Расчет толщины утепляющего слоя

Федеральное агентство  по образованию РФ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

 

 

 

 

КАФЕДРА ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА ПО

СТРОИТЕЛЬНОЙ ТЕПЛОФИЗИКЕ

 

№ ЗАЧЕТНОЙ КНИЖКИ 0703031

 

 

 

 

 

 

 

                                                                      Выполнила:    

                                                                      ст. группы 07-302

                                                                       Закирова Л.Г.

                                                                       Проверил:                       

                                                                       Иванова Р.В.

 

 

 

 

 

 

Казань 2008

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение…………………………………………………………………………..3

 

Задание к курсовой работе……………………………………………………….3

 

1. Расчет теплового  режима ограждения………………………………………..6

 

1.1. Расчет толщины  утепляющего слоя………………………………………...6

 

1.2. Расчет сопротивления  воздухопроницанию ограждающей  конструкции…………………………………………………………………….....9

 

1.3. Расчет стационарного температурного поля в ограждении……………...11

 

2. Расчет влажностного  режима наружных ограждений……………………...12

 

2.1. Проверка внутренней  поверхности наружных ограждений……………...12

 

2.2. Проверка ограждения  на паропроницания………………………………..13

 

2.3. Расчет конденсации влаги в толще ограждения…………………………..16

 

Список использованной литературы…………………………………………...21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Строительная теплофизика  рассматривает вопросы теплопередачи, воздухопроницания и  влажностного режима ограждений в связи с процессами тепло- и массообмена, обусловленными действием внешних климатических факторов и работой систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. В настоящее время ее значение усиливается в связи с широким применением индустриальных конструкций из современных материалов, повышением требований к комфортности внутреннего климата помещений, а также развитием строительства с резко выраженными климатическими воздействиями.

Курсовая работа по строительной теплофизике  включает расчет теплового и влажностного режимов ограждающих конструкций, поскольку от них в первую очередь зависит тепловой режим в помещении. Она выполняется в соответствии с требованиями СНиП [4-8], цель которой – закрепить и развить знания, полученные при изучении теоретического курса.

 

ЗАДАНИЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ

 

Рассчитать многослойное наружное ограждение для пятиэтажного жилого здания (рис. 1).

 

 

Рис.1. Конструкция наружного  ограждения

«+», «- » - соответственно внутренняя и наружная части ограждений,

δ_i – толщина i- го слоя ограждения, i =

№ зачетной книжки 0705064

Варианты заданий приведены  в табл. 1 [9]. Район строительства принимается по последней цифре шифра зачетной книжки, толщины слоев и номер материала – по предпоследней.

Район строительства  – г. Пермь. Номера материалов:

1 – 74; 2 – 91; 3 – 136; 4 – 91.

Номер материала слоя соответствует номеру материала по прил. 1 [9]. В этом же прил. 1 [9] находим характеристики материала в сухом состоянии и его расчетные коэффициенты. Расчетные коэффициенты  теплопроводности  λ, Вт / (м · ^оС) и теплоусвоения S, Вт / (м² · ^оС) принимаем по цифре Б с учетом зоны влажности и  влажностного режима помещения.

Зону влажности по схематической карте принимаем  нормальной, влажностный режим - нормальный. Для жилых зданий принимается режим нормальный.

Для удобства дальнейших расчетов тепла все исходные и  выбранные из СНиП теплофизические  характеристики свести в табл. 1.

 

Табл.1

Город	Номера слоев	Материал слоя	Характеристики материала в сухом состоянии индекс «0»			Расчетные коэффициенты (при условиях эксплуатации)
			Плотность γо , кг/м3	Удельная теплоемкость со кДж/кг·оС	Коэффициент теплопроводности λо, Вт/м·оС	теплопроводности λ, Вт/м · оС	Теплоусвоения s, Вт/м2 · оС	паропроницаемости μ, мг/м · ч · Па
Пермь	1	Штукатурка цементно-песч.раствором  по каменной или кирпичной кладке	1400	0,84	0,41	0,64	8,11	0,11
	2	Кирпичная кладка из кирпича керам. пустотного плотностью 1400 кг/ м3    (брутто) на цементно-песчаном растворе	1600	0,88	0,47	0,64	8,48	0,14
	3	Плиты мягкие, полужесткие и жесткие  минераловатные на синтетическом и  битумном связующих (ГОСТ 9573-82, ГОСТ 10140-80, ГОСТ 12394-66)	50	0,84	0,048	0,06	0,48	0,60
	4	Кирпичная кладка из кирпича керамического пустотного плотностью 1400 кг/ м3    (брутто) на цементно-песчаном растворе	1600	0,88	0,47	0,64	8,48	0,14

 

 

1. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ОГРАЖДЕНИЯ
0. Расчет толщины утепляющего слоя

 

Мерой теплозащитных  качеств ограждения является общее сопротивление теплопередачи (м² · с)/Вт,  на величину которой можно влиять через толщины теплоизоляционного слоя , где индекс «ут» - утеплитель.

