Теплотехнический расчёт ограждающих конструкций углового помещения последнего этажа жилого здания

 

 

МО                                                                                                       РБ

                                                                                                        

УО «ПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

КАФЕДРА: «ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ

И ВЕНТИЛЯЦИИ (ТГСВ)»

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Строительная теплофизика»

                                                                

«Теплотехнический расчёт ограждающих                конструкций углового помещения

последнего этажа жилого здания»

 

 

Вариант 10

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:	студент гр. 11ТВ-2 Полторак  Д.Ю.
Проверил:	Гончаров Э. И.

 

Новополоцк, 2013 г.

 

Содержание

 

Введение……………………………………………………………………………………….	3
1. Определение расчётной  зимней температуры наружной  стены………………………...	5
2. Расчёт сопротивления  теплопередаче ограждающих конструкций…………………….	6
3. Тепловлажностный расчёт  наружного ограждения……………………………………...	10
4. Теплоустойчивость помещения…………………………………………………………...	13
5. Расчёт сопротивления  воздухопроницания заполнения светового  проёма…………….	16
6. Определение сопротивления  паропроницанию ограждающих конструкций………….	17
Литература…………………………………………………………………………………….	18

 

 

Введение

Необходимо провести расчет углового помещения верхнего этажа  здания в г. Гродно, конструкция наружной стены А с утепляющим слоем из плит пенополистирольных, конструкция совмещенного покрытия II с утепляющем слоем из плит мягких, полужестких и жестких минераловатных на битумном связующем.

Характеристики помещения:

длина L = 8м;

ширина B = 5м;

высота Н = 3м.

Площадь световых проемов  – 30 % от площади наружных стен.

L

H

B

 

 

 

 

Рис. 1. Схема конструкции наружной стены

Рис 2. Схема конструкции  наружной стены

7

 

Рис. 3. Схема конструкции  совмещенного покрытия

                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Климатические данные

Наименование показателя	Обозначение	Численно величина	Литературный источник
1. Расчётная температура внутреннего воздуха	tв, ºC	18	табл. 4.1
2. Расчётная зимняя температура наружного воздуха	tн, ºС	-26	табл. 5.2, табл. 4.3
3. Продолжительность отопительного периода	zот, сут	194	табл. 4.4
4. Средняя за отопительный период температура наружного воздуха	tн.от, ºС	-0,5	табл. 4.4
5. Средняя температура наиболее холодной пятидневки	t, ºС	-22	табл. 4.3
6. Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь	vср, м/с	5,2	табл. 4.5
7. Расчётная относительная влажность внутреннего воздуха	φв, %	55	табл. 4.1
8. Средняя относительная влажность наружного воздуха за отопительный период	φн.от, %	85	табл. 4.4

 

Расчётные коэффициенты теплопроводности λ, теплоусвоения s, паропроницаемости μ строительных материалов (режим Б)

Материал
1	2	3	4
I. Конструкционные материалы
1. Железобетон	2,04	19,70	0,03
4. Рубероид, пергамин, толь	0,17	3,53	1,1
II. Теплоизоляционные материалы
7.Плиты мягкие,полужесткие и жесткие,минераловатные на битумном связующем	0,11	1,72	0,38
8. Плиты пенолополистирольные	0,052	0,55	0,06

 

 

1. Расчетная зимняя температура наружного воздуха

Требуется определить расчетную  зимнюю температуру наружного воздуха  для нахождения требуемого сопротивления теплопередаче наружной стены жилого дома в г. Гродно, конструкция которой включает два бетонных слоя, между которыми расположен утеплитель - плита пенополистирольная.

Расчетная температура  воздуха , относительная влажность внутреннего воздуха , режим помещения – нормальный, условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Тепловую инерцию  конструкций наружной стены определим  по значению нормативного сопротивления  теплопередаче, которое в соответствии с [2, табл. 5.1] составляет  
.

Термическое сопротивление  конструктивных слоев:

 

Термическое сопротивление слоя утеплителя:

 

 

Тепловая инерция наружной стены:

 

В соответствии с [2, табл. 5.2] при тепловой инерции ограждающей конструкции в пределах 1,5-4,0 в качестве расчетной зимней температуры наружного воздуха принимается средняя температура наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92, которая для г. Гродно составляет .

 

2. Определение сопротивления теплопередачи 
ограждающих конструкций

В этой части  работы определяются термические сопротивления  теплопередачи ограждающих конструкций, на основании которых выбираются толщины теплоизоляционных слоев в конструкциях наружных стен и совмещенных покрытий и определяется тепловая инерция ограждения.

а) Наружная стена

Требуется рассчитать сопротивление теплопередаче и  толщину слоя утеплителя наружной стены жилого дома при заданных условиях.

В соответствии с [2, п. 5.1] сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций жилых зданий следует принимать не менее нормативного сопротивления теплопередаче [2, табл. 5.1].

Требуемое сопротивление  теплопередаче

 

где – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху; - расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности; – коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности.

Следовательно, сопротивление теплопередаче наружной стены должно быть равно нормативному, т.е. .

 Толщину слоя  утеплителя определим из формулы:

 

 

 

Тепловая инерция наружной стены:

 

тепловая инерция  наружной стены остается равной уточнять расчетную зимнюю температуру наружного воздуха не требуется.

