Курсовая работа Расчет наружных ограждающих конструкций. Расч т наружных ограждающих конструкций. Расчет наружных ограждающих конструкций
 Скачать 1.89 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Теплогазоснабжение и вентиляция» Курсовая работа по дисциплине «Строительная теплофизика» на тему «Расчет наружных ограждающих конструкций» Студент Панченко Т. А. Группа АС-305 Преподаватель Одокиенко Е. В. г. Тольятти 2005 г. Аннотация В данной курсовой работе был выполнен теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций, была произведена проверка их на выпадение конденсата на внутренней поверхности, выполнена оценка теплонакопительной способности ограждающих конструкций, определены теплопотери через полы, найдены приведённые сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, расположенных за остеклённой лоджией, были определены воздухопроницаемость и теплоустойчивость ограждающих конструкций и помещения, был произведен расчет теплоусвоения поверхности полов, выполнен расчет паропроницаемости ограждающих конструкций. Содержание: Аннотация 1 Исходные данные 1.1 Параметры наружного воздуха 1.1.1 Параметры наружного воздуха холодного периода года 1.1.2 Параметры наружного воздуха теплого периода года 1.1.3 Температура наружного воздуха за отдельные месяцы 1.2 Параметры внутреннего воздуха 1.2.1 Параметры внутреннего воздуха помещения в холодный период года 1.2.2 Параметры внутреннего воздуха помещения в теплый период года 1.3 Архитектурно-планировочное описание объекта 2 Тепловая защита зданий 2.1 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций 2.1.1 Расчет приведенного сопротивления теплопередаче для неоднородной конструкции 2.1.2 Теплотехнический расчет наружных стен 2.1.3 Теплотехнический расчет перекрытия над подвалом 2.1.4 Теплотехнический расчет бесчердачного покрытия 2.1.5 Теплотехнический расчет окон 2.1.6 Теплотехнический расчет наружных дверей 2.2 Проверка ограждающих конструкций на выпадение конденсата на внутренней поверхности 2.2.1 Проверка наружных стен на выпадение конденсата на внутренней поверхности 2.2.2 Проверка бесчердачного покрытия на выпадение конденсата на внутренней поверхности 2.2.3 Проверка перекрытия над подвалом на выпадение конденсата на внутренней поверхности 2.2.4 Проверка окон на выпадение конденсата на внутренней поверхности 2.2.5 Проверка внутренней поверхности включений и наружного угла на выпадение конденсата на внутренней поверхности 2.3 Построение графика распределения температур и оценка теплонакопительной способности конструкции 2.3.1 Построение графиков распределения температур в толще наружной стены 2.3.2 Построение графиков распределения температур в толще бесчердачного покрытия 2.4 Определение теплопотерь через полы 2.4.1 Теплопотери через полы первого этажа, лежащие над не отапливаемым подвалом 2.4.2 Теплопотери через полы, лежащие на грунте 2.5 Определение приведённых сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций, расположенных за остекленными лоджиями 3 Воздухопроницаемость ограждающих конструкций 4 Теплоустойчивость ограждающих конструкций 4.1 Теплоустойчивость в теплый период года 4.1.1 Теплоустойчивость наружных стен в теплый период года 4.1.2 Теплоустойчивость бесчердачного покрытия в теплый период года 4.2 Теплоусвоение поверхности полов 4.3 Теплоустойчивость помещения в холодный период 5 Влажностный режим ограждающих конструкций 5.1 Проверка наружных ограждающих конструкций на вероятность выпадения конденсата в толще наружных ограждений (метод Фокина) 5.1.1 Проверка по методу Фокина наружной стены 5.1.2 Проверка по методу Фокина бесчердачного покрытия 5.2 Защита от переувлажнения ограждающих конструкций 5.2.1Защита от переувлажнения наружной стены 5.2.2 Защита от переувлажнения бесчердачного покрытия Приложение 1 «Графики распределения температур в толще наружной стены» Приложение 2 «Графики распределения температур в толще бесчердачного покрытия» Приложение 3 «Диаграмма Фокина для наружной стены» Приложение 4 «Диаграмма Фокина для бесчердачного