|
|
Вывод: Конструкция может конденсировать и накапливать влагу в толще стены, так как графики Е и е пересекаются.Содержание Курсовая работа «Теплотехнический расчет ограждающих конструкции» включает в себя следующие разделы: 1. Исходные данные……………………………………………………………………………….……..1-3 2. Теплотехнический расчет ограждающих конструкции……………………..……4 2.1 Требуемое сопротивление теплопередаче………………………….…………4 2.2 Требуемое сопротивление по условия энергосбережения…….….…..5 2.3 Определение толщины слоя утеплителя………………..………………….…6 3. Теплоустойчивость помещения……………………………..…………………………….7-10 4. Влажностный режим ограждения……………………………………………………...11-14 5. Воздухопроницание…………………………………………………………………………………….15 5.1 Проверка ограждающих конструкции на инфильтрацию………15-16 5.2 Расчет тепла на инфильтрацию……………………………………..……...17-18 Вывод…………………………………………………………………………………………………………..….19 Список литературы……………………………………..……………………………………………….19 1. Исходные данные
Расчетная температура внутреннего воздуха tв принимается дня жилых комнат в холодный период года равной +20 ͦС при температуре холодной пятидневки tн<–30°С, относительная влажность воздуха ϕ=55%. ● Капитальные внутренние стены выполнены из силикатного кирпича (р=1800 кг/м3) толщиной 380 мм; ● Внутренние перегородки выполнены из бетонных плит (р=2400 кг/м3) толщиной 100 мм. ● Отделка внутренних поверхностей стен такая же, как у наружной стеновой панели по заданию. ● Высота помещения между отметками полов 3,0 м; ● Высота окна 1,8 м; ● Высота двери 2 м, толщину деревянной двери принять 40 мм. ● Схема ограждающей конструкции см. рис.1. ● Схема конструкции перекрытия см. рис.2. ● Схема плана помещения см. рис.3. ● При влажностном режиме помещений – нормальный, и зоне влажности 2 условия эксплуатации ограждающих конструкций принимаем – Б. рис.1 Схема ограждающей конструкции Материалы ограждающей конструкции: 1 – Сухая штукатурка (р=800 кг/м³) 2 – Железобетон (р=2500 кг/м³) 3 – Воздушная прослойка 4 – Маты минераловатные прошивные (р=350 кг/м³) 5 – Воздушная прослойка 6 – Железобетон (р=2500 кг/м³) 2
рис.2 Схема конструкции междуэтажного перекрытия Состав пола перекрытия (сверху вниз): 1 – Сосновая доска δ=40мм 2 – Воздушная прослойка δ=40мм 3 – Железобетонная плита δ=220мм 4 – Затирка цементным составом δ=5мм
рис.3 Схема плана помещения Примечание: 1. Нумерация слоев ограждающих конструкции со стороны помещения. 2. На схемах приведены только те элементы конструкции, которые необходимы для теплотехнического расчета. 3. Плотности материалов р указаны в кг/м³ , толщина слоя δ – в мм, δ ут – толщина утепляющего слоя , которую необходимо определить на основании теплотехнического расчета. 