Тепловая защита зданий
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, исходя из зимних условий эксплуатации. Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций здания. Расчет влажностного режима (графоаналитический метод Фокина-Власова). Определение отапливаемых площадей здания.
| Рубрика | Строительство и архитектура |
| Вид | методичка |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.01.2011 |
| Размер файла | 2,0 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
УДК 699.8:621.18
Методические указания для самостоятельной работы студентов к курсовому и дипломному проектированию «Тепловая защита зданий» / Сост. Л.В. Карасева, С.А. Геппель. - Ростов-на-Дону: ИАрхИ ЮФУ, 2010. - с.
Методические указания содержат требования к выполнению курсовой работы «Тепловая защита зданий» и соответствующего раздела в дипломном проекте. Представлены методики теплотехнических расчетов по определению необходимой толщины теплоизоляционного слоя, проверке условия ограничения температуры внутренней поверхности ограждения, выбору конструкции окон с заданными теплозащитными свойствами. Приведены сведения о влиянии архитектурного решения (габаритов здания, площади остекления) на уровень тепловой защиты зданий. Даны рекомендации по определению удельного расхода тепловой энергии на отопление зданий.
Для оценки влажностного состояния ограждающих конструкций приведены два метода: графоаналитический метод Фокина-Власова и расчетный метод, используемый в СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Необходимые справочные материалы даны в приложении.
Данные методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Архитектура».
Рецензенты:
проф. каф. ДАС ИархИ ЮФУ, канд.арх. Скопинцев А.В.
проф., д-р техн. наук, засл. деятель науки РФ, зав.каф. теплогазоснабжения РГСУ Иванов В.В.
© Институт архитектуры и искусств ЮФУ, 2010
Требования к составу и содержанию курсовой работы «Тепловая защита зданий»
Состав курсовой работы:
1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, исходя из зимних условий эксплуатации.
2. Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций здания.
3. Расчет влажностного режима ограждающей конструкции.
4. Оценка требуемого уровня тепловой защиты здания по нормируемому удельному расходу тепловой энергии на отопление зданий.
Курсовая работа состоит из графической и расчетной частей и оформляется в виде пояснительной записки и прилагаемых чертежей.
Пояснительная записка содержит:
- выбор расчетных параметров внутреннего и наружного воздуха;
-определение необходимой толщины слоя утеплителя и сопротивления теплопередаче стены;
- проверку ограничения температуры внутренней поверхности стены;
- выбор конструкции окна по требуемому сопротивлению теплопередаче;
- расчет влажностного режима ограждающей конструкции с использованием графоаналитического метода Фокина-Власова;
- определение нормируемого удельного расхода тепловой энергии на отопление в зависимости от характеристик здания.
Примерный объем пояснительной записки равен 8 - 10 страницам.
Графическая часть курсовой работы состоит из 4-х листов формата А4 и содержит:
- график распределения температур в стене по периодам года (1 лист);
- графики изменения парциального давления водяного пара в стене для зимнего, летнего и весенне-осеннего периодов (3 листа).
В тексте записки приводятся основные формулы, пояснения, расчеты и таблицы. В конце каждой части курсовой работы необходимо сделать выводы.
Для выполнения курсовой работы студентам предлагается вариант исходных данных.
Исходные данные:
1. Район строительства - один из городов, приведенных в табл. 1.
2. Назначение здания - варианты с указанием этажности здания и коэффициента остекленности фасада представлены в табл.2.
3. Варианты наружной ограждающей конструкции приведены в табл.3, материал теплоизоляционного слоя - в табл.4.
Перед выполнением расчета рекомендуется заполнить таблицу 5; теплотехнические характеристики материалов даны в таблице Приложения Б; условия эксплуатации зданий А или Б выбрать по табл.6.
Задание к курсовой работе «Тепловая защита зданий»
Район строительства
|
Вариант |
Город |
Вариант |
Город |
|
|
1 |
Ростов-на-Дону |
5 |
Ставрополь |
|
|
2 |
Краснодар |
6 |
Воронеж |
|
|
3 |
Волгоград |
7 |
Москва |
|
|
4 |
Астрахань |
8 |
Нижний Новгород |
Назначение здания
|
Вариант |
Здания и помещения |
Этажность здания |
Коэф-т остекл. фасада f, % |
|
|
1 |
Жилое здание |
9 |
17 |
|
|
2 |
Детский сад |
2 |
18 |
|
|
3 |
Лечебное учреждение |
3 |
16 |
|
|
4 |
Офисное здание |
10 |
35 |
|
|
5 |
Выставочный зал |
2 |
40 |
|
|
6 |
Гостиница |
12 |
30 |
|
|
7 |
Школа |
3 |
20 |
|
|
8 |
Производственное здание с нормальным режимом |
1 |
45 |
Варианты наружных ограждающих конструкций здания
|
Ограждающая конструкция |
Вариант |
№ слоя |
Материал |
Плотность с, кг/м3 |
Толщина слоя д, м |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
