Курсовая работа Расчет наружных ограждающих конструкций. Расч т наружных ограждающих конструкций. Расчет наружных ограждающих конструкций

• Название: Расчет наружных ограждающих конструкций
• Анкор: Курсовая работа Расчет наружных ограждающих конструкций
• Дата: 30.10.2021
• Размер: 1.89 Mb.
• Имя файла: Расч т наружных ограждающих конструкций.doc
• Тип: Курсовая; #259395
• страница: 2 из 5

2.2 Проверка ограждающих конструкций на выпадение конденсата на внутренней поверхности
Выполняется согласно методике СНиП [2, пп. 5.8 – 5.10] и СНиП [4, пп. 2.10 – 2.11]

Расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин, установленных в СНиП [2, табл. 5], то есть

, (21)

где - расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С,

- нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С, принимается по СНиП [2, табл. 5].

Расчетный температурный перепад , °С, находится по формуле

, (22)

где - то же, что и в формуле (20);

- то же, что и в формуле (20);

- то же, что и в формуле (20);

- то же, что и в формуле (3);

- приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкций, (м^{2 о}С)/Вт, (см. табл. 4).
2.2.1 Проверка наружных стен на выпадение конденсата на внутренней поверхности

Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружных стен

[2, табл. 5]

Расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружных стен определим, подставив в (22) соответствующие значения

,

где =1, [2, табл.6],

=21°С, (см. п. 1.2.1),

=-31°С, (см. п. 1.1.1),

=8,7Вт/(м^2оС), [2, табл. 7],

=4,163(м^{2 о}С)/Вт, (см. табл. 4).

Полученный результат удовлетворяет условию (21)

Вывод: На внутренней поверхности наружных стен конденсат образовываться не будет , так как
2.2.2 Проверка бесчердачного покрытия на выпадение конденсата на внутренней поверхности

Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружных стен

[2, табл. 5]

Расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружных стен определим, подставив в (22) соответствующие значения

,

где =1, [2, табл.6],

=5,04(м^{2 о}С)/Вт, (см. табл. 4).

Полученный результат удовлетворяет условию (21)

Вывод: На внутренней поверхности бесчердачного покрытия конденсат образовываться не будет, так как
2.2.3 Проверка перекрытия над подвалом на выпадение конденсата на внутренней поверхности

Нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружных стен

[2, табл. 5]

Расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружных стен определим, подставив в (22) соответствующие значения

,

где =0,75, [2, табл.6],

=4,734(м^{2 о}С)/Вт, (см. табл. 4).

Полученный результат удовлетворяет условию (21)

Вывод: На внутренней поверхности перекрытия над подвалом конденсат образовываться не будет , так как
2.2.4 Проверка окон на выпадение конденсата на внутренней поверхности
Температура внутренней поверхности остекления окон зданий должна быть не ниже плюс 3°С, то есть

, (23)

где - температура внутренней поверхности остекления окон зданий, °С.

Температура внутренней поверхности окон определяется по формуле

, (24)

где - то же, что и в формуле (20);

- то же, что и в формуле (20);

- то же, что и в формуле (3);

- то же, что и в формуле (22).

Подставив в (24) соответствующие значения, найдем

,

где =8Вт/(м^2оС), [2, табл. 7]

=0,56(м^{2 о}С)/Вт, (см. табл. 4).

Полученный результат удовлетворяет условию (23)

Вывод: На внутренней поверхности окон конденсат образовываться не будет, так как
2.2.5 Проверка внутренней поверхности включений и наружного угла на выпадение конденсата на внутренней поверхности

Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции в зоне теплопроводных включений, в углах и оконных откосах должна быть выше температуры точки росы внутреннего воздуха на 3°С, то есть

, (25)

где - температура внутренней поверхности включений и наружного угла, °С,

- температуры точки росы внутреннего воздуха, °С.

