Расчет тепловой защиты помещения

Министерство  образования

Российской  Федерации

 

Санкт-Петербургский  государственный архитектурно-строительный университет

 

 

 

Кафедра физики

 

 

Дисциплина: Строительная физика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая  работа

 

 

Расчет тепловой защиты помещения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Работу  выполнила

студентка группы 4ПГСу-2

Бронькивская  Т.В.

Проверил

Усов Сергей Сергеевич

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2011

 

 

Оглавление 

 

 

              1. Выборка исходных данных 3

 

1.1 Климат местности 3

1.2 Параметры микроклимата помещения 3

1.3 Теплофизические характеристики  материалов 4

 

2. Определение точки росы 4

 

3. Определение нормы тепловой защиты 5

3.1 Определение нормы тепловой защиты  по условию энергосбережения 5

3.2 Определение нормы тепловой защиты по условию санитарии 5

3.3 Норма тепловой защиты 5

 

4. Расчет толщины утеплителя 5

 

5. Проверка внутренней поверхности  ограждения на выпадение росы 6

 

6. Проверка на выпадение росы  в толще ограждения 7

 

7. Проверка влажностного режима  ограждения 8

 

8. Проверка ограждения на воздухопроницание 9

 

Заключение 11

Список  используемой литературы 11

 

  График 1. Распределение температур

  График 2. Распределение упругостей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выборка исходных данных

Пункт строительства – г. Тюмень

 

1.1. Климат местности

1. Средние месячные температуры, упругости водяных паров воздуха и максимальные амплитуды колебания температуры воздуха.

 

Величина	Месяц
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
tн ,˚C	-16,6	-14,8	-8,0	2,7	10,7	16,7	18,6	16,0	10,1	1,8	-7,4	-14,4
eн , Па	160	170	250	520	730	1190	1450	1350	950	550	320	200
Аtн, ˚C	29,2	20,8	25,7	25,3	25,3	24,4	22,1	25,6	23,6	22,4	21,8	23,9

 

2. Температура воздуха, ˚C:

                    -средняя наиболее холодной пятидневки    –37 ˚C

                    -средняя отопительного периода                  –7,5 ˚C

 

3. Продолжительность периода, сут.:

                    -влагонакопления         168

                    -отопительного             220

 

4. Повторяемость П и скорость  ветра [v]

Месяц	Характеристика	РУМБ
		С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Январь	П, %	3	3	4	11	22	33	16	8
	v, м/с	2,5	2,2	2,5	3,4	3,8	3,9	3,8	3,4
Июль	П, %	19	10	7	8	6	12	14	24
	v, м/с	2,9	2,9	2,6	2,6	2,3	2,7	3,1	3,4

 

 

1.2. Параметры микроклимата помещения

Школа:

t_в = +21˚С

φ_в = 57 %

H_зд. = 23м

 

 Разрез рассчитываемого ограждения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Теплофизические характеристики  материалов

1. При t_в=+21˚С и относительной влажности φ_в=58 %, в помещении нормальный режим влажности.

 

Режим	Влажность внутреннего воздуха, %, при  температуре
	до 12°С	св. 12 до 24°С	св. 24°С
Сухой	До 60	До 50	До 40
Нормальный	Св. 60 до 75	Св. 50 до 60	Св. 40 до 50
Влажный	Св. 75	Св. 60   до  75	Св.  50   до   60
Мокрый	–	Св. 75	Св. 60

 

2. г. Тюмень расположен в сухой зоне влажности (зона 3).

 

3. Условия эксплуатации ограждающей конструкции = А.

 

Влажностный режим помещений	Условия эксплуатации А и Б в зонах влажности
	сухой	нормальный	влажный
Сухой	А	А	Б
Нормальный	А	Б	Б
Влажный или мокрый	Б	Б	Б

 

4.Характеристика  материалов:

 

№ слоя	Материал слоя	№ позиции по прил. 3	Плотность ρо, кг/м3	Коэффициенты
				Теплопроводности  λ, Вт/(м*К)	Паропроницания μ,мг/(м*ч*Па)
1	Плиты из гипса	60	1000	0,29	4,62
2	Пемзобетон	92	1600	0,62	8,54
3	Плиты минераловатные на синтетическом связующем	34	200	0,076	1,01
5	Кирпич глиняный на цементно - песчаном растворе	162	1800	0,7	9,2

 

В конструкции имеется воздушная  прослойка, термическое сопротивление  которой  =0,17 (м²·°С)/Вт

 

2. Определение точки росы

 

E_в=2486 Па при t_в=+21ºС.

