУКЦІЇ

4.1 Розрахунок стінової огороджувальної конструкції на можливу концентрацію водяної парі у ії товщі

Визначаємо температурі огороджувальної конструкції, яка складається з чотирьох шарів:

- на внутрішній поверхні:

ф_в = (t_в- t_з) • R_вн / R₀ = ((22 - ( -5)) • ( 1/8,7)) / 1,7 = 20,2 ⁰С;

де t_в - температура внутрішнього повітря приміщення, ⁰С (вихідні дані);

t_з - температура зовнішнього повітря ( приймаємо середню температуру самого холодного місяця року ( у даному випадку - січень);

R₀- термічний опір огородження, м² • ⁰С / Вт;

R_вн - термічний опір сприйманню теплоти внутрішньою поверхнею огородження, м² • ⁰С / Вт;

- на границі першого і другого шарів:

t _1-2 = (t_в- t_з) • (R_вн + R₁) / R₀ = ((22 - ( -5)) • ( 1/8,7 + 0,02/ 0,81)) / 1,7 = 19,8 ⁰С;

- на границі другого і третього шарів:

t _2-3 = (t_в- t_з) • (R_вн + R₁ + R₂ ) / R₀ = ((22 - ( -5)) • ( 1/8,7 + 0,02/ 0,81 + 0,38/0,58)) / 1,7 = 12,6 ⁰С;

- на границі третього і четвертого шарів:

t _3-4 = (t_в- t_з) • (R_вн + R₁ + R₂ + R₃) / R₀ = ((22 - ( -5)) • ( 1/8,7 + 0,02/ 0,81 + 0,38/0,58 + 0,053/0,08)) / /1,7 = - 1,03 ⁰С;

- на зовнішній поверхні стіни:

ф_н = (t_в- t_з) • (R_вн + R₁ + R₂ + R₃+ R₄) / R₀ = ((22 - ( -5)) • ( 1/8,7 + 0,02/ 0,81 + 0,38/0,58 + 0,053/ /0,08 + 0,12/0,58)) / 1,7 = - 4,9 ⁰С,

Визначаємо тиск насиченої пари Е за отриманим значенням температур на границях шарів огородження. При: ф_в =20,2 ⁰С > Е_в = 1998 Па, t _1-2 =19,8 ⁰С > Е_1-2 = 1973 Па, t _2-3 =12,6 ⁰С > >Е_2-3 = 1435 Па, t _3-4 = - 1,03 ⁰С > Е_3-4 = 346 Па, ф_з = -4,9 ⁰С > Е_з = 481 Па.

Обчислюємо парціанальний тиск водяної пари у внутрішнім повітрі приміщення. При t = 22⁰С

е_в = (Е_в •ц) / 100 = (75 • 2258) / 100 = 1694 Па.

Знаходимо R_п - загальний опір паро проникненню огородження, рівний сумі усіх чотирьох шарів ? R_{п і} огородження. Опір проникненню і-того шару R_{п і} визначається як

R_{п і}= д_і / м_і, (м² • година • Па / мг). Для розглянутого варіанта огородження:

R_п = R_{п 1} + R_{п 2} + R_{п 3} + R_{п 4} = д₁ / м₁ + д₂ / м₂ + д₃/ м₃ + д₄ / м₄ = 0,02/ 0,12 + 0,38/ 0,075 + 0,05/ 0,08 + +0,12/ 0,16 = 5,98 м² • година • Па / мг;

де м₁, м₂, м₃, м₄ - коефіцієнті паро проникнення відповідних шарів конструкції,(мг /м² • година • Па),

д₁, д₂, д₃, д₄ - товщини шарів конструкції.

Обчислюємо значення дійсних парціальних тисків водяної пари на границях шарів огородження по наступним формулам:

- на границі першого і другого шарів

е_1-2 = е_в - (((е_в - е_з)/ R_п) • R_п1) = 1694 - (((1694 -390) / 5,98) • 0,02/0,12) = 1658 Па

- на границі другого і третього шарів

е_2-3 = е_в - ((е_в - е_з)/ R_п2) / R_п = 1694 - (((1694 -390) / 5,98) • (0,02/0,12 + 0,38/0,075) )= 632 Па

- на границі третього і четвертого шарів

е_{3- 4} = е_в - ((е_в - е_з)/ R_п3) / R_п = 1694 - (((1694 -390) / 5,98) • (0,02/0,12 + 0,38/0,075 + 0,05/0,08)) = 417 Па

- зовнішній поверхні стіні парціанальний тиск водяної пари е _{4- з} дорівнює парціанальному тиску водяної пари зовнішнього повітря е_з = 390 Па

За отриманими даними будуємо діаграму.

4.2 Розрахунок опору паропроникненню стінової огороджувальної конструкції за річний період

Ціль - визначити опір паропроникненню частини огородження R_пх від внутрішньої поверхні конструкції до площини можливої концентрації; порівняти отриману величину R_пх із необхідним опором , R_п1^н знайденим з умови непростимості накопичення вологи в огородженні в конструкції за річний період експлуатації.