3 2. Теплотехнический расчет ограждающих конструкции Согласно строительным нормам, сопротивление теплопередаче ограждающих конструкции R0 следует принимать равным большему из двух: R0 треб и R0 эн. 2.1 Требуемое сопротивление теплопередаче ● Сопротивление теплопередаче R0 треб является наименьшим, при котором обеспечивается допустимая по санитарно–гигиеническим требованиям минимальная температура внутренней поверхности ограждения при расчетной зимней температуре наружного воздуха и рассчитывается по формуле: R0 треб = Где: R0 треб – требуемое сопротивление теплопередаче, м2∙ оС/ Вт n – поправочный коэффициент на расчетную разность температур, зависящий от положения наружной поверхности по отношению к наружному воздуху (n=1) tв – расчетная температура внутреннего воздуха, С° (tв=20 °С) tн – расчетная температура наружного воздуха, равная температуре холодной пятидневке, С° (tн=–22 °С) Δtн – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности стены, °С αв – коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения, для гладких внутренних поверхностей, αв=8,7 Вт / (м² °С) R0 треб = ● Требуемое сопротивление теплопередаче окон Принимается в зависимости от разности температур внутреннего воздуха и средней температуры наиболее холодной пятидневки (tв– tн) = 44 R0к треб = 0,42 м2∙ оС / Вт 4 2.2 Требуемое сопротивление по условия энергосбережения Сопротивление теплопередачи по условия энергосбережения R0 эн принимается в зависимости от величины градусо–суток отопительного периода B. B = (tв – tоп) Zоп Zоп – продолжительность отопительного периода, сут. Zоп = 175 суток tоп – средняя температура наружного воздуха за отопительный период, °С tоп = – 1.1 °С B = (20+1.1)∙175= 3692,5 / 1000 = 4000 градусо–суток Следовательно принимаем : R0 эн = 2,8 м2∙ оС / Вт – для наружных стен R0к эн = 0,4 м2∙ оС / Вт – для окон R0 эн = 4,2 м2∙ оС / Вт – для покрытий Принимаем требуемое сопротивление: R0 эн > R0 треб 2,8 > 1,21 м2∙ оС / Вт – для стен принимаем по условиям энергосбережения R0к эн < R0к треб 0,4 < 0,42 м2∙ оС / Вт – для окон принимаем по условиям требуемого сопротивления теплопередаче окон 5 2.3 Определение толщины слоя утеплителя Расчетное сопротивление теплопередаче R0 р = 2,8 м2∙ оС / Вт Из уравнения находится термическое сопротивление слоя утеплителя Rут, по величине которого можно определить толщину утепляющего слоя конструкции: R0 р = 1/ αв + R1+R2+R3+ R ут +R5+R6 + 1/αn R1=δ1 / λ1 = 0,01 / 0,21 = 0,048 м2∙ оС / Вт R2=δ2 / λ2 = 0,04 / 2,04 = 0,02 м2∙ оС / Вт R3вп = 0,16 м2∙ оС / Вт R5вп = 0,16 м2∙ оС / Вт R6=δ6 / λ6 = 0,04 / 2,04 = 0,02 м2∙ оС / Вт 1/ αв = 1/8,7 = 0,115 м2∙ оС / Вт 1/ αn = 1/23 = 0,043 м2∙ оС / Вт Ri – сопротивление слоя δi – толщина слоя λi – коэффициент теплопроводности 2,8 = 0,115+0,048+0,02+0,16+R ут+0,16+0,02+0,043 2,8 = R ут+0,566 2,234 = R ут λут = 0,11 Вт /м оС δут = 2,234 ∙ 0,11 = 0,25 м 6 3. Теплоустойчивость помещения Тепловой режим помещения, как правило, нестационарный. Это связано с изменениями температуры наружного воздуха, теплоотдачи систем отопления, тепловыделения от оборудования, теплопоступления от солнечной радиации. Нестационарность теплового режима помещений необходимо учитывать в следующих случаях: – При аварийных отключениях система теплоснабжения