Сделай Сам Свою Работу на 5

Последовательность выполнения теплотехнического расчета

 

1. Составление климатического паспорта района строительства.

Для составления климатического паспорта района строительства необходимо использовать нормативную литературу [1, 2]. Район строительства определяют из таблицы 1.

Для заданного района строительства определяют:

Ø Параметры холодного периода года [1, таблица 1], теплого периода года [1, таблица 2];

Ø температуру среднюю по месяцам и за год [1, таблица 3];

Ø зону влажности [приложение 2];

Ø климатический район и подрайон [приложение 4], глубину промерзания грунта [приложение 3].

В случае отсутствия в таблице данных для заданного района строительства, значения климатических параметров принимают для ближайшего из приведенных населенных пунктов.

Основными расчетными параметрами считают:

Ø расчетную температуру наружного воздуха tн , ° С ;

Ø продолжительность отопительного периода z ht , сут ,

Ø среднюю температуру наружного воздуха tht , ° C , в течение отопительного периода .

Расчетную температуру наружного воздуха tн принимают по средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 [1, таблица 1] для всех зданий, кроме производственных, предназначенных для сезонной эксплуатации [1]. В производственных зданиях, предназначенных для сезонной эксплуатации, в качестве расчетной температуры наружного воздуха в холодный период года tн, °C, принимают минимальную температуру наиболее холодного месяца, определяемую как среднюю месячную температуру января [1, таблица 1], уменьшенную на среднюю суточную амплитуду температуры воздуха наиболее холодного месяца [1, таблица 1].

Продолжительность zht и среднюю температуру наружного воздуха tht отопительного периода принимают для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8оС [2].

При проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов интернатов для престарелых данные zht и tht отопительного периода принимают для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10оС [2].



Зону влажности района строительства определяют по карте зон влажности [приложение 2]. При этом в случае попадания пункта на границу зон влажности следует выбирать более влажную зону.

По данным преобладающего ветра холодного и теплого периода года следует провести анализ взаимного размещения жилой и промышленной зон, расположения зданий по отношению к господствующему ветру, схемы планировки и застройки населенного пункта. При этом следует учитывать следующее:

– промышленную зону располагают с подветренной стороны жилой зоны по направлению преобладающего ветра летнего периода;

– здания ориентируют к господствующему ветру зимы наиболее защищенной стороной;

– улицы населенных пунктов размещают так, чтобы господствующие ветры хорошо их проветривали.

В приложение 6 приведен рекомендуемый план составления климатического паспорта района строительства.

2. Расчет микроклиматических параметров помещения:

а) из условий комфортности по нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений необходимо определить:

- температуру внутри помещения tв;

- относительную влажность воздуха φв.

Оптимальная температура и допустимая относительная влажность внутри жилых и общественных зданий для холодного и теплого периодов года определяется по нормативной литературе [1, таблицы 1, 2].

По значениям относительной влажности и температуры внутреннего воздуха устанавливают влажностный режим помещения в холодный период года[1, таблица 1].

б) определяем градусо-сутки отопительного периода по формуле:

Dd = (tв - tн) zht, (1)

где tв – расчетная средняя температура воздуха внутри помещения, ° С [2];

tн – средняя температура наружного воздуха для отопительного периода, ° С [2]; zht – продолжительность отопительного периода (сут.) [2]

В зависимости от влажностного режима помещений и зоны влажности района строительства определяют условия эксплуатации ограждающих конструкций, учитываемые при выборе теплотехнических показателей материалов ограждения.

3. Определение нормируемого сопротивления теплопередаче

Требуемое сопротивление теплопередаче Rreq2 · °С/Вт), определяют [5] в зависимости от градусо-суток отопительного периода Dd. Для величин Dd, отличающихся от табличных, значения Rreq определяют по формуле

Rreq = a · Dd + b, (2)

где Dd – градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для указанного города строительства; а, b – коэффициенты, значения которых принимают по данным таблицы для соответствующих групп зданий (приложение 5).