Обчислюємо опір паропроникненню від внутрішньої поверхні конструкції до можливої концентрації за формулою:

R_п = R_п1 + R_п2 + R_п3 = д₁ / м₁ + д₂ / м₂ + д₃/ м₃ = 0,02/ 0,12 + 0,38/ 0,075 + 0,05/ 0,08 = = 5,23 м² • година • Па / мг

Парціанальний тиск водяної пари зовнішнього повітря за річний період обчислюємо по формуле:

е_з = 1/12 [е_з (І) + е_з (ІІ) + е_з (ІІІ) + е_з (ІV) + е_з (V) + е_з (VІ) + е_з (VІІ) + е_з (VІІІ) + е_з (ІХ) + е_з (Х) + + е_з (ХІ) + е_з (ХІІ)] = 1/12 [390+ 420 +500 +780 +1060+ 1380 + 1510 + 1500 +1190 +850 +680+ +500] = 897 Па.

Зимовий період практично відсутній, тому що середня температура всіх місяців вище мінус п'яти ⁰С; до весняно-осіннього можна віднести січень, лютий, березень, листопад, грудень, z₂ = 5; до літнього періоду відносяться місяці - квітень, травень, липень, серпень, вересень, жовтень, z₃ = 7.

Середня зовнішня температура за весняно-осінній період рівняється:

t_з = 1/5 ( (-5) + (-4,2) + 0,3 + 2,4 + ( - 2,6)) = -1,82 ⁰С

При цьому, Е₂ - тиск насиченої пари дорівнює 525 Па.

Температура в площині можливої концентрації дорівнюється:

t _3-4 = t_в - (t_в- t_з) / R₀ • (R_вн + R₁ + R₂ + R₃) = (22 - (22 -( -1,82)) / 1,7) • ( 1/8,7 + 0,02/ 0,81 + 0,38/0,58 + 0,053/0,08) = - 1,16 ⁰С

Середня зовнішня температура за літній період рівняється:

t_з = 1/7 (6,7 +12,7 +15,2 + 17,4 +16,5 + 13+ 7,7) = 12,7 ⁰С

При цьому, Е₃ - тиск насиченої пари дорівнює 1464 Па.

Максимальний тиск водяної пари в площині можливої концентрації рівняється:

Е = 1/12 (Е₂• z₂ + Е₃ • z₃) = 1/12 ( 525 • 5 + 1464 • 7) = 1073 Па

Тоді, необхідний опір рівняється:

R_п1^н = (1694-1073) / (1073-897) • 0,12 = 0,42 м² • година • Па / мг.

Тому що, R_п >R_п1^н немає необхідності вживати ніяких конструктивних заходів щодо збільшення опору паропоникнення стіни.

4.3 Розрахунок опору паропронікненню стінової огороджувальної конструкції виходячи з умов не накопичення вологи в огородженні за період з середньомісячними від'ємними температурами

Ціль - визначити опір паропроникненню частини огородження R_пх від внутрішньої поверхні конструкції до площини можливої концентрації; порівняти отриману величину R_пх з необхідним опором R_п2^н, знайденим з умови обмеження накопичення вологи в конструкції за період з від'ємними середньомісячними температурами зовнішнього повітря.

Період із середньомісячними негативними температурами - січень, лютий, грудень, z₄=3; z₀= 90днів,

Середня зовнішня температура за цей період дорівнюється:

t_з = 1/5 ( (-5) + (-4,2) + ( - 2,6)) = -3,9 ⁰С

Температура в площині можливої концентрації дорівнюється:

t _3-4 = t_в - (t_в- t_з) / R₀ • (R_вн + R₁ + R₂ + R₃) = (22 - (22 -( -3,9)) / 1,7) • ( 1/8,7 + 0,02/ 0,81 + 0,38/0,58 + 0,053/0,08) = - 0,98 ⁰С

При цьому, Е₀ - тиск насиченої пари дорівнює 561 Па.

Середній парціональний тиск (пружність) водяної пари в зовнішнім повітрі за розглянутий період дорівнюється:

е_зв = ? е_з / z₄ = [390+ 420 +500] / 3 = 437 Па

Величина

з = (0,0024 • z₀ • (Е₀ - е_зв)) / R_пз = ( 0,0024 • 90 • ( 561 - 437)) / 1,7 = 15,7

Необхідний опір паропроникненню рівняється:

R_п2^н = (0,0024 • z₀ • (е_в - Е₀)) / (з + с_w• д_w • ? w_ср) = 0,0024• 90 • ( 1694 - 561)) / ( 15,7+ 150 • 0,1 • 25) = 0,63 м² • година • Па / мг

Тому що, R_п >R_п2^н немає необхідності вживати ніяких конструктивних заходів щодо збільшення опору паропоникнення стіни.

Перелік літератури

1. Богословський В.Н. „ Будівельна теплофізика,” М.: Вища школа 1985р.

2. Фокін К.Ф. „ Будівельна теплотехніка огорожу вальних частин будівлі” М.: Сторойиздат, 1973р.

3. СНі П І І . 3. 79**. „ Будівельна теплотехніка. Держбуд СРСР М.: ЦИТП Держбуда СРСР, 1986р.

Размещено на Allbest.ru

...