и отопления; – При регулировании центральных систем отопления пропусками а также при печном отоплении; – При обоснований необходимости дежурного отопления в период между рабочими сменами; – При учете периодических теплопоступлении от солнечно радиации; При уменьшении теплопоступлений воздух в помещений начинает охлаждаться и его температура со временем уменьшается. Поэтому препятствует теплоотдача в помещение всех ранее нагретых поверхностей ограждающих конструкций , которые обладают теплоаккумулирующими свойствами. Способность ограждающих конструкции помещений уменьшать колебания температуры внутреннего воздуха при периодических тепловых потоках называется теплоустойчивостью помещения. Оценку теплоустойчивости помещения производят по величине амплитуды колебания температуры внутреннего воздуха. При регулировании систем центрального отопления допустимая амплитуда колебания температуры воздуха в помещении Аtв составляет +/– 1,5 оС. Tн = 0 оС
7 Аtв = +/– (0,7 МQср) / ΣBiFi М – коэффициент неравномерности теплоотдачи нагревательных приборов М = (Q max – Q min) / 2 Qср Q ср = (mQ max + nQ min) / (m+n) Q max – максимальная теплоотдача нагревательных приборов, равная теплопотерям через наружные ограждения при температуре наружного воздуха в момент отключения отопления, Вт. Q min – минимальная теплоотдача нагревательных приборов, равная нулю при отключении отопления, Вт. Q ср – средняя во времени теплоотдача нагревательных приборов, Вт. Принимаем натоп m = 3 часа и пропуск n = 3 часа. ΣBiFi – теплопоглощение внутренних поверхностей ограждающих конструкции, Вт / оС. Q max = ((Fнс/Rнс)+(Fок/R ок))(tв–tн) Fок = 1,8 ∙ 1,8 = 3,24 м2 Fнс = 2,7 ∙ 3 – 3,24 = 4,86 м2 Rнс = 1,21 м2∙ оС / Вт Fок = 0,42 м2∙ оС / Вт Q max = ((4,86 /1,21)+( 3,24 /0,42))(20–0) = 84,35 Вт Q min = 0 Вт Q ср = (mQ max) / (m+n) = 42,18 Вт М = 84,35 / 2∙42,18 = 1 8 Исходные данные для расчета
● Расчет площадей: ВС = 3 ∙ 2,7 = 8,1 м2 ВП = 5,7 ∙ 3 ∙ 2 = 34,2 м2 ДО = 0,9 ∙ 2 ∙ 2 = 3,6 м2 ПЛ = ПТ = 5,7 ∙ 2,7 = 15,39 м2 ● Расчет: D1 = R1 ∙ S1 D1 > 1, то конструкция проходит Если D1 < 1 , D2 = R2 ∙ S2 γB = (R1 S1² + S2) / (1 + R1 S2) B = 1 / (1/ αв + 1/ γB) ● Внутренние стены: D1 = 0,048 ∙ 7,32 = 0,35 D1 > 1 D2 = 0,44 ∙ 21,8 = 9,59 γB = (0,048 ∙ 7,32² + 21,8) / (1 + 0,048 ∙ 21,8 ) = 11,91 Вт /м2 оС B = 1 / (1/ 8,7 + 1/ 11,91) = 5,026 Вт /м2 оС BF = 8,1 ∙ 5,026 = 40,71 Вт / оС ● Перегородки: D1 = 0,048 ∙ 7,32 = 0,35 D1 > 1 D2 = 0,054 ∙ 35,8 = 0,96 γB = (0,048 ∙ 7,32² + 35,8) / (1 + 0,048 ∙ 35,8 ) = 14,12 Вт /м2 оС B = 1 / (1/ 8,7 + 1/ 14,12) = 5,38 Вт /м2 оС BF = 34,2 ∙ 5,38 = 184 Вт / оС ● Двери: D1 = 0,22 ∙ 9,08 = 2,01 D1 < 1 γB = (0,22 ∙ 9,08 ² + 0) / (1 + 0,22 ∙ 0) = 18,14 Вт /м2 оС B = 1 / (1/ 8,7 + 1/ 18,14) = 5,88 Вт /м2 оС BF = 3,6 ∙ 5,88 = 21,17 Вт / оС ● Пол: D1 = 0,22 ∙ 9,08 = 2,01 D1 < 1 γB = (0,22 ∙ 9,08 ² + 34) / (1 + 0,22 ∙ 34) = 6,15 Вт /м2 оС B = 1 / (1/ 8,7 + 1/ 6,15) = 3,6 Вт /м2 оС BF = 15,39 ∙ 3,6 = 55,4 Вт / оС ● Потолок: D1 = 0,0054 ∙ 22,2 = 0,12 D1 > 1 D2 = 0,11 ∙ 34 = 3,67 γB = (0,0054 ∙ 22,2 ² + 34) / ( 1 + 0,0054 ∙ 34) = 2,25 Вт /м2 оС B = 1 / (1/ 8,7 + 1/ 2,25) = 9,14 Вт /м2 оС BF = 15,39 ∙ 9,14 = 140,67 Вт / оС Таблица полученных данных