покрытия» Список литературы 1 Исходные данные 1.1 Параметры наружного воздуха Параметры наружного воздуха определяются по СНиП [1] для заданного города - г. Ярославль 1.1.1 Параметры наружного воздуха холодного периода года [1, табл. 1] Зимняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 text= - 31 °C Количество дней со среднесуточной температурой наружного воздуха < 8°C Zht = 221 сут Средняя температура периода в котором температура наружного воздуха < 8°C tht = - 4 °C Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца φ = 83% Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь v = 5,5 м/с Количество дней со среднесуточной температурой наружного воздуха < 0°C = 152 сут Средняя температура периода в котором температура наружного воздуха < 0°C = -7,8 °C 1.1.2 Параметры наружного воздуха теплого периода года [1, табл. 2] Температура воздуха обеспеченностью 0,95 text= 20,8 °C Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее тёплого месяца φ = 74% Минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль v = 3,9 м/с 1.1.3 Температура наружного воздуха за отдельные месяцы [1, табл. 3] Средняя месячная температура наружного воздуха за январь tI = - 11,9 °C Средняя месячная температура наружного воздуха за июль tVII = 17,6 °C Зона влажности района строительства – нормальная. [2, прил. В] 1.2 Параметры внутреннего воздуха Параметры воздуха внутри помещения определяются согласно ГОСТ [3] 1.2.1 Параметры внутреннего воздуха помещения в холодный период года [3, табл. 1] Расчетная температура воздуха внутри помещения tint = 21°C Расчетная относительная влажность воздуха внутри помещения φint = 55% 1.2.2 Параметры внутреннего воздуха помещения в теплый период года [3, табл. 1] Расчетная температура воздуха внутри помещения tint = 20,8°C Расчетная относительная влажность воздуха внутри помещения φint = 74% Влажностный режим помещений – нормальный. [4, табл. 1] Условия эксплуатации – Б [4, прил. 2] 1.3 Архитектурно-планировочное описание объекта Проектируемое жилое трехэтажное здание располагается в городе Ярославле. Фасад здания ориентирован на юго–запад, площадь застройки 104,541 м2, размеры здания в плане 12х10,8м. Высота здания 11,593м. Высота помещения 2,7м (высота этажа 3м), высота междуэтажного перекрытия 0,3м. Несущие стены выполнены из керамзитобетона, снаружи имеется облицовка облицовочной плиткой, утеплитель – минераловатные плиты – расположен между двумя слоями керамзитобетона, внутренняя поверхность стены отделана известковой штукатуркой. Толщина наружных стен 0,455м. Крыша здания плоская, сплошная. Несущий слой бесчердачного покрытия – железобетонная многопустотная плита толщиной 0,24м. Утеплитель – плиты из ячеистого бетона – уложен на гидроизоляцию (2 слоя рубероида(пергамина)). Сверху над утеплителем расположен цементно-песчаный раствор, на который уложен водоизоляционный ковер. Толщина бесчердачного покрытия 0,877м. В здании имеется подвал, часть которого расположена выше уровня земли и имеются световые проемы в стенах подвала. Высота подвала 2,2м. В подвале имеется отапливаемая часть. Несущий слой перекрытия над подвалом – железобетонная многопустотная плита толщиной 0,24м – покрыт сверху гидроизоляцией (2 слоя рубероида(пергамина)). Утеплитель – ячеистый бетон. На утеплитель уложены древесностружечные плиты, на которые уложен линолеум на тканевой основе. Так же в здании запроектированы остеклённые лоджии (остекление одинарное). В здании запроектировано следующее остекление – обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных деревянных переплётах из стекла обычного. Наружные двери здания двойные с тамбуром между ними. Объем здания по внешнему размеру 1211,944м3. 