Контрольная работа по "Строительная физика"

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО  ХОЗЯЙСТВА

Федеральное государственное  образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«пермская государственная  сельскохозяйственная академия

Имени академика Д.Н. Прянишникова»

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра архитектурное проектирование

 

 

 

 

 

РАСЧЕТЫ

по курсу «Строительная  физика»

Вариант 15

 

 

 

 

 

 

Выполнил______________________

Принял________________________

 

 

 

 

Пермь, 2012

Задание 1. Определить достаточность сопротивления теплопередачи наружной кирпичной стены слоистой кладки с внутренним утепляющим слоем из пенополистирольных плит с объемной массой 100 кг/м³. Место строительства: Москва. Параметры кладки: Х₁ = 640 мм, Х₂ = 75 мм, Х₃ = 120 мм.

Исходные данные, принятые согласно СНиП 23-01-99 (2003) «Строительная климатология» и ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

Место строительства –  г. Москва;

Зона влажности – нормальная;

Продолжительность отопительного  периода  z_ht = 214 суток

Средняя расчетная  температура отопительного периода t_ht = - 3,1^оС.

Температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 t_ext = -28^оС.

Расчетная температура внутреннего  воздуха здания  t_int = + 20 ^оС

Влажность воздуха: = 55 %;

Влажностный режим помещения  – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих  конструкций – Б.

Коэффициент теплоотдачи  внутренней поверхности ограждения а_int = 8,7 Вт/м²°С

Коэффициент теплоотдачи  наружной поверхности ограждения a_ext = 23 Вт/м²°С.

Рис.  Расчётная схема

Необходимые данные о конструктивных слоях стены для  теплотехнического  расчёта  сведены  в таблицу.

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	δ, м	, Вт/(м*°С)	R, м2*°С/Вт
1	Кирпичная кладка из пустотного кирпича (облицовочного)	1600	0,120	0,47	0,255
2	Плиты пенополистирольные	100	0,075	0,041	1,829
3	Кирпичная кладка из пустотного кирпича	1200	0,640	0,35	1,829

Нормируемые теплотехнические показатели материалов стены определяются по приложению Д СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

 

Порядок  расчета

1. Определение градусо-суток отопительного периода (ГСОП) по формуле (2) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»:

D_d = (t_int – t_ht)·z_ht

D_d = (20–(–3,1)) * 214 = 4943,4 ^оС сут.

где t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t_ht -  средняя температура наружного воздуха, °С;

z_ht - продолжительность, сут, отопительного периода.

2. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен по формуле (1) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»:

R_req = a * D_d + b

R_req = 0,00035 * 4943,4 + 1,4 = 3,13 м²*°С/Вт

где a, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы (4) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» для соответствующих групп зданий, принимаемые a = 0,00035 и b = 1,4.

Для наружных стен из кирпича  с утеплителем следует принимать  приведенное сопротивление теплопередаче R^r₀ с учетом коэффициента теплотехнической однородности r, который для стен толщиной 780 мм равен 0,64 (согласно п.8.17 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»)

R^r₀ = R₀ * r

где R₀ – общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м²*°С/Вт

Расчёт ведётся из условия  равенства     R^r₀ = R_req следовательно

R₀ = R_req / r

R₀ = 3,13 / 0,64 = 4,89 м²*°С/Вт

Для  многослойной  ограждающей  конструкции  с однородными слоями формула  принимает  вид:

R₀ = R_si + R_k + R_se

где R_si = 1/а_int , а_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения  Вт/м²*°С.

R_se = 1/a_ext,  a_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения  Вт/м²*°С .

R_k – термическое сопротивление ограждающей конструкции, м²*С/Вт, с последовательно расположенным однородными слоями, определяемое по формуле:

                                        R_k= R₁ + R₂ +….. + R_n

где R₁ + R₂ +….. + R_n – термические сопротивления отдельных слоев ограждающий конструкции.

R₀ = 1/8,7+0,255+1,829+1,829+1/23 = 4,07 м²*°С/Вт.

Условие R₀ = 4,07 м²*°С/Вт  > = 3,13  м²*°С/Вт  выполняется.

 

Проверка выполнения санитарно-гигиенических  требований

тепловой защиты здания

 

1. Проверяем выполнение условия .

Расчетный температурный  перепад Dt₀, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин Dt_n,°C, установленных в таблице 5 СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий», и определяется по формуле:

,

 где n – коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 6 СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»,

t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t_ext - температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92;

R₀ - приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, м²·°С/Вт;

a_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²·°С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий».

= º С.

Согласно таблице 5 СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» , условие, = 1,248 < , выполняется.

2. Проверяем выполнение условия

Температура внутренней поверхности  должна быть больше температуры точки  росы.

Для расчета  используем формулу 25 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»

= t_int – [n (t_int - t_ext)] / (R_o a_int)

 = º С.