Аtв = +/– (0,7∙1∙42,18) / 441,95 Аtв = 0,067 оС – Данный режим допускается 10 4. Влажностный режим ограждения Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции должно быть не ниже требуемого, определяемого по теплотехническим нормативам. Расчет возможного влажностного режима заданной конструкции ограждения предлагается провести, исходя из стационарного режима и учитывая только диффузию водяных паров через ограждение. Сначала необходимо найти распределение температуры по толще ограждения при температуре наружного воздуха tн равной температуре наиболее холодной пятидневке tхп. Искомые температуры определяем аналитическим и графическим способом. τ x = tв – ((tв– tн)/R0) ΣRi τ x – температура в сечении х, оС tн – температура наиболее холодной пятидневки, оС tв – расчетная внутренняя температура воздуха, оС R0 – общее сопротивление теплопередаче ограждения, м2 оС / Вт ΣRi – сумма термических сопротивлений на участке от воздуха помещения до рассматриваемого сечения, м2 оС / Вт R0 = 1/ αв +R1 +R2 +R3 + R4 +R5 +R6 +1/αn 2,8 = 0,115 +0,048 +0,02 +0,16 +2,234 +0,16 +0,02 +0,043 11 ● Находим распределение температур по толще ограждения аналитическим способом: τх = 20 – (20+22)/2,8 ∙ ΣRi τх = 20 – 15ΣRi τв = 20 – 15 (0,115) = 18,28 оС τ1= 20 – 15 (0,115+0,048 ) =17,56 оС τ2= 20 – 15 (0,115+0,048+0,02) =17,26 оС τ3= 20 – 15 (0,115+0,048+0,02+0,16) =14,86 оС τ4= 20 – 15 (0,115+0,048+0,02+0,16+2,234) = –18,66 оС τ5= 20 – 15 (0,115+0,048+0,02+0,16+2,234+0,16) = –21,1 оС τ6= 20 – 15 (0,115+0,048+0,02+0,16+2,234+0,16+0,02) = –21,36 оС τн= 20 – 15 (0,115+0,048+0,02+0,16+2,234+0,16 +0,02+0,043) = –22 оС
12 ● Находим максимальное парциальное давление в толще ограждения: Е = 10^( 658+10,2t / 236+t ) кПа Ев = 10^( 658+10,2∙20 / 236+20 ) = 2,33 кПа Е τв = 10^( 658+10,2∙18,28 / 236+18,28 ) = 2,1 кПа Е1 = 10^( 658+10,2∙17,56 / 236+17,56 ) = 2 кПа Е2 = 10^( 658+10,2∙17,26 / 236+17,26 ) = 1,96 кПа Е3 = 10^( 658+10,2∙14,86 / 236+14,86 ) =1,7 кПа Е4 = 10^( 658–10,2∙18,66 / 236–18,66) = 0,14 кПа Е5 = 10^( 658–10,2∙21,1 / 236–21,1) = 0,115кПа Е6 = 10^( 658–10,2∙21,36 / 236–21,36) =0,112 кПа Е τн = 10^( 658–10,2∙22 / 236–22 ) = 0,106 кПа Промежуточная точка при 0 оС Е 0 = 10^( 658/236) = 0,614 кПа 13 ● Находим действительное парциальное давление в толще ограждения: ех = ев – (ев–ен)/Rпо ∙ ΣRni ев = ϕв∙Eв = 0,6∙2,33 = 1,4 кПа ен = ϕн∙Eн = 0,8∙0,106 = 0,085 кПа ϕв = 0,6 ϕн = 0,8 Rпi = δi/μi Rпо = 0,01/0,08 + 0,04/0,13 + 0,04/0,13 Rпо = 0,125+0,31+0,31 = 0,745 мг/(м ч Па) ех = 1,4 – (1,4 –0,085)/ 0,745 ∙ ΣRni ех = 1,4 – 1,77 ΣRni е1 = 1,4 – 1,77(0,125) = 1,179 кПа е2= 1,4 – 1,77(0,125+0,31) = 0,63 кПа е3 = 1,4 – 1,77(0,125+0,31+0) = 0,63 кПа е4 = 1,4 – 1,77(0,125+0,31+0+0) = 0,63 кПа е5 = 1,4 – 1,77(0,125+0,31+0+0+0) = 0,63 кПа е6 = 1,4 – 1,77(0,125+0,31+0+0+0+0,31) = 0,081 кПа Вывод: Конструкция может конденсировать и накапливать влагу в толще стены, так как графики Е и е пересекаются. 