Температура внутренней поверхности включений и наружного угла , ^оС, определяется по формуле

, (26)

где - то же, что и в формуле (20);

- то же, что и в формуле (20);

- то же, что и в формуле (3);

- приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен, (м^{2 о}С)/Вт, (см. табл. 4).
Подставив в (26) соответствующие значения, найдем :

,

где =8,7Вт/(м^2оС), [2, табл. 7]

=4,163(м^{2 о}С)/Вт, (см. табл. 4).
Температура точки росы внутреннего воздуха определяется по формуле

, ^оС (27)

где - упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и влажности этого воздуха.
Упругость водяного пара внутреннего воздуха определяется по формуле

, (28)

где - парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре , принимается по своду правил,

;

- относительная влажность внутреннего воздуха, %, (см. п. 1.2.1).
Подставив в (28) соответствующие значения, получим

Температура точки росы будет равна

;

.

Полученная ранее температура внутренней поверхности включений и наружного угла удовлетворяет условию (25)

.
Вывод: На внутренней поверхности включений и наружного угла конденсат образовываться не будет, так как
2.3 Построение графиков распределения температур в толще ограждающих конструкций
Значения температуры в плоскости возможной конденсации следует определять по формуле

, (29)

где - то же, что и в формуле (20);

- расчетная температура наружного воздуха, °С;

- то же, что и в формуле (22);

- сопротивление теплопередаче внутренней поверхности ограждающей конструкции м²·С/Вт;

- сумма термических сопротивлений слоев конструкции, расположенных между внутренней поверхностью и плоскостью возможной конденсации, м² °С/Вт.
Сопротивление теплопередаче внутренней поверхности ограждающей конструкции определяется по формуле:

, (30)

где - то же, что и в формуле (3).
Сопротивление теплопередаче i-го однородного слоя ограждающей конструкции определяется по формуле (5).

Для неоднородных конструкций, таких как железобетонная многопустотная плита, приведенное сопротивление теплопередаче определяется расчетом, приведённым в п. 2.1.1.
После построения графиков необходимо рассчитать теплонакопи-тельную способность конструкции и её тепловую инерцию (массивность).

Оценка теплонакопительной способности, , Дж/м², ограждающей конструкции производится по формуле

, (31)

где - поверхностная плотность конструкции, кг/м²;

- теплоемкость воздуха, кДж/(кг град),

- разница между расчетной температурой внутреннего воздуха и средней температурой несущего слоя конструкции, ^оС.
Поверхностная плотность определяется по формуле

, (32)

где - плотность i–го слоя ограждающей конструкции, кг/м^3, определяется по СНиП [4, прил. 3];

- то же, что и в формуле (5).

Причем при вычислении поверхностной плотности учитывают только слои, начиная от внутренней поверхности до изоляционного слоя.
Разница между расчетной температурой внутреннего воздуха и средней температурой несущего слоя конструкции, , ^оС определяется по формуле

, (33)

где - расчетная температура внутреннего воздуха, °С, (см. п. 1.2.1);

- средняя температура несущего слоя, °С, определяется по графику.
Тепловая инерция (или массивность) несущей конструкции, Д, определяется по формуле

, (34)

где - термические сопротивление теплопередаче i–го слоя ограждающей конструкции, (м^{2 о}С)/Вт;

- расчетные коэффициенты теплоусвоения i–го слоя ограждающей конструкции, Вт/(м ·°С), принимается по СНиП [4, прил. 3];
2.3.1 Построение графиков распределения температур в толще наружной стены
Расчет ведётся по формулам (29) и (30).

Преобразуем их и получим

(29*)

1. За принимаем t_ext= - 31 °C, (см. п. 1.1.1)

Подставляя в (29*) соответствующие значения, получим

2. За принимаем t_ht = - 4 °C, (см. п. 1.1.1)

Подставляя в (29*) соответствующие значения, получим

3. За принимаем t_I = - 11,9 °C, (см. п. 1.1.3)

Подставляя в (29*) соответствующие значения, получим
Определим теплонакопительную способность наружных стен, используя формулы (31), (32) и (33):

Определим тепловую инерцию (или массивность) наружных стен по формуле (34)


График приведен в приложении 1.
Вывод: По результатам расчета и построения графика видно, что расположение утеплителя между двумя несущими слоями очень благоприятно, так как именно в утепляющем слое происходит резкий перепад температур. Таким образом несущие слои не испытывают дополнительных нагрузок, вызванных температурным напряжением.

Данная конструкция средней массивности (,а именно Д=5,834), теплонакопительная способность ее составляет 478,15 кДж/м².