Для зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 °С и ниже, производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м3 и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), нормируемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций Rreq, определяют по следующей формуле [5]:

, (3)

где п – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, приведенный в [5, таблица 3*];

Δtn – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха tв и температурой внутренней поверхности τв.п. ограждающей конструкции, °С, приведенный в таблице [5, таблица 2*];

αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м2·°С), принимаемый по таблице [5, таблица 4];

tв – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С [1];

tн – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С [1].

Для чердачных перекрытий, теплых чердаков и цокольных перекрытий над подвалами с температурой воздуха tс в них большей tв, но меньшей tн коэффициент п определяют по формуле

. (4)

При определении нормируемого сопротивления теплопередаче Rreq внутренних ограждающих конструкций, разделяющих помещения с разностью расчетных температур воздуха tн равным 6°С и выше, в формуле (3) принимают n=1 и вместо tв – расчетную температуру воздуха tint более холодного помещения [1]

4. Выбор конструктивного решения наружных ограждений

При проектировании наружных ограждений зданий рекомендовано[2] руководствоваться следующими положениями:

Ø предусматривать многослойные конструкции со стабильными теплоизоляционными свойствами с минимумом теплопроводных включений (профилей, стержней, болтов) и стыковых соединений;

Ø теплоизоляцию проектировать непрерывной в плоскости фасада;

Ø использовать эффективные теплоизоляционные материалы (с коэффициентом теплопроводности не более 0,1 Вт/(м оС)). Не рекомендуется применять теплоизоляцию с внутренней стороны из-за возможного накопления влаги в теплоизоляционном слое;

Ø применять гидроизоляцию, сокращающую проникновение влаги и водяных паров в толщу теплоизоляции;

Ø при введении в конструкцию замкнутых воздушных прослоек размер прослойки по высоте не должен быть более высоты этажа и не более 6 м, размер по толщине – не менее 60 мм и не более 100 мм. Располагать прослойки ближе к холодной стороне ограждения;

Ø предусматривать защиту внутренней и наружной поверхностей стен устройством покровного слоя: облицовки или штукатурки, окраски водоустойчивыми составами;

Ø конструктивные решения ограждающих конструкций должны обеспечивать высокую теплотехническую однородность (с коэффициентом теплотехнической однородности r, равным 0,7 и более).

В расчетно-графической работе конструктивное решение ограждений выбирают в соответствии с заданием (см. приложение 1, таблицы 2, 3, 4).

Наружные ограждающие конструкции должны удовлетворять по приведенному сопротивлению теплопередаче Ro требуемому сопротивлению теплопередаче Rreq , при соблюдении условия

Ro > Rreq. (5)

 

5. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче

Приведенное сопротивление теплопередаче R0 многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями определяют по формуле

, (6)

где αв.п. – коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции; Rk – термическое сопротивление ограждающей конструкции; αн.п. – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода [5, таблица 6*].

Термическое сопротивление ограждающей конструкции Rk, м2·°С/Вт, с последовательно расположенными однородными слоями определяют как алгебраическую сумму термических сопротивлений отдельных слоев

, (7)

где R1, R2, R3 … , Rn – термические сопротивления отдельных конструктивных слоев; Ra.l – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, приведено в приложение 1 (таблица 5).

Термическое сопротивление R, м2·°С/Вт, однородного слоя рассчитывают по формуле

(8)

где δ – толщина слоя, м; λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·°С), определяемый с учетом условий эксплуатации ограждающих конструкций [5].

В связи с этим формула (6) может быть представлена в виде

(9)

При выполнении теплотехнического расчета можно в расчетной схеме задать все толщины отдельных слоев многослойной конструкции, вычислить сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции Ro и сравнить его с нормируемым значением Rreq. Ограждающая конструкция может быть признана соответствующей нормам тепловой защиты здания при соблюдении условия (5), если превышение расчетного значения Ro над требуемым Rreq не более 5%.

Целесообразнее в результате теплотехнического расчета определить толщину утеплителя, принимая типовые параметры конструкции. В соответствии с расчетной схемой ограждающей конструкции в формулу (9) сопротивления теплопередаче Ro подставить известные величины, приравнять его требуемому сопротивлению Rreq и решить полученное уравнение относительно неизвестной величины толщины утеплителя. Определить общую толщину стены (без штукатурки), привести ее в соответствие с унифицированными размерами (например толщину стен из кирпича принимают кратно ½ кирпича – 0,51; 0,64; 0,77 см), уточнить требуемую толщину утеплителя и фактическое сопротивление теплопередаче Ro.

