Теплотехнический расчет помещения и наружных ограждений

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Содержанием данной курсовой работы, является проведение подробного теплотехнического расчета наружной стены и общего теплотехнического расчета остальных наружных ограждений, а также расчет теплового режима помещения

Общее количество графиков 3

Общее количество рисунков 1

Общее количество таблиц 6

Количество литературных источников 7

Введение

Строительная наука состоит из большого числа разделов, затрагивающих разные отрасли знаний. Многие из этих разделов до недавнего времени бывшие частями физики, механики, геологии и других наук превратились в самостоятельные научные дисциплины. Одной из таких является строительная теплофизика, в которой изучается явление передачи тепла, переноса тепла, влаги, инфильтрации воздуха, применительно к строительству. Для строителя важны многие вопросы, относящиеся к области строительной теплофизики. Она просматривает вопросы создания микроклимата в помещении, применение систем кондиционирования, отопления и вентиляции с учетом влияния наружного климата через ограждения, режима ограждения под действием внутренних условий и наружного климата в связи с долговечностью конструкций и их эксплуатационными свойствами.

1. Выбор исходных данных

1.1 Характеристика здания

1 Назначение здания - жилое

2 Район пристройки - Анадырь

3 Число этажей-5

4 Наличие чердака - бесчердачное покрытие

5 Ориентация главного фасада - западная

6 Расчетная температура внутреннего воздуха в помещениях здания: tвср.ж=20C; tвуг.ж=22C; tкух=18С; tл.к.=16C; tмус.=5C

7.Расчетное значение относительной влажности внутреннего воздуха: в=55%

Климатическая характеристика района постройки.

2.3.1 Средняя температура наиболее холодной пятидневки: t= - 400С

2.3.2 Средняя температура отопительного периода: t=-11,30С

2.3.5 Средняя температура наиболее холодного месяца: t=-220С

2.3.6 Относительная влажность наружного воздуха для самого холодного месяца: н=81%

2.3.7 Расчетная скорость ветра для холодного периода года: =11,4 м/с

2.3.8 Продолжительность отопительного периода: N=307

2.3.9 Влажностная зона: Б- влажная

3 Характеристика ограждающих конструкций

Таблица 1 - Характеристика ограждающих конструкций

Наименование ограждений	Эскиз конструкции	Материал слоя	, кг/м3	С0, кДж/кг 0С	, Вт/м2 0С	S, Вт/м2 0С	, мг/мгПа
Наружная стена	1,3	железобетон	2500	0,84	2,04	18,95	0,03
	2	пенополистирол	150	1,34	0,06	0,99	0,05
Бесчердачное покрытие	1	Ж/б плита	2500	0,84	2,04	18,95	0,03
	2,6	Рубероид	600	1,68	0,17	3,53	1,1
	3	Гравий керамзитовый	400	0,84	0,14	1,99	0,24
	4	Плиты минераловатные	50	0,84	0,06	0,48	0,53
	5	Цементно-песчаная стяжка	1800	0,88	0,81	10,12	0,11
Перекрытие над не отапливаемым подвалом	1	Ж/б плита	2500	0,84	2,04	18,95	0,03
	2	Рубероид	600	1,68	0,17	3,53	1,1
	3	Щебень и песок из перлита вспученного	200	0,84	0,076	0,09	0,34
	4	Цементно-песчаная стяжка	1800	0,88	0,81	10,12	0,11
	5	Линолеум поливинилхлоридный	1800	1,47	0,38	8,56	0,002
Внутренние ограждения	1	Гипсобетонные перегородочные панели	1200	0,84	0,47	6,7	0,098
Междуэтажное перекрытие	1	Ж/б пустотная панель с покрытием из линолеума поливинилхлоридного	2500 1800	0,84 1,47	2,04 0,38	18,95 8,56	0,03 0,002
Внутренние двери		Остеклённые размером 1,3*2,2

Результаты теплотехнического расчета наружных ограждений

1 Наружные ограждения:

1.1 Наружная стена

RГСОП=4.76

x=0.270, x=100+100+50+25=275 мм

1.2 Бесчердачное покрытие

RГСОП=7.00

x=0.37, х=100+100+100+80=380мм

1.3 Неотапливаемый подвал

Rф=6.20

х=0.45 мм; х=0.46

1.4 Оконный проём

Rф=0.54 R=0.86

Трёхслойный стеклопакет в деревянных переплетах окон, с заполнением межстекольного пространства аргоном.

1.5 Наружная дверь

=1.03 Двойная дверь с тамбуром

Таблица 2 - Теплотехнические характеристики наружных ограждений

Вид ограждения	Толщина, мм	,	,	К,
Наружная стена	475	1,72	4,84	0,207
Неотапливаемый подвал	647	3,10	6,34	0,158
Бесчердачное покрытие	583	2,3	7	0,143
Оконный проём	120	0,54	0,86	1,2
Наружная дверь		1,03	1,03	0,97

Распределение температур по толщине наружной стены.

Значение температуры t0C в характерных сечениях ограждения определяются по формуле, 0С

R	0	0.115	0.186	3.511	3.558	3.602
t	20	18.341	17.315	-30.690	-31.373	-32

=10.85<12.55

Так как температура на внутренней поверхности угла ниже температуры точки росы, значит в моём случае возможна конденсация водяного пара в наружном углу ограждения.

Определение общего сопротивления паропроницанию конструкции стены.

- сопротивление влагообмену на внутренней поверхности ограждения, равное =0,267 м2ч гПа/ч

- сопротивление влагообмену на наружной поверхности ограждения, равное =0,053 м2ч гПа/ч

RП=0.267+0.12*10/0.03+0.275*10/0.05+0.08*10/0.03+0.053=122

Расчет интенсивности потока водяного пара через ограждение.

ев(н)- парциальное давление водяного пара во внутреннем (наружном) воздухе помещения

ев(н)=Ев(н) в(н)

Ен=1.23 ен=0.996

Ев=23.40 ев=11.7

=

Выявление зоны возможной конденсации пара.

Конденсация водяного пара в толще стены.

Графическим методом строим кривые изменения парциального давления водяных паров по значениям парциального давления в характерных сечениях. В произвольном сечении ограждения парциальное давление равно

- сопротивление паропроницанию от воздуха помещения до сечения х, в котором определяется парциальное давление, м2ч гПа/ч

Построим распределение температур в толще стены при температуре наружного воздуха, равной средней за наиболее холодный месяц.

RВ-Х	0	0,115	0,174	1,090	2,007	2,924	3,840	4,757	4,796	4,840
tХ	20	19,0	18,5	10,5	2,6	-5,4	-13,3	-21,3	-21,6	-22

Найдём при данных температурах значения фактического парциального давления водяных паров при полном насыщении в характерных сечениях.

ЕX	23,4	22	21,33	12,94	7,37	4,06	2,12	1,17	1,15	1,12
tX	20	19,0	18,5	10,5	2,6	-5,4	-13,3	-21,3	-21,6	-22

Найдём значения фактического парциального давления водяных паров в характерных сечениях.

RПВ-Х	0	0,267	40,267	51,267	62,267	73,267	84,267	95,267	121,934	122,0
ех	11,70	11,68	8,17	7,20	6,24	5,27	4,31	3,34	1,001	0,996

	0	0,12	0,175	0,23	0,285	0,34	0,395	0,475
	19,0	18,5	10,5	2,6	-5,4	-13,3	-21,3	-21,6
	11,68	8,17	7,20	6,24	5,27	4,31	3,34	1,001
	22	21,33	12,94	7,37	4,06	2,12	1,17	1,15

По графику мы, видим, что кривые на чертеже пересекаются, значит в ограждении возможна конденсация водяного пара. В этом случае необходимо предусмотреть меры, предупреждающие внутреннюю конденсацию

=508,5 Па;

	январь	февраль	март	апрель	октябрь	ноябрь	декабрь
eв, Па	90	130	270	280	285	270	130	eвср=208

==43,57 м2 ч Па/мг

==19,07 м2 ч Па/мг

==246 Па

м2 ч Па/мг

Для предупреждения внутренней конденсации в толще ограждения необходимо предусмотреть дополнительную пароизоляцию на внутренней поверхности ограждения, сопротивление которой, м2 ч Па/мг можно определить по формуле

В качестве дополнительного слоя пароизоляции принимается 2 слоя пленки полиэтиленовой, толщиной 0,32 мм, сопротивление паропроницанию которой равно 7,3 м2чПа/мг.

Определение приведенного сопротивления наружного ограждения

		li ,мм	fi	fi-1	2	2(fi-1)li
1	Наружный угол	2.562	0.68	-0.32	0.58	-0.48
2	Стык н.с. с в.п.	2.562	0.988	-0.012	0.58	-0.02
3	Стык н.с. с п.п.	3.913	0.975	-0.025	0.58	-0.06
4	Стык н.с. с н.п.	3.913	0.68	-0.32	0.58	-0.73
5	откос оконного проёма	7.2	1.43	0.43	0.26	0.81
						-0.47

помещение наружный стена температура

Ширина 2 в два калибра для откосов оконного проёма равна

2==20.062,18=0.26, где определяется по формуле

Расчет приведенного сопротивления, по формуле

==2,1 Вт/м2 0С

Расчет нестационарного температурного поля методом конечных разностей

=0,055 м

z===1,409 ч

===0,1 м

=5; ;

экв.в=2,04/8,7+0,02=0,25

экв.н=2,04/23-0,02=0,07

=

=

=

=

В результате построения определения промежуток времени, в течение которого температура на внутренней поверхности ограждения понизится до 00С, получили 47 интервалов по 1.409 ч, т.е. 47*1.409=66.2 ч.

2. Расчет теплопотерь через наружные ограждения

Основные теплопотери Q=A*(tв-tн)*n*k, Вт

А- площадь ограждения, м2

, Вт , где

Добавочные теплопотери. -коэф- нт учета добавочных теплопотерь в долях единицы.

Так как расчет тепловых потерь через наружные ограждения был проведен для всех помещений в здании, то проведение расчета тепловых потерь по укрупненным показателям является не целесообразным.

Расход теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха

Формулы, используемые для расчета расхода теплоты

1)Расход тепла Qи, Вт на нагрев инфильтрующегося воздуха определяем по формуле:

Gi- расход инфильтрующегося воздуха, кг/ч, через ограждающие конструкции помещения определяемый по формуле

;

Fi -площадь световых проемов окон, балконных дверей, м2

Pi- расчетная разность между давлениями на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па:



H- высота здания, м, от уровня средней планировочной отметки земли до устья вытяжной шахты,

hi- расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон, балконных дверей.

н, +5- удельный вес Н/м3 соответственно наружного воздуха и при +50С, =3463/(273+t)

н- плотность наружного воздуха, кг/м3 =353/(273+t)

v-скорость ветра, м/с, в данном случае равна 1 м/с

сн-сз- разность аэродинамических коэффициентов соответственно для наветренной и заветренной поверхностей ограждений здания

коэффициент, учитывающий высоту этажа над поверхностью земли

Ru- сопротивление воздухопроницанию м2 ч Па/кг:

Gн- нормативная воздухопроницаемость наружных ограждающих конструкций, кг/м2ч

,

где - максимальная скорость ветра по румбам за январь, равна 3,2 м/с

P0=10 Па- разность давления воздуха при которой определяется сопротивление воздухопроницанию Ru

к- коэффициент, учитывающий влияние встречного теплового потока в конструкциях, равный для тройного остекления 0,7

- расход теплоты на нагревание инфильтрующегося воздуха в помещениях жилых и общественных зданий, Вт:

,

где L- расход удаляемого воздуха, м3/ч не компенсируемый подогретым приточным воздухом; для жилых зданий- удельный нормативный расход 3 м3/ч на 1 м2 жилых помещений

Расчетная высота, м, от уровня земли до верха окон, балконных дверей рассчитывается по формуле hi=3,25+(i+1)*2,8

Таблица 4 - Потери тепла на инфильтрацию

номер	t	Pi	Pi2/3	Ru	F	Gu	Qи	Fпола	Qи'	Q
101	22	122.9	24.72	0.346	1.54	23.78	290	8.13	451	451
102	20	122.9	24.72	0.340	1.54	24.19	286	18.88	1014	1014
103	22	122.9	24.72	0.346	3.08	47.55	581	18	999	999
106	20	122.9	24.72	0.340	3.08	48.38	572	18	967	967
107	22	122.9	24.72	0.346	1.54	23.78	290	7.69	427	427
108	20	122.9	24.72	0.340	1.54	24.19	286	9.84	529	529
109	20	122.9	24.72	0.340	1.54	24.19	286	12.07	648	648
110	20	122.9	24.72	0.340	1.54	24.19	286	12.07	648	648
111	20	122.9	24.72	0.340	1.54	24.19	286	9.84	529	529
112	22	122.9	24.72	0.346	1.54	23.78	290	7.69	427	427

Тепловая мощность системы отопления.

Тепловая мощность системы отопления рассчитывается по формуле:

,

где Qн.о. и Qи -берутся из предыдущих таблиц, а Qбыт=21 Вт/м2*Fп

Таблица 6 - Тепловая мощность системы отопления

Номер помещения	Qн.о., Вт	Qи, Вт	Fп, м2	Qбыт, Вт	Qс.о., Вт
101	619	451	8.13	171	899
102	452	1014	18.88	396	1070
103	736	999	18	378	1357
106	534	999	18	378	1155
107	593	1014	7.69	161	1446
108	449	451	9.84	207	694
109	449	648	12.07	253	844
110	449	529	12.07	253	724
111	449	427	9.84	207	669
112	608	967	7.69	161	1413

Теплоусвоение помещения

Fнар.ст.=2,562*3,913+4,313*2,562-3,08=17,995 м2

Fвн.пер1.=3,8*2,562-2,86=6,86 м2

Fвн.пер2.=4,24*2,562-2*2,86=5,143 м2

Fокна=1,4*2,2=3,08 м2

Fпол=3,913*4,313=16,877 м2

Fпот=3,913*4,313=16,877 м2

D1=R1*S1

Вт/м2 0С

1. Наружная стена

D=R1*S1>1

R1=0.06/2.04=0.029

D=18.95*0.029*1.414=0.778 не удовлетворяет условию

D=R1*S1+R2*S2>1

R1=0.12/2.04=0.059

D1=18.95*0.059*1.414=1,581

D2=R2*S2=0.275/(0.06*2)*0.99*1.414=3.209

D=D1+D2=1.581+3.209=4.790

Вт/м2 0С

2. Внутренняя перегородка

Ѕ*Dпер>1

0,5*0,1/0,47*6,7*1,414=1,008

Упер=Sпер Вт/м2 0С

Упер=9,48 Вт/м2 0С

3. Оконный проем

Вт/м2 0С

4. Перекрытие над неотапливаемым подвалом

D1=R1*S1>=0.5

D1=0.005/0.38*8.56*1.414=0.159<0.5 не удовлетворяет условию

D2=R2*S2=0,03/0,81*10,12*1,414=0,530

D=D1+D2=>0.5

D=D1+D2=0.689

Вт/м2 0С

5. Междуэтажное перекрытие

Ѕ*Dпер>1

0,5*0,22/2,04*18,95*1,414=1,445

Упер=Sпер

Упер=26,8 Вт/м2 0С

Упом=17,995*40,4+(6,876+5,143)*9,48+3,08*1,342+16,877*26,8+16,877*26,4=1743 Вт/0С

, Вт/0С

=0,575

Вт/0С

Вт/0С

Определение амплитуды колебаний температуры помещения при периодическом отоплении.

Расчетное помещение -103.

Т=12

m=8

n=4

,

=1357*(22-5)/(22+40)=372

,

значит, система отопления при периодической работе обеспечивает тепловой режим в помещении.

Список литературы

1. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. - М.: Высшая школа, 1981.-415 с.

2. Богословский В.Н. Тепловой режим здания. - М.: Стройиздат, 1979.-249 с.

3. Отопление и вентиляция. Ч I. Отопление/Каменев П.Н., Сканави А.Н., Богословский В.Н. и др. - М.: Стройиздат, 1975. - 440 с.

4. СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика. - М.: Стройиздат, 1983. - 136

5. СНиП II-3-79**. Строительная теплотехника. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 32 с.

6. СНиП 2.04.05-86. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. - 59 с.

7. СНиП 2.08.01-85. Жилые здания. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 16 с.

Размещено на Allbest.ru