Исследование температурно - влажностного состояния ограждающих конструкций здания

Железобетонные  конструкции каркаса многоэтажного  промышленного здания            

        Физико-технические процессы в  строительстве                                                                                                       

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ 

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Строительные конструкции, здания и сооружения»

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по дисциплине

 «Физико-технические процессы в строительстве»

 

 

 

 

ИССЛЕДОВАНИЕ  ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО СОСТОЯНИЯ  ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ

 

 

Выполнила:		ст.гр. СГС-211
Руководитель проекта:		Левитский В.Е.

              

 

 

 

 

 

 

МОСКВА – 2012

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО  ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Пункт (район) строительства:

Москва

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Относительная влажность внутреннего  воздуха:

55%

Назначение здания:

общественное

Исследуемая ограждающая конструкция:

стена

Кафедра «Строительные конструкции, здания и сооружения»

Коэффициент теплотехнической однородности:

0,95

№

Состав ограждающей конструкции  (начиная от внутренней поверхности)

Плотность, кг/м3

Толщина слоя, м

1

штукатурка из цем.-песч. раствора

0,02

ЗАДАНИЕ

кладка из кирпича глиняного  обыкновенного

0,25

плиты минераловатные

100

кладка из кирпича глиняного  обыкновенного

0,12

на подготовку курсовой работы

по дисциплине «Физико-технические  процессы в строительстве»

2

гипсокартон

0,0125

плиты минераловатные

100

кладка из кирпича глиняного  обыкновенного

0,25

ИССЛЕДОВАНИЕ  ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО СОСТОЯНИЯ

ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ  ЗДАНИЯ

3

штукатурка из цем.-песч. раствора

0,02

кладка из кирпича глиняного  обыкновенного

0,25

плиты минераловатные

100

воздушная прослойка

0,05

наружный экран – керамогранит

2800

0,01

Направление:

270800.62 – Строительство

Профиль:

Промышленное и гражданское  строительство

Квалификация:

бакалавр

Студенту

Сластёниной Анастасии

группы СГС-211

Выдано: 13.09.2012.

Срок выполнения проекта: 20.12.2012.

Руководитель проекта:

доц.  Левитский В.Е.

Задание должно быть подписано преподавателем Без бланка задания работа не принимается

Москва – 2012

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМЫХ  ИСХОДНЫХ ДАННЫХ 4

1.1. Температурно-влажностные  параметры внутреннего воздуха 4

1.2. Температурно-влажностные  параметры наружного воздуха 4

1.3. Определение условий  эксплуатации ограждающих конструкций 5

1.4. Определение требуемого  сопротивления теплопередаче 5

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО  РЕЖИМА СТЕНЫ, УТЕПЛЁННОЙ СНАРУЖИ 6

2.1. Состав конструкции  и теплотехнические характеристики  применяемых материалов 6

2.2. Определение значений  температур и давления насыщенного  пара по толщине конструкции 7

2.3. Проверка возможности  конденсации влаги внутри конструкции 8

2.4. Расчёт влажностного  режима конструкции по годовому  балансу влаги 9

2.5. Нормативный расчёт  на паропроницаемость 12

2.6. Определение необходимой  толщины пароизоляции 13

2.7. Определение затухания  и запаздывания колебаний температуры  на внутренней поверхности стены 14

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО  РЕЖИМА СТЕНЫ, УТЕПЛЁННОЙ ИЗНУТРИ 17

3.1. Состав конструкции  и теплотехнические характеристики  применяемых материалов 17

3.2. Определение значений  температур и давления насыщенного  пара по толщине конструкции 18

3.3. Проверка возможности  конденсации влаги внутри конструкции 18

3.4. Расчёт влажностного  режима конструкции по годовому  балансу влаги 19

3.5. Нормативный расчёт  на паропроницаемость 21

3.6. Определение необходимой  толщины пароизоляции 21

3.7. Определение затухания  и запаздывания колебаний температуры  на внутренней поверхности стены 22

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО  РЕЖИМА СТЕНЫ С ВОЗДУШНОЙ ПРОСЛОЙКОЙ 24

4.1. Состав конструкции  и теплотехнические характеристики  применяемых материалов 24

