Проектирование жилого здания. РГР строительная физика. 1. Исходные данные 1 Расчет необходимой толщины утеплителя 2

• Название: 1. Исходные данные 1 Расчет необходимой толщины утеплителя 2
• Анкор: Проектирование жилого здания
• Дата: 24.11.2022
• Размер: 0.54 Mb.
• Имя файла: РГР строительная физика.docx
• Тип: Документы; #809645

Содержание:

1. Исходные данные 1

2. Расчет необходимой толщины утеплителя 2

2.1. Климатические условия района строительства 2

2.2. Подбор необходимой толщины слоя утеплителя 3

3. Проверка теплоустойчивости ограждающей конструкции 5

4. Проверка воздухопроницаемости ограждающей конструкции 7

5. Проверка сопротивления паропроницанию конструкции стены 9

5.1. Проверка из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации 9

5.2. Проверка из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха 14

Список использованной литературы 15

1. Исходные данные

пункт строительства	г. Нарьян-Мар (Ненецкий автономный округ)
назначение здания	жилое здание
тип стены	из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и гибкими связями
материалы: - несущий слой - утеплитель - облицовочный слой	- железобетон, 2500 кг/м3, 120 мм - экструдированный пенополистирол, 25 кг/м3 - железобетон, 2500 кг/м3, 80 мм

2. Расчет необходимой толщины утеплителя
_{Условие расчета:}


- фактическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции

- нормируемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции



- базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче, принимается по [2, табл.3] в зависимости от градусо-суток отопительного оборудования.

- коэффициент, учитывающий особенности района строительства (в расчете принимается ).
2.1. Климатические условия района строительства
Таблица 2.1 – Климатические условия необходимые для теплотехнического расчета

№ п/п	Наименование характеристики	Характеристика	Источник
1	Место строительства	г. Нарьян-Мар (Ненецкий автономный округ)	по заданию
2	Климатический район и подрайон строительства	I В	[1, прил.А, рис.А.1]
3	Зона влажности района	нормальная	[2, прил.В]
4	Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92, °С	-43	[1, табл.3.1]
5	Средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8 °С	-9,1	[1, табл.3.1]
6	Продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8 °С	234	[1, табл.3.1]
7	Средняя температура воздуха, °С, периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 10 °С	7,9	[1, табл.3.1]
8	Продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 10 °С	250	[1, табл.3.1]

2.2. Подбор необходимой толщины слоя утеплителя
Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен:

(м²·°С)/Вт,
где

°С·сут/год.

_, – средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут/год, отопительного периода, принимаемые по своду правил для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 °С, а при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых не более 10 °С;
– расчетная температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая при расчете ограждающих конструкций групп зданий указанных в таблице 3: по поз.1 - по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20-22 °С); по поз.2 - согласно классификации помещений и минимальных значений оптимальной температуры по ГОСТ 30494 (в интервале 16-21 °С);попоз.3 - по нормам проектирования соответствующих зданий.
Для жилого здания в г. Нарьян-Мар (температура наиболее холодной пятидневки (обеспеченностью 0,92) минус 39 °С) °С.
Фактическое приведенное сопротивление теплопередаче фрагмента теплозащитной оболочки рассчитывается в соответствии с приложением Е СП50.13330.2012.
_.
Для расчета теплопотерь через линейные и точечные неоднородности необходимо проводить расчет с построением температурных полей. Для упрощения расчета в рамках расчетно-графической работы воспользуемся вспомогательным коэффициентом теплотехнической однородности:



Коэффициент теплотехнической однородности, , вспомогательная величина, характеризующая эффективность утепления конструкции.

Справочное значение данного коэффициента приведено в ГОСТ Р 54851-2011 «Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче» в таблице 1.

Для конструкции стены из трехслойных железобетонных панелей с эффективным утеплителем и гибкими связями выбираем среднее значение .



– условное сопротивление теплопередаче однородной части фрагмента теплозащитной оболочки здания.



- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций , Вт/м²·°С, [2, табл.4]

- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающих конструкций , Вт/м²·° С, [2, табл.6]

– термическое сопротивление слоя однородной части фрагмента, (м²·°С)/Вт



– толщина слоя, м;

– теплопроводность материала слоя, Вт/(м·°С).

Расчетный коэффициент теплопроводности каждого слоя принимаются по [2, прил. Т]. Расчетные коэффициенты теплопроводности материалов выбираются по условиям эксплуатации строительных конструкций в зависимости от климатических условий пункта строительства А или Б и влажностного режима помещений здания.
Влажностный режим помещений устанавливается по табл.1 СП 50.13330.2012.
Зона влажности указана в климатических параметрах.
По табл. 2 СП 50.13330.2012 устанавливаются условия эксплуатации ограждающих конструкций «А» или «Б».
Для г. Нарьян-Мар для жилого здания условия эксплуатация Б.
Для дальнейших расчетов составляется таблица с теплотехническими показателями слоев стены.
Таблица 2.2 – Теплотехнические показатели слоев стены

Наименование материала	Толщина слоя δ, м	Плотность ρ, кг/м3	Коэффициент теплопроводности λ, Вт/м·°С	Коэффициент теплоусвоения s, Вт/м2·°С	Коэффициент паропроницаемости µ, Вт/м·°С
1. Железобетон	0,12	2500	2,04	18,95	0,03
2. Экструдированный пенополистирол	?	25	0,044	0,38	0,05
3. Железобетон	0,08	2500	2,04	18,95	0,03

Подбор необходимой толщины слоя утеплителя:















м

Плиты пенополистирола выпускаются толщиной от 20 мм до 150 мм (20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120, 150 мм).

Толщина утепления назначается исходя из возможности применения выпускаемых плит, таким образом, чтобы толщина была не менее требуемой, и при этом использовалось наименьшее количество слоев.

Принимаем толщину слоя утеплителя 180 мм (100+80).

Рассчитываем фактическое значение приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен:

(м²·°С)/Вт.

3. Проверка теплоустойчивости ограждающей конструкции
Данный расчет выполняется для районов со среднемесячной температурой июля 21 °С и выше. Однако в учебных целях студент выполняет данный расчет даже если в пункте строительства по заданию данная температура ниже, в таком случае для расчета принимается °С.

В районах со среднемесячной температурой июля 21 °С и выше расчетная амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций (наружных стен и перекрытий/покрытий) не должна быть более нормируемой амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей.
Условие проверки:

_.

Требуемая амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций:

°С.

Согласно [2, п. 5, табл.5.1] для г. Нарьян-Мар:

°С.
Фактическая амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций:

_,

где – расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха, °С, определяемая согласно по формуле:

.

- величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции, определяемая согласно по формуле:

.
– максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле, °С, принимаемая согласно [2, п. 11, табл.11.1] по наиболее близкому населенному пункту.

_Для г. Нарьян-Мар принимаем °С.

– коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по [1, прил.И].

Принимаем облицовку из железобетона .

– соответственно максимальное и среднее значения суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), Вт/м², для наружных стен - как для вертикальных поверхностей западной ориентации.

Для определения данных показателей определяется географическая широта населенного пункта:

г. Нарьян-Мар - 54°07′ с.ш. (для дальнейших расчетов значение округляется кратно 0,5°), т.е. принимаем 54°.

определяется согласно СП 20.13330.2016, п.13.4, табл.13.5, с использованием линейной интерполяции при необходимости.

Вт/м².

для июля определяется согласно СП 131.13330.2016, п.9.1, табл.9.1, с использованием линейной интерполяции при необходимости.

Вт/м².
– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции по летним условиям, Вт/(м°С), определяемый по формуле:

, где

– минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая согласно СП 131.13330, табл.4.1, но не менее 1 м/с.

Для г. Нарьян-Мар принимаем м/с.

Вт/(м°С).
Тогда

°С.
Для дальнейшего расчета необходимо рассчитать тепловую инерцию ограждающей конструкциикак сумму значений тепловой инерциивсех слоев многослойной конструкции, определяемых по формуле:

.

– расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции.

Порядок нумерации слоев принят в направлении от внутренней поверхности к наружной.

1. Железобетон



2. Плиты из пенополистирола



3. Железобетон


.
4. Проверка воздухопроницаемости ограждающей конструкции
Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций, за исключением заполнений световых проемов (окон, балконных дверей и фонарей), зданий и сооружений должно быть не менее нормируемого сопротивления воздухопроницанию.

.

– фактическое сопротивление стены воздухопроницанию, (м²·ч·Па)/кг

– требуемое сопротивление стены воздухопроницанию, (м²·ч·Па)/кг

,

где

– разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па.

– нормируемая поперечная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, кг/(м²·ч).
,

где - высота здания (от уровня пола первого этажа до верха вытяжной шахты), м;

м - по заданию.

– удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м³, определяемый по формуле:

,

- температура воздуха:

°С – внутреннего,

°С – наружного, принимается равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

Н/м³, Н/м³.
– максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая по СП 131.13330.2012, табл.3.1.

Для г. Нарьян-Мар

м/с.
Па.

кг/(м²·ч), согласно [1, п.7.3, табл.9].

(м²·ч·Па)/кг

Сопротивление воздухопроницанию многослойной ограждающей конструкции рассчитывается как сумма сопротивлений воздухопроницанию отдельных слоев.
1. Железобетон

(м²·ч·Па)/кг

2. Плиты из пенополистирола

(м²·ч·Па)/кг

3. Железобетон

(м²·ч·Па)/кг

(м²·ч·Па)/кг
_{Условие проверки} удовлетворяется.

5. Проверка сопротивления паропроницанию конструкции стены
Расчет выполняется по п.8 и прил.Н СП 50.13330.2012.

Защита от переувлажнения ограждающих конструкций должна обеспечиваться путем проектирования ограждающих конструкций с сопротивлением паропроницанию внутренних слоев не менее требуемого значения.

Сопротивление паропроницанию , (м²·ч·Па)/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости максимального увлажнения) должно быть не менее наибольшего из следующих требуемых сопротивлений паропроницанию:

а) требуемого сопротивления паропроницанию , (м²·ч·Па)/мг (из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации)

б) требуемого сопротивления паропроницанию , (м²·ч·Па)/мг (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха)
Условия расчета:


5.1. Проверка из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации


– парциальное давление пара внутреннего воздуха, Па

– влажность внутреннего воздуха, %, [2, п.5.7]



– парциальное давление пара внутреннего воздуха при максимальном насыщении ( ), Па



Па

– парциальное давление насыщенного водяного пара в плоскости максимального увлажнения за годовой период эксплуатации, Па, определяемое по формуле



- месяцы зимнего, осенне-весеннего и летнего периодов

Зима – температура ниже -5°C

Весна-осень – от -5°C до +5°C

Лето – больше +5°C
- парциальное давление пара внутри стены в плоскости конденсации (плоскость максимального увлажнения) (зимой, весной-осенью и летом)

Средняя температура воздуха, среднее парциальное давление водяного пара	°С	Па
январь	-18,3	110	зима
февраль	-14	120	зима
март	-6,8	220	зима
апрель	1,7	410	весна
май	10,1	600	лето
июнь	15,5	1100	лето
июль	18,7	1470	лето
август	15,8	1290	лето
сентябрь	8,5	810	лето
октябрь	0,8	460	осень
ноябрь	-9,4	230	зима
декабрь	-16,3	140	зима
за год	0,5	590

По [1, табл.5.1, табл.7.1]


Определение плоскости максимального увлажнения.
Для определения данной плоскости для каждого слоя многослойной стены необходимо рассчитать комплекс:

, где
– общее сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции, м²·ч·Па/мг



м²·ч·Па/мг
°С

°С – средняя температура наружного воздуха для периода с отрицательными среднемесячными температурами по [1, табл.3.1]
(м²·°С)/Вт
Па

– среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, Па

Па




(°С)²/Па

(°С)²/Па

(°С)²/Па

По [2, табл.11] определяем соответствие комплекса температуре плоскости максимального увлажнения (промежуточные значения температур определяются методом интерполяции).

