Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
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 |
|
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 .
Оконное заполнение – двойное остекление в деревянных раздельных переплетах; сопротивление теплопередаче – 0.6 . Внутренние стены - панели из тяжелого бетона толщиной 120 мм.
Междуэтажное перекрытие – керамзитобетонная плита толщиной 160 мм с покрытием из паркетной доски толщиной 15 мм.
Совмещенное покрытие –ребристая железобетонная плита толщиной 125 мм,слой утеплителя – плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные на битумном связующем толщиной 640 мм; слой рубероида толщиной 6 мм. Сопротивление теплопередаче совмещенного покрытия 6.0 .
Площади внутренних поверхностей:
- совмещенное покрытие –
- пол –
- внутренние стены –
- световые проемы –
- наружные стены –
Теплопотери помещения:
- добавочная потеря теплоты в долях от основных потерь, т.к. две стены выходят наружу здания (угловое помещение).
Определим коэффициенты теплоусвоения и теплопоглощения внутренних поверхностей ограждающих конструкций.
Совмещённое покрытие
Тепловая инерция первого слоя конструкции:
Поскольку тепловая инерция первого слоя конструкции , то определим тепловую инерцию первого и второго слоев:
Поскольку , то коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности совмещенного покрытия равен:
Коэффициент теплопоглощения внутренней поверхности совмещенного покрытия:
Внутренние стены
Коэффициент теплоусвоения поверхности внутренних стен определится по формуле для однородных конструкций:
Коэффициент теплопоглощения поверхностей внутренних стен:
Наружные стены
Тепловая инерция первого слоя конструкции (приняв условия эксплуатации А для тяжелого бетона ):
Поскольку тепловая инерция первого слоя конструкции , то определим тепловую инерцию первого и второго слоев:
Коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности наружных стен:
Коэффициент теплопоглощения внутренней поверхности наружных стен:
Заполнение световых проёмов
Коэффициент теплопоглощения:
Междуэтажное перекрытие
Междуэтажное перекрытие – керамзитобетонная плита толщиной 160 мм с покрытием из паркетной доски толщиной 15 мм – несимметричная многослойная конструкция, поэтому необходимо определить положение её условной середины, находящейся в плоскости, для которой показатель тепловой инерции равен половине тепловой инерции всей конструкции.
Тепловая инерция междуэтажного перекрытия:
Где , , – для паркетной доски;
, , – для плиты.
Условная середина междуэтажного перекрытия будет находиться в слое керамзитобетона на расстоянии от потолка нижерасположенного помещения, для которого тепловая инерция равна:
Коэффициент теплоусвоения верхней поверхности керамзитобетонной плиты:
где , , , .
Коэффициент теплоусвоения поверхности пола:
Коэффициент теплопоглощения поверхности пола:
Приняв значение коэффициента неравномерности теплоотдачи системы отопления [2, табл. 6.1], определим амплитуду колебания температуры внутреннего воздуха помещения по формуле:
Следовательно, помещение удовлетворяет условию теплоустойчивости, т.к. амплитуда колебаний температуры внутреннего воздуха не превышает .
Минимальная температура внутренней поверхности наружной стены:
Минимальная температура внутренней поверхности совмещенного покрытия
Минимальная температура в углу наружных стен
Температура точки росы
Полученные значения минимальных температур внутренних поверхностей наружных ограждений выше температуры точки росы, которая при и равна
5. Сопротивление воздухопроницанию заполнения
оконного проема
Требуется определить сопротивление воздухопроницанию светового проема помещения жилого дома в г. Гродно.
Расчетные температуры: внутреннего воздуха , наружного воздуха ; максимальная из средних скоростей ветра по румбам в январе ;
– аэродинамические коэффициенты наветренной и подветренной поверхностей ограждения здания; – коэффициент учета изменения скоростного давления ветра; – высота здания от поверхности земли до верха карниза.
Удельный вес для наружного и внутреннего воздуха:
Плотность наружного воздуха
Расчетная разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхности окна:
Требуемое сопротивление воздухопроницанию окна определим, приняв нормативную воздухопроницаемость окна [2, табл. 8.1]:
По [1, прил. Д] находим, что указанным условиям удовлетворяет следующее заполнение светового проема: двойное остекление в раздельных переплетах с уплотнением из пенополиуретана.
6. Сопротивление паропроницанию наружных стен
Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации , , должно быть не менее требуемого сопротивления паропроницанию , .
В соответствии с [2, п. 9.2] плоскость возможной конденсации в многослойной конструкции совпадает с поверхностью теплоизоляционного слоя, ближайшей к наружной поверхности ограждения.
Температура в плоскости возможной конденсации :
Максимальное парциальное давление водяного пара в плоскости возможной конденсации .
Парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха:
Парциальное давление водяного пара наружного воздуха при средней температуре за отопительный период:
Сопротивление паропроницанию в пределах от плоскости возможной конденсации до наружной поверхности
Требуемое сопротивление паропроницанию:
Сопротивление паропроницанию в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации
Данная конструкция не отвечает требованиям по сопротивлению паропроницанию, т.к. , поэтому необходимо предусмотреть пароизоляцию с сопротивлением паропроницанию , т.е.
В качестве слоя пароизоляции по [2, прил. Ж] можно использовать один слой полиэтиленовой пленки (; или два слоя рубероида (для одного слоя ; , которые необходимо разместить между внутренним слоем и теплоизоляционным слоем.
Литература
1. Гончаров Э. И., УМК Строительная теплофизика / Э. И. Гончаров. – Новополоцк: ПГУ, 2010. – 215 с.
2. ТКП 45-2.04-43-2006 (02250). Строительная теплотехника. Строительные нормы проектирования. – Минск: Минскстройархитектура РБ, 2007 – 35с.