2 Тепловая защита зданий Теплотехнический расчет ограждающих конструкций Выполняется согласно методике СНиП [2, п. 5] и СНиП [4, п. 2] Теплотехнический расчет ограждающих конструкций выполняется из условия, что приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций будет не меньше нормируемого значения, то есть , (1) где - приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, (м2 оС)/Вт; - нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, (м2оС)/Вт, определяется в зависимости от градусо-суток района строительства , °С·сут. Градусо-сутки отопительного периода , °С·сут, определяют по следующей формуле , (2) где - градусо-сутки отопительного периода, °С·сут; - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, (см. п. 1.2.1); - средняя температура наружного воздуха, °С, отопительного периода ( см. п. 1.1.1); - продолжительность, сут, отопительного периода ( см. п. 1.1.1). Подставив в (2) значения соответствующих величин из п. 1.1.1, получим оС·сут Нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, , (м2 оС)/Вт, определяется интерполяцией по СНиП [2, табл. 4]. Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций находится по следующей формуле , (3) где - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2оС), принимается по [2, табл. 7] - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м2 оС)/Вт, - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2оС), принимается по [4, табл. 6] Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции , (м2 оС)/Вт, определяют по формуле , (4) где R1, R2, Rn - сопротивление теплопередаче отдельных слоев ограждающей конструкции, (м2 оС)/Вт. Сопротивление теплопередаче i-го однородного слоя ограждающей конструкции определяется по формуле , (5) где - толщина i-го слоя ограждающей конструкции, м; - расчетный коэффициент теплопроводности материалаi-го слоя ограждающей конструкции, Вт/(м·°С). Расчетный коэффициент теплопроводности материалаi-го слоя ограждающей конструкции, ,Вт/(м·°С), определяется по СНиП [4, прил. 3] согласно условиям эксплуатации. Условия эксплуатации определяются по СНиП [4, прил. 2], согласно влажностному режиму помещений и зоне влажности района строительства. Для неоднородных конструкций, таких как железобетонная многопустотная плита, приведенное сопротивление теплопередаче определяется расчетом, приведённым в п. 2.1.1. После определения приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций , (м2оС)/Вт, определяют коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций , Вт/(м2 оС) по формуле , (6) где - коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций, Вт/(м2 оС); - сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, (м2оС)/Вт. 2.1.1 Расчет приведенного сопротивления теплопередаче для неоднородной конструкции В данном курсовом проекте неоднородной конструкцией является железобетонная многопустотная плита. Железобетонные плиты перекрытий над подвалом и бесчердачного покрытия имеют одинаковые конструктивные размеры и расчет приведенного сопротивления теплопередаче для них производится по одним и тем же формулам. Рисунок 1 – Конструктивные размеры железобетонной многопустотной плиты , (7) где RПР – приведенное сопротивление теплопередаче железобетонной много пустотной плиты, (м2оС)/Вт; - сопротивление теплопередаче плиты в направлении, параллельном движению теплового потока, (м2оС)/Вт; - сопротивление теплопередаче плиты в направлении, перпендикулярном движению теплового потока, (м2оС)/Вт. Рисунок 2 – Расчет неоднородной конструкций Круглое отверстие заменяем равновеликим по площади квадратным со стороной « »(см рис.1 и рис.2). , (8) где – сторона равновеликого по площади квадрата, м, d – диаметр круглого (исходного) отверстия, м. Сопротивление теплопередаче плиты , (м2оС)/Вт, в направлении, параллельном движению теплового потока. Сопротивление теплопередаче слоев, параллельных тепловому потоку вычисляется для двух характерных сечений – А-А и Б-Б (см. рис.2). , (9) где RA-A – сопротивление теплопередаче слоя по сечению А-А, (м2оС)/Вт; b – толщина слоя железобетона (см. рис.2),м; - коэффициент теплопроводности железобетона, Вт/(моС), [4, прил. 3]; RВП – сопротивление теплопередаче замкнутой воздушной прослойки толщиной «а», (м2оС)/Вт, [4, прил. 4]. , (10) где Б-Б - сопротивление теплопередаче слоя по сечению Б-Б, (м2оС)/Вт, - толщина плиты (см. рис.1 и