2.3.2 Построение графиков распределения температур в толще бесчердачного покрытия
Расчет ведётся по формулам (29) и (30).

Преобразуем их и получим

(29**)
1. За принимаем t_ext= - 31 °C, (см. п. 1.1.1)

Подставляя в (29**) соответствующие значения, получим

2. За принимаем t_ht = - 4 °C, (см. п. 1.1.1)

Подставляя в (29**) соответствующие значения, получим

3. За принимаем t_I = - 11,9 °C, (см. п. 1.1.3)

Подставляя в (29**) соответствующие значения, получим

Определим теплонакопительную способность бесчердачного покрытия, используя формулы (31), (32) и (33):

Определим тепловую инерцию (или массивность) бесчердачного покрытия по формуле (34)


График приведен в приложении 2.
Вывод: По результатам расчета и построения графика видно, что резкий перепад температур приходится на слой утеплителя. Это приведет к тому, что несущий слой (железобетонная многопустотная плита) и слой гидроизоляции не испытывают дополнительных нагрузок, вызванных температурным напряжением.

Данная конструкция большой массивности (,а именно Д=12,747), теплонакопительная способность ее составляет 1204,8 кДж/м².

2.4 Теплопотери через полы
В зависимости от конструктивного исполнения полов и их расположения, теплопотери через них могут быть двух видов:

1. теплопотери через полы первого этажа, лежащие над не отапливаемым подвалом;

2. теплопотери через полы, лежащие на грунте.

Эти теплопотери различны и вычисляются по разным формулам.
2.4.1 Теплопотери через полы первого этажа, лежащие над не отапливаемым подвалом
На рисунке 6 приведен план первого этажа с указанием отапливаемой и не отапливаемой частей подвала.

Рисунок 6 – План первого этажа здания:

А – полы над неотапливаемой частью подвала, Б – полы над отапливаемой частью подвала
Потери теплоты через полы первого этажа, лежащие над не отапливаемым подвалом зависят от разности температур в подвале и внутри помещения.

Так как расчетная часть подвал не отапливаемая, то температуру внутри подвала и на улице примем одинаковыми.

Величина потерь тепла , Вт, в данном случае будет определяться по формуле

, (35)

где - коэффициент теплопередачи перекрытия над подвалом, Вт/(м^{2 о}С), (см. табл.4);

- площадь пола первого этажа, расположенного над не отапливаемым подвалом, м², (см. рис. 6);

- то же, что и в формуле (20);

- то же, что и в формуле (20);

- то же, что и в формуле (20).

Площадь пола первого этажа, расположенного над не отапливаемым подвалом вычисляется по расстоянию от внутренних поверхностей наружных стен до осей внутренних стен. Опираясь на рисунок 6, вычислим площадь пола:

.
Подставив соответствующие значения, вычислим величину теплопотерь:

,

где =0,211 Вт/(м^{2 о}С), (см. табл.4);

=52,286 м², (см. ранее);

=0,75, [2, табл.6].

Вывод: Теплопотери через полы, лежащие над не отапливаемой частью подвала составляют 431Вт.
2.4.2 Теплопотери через полы, лежащие на грунте
Известно, что температурное поле грунта под полом неравномерно: чем ближе к наружной стене, тем температура грунта ниже, поэтому принято теплопопотери через данные ограждения и стены, расположенные ниже уровня земли, рассчитывать по зонам (рис. 7).

Всего зон может быть четыре: I, II, III и IV. Полы подвала на зоны разграничивают следующим образом: параллельно наружным стенам, ширина I, II и III зон – 2 м, IV зоны – оставшаяся часть пола подвала.