14 5. Воздухопроницание Под влиянием ветра и теплового напора через щели, поры, неплотности, имеющиеся в наружных ограждения, в помещения может проникать наружный воздух. Это явление, называемое инфильтрацией, приводит к увеличению затрат на отопление, так как часть тепла идёт на нагревание инфильтрующего воздуха. С целью уменьшения и наиболее точного учета этих затрат производят проверку соответствия ограждающих конструкции требованиям строительных норм по инфильтрации и расчет количества тепла на нагревание проникающего в помещение воздуха. Количество этажей принять равным 10 , этаж для расчета 2. 5.1 Проверка ограждающих конструкции на инфильтрацию Требуемое сопротивление инфильтрации для стен и окон переделяется по формулам: R тр н,нс = ΔP / Gн R тр н,ок = ΔP^(2/3) / Gн R тр н,нс – требуемое сопротивление инфильтрации для стен, м2чПа.кг R тр н,ок – требуемое сопротивление инфильтрации для окон, м2чПа.кг ΔP – разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкции, Па Gн – нормативная воздухопроницаемость: для стен Gн = 0,5 кг/м ч, для окон Gн = 6 кг/м ч Разность давлений воздуха под действием которой происходит инфильтрация, определяется по формуле : ΔP = 0,55 ∙ Н ∙ (yн – yв)+0,03 ∙ yн ∙ ʋ² 15 Н – высота здания , принимаемая равной 30 метрам ун , yв – удельный вес наружного и внутреннего воздуха, Н/м2 , определяемый как у= 3463 / (273+t) при подстановке tн для ун и tв для ув. ʋ – скорость ветра, для расчетов принимаем ʋ=5 м/с. ув= 3463 / (273+20) = 11,82 Н/м2 ун= 3463 / (273–22) = 13,8 Н/м2 ΔP = 0,55 ∙ 30 ∙ (13,8 – 11,82) + 0,03 ∙ 13,8 ∙ 5 ² =43,02 Па R тр н,нс = 43,02 / 0,5 = 86,04 м2∙ч∙Па.кг R тр н,ок = 43,02 ^(2/3) / 6 = 2,05 м2∙ч∙Па.кг Рассчитанные значения сопоставляются с фактическими значениями R тр и определяемыми в зависимости от вида ограждения. Для наружных стен фактическое сопротивление воздухопроницанию определяется как : Rи нс = Rи1+Rи2+Rи3+ Rиn Rи1,Rи2,Rи3 – сопротивление воздухопроницанию слоев ограждения, определяемые как Rи = δ / i , м2∙ ч ∙Па / кг δ – толщина слоя ограждения, м i – коэффициент воздухопроницания материала слоя, кг / м ∙ ч ∙Па Rи1 = 0,01 / 0,5∙10–³ = 20 м2∙ ч ∙Па / кг Rи2 = 0,04 / 0,005∙10–³ = 8000 м2∙ ч ∙Па / кг Rи3 = Rи4 = Rи5 = 0 (воздушная прослойка, утеплитель, воздушная прослойка) Rи6 = 0,01 / 0,005∙10–³ = 8000 м2∙ ч ∙Па / кг Rи нс = 20 + 8000 + 8000 = 16020 м2∙ ч ∙Па / кг Принимаем для двойного остекления в раздельных переплетах с 2 уплотнёнными притворами , Rи ок = 1,74 м2∙ ч ∙Па / кг. Rи нс = 16020 м2∙ ч ∙Па / кг Rи ок = 1,74 м2∙ ч ∙Па / кг Rи нс > R тр н,нс 16020 > 86,04 Rи ок < R тр н,ок 1,74 < 2,05 16 5.2 Расчет тепла на инфильтрацию В этом разделе необходимо определить затраты тепла на нагревание инфильтрующего воздуха, затраты тепла на компенсацию тепловых потерь через