рис.2), м, ЖБ – то же, что и в формуле (9). , (11) где - сопротивление теплопередаче плиты в направлении, параллельном движению теплового потока, (м2оС)/Вт, - площадь слоев в сечении А-А, м2, - площадь слоев в сечении Б-Б, м2 RA-A и Б-Б – то же, что и в (9) и (10). Сопротивление теплопередаче плиты , (м2оС)/Вт, в направлении, перпендикулярном движению теплового потока. Сопротивление теплопередаче слоев, перпендикулярных тепловому потоку вычисляется для трех характерных сечений – В-В, Г-Г и Д-Д (см. рис.2). Сечения В-В и Д-Д аналогичны, поэтому , (12) где RВ-В и RД-Д - сопротивление теплопередаче слоя по сечениям В-В и Д-Д, (м2оС)/Вт, b – то же, что и в формуле (9); - то же, что и в формуле (9). , (13) где - сопротивление теплопередаче слоя по сечению Г-Г, (м2оС)/Вт, - площадь воздушной прослойки в сечении Г-Г, м2, - площадь слоев железобетона в сечении Г-Г, м2, - сопротивление теплопередаче замкнутой воздушной прослойки толщиной «а», (м2оС)/Вт. [4, прил. 4] - сопротивление теплопередаче слоя железобетона по сечению Г-Г, (м2оС)/Вт, определяется по формуле (14). , (14) где - толщина слоя железобетона (см. рис.2),м, - то же, что и в формуле (9). , (15) где - сопротивление теплопередаче плиты в направлении, перпендикулярном движению теплового потока, (м2оС)/Вт, RВ-В - то же, что и в формуле (12); - то же, что и в формуле (13). Вычисляем приведенное сопротивление теплопередаче железобетонной многопустотной плиты по формуле (7) А Расчет приведенного сопротивления теплопередаче для неоднородной конструкции (железобетонной многопустотной плиты), расположенной в перекрытии над подвалом Подставляя в формулы (7) – (15) конкретные значения соответствующих величин, получаем: 1. Круглое отверстие заменяем равновеликим по площади квадратным со стороной « » 2. Сопротивление теплопередаче плиты , (м2оС)/Вт, в направлении, параллельном движению теплового потока. (м2оС)/Вт, гдеRВП =0,235(м2оС)/Вт, [4, прил. 4]; b = 0,058м, (см. рис2); =2,04 Вт/(моС), [4, прил. 3]. (м2оС)/Вт, где = 0,24м, (см. рис.1 и рис.2). (м2оС)/Вт, где =0,124м, (см. рис.2) с=0,076м, (см. рис.2). 3. Сопротивление теплопередаче плиты , (м2оС)/Вт, в направлении, перпендикулярном движению теплового потока. (м2оС)/Вт, (м2оС)/Вт, (м2оС)/Вт, где =0,235(м2оС)/Вт, [4, прил. 4] (м2оС)/Вт. 4. Вычисляем приведенное сопротивление теплопередаче железобетонной многопустотной плиты по формуле (7) (м2оС)/Вт Б Расчет приведенного сопротивления теплопередаче для неоднородной конструкции (железобетонной многопустотной плиты), расположенной в бесчердачном покрытии Подставляя в формулы (7) – (15) конкретные значения соответствующих величин, получаем: 1. Круглое отверстие заменяем равновеликим по площади квадратным со стороной « » 2. Сопротивление теплопередаче плиты , (м2оС)/Вт, в направлении, параллельном движению теплового потока. (м2оС)/Вт, гдеRВП =0,15(м2оС)/Вт, [4, прил. 4] (м2оС)/Вт, (м2оС)/Вт. 3. Сопротивление теплопередаче плиты , (м2оС)/Вт, в направлении, перпендикулярном движению теплового потока. (м2оС)/Вт, (м2оС)/Вт, (м2оС)/Вт, где =0,15(м2оС)/Вт, [4, прил. 4]. (м2оС)/Вт. 4. Вычисляем приведенное сопротивление теплопередаче железобетонной многопустотной плиты по формуле (7) (м2оС)/Вт 2.1.2 Теплотехнический расчет наружных стен Рисунок 3 – Эскиз наружной стены Таблица 1 – Состав наружных стен
Толщину утеплителя определяем из неравенства (1), приняв = . Преобразовав формулы (3), (4) и (5) получим , (16) где - приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, (м2 оС)/Вт; - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, =8,7 Вт/(м2оС), [2, табл. 7]; - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, =23 Вт/(м2оС), [4, табл. 6]; - нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, =3,334 (м2оС)/Вт, [2, табл. 4]; , - то же, что и в (5). Из (16) выразим толщину утеплителя . Подставив соответствующие значения, получим . В связи с конструктивными особенностями изготовления минераловатных плит полученное значение толщины утеплителя необходимо округлить. Принимаем . По формуле (16) найдем Полученное значение удовлетворяет неравенству (1) , так как 4,163 (м2оС)/Вт > 3,334 (м2оС)/Вт По формуле (6) найдем k 2.1.3 Теплотехнический расчет перекрытия над подвалом Рисунок 4 – Эскиз перекрытия над подвалом Таблица 2 – Состав перекрытия над подвалом