Определяем  фактическую упругость водяных  паров при заданной относительной влажности воздуха:

Данная  упругость водяных паров соответствует  точке росы t_р=12,2ºС.

 

 

 

 

 

3. Определение нормы тепловой защиты

3.1.Определение нормы тепловой  защиты по условию энергосбережения

 

1.В  заданном городе градусо-сутки отопительного периода:

 

2. Постоянные линейного уравнения  для определения приведенного  сопротивления стены школы:

  м²·К/Вт              м²/Вт·сут

 

3. Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения:

(м²·К)/Вт

 

3.2. Определение норм тепловой  защиты по условию санитарии

 

1. Определение нормативного перепада между температурой воздуха в помещении и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции: = 4,0 ºС.

2. Коэффициент, учитывающий степень контактности ограждения с наружным воздухом n=1

3. Коэффициент теплопередачи на внутренние поверхности стены α_в=8,7Вт/(м²·К)

4. Максимально допустимое сопротивление теплопередаче (требуемое) по условию санитарии:

(м²·К)/Вт

 

3.3. Норма тепловой защиты

 

Из  вычисленных значений сопротивлений теплопередачи – экономической и санитарной к реализации принимаем наибольшее из них, назвав требуемым.

(м²·К)/Вт      (м²·К)/Вт

(м²·К)/Вт

 

4. Расчет толщины утеплителя

 

1.Коэффициент  теплоотдачи зимой на наружной  поверхности стены

α_н=23Вт/(м²·К)

2.Сопротивление  теплообмену на:

– внутренней поверхности стены

(м²·К)/Вт

– наружной поверхности стены (на улице)

 (м²·К)/Вт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Термического сопротивления слоев  конструкции с известными толщинами:

(м²·К)/Вт

(м²·К)/Вт

(м²·К)/Вт

(м²·К)/Вт

4. Минимальное допустимое (требуемое)  термическое сопротивление расчетного  слоя (утеплителя):

 

R_ут^тр =  R_о^тр - (R_в + R_н + ΣR_{i из})  (м²*К/Вт)

где ΣR_{i из} – суммарное сопротивление слоев с известными толщинами.

 

 (м²*К/Вт)

 

5. Толщина утепленного слоя:

 м

Округляем полученную величину до значения, кратного строительному модулю (для минераловатных слоев – 2 см)в большую сторону. Тогда м = 20см

 

6. Термическое сопротивление расчетного слоя после унификации (округления до модуля):

(м²·К)/Вт

 

7.Общее  сопротивление теплопередаче

(м²·К)/Вт

=> > _{условие выполняется.}

 

5. Проверка внутренней поверхности ограждения на выпадение росы

 

1. Температура на внутренней поверхности ограждения:

 

, роса не будет выпадать на стене.

 

2.Термическое  сопротивление конструкции:

 

 (м²·К)/Вт

>2,2 , следовательно в формулу  подставляем  =2,2.

 

3. Температура в углу наружных  стен:

С

 

, роса не будет выпадать  в углах.

 

 

 

6. Проверка выпадения росы в толще ограждения

 

1. Сопротивление паропроницанию слоев:

(м²·ч·Па)/мг,

 (м²·ч·Па)/мг,

(м²·ч·Па)/мг,

(м²·ч·Па)/мг,

конструкции в целом:

 (м²·ч·Па)/мг

 

2. При среднеянварской температуре на улице на внутренней поверхности будет температура

,

которой будет соответствовать упругость  насыщенных водяных паров  (по приложению 1 Методических указаний).

3. Графическим методом находим  изменение температуры по толще  ограждения при средней температуре  самого холодного месяца (января). Для этого строим график 1: по  оси абсцисс последовательно  откладываем значения сопротивлений R_в, R₁,…R₄, R_н, составляющих в целом R_о. Через концы полученных отрезков проводим вертикальные тонкие линии. На оси ординат откладываем значение температуры внутреннего воздуха    t_в = 21 ˚С , а на линии, соответствующей концу R_н – значение средней температуры самого холодного месяца (января) t_нI = -16,6 ˚С. Точки t_в и t_нI соединяем прямой линией. По точкам пересечения линии с границами слоев определяем значения температур на границах:        τ_вI, t_1-21, t_2-3, t_3-4, τ_нI (см.график 1).