Наружные стены |
||||||
|
1 |
1 |
Известково-песчаный раствор |
1600 |
0,02 |
||
|
2 |
Кирпич.кладка из обыкн. глинян. кирпича на цем.-песчаном р-ре |
1800 |
0,25 |
|||
|
3 |
Утеплитель |
|||||
|
4 |
Кирпич. облиц-ка из керам.пустотн. кирпича на цем.-песчаном р-ре |
1400 |
0,12 |
|||
|
2 |
1 |
Сухая гипсовая штукатурка |
1050 |
0,05 |
||
|
2 |
Железобетон |
2500 |
0,10 |
|||
|
3 |
Утеплитель |
|||||
|
4 |
Кирпич. облиц-ка из керам.пустотн. кирпича на цем.-песчаном р-ре |
1600 |
0,12 |
|||
|
3 |
1 |
Известково-песчаный раствор |
1600 |
0,02 |
||
|
2 |
Керамзитобетон |
1800 |
0,25 |
|||
|
3 |
Утеплитель |
|||||
|
4 |
Кирпич. облиц-ка из силикат. кирпича на цем.-песчаном р-ре |
1800 |
0,12 |
|||
|
4 |
1 |
Сухая гипсовая штукатурка |
1050 |
0,05 |
||
|
2 |
Пенобетон |
1000 |
0,25 |
|||
|
3 |
Утеплитель |
|||||
|
4 |
Кирпичн.облиц-ка из обыкн. глинян. кирпича на цементно-перлитовом р-ре |
1600 |
0,12 |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
5 |
1 |
Известково-песчаный раствор |
1600 |
0,02 |
||
|
2 |
Железобетон |
2500 |
0,10 |
|||
|
3 |
Утеплитель |
|||||
|
4 |
Железобетон |
2500 |
0,10 |
|||
|
5 |
Цементно-перлитовый раствор |
1000 |
0,03 |
|||
|
6 |
1 |
Сухая гипсовая штукатурка |
1050 |
0,05 |
||
|
2 |
Керамзитобетон |
1800 |
0,20 |
|||
|
3 |
Утеплитель |
|||||
|
4 |
Керамзитобетон |
1200 |
0,20 |
|||
|
5 |
Цементно-перлитовый раствор |
1000 |
0,03 |
|||
|
Совмещенные покрытия |
||||||
|
7 |
1 |
Известково-песчаный раствор |
1600 |
0,02 |
||
|
2 |
Железобетон |
2500 |
0,10 |
|||
|
3 |
Утеплитель |
|||||
|
4 |
Цем.-песчаный раствор |
1800 |
0,03 |
|||
|
5 |
Рубероид |
1100 |
0,005 |
Материал утеплителя ограждающей конструкции
|
Вариант |
Материал |
Плотность с, кг/м3 |
|
|
1 |
Пенополистирол |
150 |
|
|
2 |
Пенополистирол «Стиропор» |
30 |
|
|
3 |
Плиты минераловатные |
200 |
|
|
4 |
Плиты минераловатные |
75 |
|
|
5 |
Плиты из стекловолокна «URSA» |
60 |
|
|
6 |
Пенобетон |
300 |
|
|
7 |
Пеностекло |
400 |
|
|
8 |
Гравий керамзитовый |
300 |
Условия эксплуатации ограждающих конструкций в зависимости от влажностного режима помещений и зоны влажности
|
Влажностный режим помещений при относительной влажности внутреннего воздуха цint, % |
Условия эксплуатации А и Б в зоне влажности (табл.А1 прил.А) |
|||
|
сухой |
нормальной |
влажной |
||
|
Сухой, цint < 50% |
А |
А |
Б |
|
|
Нормальный, цint = 50 - 60% |
А |
Б |
Б |
|
|
Влажный или мокрый, цint > 60% |
Б |
Б |
Б |
Требования к составу и содержанию раздела дипломного проекта «Тепловая защита зданий»
Содержание и объем раздела устанавливает консультант. Обязательными частями теплотехнического расчета в разделе являются:
1) теплотехнический расчет ограждающих конструкций, исходя из зимних условий эксплуатации;
2) выбор светопрозрачных ограждающих конструкций здания.
При необходимости и по согласованию с основным руководителем дипломного проекта в задание могут быть включены подразделы:
3) расчет влажностного режима ограждающей конструкции; 4) расчет уровня тепловой защиты по нормируемому удельному расходу тепловой энергии на отопление зданий. Рекомендации по этим расчетам приведены в разделах 4 и 5 методических указаний, соответственно.
Раздел дипломного проекта оформляется в виде пояснительной записки. Пояснительная записка содержит:
- выбор расчетных параметров внутреннего и наружного воздуха;
-определение необходимой толщины слоя утеплителя и сопротивления теплопередаче стены;
- проверку ограничения температуры внутренней поверхности стены;
- выбор конструкции окна по требуемому сопротивлению теплопередаче;
- возможно, расчет влажностного режима ограждающей конструкции;
- возможно, расчет удельного расхода тепловой энергии на отопление и показателя компактности здания.
В тексте записки следует привести основные формулы, пояснения, расчеты и таблицы; указать размерности рассчитываемых величин.
Примечание
Перед выполнением расчета рекомендуется заполнить таблицу 5 задания к курсовой работе. Коэффициенты теплопроводности и паропроницаемости материалов слоев выписать из таблицы приложения Б (с учетом табл. 6 задания к курсовой работе) или - при отсутствии данных - из табл.Д1 СП 23-102-2004.
Введение
В СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» установлены три обязательных взаимно увязанных нормируемых показателя по тепловой защите здания, основанных на:
«а» -- нормируемых значениях сопротивления теплопередаче для отдельных ограждающих конструкций тепловой защиты здания;
«б» -- нормируемых величинах температурного перепада между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающей конструкции и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции выше температуры точки росы;
«в» -- нормируемом удельном показателе расхода тепловой энергии на отопление, позволяющем варьировать величинами теплозащитных свойств ограждающих конструкций с учетом выбора систем поддержания нормируемых параметров микроклимата.