Толщину утеплителя определяем из неравенства (1), приняв = . Преобразовав формулы (3), (4) и (5) получим , (17) где - то же, что и в формуле (16); - то же, что и в формуле (16); - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, =12 Вт/(м2оС), [4, табл. 6]; - нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, =4,386 (м2оС)/Вт, [2, табл. 4] RПР – приведенное сопротивление теплопередаче железобетонной много пустотной плиты, RПР = 0,184(м2оС)/Вт, (см. п.2.1.1А) , - то же, что и в (5) Из (17) выразим толщину утеплителя . Подставив соответствующие значения, получим . Полученное значение в связи с конструктивными особенностями изготовления необходимо округлить. Принимаем . По формуле (17) найдем Полученное значение удовлетворяет неравенству (1) , так как 4,734 (м2оС)/Вт > 4,386 (м2оС)/Вт По формуле (6) найдем k 2.1.4 Теплотехнический расчет бесчердачного покрытия Рисунок 5 – Эскиз бесчердачного покрытия Таблица 3 – Состав перекрытия над подвалом
Толщину утеплителя определяем из неравенства (1), приняв = . Преобразовав формулы (3), (4) и (5) получим , (18) где - то же, что и в формуле (16); - то же, что и в формуле (16); - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, =23 Вт/(м2оС), [4, табл. 6]; - нормируемое значение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, =4,963 (м2оС)/Вт, [2, табл. 4]; RПР – приведенное сопротивление теплопередаче железобетонной много пустотной плиты, RПР = 0,16(м2оС)/Вт, (см. п.2.1.1Б); , - то же, что и в (5). Из (18) выразим толщину утеплителя . Подставив соответствующие значения, получим . В связи с конструктивными особенностями изготовления плит из ячеистого бетона полученное значение толщины утеплителя необходимо округлить. Принимаем . По формуле (18) найдем Полученное значение удовлетворяет неравенству (1) , так как 5,04 (м2оС)/Вт > 4,963 (м2оС)/Вт По формуле (6) найдем k 2.1.5 Теплотехнический расчет окон Нормируемое значение сопротивления теплопередаче окон определяется по градусо-суткам отопительного периода: =0,564 (м2оС)/Вт, [2, табл. 4] По СНиП [4] выбираем конструкцию окна следующую: «обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных деревянных переплётах из стекла обычного». Приведенное сопротивление теплопередаче таких окон составляет = 0,56(м2оС)/Вт, [4, прил. 6], что меньше нормируемого значения на 0,71%, что в свою очередь допустимо, так как данное отклонение меньше 5%. По формуле (6) найдем k 2.1.6 Теплотехнический расчет наружных дверей Приведенное сопротивление теплопередаче наружных дверей определяется по формуле , (19) где - приведенное сопротивление теплопередаче наружных дверей, (м2оС)/Вт, - сопротивление теплопередаче наружных стен, (м2оС)/Вт, отвечающее санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, определяют по формуле , (20) где - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, определяется по СНиП [2, табл.6], - то же, что и в формуле (3); - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, (см. п. 1.2.1) - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, °С, (см. п. 1.1.1) - нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С, определяется по СНиП [2, табл.5]. Подставив в формулу (20) соответствующие значения, получим (м2оС)/Вт, где =1, [2, табл.6], =21°С, (см. п.1.2.1), =-31°С, (см. п.1.1.1), =4°С, [2, табл.5]. Вычисляем приведенное сопротивление теплопередаче наружных дверей, подставив в (19) соответствующие значения исходных величин (м2оС)/Вт. Характерная конструкция наружной двери для данного региона – двойные двери с тамбуром между ними. По формуле (6) найдем k Результаты теплотехнического расчета сведены в таблицу 4. Таблица 4 – Теплотехнические характеристики наружных ограждающих конструкций
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||