 

 

 

б) Совмещенное покрытие

Требуется рассчитать сопротивление теплопередаче и  толщину слоя утеплителя совмещенного покрытия жилого дома при заданных условиях.

Нормативное сопротивление  теплопередаче совмещённого покрытия  принимаем равным  . Требуемое сопротивление теплопередаче:

 

где – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху; - расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности; – коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности;

 

Следовательно, сопротивление теплопередаче совмещённого покрытия должно быть равно нормативному сопротивлению: .

Конструкция совмещённого покрытия является неоднородной, поскольку  в слое железобетона однородность в параллельном и перпендикулярном направлениях движения потока нарушена ребрами . Термическое сопротивление слоя бетона в совмещенном покрытии необходимо определять в соответствии с п. 5.11 ТКП.

Для упрощения  расчётов ребра в форме равнобокой трапеции заменим равновеликими по площади квадратами со стороной:

 

Рис. 4. Преобразование панели

 

 

 

Термическое сопротивление  теплопередаче плиты вычислим отдельно для слоёв параллельных и перпендикулярных направлению движения теплового потока.

 

А. Термическое сопротивление , в направлении параллельном движению теплового потока вычислим для двух характерных сечений A-A и B-B. В сечении A-A слой бетона толщиной с коэффициентом теплопроводности и его термическим сопротивлением:

 

Площадь сечения A-A равна:

 

В сечении B-B слой бетона толщиной с коэффициентом теплопроводности и его термическим сопротивлением:

 

Площадь сечения B-B равна:

 

Термическое сопротивление определим по формуле:

 

Б. Термическое сопротивление , в направлении перпендикулярном движению теплового потока вычислим для характерных сечений C-C, D-D. В сечении С-С теплота проходит через слой бетона с коэффициентом теплопроводности и их термическое сопротивление:

 

Площадь сечения C-C равна:

 

В сечении D-D теплота проходит через бетонные ребра толщиной   с коэффициентом теплопроводности   и термическим сопротивлением:

 

Площадь поверхности бетона в сечении D-D:

 

Термическое сопротивление должно быть отнесено ко всей поверхности :

 

  Следовательно, термическое сопротивление в направлении перпендикулярном движению теплового потока равно:

 

Поскольку термическое сопротивление не превышает величину сопротивления более чем на 25%, то термическое сопротивление всей бетонной плиты:

 

Толщину слоя утеплителя в конструкции совмещённого покрытия определим из соотношения:

 

 

где – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности; – коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности; – коэффициент теплопроводности утеплителя; , - коэффициент теплопроводности и толщина слоя рубероида, пергамина, толи.

 

Тепловая инерция  совмещенного покрытия:

 

 

 

3. Тепловлажностный расчёт наружного ограждения

Необходимо выполнить  для многослойной ограждающей конструкции, состоящей из двух слоев железобетона и утеплителя плиты пенополистирольной, тепловлажностный расчет, определить средние значения относительной влажности воздуха для каждого слоя конструкции и провести уточненный расчет сопротивления теплопередаче.

Для проведения такого расчета необходимо знать  значения температур, максимальных и  действительных упругостей водяного пара влажного воздуха на поверхностях каждого  слоя конструкции наружного ограждения.

Значения температур:

 

 

 

 

Средняя температура  в слое утеплителя:

 

Максимальные  значения парциального давления водяного пара при этих температурах:

Действительное  значение парциального давления водяного пара внутреннего влажного воздуха:

 

Действительное  значение парциального давления водяного пара наружного влажного воздуха:

 

Для нахождения действительных значений парциального давления водяного пара в слоях ограждения найдем

 

Действительные  парциальные давления:

 

 

 

Относительная влажность воздуха:

 

 

 

 

 

 

Средние значение относительной влажности  воздуха в слоях конструкции:

- первый слой – ,

 

- второй слой - ,

 

- третий слой - ,

 

Поскольку значение относительной влажности  первого и второго слоя конструкции наружной стены меньше 75%, то в соответствии с [2, п. 5.14] необходимо выполнить уточненный расчет сопротивления теплопередаче ограждения, приняв условия эксплуатации А материалов слоев: для железобетона коэффициент теплопроводности , для плит пенополистирольных Уточненное термическое сопротивление теплопроводности первого слоя станет равным

 

что на больше. Следовательно, толщина утеплителя должна быть уменьшена на величину ∆δ=0,000123 м=1 см.

 

График толщи ограждения

 

4. Теплоустойчивость помещения

Теплоустойчивость - это способность помещения сохранять неизменной температуру внутреннего воздуха при колебаниях теплового потока, поступающего в помещение от отопительных приборов.

Необходимо рассчитать теплоустойчивость углового помещения  последнего этажа жилого здания с поквартирным водяным отоплением периодического действия.

Характеристики  помещения: длина L = 8 м; ширина B = 5 м; высота H = 3 м. Площадь световых проемов 30% от площади наружных стен. Наружные стены – трехслойная конструкция: внутренний слой – из тяжелого бетона толщиной 100 мм, слой утеплителя из пенополистирольных плит толщиной 150 мм и наружный слой тяжелого бетона толщиной 70 мм, сопротивление теплопередачи – 3.2 .