наружные стены ограждения (стены и окна) и определить долю затрат тепла на инфильтрацию от общих теплопотерь помещения. Расход тепла на нагрев инфильтрующего воздуха Qи определяется по формуле: Qи = (С / 3600) ∙ (Gнс ∙ Fнс ∙ Анс + Gок ∙ Fок ∙ Аок) ∙ (tв-tн) Qи = (1000 / 3600) ∙ (0,003 ∙ 4,86 ∙ 0,8 + 7,57 ∙ 3,24 ∙ 0,6 ) ∙ (20-(-22)) = 171,82 Вт с – удельная теплоемкость воздуха, с=1000 кДж / кг ∙ оС Gнс, Gок расходы воздуха, инфильтрующего через наружные стены и окна, кг/(м2 ч ) Fнс; Fок – площади наружных стен и остекления, м2. Aнс, Aок – коэффициенты учитывающие действие встречного теплового потока, Aнс = 0,8 ; Aок = 0,6 . tв – расчетная температура внутреннего воздуха, С° (tв = 20 °С) tн – расчетная температура наружного воздуха, равная температуре холодной пятидневке, С° (tн = –22 °С) Фактический расход инфильтрующего воздуха рассчитывается для наружных стен и остекления по формулам: Gнс = ΔPф / Rи,нс кг/м2 ∙ ч Gок = ΔPф^(2/3) / Rи,ок кг/м2 ∙ ч Gнс = 47,77 / 16020 = 0,003 кг/м2 ∙ ч Gок = 47,77 ^(2/3) / 1,74 = 7,57 кг/м2 ∙ ч Где ΔPф – фактическая разность давлений воздуха, Па Rи,нс ; Rи,ок – фактические сопротивления инфильтрации. Фактическая разность давлений воздуха находится по выражению: ΔP=(H–h) ∙ (ун – yв)+0,05 ∙ ʋ² (Cн-Сз) ∙ k ΔP=(30–6) ∙ (13,8 – 11,82) + 0,05 ∙ 5² ∙ (0,8-0,6) ∙ 1 = 47,77 Па 17 h – Расстояния от уровня земли до оси рассчитываемого ограждения, м; Cн, Сз – значения ветровых коэффициентов на наветренной и заветренной сторонах здания, в расчетах принимаем Cн=0,8 Сз=0,6 ; k – Коэффициент, учитывающий высоту здания и тип местности, расчетах принимаем k=1; После определения Qи следует рассчитать потери тепла через наружные ограждения расчетного помещения Q тп: Qтп = Q тп,нс + Q тп,ок = (Fнс/Rо,нс + Fок/Rо,ок)(tв-tн) Qтп = Q тп,нс + Q тп,ок = (4,86 /2,8 + 3,24 /0,42)(20-(-22)) = 496,9 Вт Где Rо,нс , Rо,ок общие сопротивления теплопередаче для наружных стен и остекления, принимаемые по данным раздела 2. Общие теплопотери расчетного помещения Q0 равны сумме теплопотерь через наружные ограждения и потерь на инфильтрацию: Q0=Qтп+Qи Q0=496,9 + 171,82 = 668,72 Вт А доля затрат тепла на инфильтрацию в общих потерях составит Qи/Q0. 171,82 / 668,72 = 0,7431 ∙ 100% = 25,71 % 18 Вывод по курсовой работе: В результате расчета всех разделов курсового проекта было определено: Общие потери помещения: Q0 = 669 Вт Потери через наружные ограждения: Qтп = 497 Вт Потери от инфильтрации: Qи = 172 Вт Амплитуда колебания температуры воздуха в помещении при tн= -22 °С и периодического отопления Атв = +/- 0,067 °С, следовательно данный отопительный режим можно использовать. Доля затрат тепла на инфильтрацию в общих теплопотерях составляет Qи/Q0 = 25,71 %. Список используемой литературы: «Расчет теплозащиты зданий: методические указания к курсовой работе и практическим занятиям», Ю.И. Толстова, Екатеринбург: УГТУ–УПИ, 2004, 34стр. 19 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
= 1,21 м2∙ оС / Вт