6. Проверка санитарно-гигиенического показателя тепловой защиты

Расчетный температурный перепад Δtо, °С, между температурой внутреннего воздуха tв и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции τв.п. определяют по формуле

Δtо = п (tв – tн) / Ro·αв.п. . (10)

Температуру внутренней поверхности ограждающей конструкции τint, °С,

определяют по формуле

. (11)

Конденсат на внутренней поверхности ограждающей конструкции выпадать не будет при соблюдении условия

. (12)

Если условие не выполняется, т. е. температура внутренней поверхности ограждающей конструкции меньше температуры точки росы, необходимо изменить конструкцию стены, либо использовать другой утеплитель, и повторить расчет.


7. Порядок построения изотермы распределения температур в толще ограждающей конструкции стены

1. Выполнить теплотехнический расчет и уточнить толщину слоя утеплителя.

2. Построить в удобном масштабе схему стены (рис.1).

3. По оси абсцисс откладывают температуру внутреннего воздуха здания, (tв = +20 °С) и наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, (например, -20 °С). Ось ординат при этом должна пройти по середине начерченной схемы стены (рис.1). По оси ординат будут последовательно откладываться сопротивления теплопередаче каждого из слоев конструкции, включая сопротивления воздушных прослоек внутри и снаружи здания.

4. Отступив от схемы стены вправо 1 - 2 см отложить последовательно, в удобном масштабе, сопротивления теплопередаче каждого из слоев конструкции (рис.1). Начать следует с сопротивления воздушной прослойки снаружи ограждающей конструкции

,

затем отложить последовательно

;

;

;

;

;

.

Все полученные значения следует отложить в одном масштабе.

5. Через полученные точки провести вертикальные линии.

6. Ограничением графической области считать горизонтальные линии, проходящие через значения +20 °С и -20 °С.

7. Соединить первую и последнюю точки пересечения вертикальных линий с ограничивающими отрезком. Полученные точки пересечения отрезка с вертикалями пронумеровать от 1 по 8 включительно.

8. Перенести точки пересечения отрезка с вертикалями на схему конструкции стены. Дать точкам номера 1', 2', 3' и так далее до 8' включительно.

9. Полученные на конструкции стены точки соединить плавной линией.

Полученная кривая и есть изотерма распределения температур в толще ограждающей конструкции стены.

 

 


Приложение 1

Таблица 1. Исходные данные

 

№ шифра (последние две цифры номера зачетной книжки) Конструкция стены Конструкция покрытия
Разрез стены 1 слой 2 слой 3 слой 4 слой 5 слой Схема покрытия Утеплитель

 

Таблица 2. Расчетная схема конструкции

 

Шифр   Схема стены   Примечание  
    1 –наружный слой 2 - утеплитель 3 – несущий слой 4 – внутренний отделочный слой 5 –конструкционно-теплоизоляционный материал В.П. –воздушная прослойка
   
     
 
       

Таблица 3. Материалы, используемые в конструкции стены

 