Архитектурно-строительные решения по ограждающим конструкциям проектируемого здания должны быть такими, чтобы было равным экономически целесообразному сопротивлению теплопередаче , определенному из условия обеспечения наименьших приведенных затрат, но не менее требуемого сопротивления теплопередаче по санитарно-гигиеническим условиям.

 

Порядок расчета

 

а) Определяем требуемое сопротивление, исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле:

 

  ,                      (1.1)                                                            

 

где – расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по таблице 4 в зависимости от назначения помещения.   Для жилой средней комнаты квартиры;

– расчетная зимняя температура, °С, равная температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 [7, табл.1]. Для г. Пермь ;

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху [3, табл.  3*], , для наружной стены n = 1;

Δt^н – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции , °С; по прил. 2 [9] ;

α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/(м²·^оС); по прил. 3 [9] .

 

 

 

 

Тогда:

 

б) Градусо-сутки отопительного  периода (ГСОП) Dd определяем по формуле:

 

 ,                                   (1.2)                                                 

 

где t_от.пер. – средняя температура отопительного периода, ^оС, [7, табл.1]. ;

Z_от.пер. – продолжительность отопительного периода (сут.) со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 ^оС [7, табл. 1]. ;

Получаем:

в) По табл. 2 в зависимости  от ГСОП определяется R_o^тр  по условиям энергосбережения.

 

Табл.2

Здания и помещения	Градусо- сутки отопительного периода, °С·сут	Приведенное сопротивление  теплопередаче ограждающих конструкций Rтр (гсоп), м2 · °С/Вт
		стен
1. Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты	2000 4000 6000 8000 10000 12000	2.1 2.8 3.5 4.2 4.9 5.6
2. Общественные, кроме  указанных выше, административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом	2000 4000 6000 8000 10000 12000	1.6 2.4 3.0 3.6 4.2 4.8

 

Из табл. 2 для Dd=5931.1 ( ) имеем ;

R_o^тр=а*Dd+b

а=0.00035

b=1,4

R_o^тр=0.00035*5931.1+1.4=3.476

г) Сравниваем R_o^тр, полученные в а) и в) и выбираем большее по величине; принимая его как R_o общее в дальнейших расчетах:

.

д) С другой стороны общее термическое  сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции можно определить и по формуле:

 

,        (1.3)

 

где α_н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения, Вт/м ^оС, принимаемый по прил. 4 [9]:

R_к , R_в , R_н - соответственно термическое сопротивление: теплопроводности ограждающей конструкции (о.к.), теплоотдачи от внутреннего воздуха (при ) к внутренней поверхности о.к. (или сопротивление тепловосприятию), теплоотдачи от поверхности наружной стенки к наружному воздуху (при ). Здесь - температура внутренней и наружной поверхности о.к.

Для многослойной конструкции R_к определяется по формуле:

 

   ,                 (1.4)

                                                                   

где δ_i – толщина i – го слоя ограждающей конструкции, м;

λ_i – коэффициент теплопроводности материала i – го слоя ограждения.

Приравнивая правую часть (1.3) к выбранной величине R_o^тр, получим выражение для определения предварительной толщины слоя утеплителя δ_ут, м:

 

  ,        (1.5)

 

 

 

Значения λ слоев принимаются по табл. 1. Вычисленное значение δ₃  корректируем в соответствии с требованиями унификации конструкции ограждений

 

д) По формуле (1.3) уточняем общее фактическое сопротивление теплопередаче для всех слоев ограждения:

 

,     (1.6)

и проверяем условие 

 

. Т.к. 3,471>3,316, то условие выполняется.

 

е) Приведенное сопротивление теплопередаче определяется выражением:

 

  ,            (1.7)                                                                               

 

где  r – коэффициент теплотехнической однородности ограждающей конструкции; принимается по табл. 6а*[4], принимаем

           

ж) Коэффициент теплопередачи  определяют по уравнению:

 

,  Вт/(м²·°С) .                                            (1.8)

=1/2,083=0.48

                                               

Расчет сопротивления воздухопроницанию ограждающей конструкции.

 

 

В целях экономии топливно-энергетических ресурсов наружные ограждающие конструкции должны иметь сопротивление воздухопроницанию

 не менее требуемого сопротивления  воздухопроницанию , определяемого по формуле:

,                                                                     (1.9)

 

где G_н – нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг/(м²∙ч), принимаемая по прил. 5 [9]:

ΔР – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па, определяем по формуле:

 

,                                   (1.10)

 

Здесь  Н – высота здания, м (высоту одного этажа принять равной 3 м),

             Н = 3 м * 5 этажей = 15 м.

– максимальная из средних скоростей  ветра по румбам за январь. По [2, прил. 5] для г. Пермь v=5 м/с;