Требования СНиП 23-02 будут выполнены, если при проектировании жилых и общественных зданий будут соблюдены требования показателей групп «а» и «б» либо «б» и «в», и для зданий производственного назначения -- показателей групп «а» и «б». Выбор показателей, по которым будет вестись проектирование, относится к компетенции проектной организации или заказчика. Методы и пути достижения этих нормируемых показателей выбираются при проектировании.
Требованиям показателей «б» должны отвечать все виды ограждающих конструкций: обеспечивать комфортные условия пребывания человека и предотвращать поверхности внутри помещения от увлажнения, намокания и появления плесени.
Показатели «а» и «б» - сопротивление теплопередаче и санитарно-гигиенический показатель - характеризуют теплозащитные свойства наружных ограждающих конструкций. Методы их расчета приведены в разделах 1 и 2 настоящих методических указаний: для несветопрозрачных и светопрозрачных конструкций, соответственно.
Рекомендации по определению удельного расхода тепловой энергии на отопление - показателя «в» - представлены в разделе 5. Там же даны указания по расчету показателя компактности здания, который учитывает влияние объемно-планировочного решения здания на уровень его тепловой защиты.
1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, исходя из зимних условий эксплуатации
Расчет проводится в соответствии с требованиями СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».
Целью расчета является определение:
- необходимой толщины теплоизоляционного слоя,
- сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции,
- соответствия температурного перепада между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждающей конструкции нормативным требованиям.
Порядок расчета
1.1 Определение требуемого сопротивления теплопередаче Rreq
Требуемое сопротивление теплопередаче Rreq определяется по таблице 1.1 в зависимости от градусо-суток отопительного периода в районе строительства D, °С · сут.
Градусо-сутки D рассчитываются по формуле
D = (tint - tht)· zht , (1.1)
где tint - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, принимаемая по таблице 1.2;
tht , zht - средняя температура наружного воздуха и продолжительность в сутках отопительного периода. Принимаются для периода с температурой наружного воздуха не более 10°С - при проектировании лечебно-профилактических и детских учреждений, и не более 8°С - в остальных случаях (табл. А1 Приложения А или СНиП 23-01-99).
Требуемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций
Таблица 1.1
|
Здания и помещения, коэффициенты a и b |
Градусо- сутки отопительного периода D, °С · сут |
Нормируемые значения сопротивления теплопередаче Rreq, м2· °С/ Вт |
||||
|
Стен |
Покрытий |
Перекры- тий чердачных, над неотаплива- емыми под- валами |
Окон |
|||
|
Жилые, лечебно-профи лактич. и детские учрежден, школы, гостиницы и общежития a b |
2000 4000 6000 |
2,1 2,8 3,5 0,00035 1,4 |
3,2 4,2 5,2 0,0005 2,2 |
2,8 3,7 4,6 0,00045 1,9 |
0,3 0,45 0,6 0,000075 0,15 |
|
|
Общественные, кроме указанных выше, админи- стративные, пом. с влажным или мокрым режимом a b |
2000 4000 6000 |
1,8 2,4 3,0 0,0003 1,2 |
2,4 3,2 4,0 0,0004 1,6 |
2,0 2,7 3,4 0,00035 1,3 |
0,3 0,4 0,5 0,00005 0,2 |
|
|
Производственные с сухим и нормальным режимами a b |
2000 4000 6000 |
1,4 1,8 2,2 0,0002 1,0 |
2,0 2,5 3,0 0,00025 1,5 |
1,4 1,8 2,2 0,0002 1,0 |
0,25 0,3 0,35 0,000025 0,2 |
Значения Rreq для величин D, отличающихся от табличных (табл.1.1), следует определять по формуле
Rreq = a · D + b , (1.2)
где a и b - коэффициенты, значения которых принимаются по данным табл.1.1.
Расчетные значения температуры и относительной влажности внутреннего воздуха помещений
Таблица 1.2
|
Здания и помещения |
Температура внутреннего воздуха tint, °С |
Относительная влажность внутреннего воздуха цint, % |
|
|
1. Жилые здания, школы и др.общественные здания, кроме перечисл. в п.2 и 3 |
20 |
55 |
|
|
2. Поликлиники и лечебные учреждения, дома-интернаты |
21 |
55 |
|
|
3. Дошкольные учреждения |
22 |
55 |
|
|
4. Производственные здания с нормальным режимом |
18 |
60 |
1.2 Определение необходимой толщины слоя утеплителя
Решение этой задачи осуществляется из условия равенства фактического сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции требуемому значению.
Rо = Rreq (1.3)
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, состоящей из N слоев, определяется по формуле
Rо =+ , (1.4)
где Rn - термическое сопротивление слоя n, м2· °С/ Вт,
, (1.5)
где дn - толщина слоя n, м;
лn - коэффициент теплопроводности материала слоя n, Вт/(м· °С); принимается по таблице Приложения Б;
бint - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности конструкции, Вт/ (м2· °С), ( для гладких стен и потолков равен 8,7 Вт/ (м2· °С));
бext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения; для зимних условий принимается равным 23 Вт/ (м2· °С).