4.2. Определение значений  температур и давления насыщенного  пара по толщине конструкции 25

4.3. Проверка возможности  конденсации влаги внутри конструкции 26

4.4. Расчёт влажностного  режима конструкции по годовому  балансу влаги 27

4.5. Нормативный расчёт  на паропроницаемость 29

4.6. Определение теплового  и влажностного режима вентилируемой  воздушной прослойки 30

4.7. Определение затухания  и запаздывания колебаний температуры  на внутренней поверхности стены 34

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36

ГЛОССАРИЙ 37

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 38

Приложение 1. Справочные данные 39

Определение значений температур по толщине ограждающей  конструкции (к рис. 2.2) 39

Проверка возможности  конденсации влаги внутри конструкции (к рис. 2.3) 39

Определение необходимой  толщины пароизоляции (к п. 2.6) 40

Определение коэффициентов  теплоусвоения (к п. 2.7) 40

Приложение 2. Теплотехнические характеристики некоторых фасадных систем 41

 

ВВЕДЕНИЕ

• В данной работе предлагается провести численное исследование температурно-влажностного состояния трёх вариантов ограждающих конструкций здания и сделать выводы о конструктивных решениях, характеризующихся наиболее благоприятным температурно-влажностным режимом.
• Рассматривается три варианта конструктивных решений: наружная стена, утеплённая с внешней стороны; стена, утеплённая с внутренней стороны и стена с воздушной прослойкой. Для каждого варианта определяется необходимая толщина утеплителя, проводятся расчёты на паропроницание и теплоустойчивость. Табличные вычисления проводятся в MS Excel. Каждая часть работы заканчивается выводами. Графическая часть работы включает изображения расчётных схем, графиков изменения температуры и влажности по сечению конструкций (4 стр. формата А4).
• Работа выполняется по индивидуальному заданию. После выполнения работы проводится её защита в виде ответов на вопросы. Оценка за курсовую работу ставится с учётом уровня знаний, самостоятельности и своевременности её выполнения, а также качества оформления.

 

 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ  НЕОБХОДИМЫХ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

1.1. Температурно-влажностные параметры внутреннего воздуха

• Температура внутреннего  воздуха t_int = 20°С (для всех вариантов).
• Относительная влажность внутреннего воздуха j_int = 55% (по заданию).
• Максимальная упругость водяного пара внутреннего воздуха при t_int = 20°С: Е_int = 2338 Па (по табл. С.3 СП [3]).
• Действительная упругость водяного пара внутреннего воздуха при j_int = 55%:

.

• Температура точки росы внутреннего воздуха при t_int = 20°С и j_int = 55%: t_d = 10,69°С (по прил. Р СП [3]).

1.2. Температурно-влажностные параметры наружного воздуха

• Пункт (район) строительства  – г. Москва (по заданию).
• Для данного пункта строительства в табл. 1.1 приведены данные из СНиП [1]:

t_ext – средняя месячная температура воздуха, °С; (по табл. 3* СНиП [1]);

e_ext – среднее месячное парциальное давление водяного пара, гПа (по табл. 5а СНиП [1]).

Таблица 1.1

Расчётные параметры наружного воздуха

Месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
text, ºС	-10,2	-9,2	-4,3	4,4	11,9	16,0	18,1	16,3	10,7	4,3	-1,9	-7,3
eext, гПа	2,8	2,9	3,9	6,2	9,1	12,4	14,7	14,0	10,4	7,0	5,0	3,6
Eext, Па	255	279	427	837	1394	1818	2077	1854	1288	831	522	329
j = е/Е	1,10	1,04	0,91	0,74	0,65	0,68	0,71	0,76	0,81	0,84	0,96	1,09
коррект.jext	0,85	0,85	0,85	0,74	0,65	0,68	0,71	0,76	0,81	0,84	0,85	0,85
eext, Па	217	237	363	620	910	1240	1470	1400	1040	700	444	280

 

• Находим максимальную упругость водяного пара Е_ext, соответствующую средней температуре наружного воздуха каждого месяца t_ext, используя табл. С.3 СП [3] или следующие эмпирические формулы (здесь Е получается в Па):

 при t ³ 0;

 при t < 0.