	, (°С)2/Па	, °С	температуры на границах слоя, °С
1	3,5	–	20,78…20,00
2	266,8	-12	20,00…16,55
3	3,5	-	16,55…-10,18

Необходимо построить график температур в толще стены при температуре наружного воздуха °С.
Температуру , °C, ограждающей конструкции в плоскости, отстоящей от внутренней поверхности на расстоянии , м, следует определять по формуле:



На внутренней поверхности стены

°С

Между железобетонными панелями

°С

На наружной поверхности стены

°С







Плоскость максимального увлажнения определяется:

1) при пересечении графиков температур и

2) если графики не пересекаются, но при этом у более холодного слоя выше его температуры, а у более теплого слоя ниже его температуры, то плоскость максимального увлажнения находится на границе этих слоев.

3) если внутри конструкции плоскость максимального увлажнения отсутствует, то она расположена на наружной поверхности конструкции

4) если при расчете обнаружилось две плоскости с в конструкции, то за плоскость максимального увлажнения принимается плоскость расположенная в слое утеплителя
В примере определяем плоскость максимального увлажнения по второму случаю на границе между утеплителем и облицовочной кирпичной кладкой.

Сопротивление теплопередаче от внутренней поверхности до плоскости максимального увлажнения:

_{Температуры наружного воздуха для разных периодов года:}
зима

°С
весна-осень

°С
лето

°С

Температуры в толще стены в плоскости максимального увлажнениядля разных периодов года:
зима

°С
Весна-осень

°С
лето

°С

Среднее парциальное давление насыщенного водяного пара в плоскости максимального увлажнения за годовой период эксплуатации:

Па

Па

Па

Па
Требуемое сопротивление паропроницанию из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации



(м²·ч·Па)/мг

Па

Па – среднее парциальное давлениеводяного пара за годовой период, [2, табл.7.1]
Сопротивление паропроницанию от плоскости максимального увлажнения до наружной поверхности стены:

(м²·ч·Па)/мг


(м²·ч·Па)/мг

– фактическое сопротивление паропроницанию (сумма сопротивлений паропроницанию слоев, расположенных от внутренней поверхности стены до плоскости максимального увлажнения).


Условие проверки удовлетворяется.

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

– продолжительность периода влагонакопления, сут, принимаемая равной периоду с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха по [1, табл.3.1];

– парциальное давление насыщенного водяного пара в плоскости максимального увлажнения, Па, определяемое при средней температуре наружного воздуха периода влагонакопления .

°С

Па
В случае, когда плоскость максимального увлажнения приходится на стык между двумя слоями, в формуле принимается равной сумме , где и соответствуют половинам толщин стыкующихся слоев.

– плотность материала увлажняемого слоя (утеплителя), кг/м ;

– плотность материала увлажняемого слоя (облицовочной кирпичной кладки), кг/м³;

кг/м³ – осредненная плотность материалов утеплителя и облицовочной кирпичной кладки

– толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины однородной (однослойной) стены или толщине слоя многослойной ограждающей конструкции, в котором располагается плоскость максимального увлажнения;



– допустимое приращение влажности в материале увлажняемого слоя, % по массе, за период влагонакопления , принимаемое по [2, табл.10];



– коэффициент, определяемый по формуле





(м²·ч·Па)/мг



Проверка конструкции стены на паропроницание (защита от переувлажнения строительных конструкций) удовлетворяется.


Список использованной литературы

1. 
   СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» актуализированная редакция СНиП 23-01-99*.
   
2. 
   СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» актуализированная редакция СНиП 23-02-2003.
   
3. 
   СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия»актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*.
   

Взам. инв. №

Подп. и дата

Инв. № подл.

Кол.уч.

Лист

№ док.

Подп.

Дата

Руковод.

Консульт.

Н.контр.

Разраб.

Кошкин П.Е

Расчет теплотехнических показателей отдельной ограждающей конструкции

Кафедра «Строительные конструкции, здания и сооружения»


Стадия

Лист

Листов

У