При наличии в ограждающей конструкции прослойки, вентилируемой наружным воздухом:
а) слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью, в теплотехническом расчете не учитываются;
б) на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи бext равным 10,8 Вт/ (м2· °С).
Неизвестная толщина слоя теплоизоляции находится из выражения (1.4) с использованием условия (1.3).
Например, для трехслойной стены, где слой утеплителя имеет номер 2, толщина определяется по формуле
. (1.6)
Найденную толщину слоя округляем в большую сторону с точностью до 0,01 м.
1.3 Определение термического сопротивления теплоизоляционного слоя и фактического сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции Rо
После вычисления термического сопротивления слоя утеплителя по формуле (1.5) определяется сопротивление теплопередаче Rо (1.4). Результаты расчета свести в таблицу 1.3.
Толщины и термические сопротивления слоев ограждающей конструкции
Таблица 1.3
|
Наименование слоя |
Толщина дn, м |
Термическое сопротивление Rn , м2· °С/ Вт |
|
|
Внутренний пограничный слой воздуха |
- |
||
|
1-ый слой |
|||
|
2-ой слой |
|||
|
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . |
|||
|
Наружный пограничный слой воздуха |
- |
||
|
У |
1.4 Ограничение температуры на внутренней поверхности ограждающей конструкции
Расчетный температурный перепад t между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемой величины t n.
t tn
Нормируемый перепад t n устанавливается по таблице 1.4.
Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции
Таблица 1.4
|
Здания и помещения |
Нормируемый температурный перепад t n, С, для |
|||
|
наружных стен |
покрытий и чердачных перекрытий |
перекрытий над подвалами |
||
|
1. Жилые, лечебно-профи- лактические и детские учреждения, школы |
4,0 |
3,0 |
2,0 |
|
|
2. Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые |
4,5 |
4,0 |
2,5 |
|
|
3. Производственные с сухим и нормальным режимами |
7,0 |
6,0 |
2,5 |
Расчетный температурный перепад рассчитывается по формуле
, (1.7)
где n - коэффициент, учитывающий положение ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, определяется по табл.1.5;
text - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки по табл. А1 Приложения А.
Коэффициент, учитывающий положение ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху
Таблица 1.5
|
Ограждающие конструкции |
Коэффициент n |
|
|
1. Наружные стены и покрытия |
1,0 |
|
|
2. Перекрытия над холодными подвалами, перекрытия чердачные |
0,9 |
2. Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций здания
В ходе расчета проводятся:
- выбор светопрозрачных конструкций по требуемому сопротивлению теплопередаче,
- проверка обеспечения минимальной температуры на внутренней поверхности.
2.1 Определяется коэффициент остекленности фасада f
f - это выраженное в процентах отношение площадей окон к суммарной площади наружных стен, включающей светопроемы, все продольные и торцевые стены; определяется по формуле
f = AF / (AW + AF), (2.1)
где AF - площадь окон и балконных дверей, м2;
AW - площадь наружных стен, м2.
При выполнении курсовой работы значение f принимается по заданию.
Если коэффициент остекленности фасада f не превышает 18% - для жилых зданий и 25% - для общественных зданий, то конструкция окон выбирается следующим образом.
По формуле (1.1) вычисляют градусо-сутки отопительного периода D. По формуле (1.2) с использованием данных таблицы 1.1 определяется значение требуемого сопротивления теплопередаче Rreq.
Приведенные сопротивления теплопередаче светопрозрачных конструкций R0 приведены в таблице 2.1.
Следует выбрать окна с R0 ? Rreq .
Если коэффициент остекленности фасада f более 18% - для жилых зданий и более 25% - для общественных зданий, то следует выбрать окна с приведенным сопротивлением теплопередаче R0:
- не менее 0,51, если D 3500, Ссут;
- не менее 0,56, если 3500 < D 5200, Ссут;
- не менее 0,65, если 5200 < D 7000, Ссут.
Температура внутренней поверхности остекления окон зданий (кроме производственных) tsi должна быть не ниже + 3С, для производственных зданий - не ниже 0С. По формуле (1.7) определяется разность температур t между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности остекления. Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности окон int принимается равным 8,0 Вт/ (м2· °С).
Температура внутренней поверхности остекления tsi рассчитывается по формуле
tsi = tint - t (2.2)
Если в результате расчета окажется, что tsi меньше требуемой, то следует выбрать другое конструктивное решение заполнения окон с целью обеспечения выполнения этого требования.