Согласно приложению Р СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» для температуры внутреннего воздуха = 20ºС и относительной влажности = 55 %  температура точки росы = 10,69ºС, следовательно, условие, 10,69ºС, выполняется.

Вывод

Ограждающая конструкция  удовлетворяет нормативным требованиям  тепловой защиты здания.

 

 

Задание 4. Определить достаточность выполнения санитарно-гигиенических требований чердачным перекрытием холодного чердака состоящего из железобетонной панели δ = 100 мм, пароизоляции – 1 слой рубитекса, цементно-песчаной стяжки δ = 30 мм и утеплителя пенополиуретан, объемной массой 80 кг/м³.

 

Исходные данные, принятые согласно СНиП 23-01-99 (2003) «Строительная климатология» и ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

Место строительства –  г. Москва;

Зона влажности – нормальная;

Продолжительность отопительного  периода  z_ht = 214 суток

Средняя расчетная  температура отопительного периода t_ht = - 3,1^оС.

Температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 t_ext = -28^оС.

Расчетная температура внутреннего  воздуха здания  t_int = + 20 ^оС

Влажность воздуха: = 55 %;

Влажностный режим помещения  – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих  конструкций – Б.

Коэффициент теплоотдачи  внутренней поверхности ограждения а_int = 8,7 Вт/м²°С

Коэффициент теплоотдачи  наружной поверхности ограждения a_ext = 12 Вт/м²°С.

 Рис.  Расчётная схема

Необходимые данные о конструктивных слоях стены для  теплотехнического  расчёта  сведены  в таблицу.

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	δ, м	, Вт/(м*°С)	R, м2*°С/Вт
1	Утеплитель пенополиуретан	80	х	0,041	х
2	Цементно-песчаная стяжка	1800	0,030	0,58	0,052
3	Пароизоляция 1 слой рубитекса	600	0,005	0,17	0,029
4	Железобетонная плита  перекрытия	2500	0,100	1,92	0,052

Нормируемые теплотехнические показатели материалов чердачного перекрытия определяются по приложению Д СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

 

1. Определение градусо-суток отопительного периода (ГСОП) по формуле (2) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»:

D_d = (t_int – t_ht)·z_ht

D_d = (20–(–3,1)) * 214 = 4943,4 ^оС сут.

где t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t_ht -  средняя температура наружного воздуха, °С;

z_ht - продолжительность, сут, отопительного периода.

2. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия по формуле (1) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»:

R_req = a * D_d + b

R_req = 0,00045 * 4943,4 + 1,9 = 4,13 м²*°С/Вт

где a, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы (4) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» для соответствующих групп зданий, принимаемые a = 0,00045 и b = 1,9.

Из условия равенств общего термического сопротивления R₀ нормируемому R_req , по формуле 7 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» определяем термическое сопротивление чердачного перекрытия R_к:

R_к = R_req – (R_si + R_se)

R_к = 4,13 – (1/8,7 + 1/12) = 3,93 м²*°С/Вт,

которое может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев конструкции:

R_к = R₁ + R₂ + R₃ + R_ут.

где R₁ – термическое сопротивление железобетонной плиты перекрытия, величина которого составляет 0,052 м²*°С/Вт;

R₂ – термическое сопротивление слоя пароизоляции, величина которого составляет 0,029 м²*°С/Вт;

R₃ – термическое сопротивление слоя цементно-песчаной стяжки, величина которого составляет 0,052 м²*°С/Вт;

R_ут – термическое сопротивление утепляющего слоя, определяемое из выражения:

R_ут = R_к – (R₁ + R₂ + R₃)

R_ут = 3,93 – (0,052 + 0,029 + 0,052) = 3,797 м²*°С/Вт

По формуле 6 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» определяем толщину утепляющего слоя:

δ_ут = R_ут * λ_ут

δ_ут = 3,797 * 0,041 = 0,156м.

Принимаем толщину утепляющего  слоя 155 мм. Определяем общее фактическое сопротивление теплопередаче конструкции с учетом принятой толщины утеплителя:

R^ф₀ = R₁ + R₂ + R₃ + R_ут + 1/а_int + 1/ a_ext

R^ф₀ = 0,052 + 0,029 + 0,052 + 0,155/0,041 + 1/8,7+ 1/12 = 4,12 м²*°С/Вт

Условие R^ф₀ = 4,12 м²*°С/Вт ≈ R_req = 4,13 м²*°С/Вт, выполняется.

 

Проверка выполнения санитарно-гигиенических  требований

тепловой защиты здания

 

1. Проверяем выполнение условия .

Расчетный температурный  перепад Dt₀, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности конструкции не должен превышать нормируемых величин Dt_n,°C, установленных в таблице 5 СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий», и определяется по формуле: