Проектирование малоэтажного жилого дома

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)

Кафедра «Городское строительство и хозяйство»

Курсовая работа

по дисциплине: «Физика среды и ограждающих конструкций»

Омск - 2013



Исходные данные

Район строительства: г. Омск

Малоэтажный жилой дом (рис. 1).

Конструктивное решение наружных стен:

Рис. 1

Конструктивное решение чердачного перекрытия:

Рис. 2

Окна: оконные блоки из ПВХ-профилей в одинарных переплетах с двухкамерными стеклопакетами.

Конструктивное решение межкомнатных перегородок:



Рис. 3

Коэффициент теплотехнической однородности наружных стен r=0,92.

Коэффициент теплотехнической однородности чердачного перекрытия r=1.

Рис. 4



Рис. 5

жилой дом перегородка стена

Рис. 6



1. Определение расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха; определение температуры точки росы для расчетных параметров внутреннего воздуха.

1.1 Расчетные параметры наружного воздуха.

Расчетную температуру наружного воздуха text, °C, следует принимать по средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 согласно СНиП 23-01 для соответствующего городского или сельского населенного пункта.

Для города Омска:

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 text =37 °С.

Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца ext = 80%.

Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха не более 8 °С zht = 221 сут.

Средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха не более 8 °С tht = -8,4°С.

Расчетные параметры внутреннего воздуха.

Расчетная температура воздуха внутри жилых и общественных зданий tint для холодного периода года должна быть не ниже минимальных значений оптимальных температур, согласно ГОСТ 30494 и СанПиН 2.1.2.1002.

Оптимальные температуры воздуха внутри здания 20-22 °С.

Примем tint =20 °С.

Относительная влажность внутри здания не более 55 %.

int =55 %.



1.2 Температура точки росы

Максимальная упругость водяного пара для температуры воздуха tint =20°С составляет Eint=17,54 мм рт. ст. Так как относительная влажность воздуха внутри здания для холодного периода года int=55%, то действительная упругость водяного пара e будет составлять только 55% от E, т.е. e=17,54*0,55=9,65 мм рт. ст.

Точкой росы будет температура, для которой e=9,65 мм рт. ст. будет соответствовать максимальной упругости водяного пара, т.е. td =10,7 °С.

Точка росы td =10,7 °С.



2. Определение в соответствии с заданным районом строительства требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций жилого дома.

2.1 Определение требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций жилого дома

Требуемое сопротивление теплопередаче , (м2•°С)/Вт определяется согласно таблице 4 СНиП 23-02 в зависимости от градусо-суток отопительного периода, Dd (ГСОП), °С·сут/год.

Величину градусо-суток Dd (ГСОП) в течение отопительного периода следует вычислять по формуле:

Dd = (tint - tht) zht,

Dd = (tint - tht) zht=(20-(-8,4)) *221=6276,4

Полученное значение градусо-суток отличается от табличного. Поэтому руководствуясь примечанием к таблице 4 СНиП 23-02 для определения требуемого сопротивления теплопередаче воспользуемся формулой:

.

Для наружных стен: (м2·°С)/Вт.

Для чердачного перекрытия: (м2·°С)/Вт.

Для окон: (м2·°С)/Вт.



2.2 Определение величины нормативного температурного перепада между температурой внутреннего воздуха и внутренней поверхности стены

Величина нормативного температурного перепада между температурой внутреннего воздуха и внутренней поверхности стены определяется по таблице 5 СНиП 23-02.

Для стен =4,0 °С.



3. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

3.1 Приведенное сопротивление стены

Сопротивление теплопередаче R0, м2С/Вт, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями следует определять по п.9.1.2. СП 23-101-2004

R0=Rsi+Rk+Rse,(1)

где Rsi=1/int, int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м2С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02.

Для стен Вт/(м2·°С).

Rse=1/ext, ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода года, Вт/(м2С), принимаемый по таблице 8 СНиП 23-101.

Для стены Вт/(м2·°С).

Rk - термическое сопротивление ограждающей конструкции, равное сумме термических сопротивлений отдельных слоев (п.9.1.1):

Rk=R1+R2+...+Rn,(2)



где R1, R2,..., Rn - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м2С/Вт

Термическое сопротивление каждого слоя определяется по формуле 6 п.9.1.1:R=/,(3)

где - толщина слоя, м; - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м°С), принимаемый по приложению Д.

Расчетные коэффициенты теплопроводности, , определяются в зависимости от условий эксплуатации ограждающих конструкций: А или Б.

Определение условий эксплуатации осуществляется в зависимости от влажностного режима помещений (табл.1) и от зоны влажности (прил.В)

Сведя вышеизложенные формулы в одну, получим:

R0 = 1/int + 1/1 + 2/2 + n/n + … + ут/ут + 1/ext (4)

в данном случае ут и ут - толщина и коэффициент теплопроводности утеплителя.

Так как сопротивление теплопередаче R0 должно быть больше или равно требуемому сопротивлению Rreg, то для определения минимальной толщины утеплителя приравниваем R0 к Rreg.

Выделяя из формулы 4 толщину утеплителя ут и принимая вместо R0 = Rreg. получим

ут = (Rreg. - 1/int - 1/1 - 2/2 - n/n - 1/ext)Ч ут(5)

При использовании в многослойной ограждающей конструкции гибких или жестких связей конструктивных слоев, которые «прорезают» слой утеплителя, сопротивление теплопередаче необходимо корректировать с помощью коэффициента теплотехнической однородности ограждения r, определяемого по приложению Н.

Тогда конечная формула для определения толщины утеплителя в многослойной ограждающей конструкции примет вид:

ут = (Rreg./r - 1/int - 1/1 - 2/2 - n/n - 1/ext)Ч ут(6)

По формуле 6 определяется толщина утеплителя в наружных стенах (следует отметить, что это минимальная толщина утеплителя).

Вт/(м·°С) - теплопроводность кирпичной кладки из обыкновенного глиняного кирпича, со = 1800 кг/м3; Вт/(м·°С) - теплопроводность плиты из пенополистирола ПСБ-С, со = 40кг/м3; Вт/(м·°С) - теплопроводность кирпичной кладки из керамического кирпича, со = 1500 кг/м3; Вт/(м·°С) - теплопроводность цементно-песчаного раствора, со =1800 кг/м3.

Принимаем толщину утеплителя 0,10 м.

Приведенное сопротивление теплопередаче, , наружной стены с учетом принятой толщины утеплителя:

м2·°С/Вт.

3.2 Приведенное сопротивление чердачного перекрытия холодного чердака

Сопротивление теплопередаче R0 должно быть больше или равно требуемому сопротивлению Rreg, то для определения минимальной толщины утеплителя приравниваем R0 к Rreg.

R0 = 1/int + 1/1 + 2/2 + n/n + … + ут/ут + 1/ext

ут = (Rreg. - 1/int - 1/1 - 2/2 - n/n - 1/ext)Ч ут

При использовании в многослойной ограждающей конструкции гибких или жестких связей конструктивных слоев, которые «прорезают» слой утеплителя, сопротивление теплопередаче необходимо корректировать с помощью коэффициента теплотехнической однородности ограждения r, определяемого по приложению Н.

Тогда конечная формула для определения толщины утеплителя в многослойной ограждающей конструкции примет вид:

ут = (Rreg./r - 1/int - 1/1 - 2/2 - n/n - 1/ext)Ч ут

Для чердачного перекрытия Вт/(м2·°С).

Вт/(м·°С) - теплопроводность железобетона, со = 2400 кг/м3.

Вт/(м·°С) - теплопроводность минераловатной плиты, со = 30кг/м3.

Вт/(м·°С) - теплопроводность цементно-песчаного раствора, со = 1800 кг/м3.

.

Принимаем толщину утеплителя .

Приведенное сопротивление теплопередаче, , чердачного перекрытия с учетом принятой толщины утеплителя:

м2·°С/Вт.



3.3 Приведенное сопротивление оконных блоков.

Выбор светопрозрачной конструкции осуществляется по значениям приведенного сопротивления теплопередаче согласно таблице 5 СНиП 23-101 или в соответствии с разделом 9 пунктом «В» приведенное сопротивление теплопередаче светопрозрачных конструкций при отсутствии сертификационных испытаний, проведенных аккредитованными испытательными лабораториями принимают по приложению «Л» этого же СНиП 23-101.

Приведенное сопротивление теплопередаче окна должно быть не менее нормируемого (м·°С)/Вт.

Выбираем двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете с межстекольным расстоянием 12мм с мягким селективным покрытием, (м·°С)/Вт.



4. Расчет температуры внутренней поверхности стены

Температура внутренней поверхности ограждения фsi, 0С, должна быть выше точки росы td, 0С.

Температуру внутренней поверхности, фsi, стен следует определять по формуле:

,

где n- коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в таблице 6 СНиП 23-02 с учетом примечания к этой таблице.

.

0С.

Температура точки росы td =10,7 °С меньше температуры внутренней поверхности стены 0С на 7,48 0С, следовательно выпадение конденсата на поверхности стены при расчетных значениях температуры внутреннего и наружного воздуха невозможно.

Температурный перепад , °С, между температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции и температурой внутреннего воздуха нормируется таблицей 5 СНиП 23-02.

Для стен =4,0 °С.

Расчётное значение перепада =20-1,82=18,18 °С не превышает нормируемой величины.



.

4.1 Расчет влажностного режима наружной стены с учетом фактического конструктивного решения

Расчетная температура воздуха внутри жилых и общественных зданий tint и относительную влажность int принимает такие же как и в разделе 1.

tint =20 °С.

int =55 %.

Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца, ext =80 %.

Средняя месячная температура наиболее холодного месяца (январь) text = -19,0 °С.

Влажностный режим помещения - «нормальный». Зона влажности №2 для Омска - «нормальная». Тогда условия эксплуатации определяются по параметру «Б».

Кирпичная кладка из обыкновенного глиняного кирпича, со = 1800 кг/м3, Б = 0,81 Вт/(м·°С), = 0,11 мг/(м·ч·Па);

Плиты из пенополистирола ПСБ-С со = 40 кг/м3, Б = 0,05 Вт/(м·°С), = 0,05 мг/(м·ч·Па);

Кирпичная кладка из керамического кирпича, со = 1500 кг/м3, Б = 0,64 Вт/(м·°С), = 0,14 мг/(м·ч·Па);

Цементно-песчаный раствор со =1800 кг/м3, Б = 0,93 Вт/(м·°С), = 0,09 мг/(м·ч·Па);

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции равно м2·°С/Вт.

Согласно СНиП 23-02 для многослойных ограждающих конструкций с выраженным теплоизоляционным слоем и наружным защитным слоем, коэффициент паропроницаемости материала которого меньше, чем у материала теплоизоляционного слоя, допускается принимать плоскость максимального увлажнения на наружной границе утеплителя при условии выполнения неравенства . Коэффициент паропроницаемости у кладки из керамического кирпича и у кладки из обычного глиняного кирпича больше коэффициента паропроницаемости плиты из пенополистирола ПСБ-С и не выполняется условие , следовательно, нет плоскости возможной конденсации в многослойной конструкции.

Сопротивление паропроницанию Rvp, м2·ч·Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее нормируемых сопротивлений паропроницанию:

из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации,

.

из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха,

.

где eint - парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, определяемое по формуле:



eint = (int / 100) Eint,

- парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре tint =20 °С. 17.54 мм.рт.ст. = 2338 Па.

Па.

Е - парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемое по формуле

Е = (Е1z1 + E2z2 + Е3z3) / 12,

E1, E2, Е3 - парциальные давления водяного пара, Па, принимаемые по температуре i в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего (переходного) и летнего периодов;

z1, z2, z3 - продолжительность, мес, соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов, определяемая с учетом следующих условий:

а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 °С;

б) к весенне-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5 °С;

в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха выше плюс 5 °С.

Продолжительность периодов и их средняя температура определяются по таблице 3* СНиП 23-01, а значения температур в плоскости возможной конденсации i, соответствующие этим периодам, по формуле СНиП 23-101.



,

ti - расчетная температура наружного воздуха i-го периода, °С, принимаемая равной средней температуре соответствующего периода;

Rsi=1/8,7=0,115 м2·°С·Вт;

R - термическое сопротивление слоя ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации;

м2·°С·Вт.

Установим для периодов их продолжительность zi, сут, среднюю температуру ti, °С, согласно СНиП 23-01 и рассчитаем соответствующую температуру в плоскости возможной конденсации i °С, для климатических условий города Омска:

зима (январь, февраль, март, ноябрь, декабрь):

z1=5 мес,

t1=(-19,0+(-17,6)+(-10,1)+(-16,0)+(-8,5))/5=-14,24 °С,

°С.

весна - осень (апрель, октябрь):

z2=2 мес,

t2=(2,8+1,9)/2=2,35 °С,

°С.



лето (май, июнь, июль, август, сентябрь):

z3 = 5 мес,

t3=(11,4+17,1+18,9+15,8+10,6)/5=14,76 °С,

°С.

По температурам (1, 2, 3) для соответствующих периодов определяем СНиП 23-101 парциальные давления (Е1, Е2, Е3) водяного пара: Е1 = 42 Па, Е2 = 402 Па, Е3 = 1449 Па.

Определим парциальное давление водяного пара Е, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации ограждающей конструкции для соответствующих продолжительностей периодов z1, z2, z3:

Е = (42•5 + 402•2 + 1449•5) / 12=688,25.

Сопротивление паропроницанию , м2·ч·Па/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью и плоскостью возможной конденсации, определяется по формуле:

м2·ч·Па/мг.

Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха eext, Па, за годовой период определяют по СНиП 23-01.

eext=(140+150+260+530+710+1110+1450+1270+880+530+310+190)/12= 627,5 Па.



Определяем нормируемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации согласно СНиП 23-02:

м2·ч·Па/мг.

Период с отрицательными средними месячными температурами

z0 = 5 мес, или 151 сут,

t0=(-19,0)+(-17,6)+(-10,1)+(-8,5)+(-16,0))/5=-14,24 °С,

°С.

Парциальное давление водяного пара Е0, Па, в плоскости возможной конденсации:

Е0=42 Па.

Согласно СНиП 23-02 в многослойной ограждающей конструкции увлажняемым слоем является утеплитель, плита из пенополистерола ПСБ-С плотностью w = 0 = 40 кг/м3 при толщине w=0,10 м. Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в этом материале согласно СНиП 23-02 wav = 25 %.

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода месяцев с отрицательными средними месячными температурами:

Па.

Коэффициент определяется согласно СНиП 23-02 по формуле:



= 0,0024 (Е0 - ) z0 / 0,15=0,0024 *(42 - 210) *151 / 0,15 = -405,89.

м2·ч·Па/мг.

Сопротивление паропроницанию Rvp, м2·ч·Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации)

Rvp=4,82 м2·ч·Па/мг.

При сравнении полученного значения Rvp с нормируемым устанавливаем, что Rvp > >.

Следовательно, ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям СНиП 23-02 в отношении сопротивления паропроницанию.

4.2 Определение требуемого индекса изоляции воздушного шума межкомнатными перегородками

Требуемые нормативные индексы изоляции воздушного шума ограждающих конструкций определяются по таблице 2 СНиП 23-03.

Нормативные значения индексов изоляции воздушного шума межкомнатными перегородками жилых зданий составляют дБ.

Эквивалентная поверхностная плотность ограждающей конструкции определяется по формуле

mэ=K•m, кг/м2,

где К - коэффициент, учитывающий относительное увеличение изгибной жесткости ограждения из бетонов на легких заполнителях, поризованных бетонов, кладки из кирпича, пустотелых керамических блоков и т.п. по отношению к конструкциям из тяжелого бетона с той же поверхностной плотностью и определяется по табл. 10 СП 23-103-2003.

Для сплошных ограждающих конструкций плотностью со = 1800 кг/м3 и более K=1.

Эквивалентная поверхностная плотность штукатурки толщиной по 10мм с каждой стороны плотностью со =1800 кг/м3 равна

mэ штук=1800•1•2•0,01=36 кг/м2.

Поверхностная плотность кладки из газобетонных блоков толщиной 80мм плотностью со =1800 кг/м3:

mкладки=1800•0,12=216 кг/м2.

Эквивалентная поверхностная плотность кладки:

mэ кладки=216•1=216 кг/м2.

Эквивалентная поверхностная плотность перегородки:

mэ= mэ кладки+ mэ штук =216 + 36=252 кг/м2.

Средняя плотность перегородки толщиной 100мм, состоящей из кладки газобетонных блоков со =600 кг/м3 оштукатуренных раствором со = 1800 кг/м3 с обеих сторон:

со = (36+216)/1,2=210 кг/м2.



Частота, соответствующая точке В-fВ, определяется по таблице 8 СНиП 23-103.

fВ=29000/100=290 ?315 Гц.

Округляем до среднегеометрической частоты 1/3-октавной полосы, в пределах которой находится fВ.

Ордината точки В:

RB=20lgmэ-12=20lg216-12=35дБ.

Рис. 7

4.3 Расчетная частотная характеристика

В нормируемом диапазоне частот изоляция воздушного шума составляет

f, Гц	100	125	160	200	250	315	400	500	630	800	1000	1250	1600	2000	2500	3150
R, дБ	35	35	35	35	35	35	37	42	44	48	52	54	58	61	61	61

№	Параметры	Среднегеометрические частоты третьоктавных полос, Гц
		100	125	160	200	250	315	400	500	630	800	1000	1250	1600	2000	2500	3150
1	Расчетная частотная характеристика, дБ	35	35	35	35	35	35	37	42	44	48	52	54	58	61	61	61
2	Оценочная кривая Ri, дБ	27	30	37	36	39	42	47	50	49	50	53	56	52	50	50	50
3	Неблагоприятные отклонения, дБ	-	-	-	1	4	7	10	6	5	2	-	-	-	-	-	-
4	Оценочная кривая, смещенная вниз на 1 дБ	25	28	35	34	37	40	45	48	47	48	51	54	60	48	48	48
5	Неблагоприятные отклонения от смещенной оценочной кривой, дБ	-	-	-	-	2	5	8	6	3		-	-	-	-	-
6	Индекс изоляции воздушного шума Rw								48

Рис. 8 - Цокольный узел (сопряжение наружной стены с грунтом): 1 - основание щебеночное (плотно утрамбованное); 2 - асфальтобетонное покрытие; 3 - выравнивающий слой из цементно-песчаного раствора; 4 - гибкие связи из стеклопластика, диаметр 6 мм; 5 - гидроизоляция (2 слоя толя на битумной мастике); 6 - раствор цементно-песчаный раствор



Рис. 9 - Карнизный узел (сопряжение наружной стены с кровлей): 1 - контробрешетка; 2 - обрешетка; 3 - мауэрлат 150х150мм; 4 - диффузионная мембрана; 5 - стропило 200х50 мм; 6 -минеральная вата; 7 - пароизоляция; 8 - железобетонная плита перекрытия 220 мм; 9 - гибкие связи из стеклопластика, диаметр 6 мм



Рис. 10

Рис. 11 - Узлы сопряжения оконных блоков с наружными стенами: 1 -кирпич (наружная слой); 2 -утеплитель (плиты из пенополистирола ПСБ-С); 3 - минераловатная твердая плита (твердая); 4 - железобетонная перемычка; 5 -цементно-песчаный раствор; 6 - кирпич (внутренний слой); 7 - стальная профильная полоса крепления коробки оконного блока; 8 -силиконовый герметик; 9 - ППУ ВИЛАН-405 с наружным слоем из полимерцементной мастики, 10 - подоконная доска



Список источников

1. СНиП 23-01-99 (с изм. 1 2003).

2. СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий.

3. СП 51.13330.2011 Защита от шума. Актуализированная редакция.

4. СНиП 23-03-2003.

5. СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты.

6. СП 131.13330.2012 Строительная климатология.

Размещено на Allbest.ru