Приведенное сопротивление теплопередаче окон, балконных дверей и фонарей
Таблица 2.1
|
№ п.п. |
Заполнение светового проема |
Светопрозрачные конструкции |
||
|
в деревянных или ПХВ переплетах |
в алюминиевых переплетах |
|||
|
R0, м2·°С/Вт |
R0, м2·°С/Вт |
|||
|
1 |
Двойное остекление из обычного стекла в спаренных переплетах |
0,40 |
-- |
|
|
2 |
Двойное остекление с твердым селективным покрытием в спаренных переплетах |
0,55 |
-- |
|
|
3 |
Двойное остекление из обычного стекла в раздельных переплетах |
0,44 |
0,34 |
|
|
4 |
Двойное остекление с твердым селективным покрытием в раздельных переплетах |
0,57 |
0,45 |
|
|
5 |
Двойное из органического стекла для зенитных фонарей |
0,36 |
-- |
|
|
6 |
Тройное из органического стекла для зенитных фонарей |
0,52 |
-- |
|
|
7 |
Тройное остекление из обычного стекла в раздельно-спаренных переплетах |
0,55 |
0,46 |
|
|
8 |
Тройное остекление с твердым селективным покрытием в раздельно-спаренных переплетах |
0,60 |
0,50 |
|
|
9 |
Однокамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла: |
|||
|
обычного |
0,35 |
0,34 |
||
|
с твердым селективным покрытием |
0,51 |
0,43 |
||
|
с мягким селективным покрытием |
0,56 |
0,47 |
||
|
10 |
Двухкамерный стеклопакет в одинарном переплете из стекла: |
|||
|
обычного (с межстекольным расстоянием 8 мм) |
0,50 |
0,43 |
||
|
обычного (с межстекольным расстоянием 12 мм) |
0,54 |
0,45 |
||
|
с твердым селективным покрытием |
0,58 |
0,48 |
||
|
с мягким селективным покрытием |
0,68 |
0,52 |
||
|
с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном |
0,65 |
0,53 |
||
|
11 |
Обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах из стекла: |
|||
|
обычного |
0,56 |
0,50 |
||
|
с твердым селективным покрытием |
0,65 |
0,56 |
||
|
с мягким селективным покрытием |
0,72 |
0,60 |
||
|
с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном |
0,69 |
0,60 |
||
|
12 |
Обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах из стекла: |
|||
|
обычного |
0,65 |
-- |
||
|
с твердым селективным покрытием |
0,72 |
-- |
||
|
с мягким селективным покрытием |
0,80 |
-- |
||
|
с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном |
0,82 |
-- |
||
|
13 |
Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах |
0,70 |
-- |
|
|
14 |
Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах |
0,75 |
-- |
|
|
15 |
Четырехслойное остекление из обычного стекла в двух спаренных переплетах |
0,80 |
-- |
3. Расчет влажностного режима ограждающей конструкции (графоаналитический метод Фокина-Власова)
Цель последующих вычислений - оценка влажностного состояния ограждающих конструкций зданий, которое оказывает большое влияние на теплозащитные свойства и долговечность конструкций.
3.1 Выбор расчетных параметров наружного воздуха
Влажностный режим рассматривается дифференцированно по периодам года. При этом к зимнему периоду относятся месяцы со средней температурой наружного воздуха ниже минус 5?С, к весенне-осеннему (переходному) периоду относятся месяцы со среднемесячными температурами наружного воздуха в пределах от минус 5?С до плюс 5?С, к летнему периоду - со среднемесячными температурами выше плюс 5?С.
Определение расчетных параметров наружного воздуха
|
№ п/п |
Период года |
Месяцы |
t ext , ?С |
eext , Па |
Кол-во месяцев zi |
Средние за период |
||
|
t ext i,, ?С |
eext i,, Па |
|||||||
|
1 |
Зимний t < - 5 ?С |
|||||||
|
… |
… |
… |
||||||
|
2 |
Летний t > +5 ?С |
|||||||
|
… |
… |
… |
||||||
|
3 |
Весенне-осенний - 5 ?С ? t ? +5 ?С |
|||||||
|
… |
… |
… |
Среднемесячные значения температур t ext и парциальных давлений водяного пара eext наружного воздуха для заданного района строительства берутся из таблицы А.2 Приложения А.
Обработка климатических параметров ведется в форме табл. 3.1.
Устанавливаются средние за период значения температуры t ext i и парциального давления водяного пара наружного воздуха eexti для всех периодов года (i - номер периода).
3.2 Определение расчетных параметров внутреннего воздуха
Температура внутреннего воздуха tint, °C, и относительная влажность внутреннего воздуха int, %, принимаются по табл.1.2 в соответствии с заданием.
Парциальное давление насыщенного водяного пара Eint принимается при данной температуре внутреннего воздуха tint по таблице В.1 Приложения В. Парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе помещения, e int , рассчитывается по формуле:
eint = (int / 100) Eint (3.1)
3.3 Определение значений температур по толщине ограждающей конструкции в зимний, летний и весенне-осенний периоды года
Задача решается графическим методом, как показано на рис. 1.
Для этого:
а) по оси абсцисс в выбранном масштабе следует отложить последовательно термические сопротивления всех слоев конструкции, а также внутреннего и наружного пограничных слоев воздуха (табл.1.3). На рис. 1 приведен пример с трехслойной стеной. Слой утеплителя дополнительно разбивается на несколько частей (в данном случае на 4 части). В результате по толщине стены отмечено 7 сечений;
б) по вертикали на внешних границах воздушных слоев в принятом масштабе откладываются значения температур внутреннего tint и наружного воздуха: для зимнего (t ext1), летнего (t ext2) и весенне-осеннего (t ext3) периодов года. Значения берутся из табл. 3.1.
Строятся температурные графики для трех периодов года (в условиях стационарной теплопередачи графики - прямые линии);
в) определяются значения температур в каждом сечении, полученные данные сводятся в табл. 3.2. Принимая эти температуры за точку росы и используя таблицы В.1 и В.2 Приложения В, находят соответствующие давления насыщенного водяного пара Е и заносят их в табл. 3.2.
Таблица 3.2
|
№ сечения |
Периоды года |
||||||
|
Зима |
Лето |
Весна-Осень |
|||||
|
t , ?С |
Е, Па |
t , ?С |
Е, Па |
t , ?С |
Е, Па |
||
|
1 |
|||||||
|
2 |
|||||||
|
3 |
|||||||
|
4 |
|||||||
|
5 |
|||||||
|
6 |
|||||||
|
7 |
3.4 Определение сопротивлений паропроницанию слоев ограждающей конструкции
Значение сопротивления паропроницанию одного конструктивного слоя Rvp определяется по формуле:
Rvp = / , (3.2)
где - толщина слоя ограждающей конструкции, м;
- расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции, мг/(м·ч·Па), принимаемый по приложению Б.
Сопротивление паропроницанию измеряется в м2 · ч · Па/мг.
Сопротивление паропроницанию многослойного ограждения равно сумме сопротивлений паропроницанию отдельных слоев:
Rvp = Rvp1 + Rvp2 + … +Rvpn , (3.3)
где Rvp1, Rvp2, Rvpn - сопротивления паропроницанию отдельных слоев.
3.5 Проверка возможности конденсации влаги внутри ограждающей конструкции
Проверка проводится графическим способом. Для этого:
а) по оси абсцисс в выбранном масштабе откладываются последовательно сопротивления паропроницанию всех слоев конструкции Rvp (пример с трехслойной стеной показан на рис.2а, б).
С рисунка 1 переносятся отмеченные ранее сечения с сохранением их нумерации;
б) по оси ординат (внутренняя поверхность ограждения) в выбранном масштабе откладывается значение eint, а на наружной поверхности откладывается среднее значение парциального давления водяного пара за зимний период eext1 (рис.2а) (При отсутствии «зимнего» периода строится график для переходного периода, т.е. наиболее холодного). Прямая линия, соединяющая eint и eext1, - график изменения парциального давления водяного пара в ограждающей конструкции без учета возможной конденсации при установившемся процессе паропроницания;
в) по данным табл.3.2 для зимнего периода строится график изменения давления насыщенного водяного пара Е (на рис.2а - пунктирная линия);
г) проводится анализ взаимного расположения графиков Е и eint - eext (тонкая сплошная линия). Если графики не пересекаются, то конденсация водяного пара в ограждении отсутствует; в случае пересечения или касания графиков в конструкции возможна конденсация влаги;
д) аналогичные построения выполняются отдельно для летнего (рис.2б) и весенне-осеннего периодов года. Для построения графика изменения парциального давления водяного пара в конструкции используются средние значения за летний период eext2 и весенне-осенний период eext3 , взятые из табл.3.1;
е) в случае конденсации влаги (например, зимой) определяется плоскость или зона конденсации (заштрихована на рисунке 2а).
Для этого из концов прямой eint - eext1 проводятся касательные к графику Е. Область между точками касания Ек' и Ек" - зона конденсации. При совпадении точек касания получается плоскость конденсации.
Затем проводится итоговый график изменения парциального давления с учетом конденсации водяного пара (интенсивная линия, рис. 2а);
ж) зона (плоскость) конденсации влаги, образовавшаяся в период влагонакопления, переносится на график, соответствующий периоду без конденсации влаги в ограждении. В этот период происходит испарение накопившейся влаги. Проводится итоговый график изменения парциального давления, как это показано на рис. 2б (интенсивная линия);
з) на рисунках стрелками указывают направление движения влаги Р' и Р'' (к зоне или от зоны конденсации - в сторону уменьшения парциального давления водяного пара).
Если конденсация влаги отсутствует в течение года, влажностный режим ограждающей конструкции считается удовлетворительным, и далее расчет не проводится.
3.6 Расчет количества влаги, подходящей к зоне конденсации или отходящей от нее за зимний, летний и весенне-осенний периоды года
Для каждого периода года определяется количество влаги, подходящей (уходящей) на участке, предшествующем зоне конденсации, Р' , а также - уходящей из зоны конденсации, Р" , по формулам:
(3.4)
(3.5)
где R ivp - сопротивление паропроницанию от внутренней поверхности до начала зоны конденсации (рис.2);
Rеvp - сопротивление паропроницанию от конца зоны конденсации до наружной поверхности (рис. 2);
z - продолжительность периода в месяцах (табл.3.1);
множитель 722 - среднее количество часов в месяце;
значения Ек' и Ек'' определяются по графикам (см. рис. 2). В случае плоскости конденсации Ек' = Ек'' = Ек.
Количество влаги Р' и Р" определяется для каждого периода года.
Примечание
1. Р' и Р" рассчитываются по абсолютной величине.
2. Единицы измерения Р' и Р" - мг/м2; значения будут получаться достаточно большие. Поэтому целесообразно привести их к виду: х,хх • 106 (например: 2,17 • 106 или 0,74 • 106).
Результаты расчетов сводятся в табл. 3.3. При этом Р' и Р" принимаются со знаком «плюс», если соответствующее количество влаги перемещается к зоне (плоскости) конденсации, и со знаком «минус», если количество влаги перемещается от зоны (плоскости) конденсации.
Таблица 3.3
|
Период года |
Рi ' |
Рi " |
|
|
Зима |
|||
|
Лето |
|||
|
Весна-Осень |
3.7 Проверка влажностного режима ограждающей конструкции из условия недопустимости накопления влаги в ней за годовой период эксплуатации
Определяется годовой баланс влаги:
Рi ' + Рi" = Р (3.6)
Получение результата Р ? 0 свидетельствует о том, что в течение года влаги может испариться больше, чем накопилось. Следовательно, конструкция удовлетворяет строительным нормам.
При Р > 0 количество накопившейся влаги превышает количество испарившейся, что недопустимо.
3.8 Проверка влажностного режима ограждающей конструкции из условия непревышения допустимой массовой влажности материала
Для того, чтобы относительная массовая влажность увлажняемого материала к концу периода влагонакопления не превышала допустимое значение (соответствующее полному сорбционному увлажнению материала), должно выполняться условие:
? Р ? Рк (3.7)
Здесь Рк - количество конденсата, накопившегося в конструкции к концу периода влагонакопления:
Рк = ? Рi '+ ? Рi" , (3.8)
где значения Рi ' и Рi" берутся только для тех периодов года, когда происходит конденсация влаги (из табл.3.3);
?Р - допустимое количество влаги, которое может поглотить 1м? теплоизоляционного слоя:
?Р = 104 · ?wav · · , (3.9)
где wav - предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления, принимаемое по таблице 3.4;
- плотность теплоизоляционного слоя, кг/м?;
- толщина теплоизоляционного слоя, м.
3.9 Определение сопротивления паропроницанию дополнительного слоя пароизоляции
При получении в п. 3.7 результата Р > 0 или в п. 3.8 результата Рк > ДР в конструкции требуется устройство пароизоляции.
Сопротивление паропроницанию слоя пароизоляции определяется по формуле:
Д Rvp = R ivp (m - 1) , (3.10)
где m - коэффициент, показывающий во сколько раз надо увеличить сопротивление на пути движения влаги к зоне конденсации R ivp .
Коэффициент m рассчитывается следующим образом:
а) при получении в п. 3.7 результата Р > 0 коэффициент m выбирают таким образом, чтобы выполнилось условие Р = 0.
С учетом этого формула (3.6) примет вид:
1/m ? Рi '+ ? Рi"= 0
Следовательно,
m = - ? Рi ' / ? Рi" (3.11)
Здесь суммирование проводится по всем периодам года.
б) при получении в п. 3.8 результата Рк > ДР коэффициент m должен быть таким, чтобы выполнялось условие Рк =Д Р. Тогда выражение (3.8) примет вид:
1/m ? Рi '+ ? Рi"= Д Р
Следовательно,
m = ? Рi ' / ( Д Р - ? Рi") (3.12)
В данном случае суммирование проводится по тем периодам, когда происходит конденсация влаги в конструкции.
При нарушении обоих условий, проверяемых в п.3.7 и п.3.8, сопротивление пароизоляции ДRvp определяется дважды. Из двух величин Д R vp принимается большая.
В качестве пароизоляции употребляются тонкие листовые и рулонные материалы, обладающие малой паропроницаемостью. Дополнительная пароизоляция выбирается по таблице приложения Г.
Следует изобразить эскиз запроектированной ограждающей конструкции с устройством слоя пароизоляции.
Предельно допустимые значения коэффициента wav
|
Материал ограждающей конструкции |
Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале wav, % |
|
|
1. Кладка из глиняного кирпича и керамических блоков |
1,5 |
|
|
2. Кладка из силикатного кирпича |
2,0 |
|
|
3. Легкие бетоны на пористых заполнителях (керамзитобетон, шугизитобетон, перлитобетон, шлакопемзобетон) |
5 |
|
|
4. Ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон, газосиликат и др.) |
6 |
|
|
5. Пеногазостекло |
1,5 |
|
|
6. Фибролит и арболит цементные |
7,5 |
|
|
7. Минераловатные плиты и маты |
3 |
|
|
8. Пенополистирол и пенополиуретан |
25 |
|
|
9. Фенольно-резольный пенопласт |
50 |
|
|
10. Теплоизоляционные засыпки из керамзита, шунгизита, шлака |
3 |
|
|
11. Тяжелый бетон, цементно-песчаный раствор |
2 |
4. Оценка влажностного состояния ограждающей конструкции по методике СНиП 23-02-2003
Для оценки выполнения требований по защите наружной ограждающей конструкции от переувлажнения следует определить сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции и проверить его соответствие требованиям СНиП 23-02. В случае несоблюдения норм по результатам расчета выбрать дополнительный слой пароизоляции.
4.1 Выбор расчетных параметров наружного и внутреннего воздуха
Перед расчетом для заданного района строительства необходимо определить:
- t ext1, t ext2, t ext3 - средние температуры наружного воздуха за зимний, летний и весенне-осенний периоды года;
- eext1, eext2, eext3 - средние значения парциального давления водяного пара наружного воздуха за эти же периоды соответственно;
- z1, z2, z3 - продолжительность зимнего, летнего и весенне-осеннего периодов в месяцах.
Определение этих параметров проводится согласно п.3.1.
Таблицу 3.1 следует дополнить строкой для периода с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха (t ext < 0), используя данные из табл. А.2 Приложения А. Определяются средние значения температуры t ext0 и парциального давления водяного пара eext0 наружного воздуха за этот период.
Среднее за год значение парциального давления водяного пара наружного воздуха eext рассчитывается по формуле
eext = ( eext1· z1 + eext2· z2+ eext3· z3) (4.1)
Параметры микроклимата помещения tint и eint принимаются согласно заданию, табл.1.2 и п.3.2.