• Определяем относительную влажность наружного воздуха для каждого месяца j = е/Е; вычисленные значения вносим в табл. 1.1. Если относительная влажность получается более 100%, ограничиваем её значение условной величиной 85% и вновь вычисляем e_ext.
• Годовой цикл изменения температур делим на четыре периода: зимний (период влагонакопления), летний (период испарения влаги) и переходные (осенний, весенний); для каждого периода определяем средние значения температуры и влажности наружного воздуха (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Анализ  расчётных параметров наружного воздуха

Расчётный период	Месяцы	Расчётные параметры наружного воздуха, по месяцам		Продолжи-тельность периода, мес.	Расчётные параметры наружного воздуха, средние за период
		text, ºС	eext, Па		text, ºС	eext, Па
осенний - 5 ºС ≤ text ≤ +5 ºС	X	4,3	700	2	1,2	572
	XI	-1,9	444
зимний text < - 5 ºС	XII	-7,3	280	3	-8,9	245
	I	-10,2	217
	II	-9,2	237
весенний - 5 ºС ≤ text ≤ +5 ºС	III	-4,3	363	2	0,05	491
	IV	4,4	620
летний text > +5 ºС	V	11,9	910	5	14,6	1212
	VI	16	1240
	VII	18,1	1470
	VIII	16,3	1400
	IX	10,7	1040

 

1.3. Определение  условий эксплуатации ограждающих  конструкций

• Зона влажности района строительства – нормальная (по карте прил. В СНиП [2]).
• Влажностный режим помещения в холодный период года при t_int = 20°С и j_int = 55%:  нормальный (по табл. 1 СНиП [2]).
• Условия эксплуатации ограждающих конструкций в зависимости от влажностного режима помещений и зоны влажности: Б (по табл. 2 СНиП [2]).

1.4. Определение  требуемого сопротивления теплопередаче

• Продолжительность и средняя  температура воздуха отопительного периода (периода со средней суточной температурой воздуха t_ext £ 8°С):  z_ht = 214 сут., t_ht = -3,1 °С (по табл. 1* СНиП [1]).
• Величина градусо-суток отопительного периода (ГСОП):

D_d = (t_int – t_ht)×z_ht = (20 – (–3,1))×214 = 4943,4   °С×сут.

• Исследуемая ограждающая конструкция – наружная стена (по заданию), группа зданий – 2 – общественные (по заданию)
• Требуемое (нормируемое) сопротивление теплопередаче исследуемой ограждающей конструкции:

R_req = a × D_d + b = 0,003×4943,4 + 1,2 = 2,68   м²×°С/Вт,

где а = 0,003, b = 1,2 (по табл. 4 СНиП [2]).

2. ИССЛЕДОВАНИЕ  ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА  СТЕНЫ, УТЕПЛЁННОЙ СНАРУЖИ

2.1. Состав конструкции и теплотехнические характеристики применяемых материалов

• Расчётная схема стены  показана на рис. 2.1, состав конструкции  и теплотехнические характеристики слоёв приведены в табл. 2.1.
• Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции (стены): a_int = 8,7 Вт/(м²×°С) – (по табл. 7 СНиП [2]).
• Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции (стены) для холодного периода: a_ext = 23 Вт/(м²×°С) – (по табл. 8 СП [3]).

Таблица 2.1

Состав  конструкции и теплотехнические характеристики применяемых материалов

№ слоя	Материал (поз. в табл. СП [3])	Плот-ность r0, кг/м3	Толщина слоя d, м	Расчётные коэффициенты при условиях эксплуатации Б (по прил. Д.1 СП [3])
				тепло-проводности l, Вт/(м×°С)	тепло-усвоения s, Вт/(м2×°С)	паропро-ницаемости m, мг/(м×ч×Па)
1	внутренняя  штукатурка из цем.-песч. раствора (227)	1800	0,02	0,93	11,09	0,09
2	кладка  из кирпича глиняного обыкновенного (206)	1800	0,25	0,81	10,12	0,11
3	плиты минераловатные (48)	100	х	0,065	0,71	0,56
4	кладка  из кирпича глиняного обыкновенного (206)	1800	0,12	0,81	10,12	0,11