Наружный отделочный слой (слой – 1 на разрезе стены)
Шифр Наименование материала Толщина, δ, мм
Цементно-песчаный раствор
Цементно-песчаный раствор
Сложный раствор
Керамическая плитка
Природный камень: мрамор
Пластиковая обшивка В.П.+10
Лицевой кирпич, γ = 1800 кг/м3
Природный камень: базальт
Утеплитель (слой – 2 на разрезе стены, слой утеплителя – в схеме покрытия)
Шифр Наименование материала Плотность, γ, кг/м3
Пенополистирол
Экструдированный пенополистирол
Пенополиуретан
Пеностекло
Маты прошивные из стеклянного волокна
Изделия из вспученного перлита
Пенопласт
Маты минераловатные прошивные
Плиты жесткие минераловатные
Плиты «URSA»
Несущий слой (слой – 3 на разрезе стены)
Шифр Наименование материала Толщина, δ, мм
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе
То же, на цементно-шлаковом растворе
То же, на цементно-перлитовом растворе
Кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе, γ = 1200 кг/м3
Кладка из шлакового кирпича на цементно-песчаном растворе
Кладка из пустотного керамического кирпича на цементно-песчаном растворе, γ = 1400 кг/м3
Кладка из силикатного пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе, γ = 1000 кг/м3
Керамзитобетон, γ = 1600 кг/м3
Перлитобетон, γ = 1200 кг/м3
Пенобетон, γ = 800 кг/м3
Внутренний отделочный слой (слой – 4 на разрезе стены)
Шифр Наименование материала Толщина, δ, мм
Известково-песчаный раствор
Сложный раствор
Известняк-ракушечник
Мрамор
Обшивка доской дуба В.П.+8
Фанера клееная В.П.+6
Картон строительный многослойный
Сухая штукатурка
Конструкционно-теплоизоляционный материал (слой – 5 на разрезе стены)
Шифр Наименование материала Плотность, γ, кг/м3
Туфобетон
Пемзобетон
Бетон на зольном гравии
Бетон на вулканическом шлаке
Вермикулитобетон
Керамзитобетон
Перлитобетон
Шлакопемзобетон
Пенобетон
Полистиролбетон
Туфобетон
Пемзобетон
Керамзитопенобетон
Бетон на вулканическом шлаке
Шунгизитобетон
Бетон на доменном гранулированном шлаке
Перлитобетон
Шлакопемзобетон
Пенобетон
Аглопоритобетон
       

 

Таблица 4. Конструкция покрытия

 

Шифр Схема покрытия Примечание
  1 – железобетонная плита перекрытия, γ = 2500 кг/м3, δ=220 мм; 2 – выравнивающий слой из цементно-песчаного раствора, γ = 1800 кг/м3, δ=20 мм; 3 – пароизоляция - один слой рубероида насухо,γ = 600 кг/м3, δ=2 мм; 4 – утеплитель 5 – кровля – 2 слоя наплавляемого материала, γ = 600 кг/м3, δ=6 мм; 6 – кровельная железобетонная плита, γ = 2500 кг/м3, δ=30 мм; В.П. – воздушная прослойка  
 
 

 

Таблица 5. Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек


Приложение 2 . Карта зон влажности

Приложение 3. Карта глубины промерзания грунта


Приложение 4.Карта климатического районирования


Приложение 5.
Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций


Приложение 6.

Примерный план составления климатического паспорта:

Исходные данные

Место строительства (город, посёлок, район и др.) -

Географическая широта -

Данные о температуре воздуха [1, таблицы 1, 2, 3]:

- средняя по месяцам и за год [1, таблица 3] –

- наиболее холодных суток, обеспеченностью 0,92 –

- наиболее холодных суток, обеспеченностью 0,98 –

- наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 –

- наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,98 –

- абсолютная минимальная температура воздуха, °С –

Продолжительность периода со среднесуточной температурой < 8°С –

Средняя температура периода со среднесуточной температурой < 8°С –

Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца, °С –

Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее теплого месяца, °С –

Влажность и осадки [1, приложение 3]

Средняя месячная относительная влажность воздуха:

- наиболее холодного месяца, % –

- наиболее теплого месяца, % –

Количество осадков (мм).:

за ноябрь – март –

за апрель – октябрь –

Перемещение воздуха [1, приложение 4]

Преобладающее направление ветра за декабрь – февраль

Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, м/с –

Преобладающее направление ветра за июнь – август

Минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, м/с –

Зона влажности [приложение 2] –

Климатический район и подрайон [приложение 4] –

Глубина промерзания грунта [приложение 3] –


Библиографический список

 

1. СНиП 23–01–99. Строительная климатология.– М.: Госстрой России, 2000

2. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика.– М.: Госстрой России, 1982.

3. СНиП 23–02–2003. Тепловая защита зданий.– М.: Госстрой России, 2004.

4. СП 23–101–2000. Проектирование тепловой защиты здания.– М.: Госстрой России, 2003.

5. СНиП II–3–79*. Строительная теплотехника.– М: Госстрой России, 1998.

 



©2015- 2018 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.