4.2 Определение положения плоскости возможной конденсации влаги в ограждающей конструкции
Согласно СНиП 23-02 в многослойной конструкции плоскость возможной конденсации совпадает с наружной поверхностью слоя утеплителя; а в однослойной ограждающей конструкции - находится на расстоянии, равном 2/3 толщины от ее внутренней поверхности.
4.3 Определение значений температур в плоскости конденсации
Значения температур в плоскости возможной конденсации по периодам года ti (i = 1, 2, 3, 0) рассчитываются по формуле
ti = tint - ( tint - text i ) · (1/int + ?R) / Ro , (4.2)
где text i - расчетная температура наружного воздуха i-го периода;
1/int - термическое сопротивление внутреннего пограничного слоя воздуха;
?R - термическое сопротивление части ограждения в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации;
Ro - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции.
4.4 Определение среднего за год значения парциального давления насыщенного водяного пара в плоскости конденсации
Принимая температуры в плоскости конденсации ti (i = 1, 2, 3, 0) за точку росы, по табл. В.1 и В.2 Приложения В находят парциальные давления насыщенного водяного пара в плоскости конденсации: Е1, Е2, Е3 и Е0.
Среднее за годовой период парциальное давление насыщенного водяного пара в плоскости возможной конденсации вычисляется по формуле
Е = ( Е1· z1 + Е2· z2+ Е3 · z3) . (4.3)
4.5 Определение сопротивлений паропроницанию частей ограждающей конструкции до и после плоскости конденсации
Сопротивления паропроницанию отдельных слоев конструкции Rvp определяются в соответствии с п.3.4 по формуле (3.2).
Вычисляются как суммы соответствующих значений Rvp:
R ivp - сопротивление паропроницанию части конструкции от внутренней поверхности до плоскости конденсации;
Rеvp - сопротивление паропроницанию от плоскости конденсации до наружной поверхности.
4.6 Определение требуемого сопротивления паропроницанию R reqvp1 из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации
Нормируемое сопротивление паропроницанию R reqvp1 (из условия недопустимости накопления влаги в конструкции за год) рассчитывается по формуле
, (4.4)
где eint и eext найдены в п.4.1; Е рассчитывается в п.4.4.
Величина R reqvp1 может получиться отрицательной, если Е > eint и Е > eext. Практически данный случай означает, что влаги в конструкции накапливается мало, в теплый период она быстро испаряется, и большую часть летнего периода конструкция находится в воздушно-сухом состоянии.
4.7 Расчет требуемого сопротивления паропроницанию R reqvp2 из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами
Нормируемое сопротивление паропроницанию R reqvp2 из условия ограничения влаги в конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами (период влагонакопления) определяется по формуле
Подобные документы
Определение влажности воздуха в слоях ограждения. Расчет ограждения по зимним условиям эксплуатации здания. Меры против конденсации влаги на поверхности ограждения и по защите зданий от перегрева. Расчёт температурно-влажностного режима ограждения.
методичка [275,7 K], добавлен 24.02.2011Тепловой режим здания. Расчетные параметры наружного и внутреннего воздуха. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций. Определение градусо-суток отопительного периода и условий эксплуатации ограждающих конструкций. Расчет системы отопления.
курсовая работа [205,4 K], добавлен 15.10.2013Теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Сопротивление теплопередаче по условиям энергосбережения. Определение толщины утепляющего слоя. Расчет теплоустойчивости помещения. Вычисление затрат и проверка ограждающих конструкций на инфильтрацию.
курсовая работа [623,8 K], добавлен 16.09.2012Определение состава помещений. Теплотехнический расчет утеплителя в покрытии и наружной стены, светопрозрачных ограждающих конструкций, приведенного сопротивления теплопередаче непрозрачных ограждающих конструкций. Температурный режим конструкций.
курсовая работа [183,9 K], добавлен 30.11.2014Требования к строительным конструкциям внешних ограждений отапливаемых жилых и общественных зданий. Тепловые потери помещения. Выбор тепловой изоляции для стен. Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций. Расчет и выбор отопительных приборов.
курсовая работа [776,9 K], добавлен 06.03.2010Численное исследование температурно-влажностного состояния трёх вариантов возведения ограждающих конструкций здания. Анализ решений, характеризующихся наиболее благоприятным температурно-влажностным режимом. Расчёты на паропроницание и теплоустойчивость.
курсовая работа [283,2 K], добавлен 31.03.2015Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций, теплопотерь здания, нагревательных приборов. Гидравлический расчет системы отопления здания. Выполнение расчета тепловых нагрузок жилого дома. Требования к системам отопления и их эксплуатация.
отчет по практике [608,3 K], добавлен 26.04.2014Объемно-планировочное и конструктивное решение здания. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Наружная и внутренняя отделка стен. Определение и сбор нагрузок, расчет сечений конструкций. Экономическое обоснование проекта строительства.
дипломная работа [856,4 K], добавлен 07.10.2016Теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Наружная стена, перекрытие над подвалом. Затраты теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха. Удельная тепловая характеристика здания. Выбор систем вентиляции и их конструирование, аэродинамический расчет.
курсовая работа [301,4 K], добавлен 07.08.2013Проведение теплотехнического расчета стены, пола, потолка, наружных дверей и световых проемов жилого дома. Определение влажностного режима наружных ограждений. Выполнение проверки на отсутствие периодической конденсации на внутренних поверхностях здания.
курсовая работа [246,9 K], добавлен 23.08.2014