Разграничение зон для наружных стен, расположенных ниже уровня земли, начинается от поверхности земли (см. рис. 7б), - вдоль стен и далее по полу.
Теплопотери через полы, лежащие на грунте , Вт, будут равны сумме теплопотерь каждой -ой зоны:

, (36)

где - потери теплоты -ой зоны ограждающей конструкции, Вт.
В соответствии с формулой (35) потери теплоты -ой зоны ограждающей конструкции , Вт, вычисляются по формуле:

, (37)

где - коэффициент теплопередачи -ой зоны ограждающей конструкции, Вт/(м^{2 о}С);

- площадь -ой зоны ограждающей конструкции, м², (см. рис. 7);

- то же, что и в формуле (20);

- то же, что и в формуле (20);

- то же, что и в формуле (20).
Коэффициент теплопередачи -ой зоны ограждающей конструкции , Вт/(м^{2 о}С) определяется по формуле, аналогичной (6):

, (38)

где - условное термическое сопротивление теплопередаче -ой зоны ограждающей конструкции, (м^2оС)/Вт, принимается по СНиП [5, прил.9, п.3].
Для не утепленных полов на грунте и стен, расположенных ниже уровня земли, с коэффициентом теплопроводности 1,167 Вт/(м ·°С) термическое сопротивление теплопередаче, , (м^2оС)/Вт, по зонам шириной 2 м, параллельным наружным стенам принимается равным:

=2,1 (м^2оС)/Вт - для I зоны;

=4,3 (м^2оС)/Вт - для II зоны;

=8,6(м^2оС)/Вт для III зоны;

=14,2 (м^2оС)/Вт - для IV зоны (для оставшейся площади пола).

Для утепленных полов на грунте и стен, расположенных ниже уровня земли, с коэффициентом теплопроводности 1,167 Вт/(м ·°С) утепляющего слоя толщиной , м, термическое сопротивление теплопередаче, , (м^2оС)/Вт, определяется по формуле

, (39)

где - термическое сопротивление, (м^2оС)/Вт, не утепленных полов на грунте и стен, расположенных ниже уровня земли с учетом зоны;

- сумма термических сопротивлений утепляющих слоев, (м^2оС)/Вт, (см. формулу (5)).
В данном курсовом проекте конструкция стен подвала – железобетонные фундаментные плиты, с обмазкой битумной мастикой (толщина обмазки 20 мм). Пол подвала забетонирован.
В связи с тем, что наружный угол всегда имеет температуру более низкую, чем температура «не угловых» стен, (потери тепла здесь гораздо интенсивнее) при подсчете теплопотерь необходимо учитывать зону, размерами 2х2 м, примыкающую к наружным углам подвала.

На рисунке 7а эти зоны заштрихованы.
а) б)


Рисунок 7 – Теплопотери через полы, лежащие на грунте:

а – план отапливаемой части подвала, с нанесенными (с учетом стен по грунту) зонами;

б – разрез, с нанесенными зонами.
Из рисунка видно, что эти квадраты (угловые зоны) захватывают I-ю и II-ю зоны. Поэтому, при подсчете потерь тепла по зонам, мы к площади -ой зоны (основной) «приплюсуем» площади соответствующих -ой зон частей квадратов.
Из рисунка видно, что теплопотери полов, лежащих на грунте, будут складываться из следующих составляющих:

- теплопотери утепленных стен, лежащих ниже уровня земли, относящихся к первой зоне, обозначим их ;

- теплопотери полов на грунте, относящихся к первой зоне, обозначим их ;

- теплопотери полов на грунте, относящихся ко второй зоне, обозначим их .
Преобразовав, с учетом введеных обозначений, формулу (36), получим

(40)
Вычисление теплопотерь утепленных стен, лежащих ниже уровня земли, , Вт

Стены подвала можно считать утепленными, так как битумной мастики равна 0,27 Вт/(м ·°С), что меньше 1,167 Вт/(м ·°С). Поэтому условное термическое сопротивление теплопередаче ,(м^2оС)/Вт, этой части ограждающей конструкции будет определяться по формуле (39).

Подставив соответствующие значения в формулу (39), получим:

,

где =2,1(м^2оС)/Вт - термическое сопротивление теплопередаче I зоны, [5, прил.9, п.3];

(м^2оС)/Вт - сопротивление теплопередаче битумной обмазки.

Площадь данного участка будет равна


Подставив в (37) соответствующие значения, найдем теплопотери через стены подвала, расположенные ниже уровня земли

,

где Вт/(м^{2 о}С) - коэффициент теплопередачи данной части первой зоны (см. формулу (38));

, (см. рис. 7б);

=1 (так как соприкасание 100%).
Вычисление теплопотерь полов на грунте, относящихся к первой зоне, ,Вт
Пол подвала не утепленный, так как бетона равна 1,86Вт/(м ·°С), что больше 1,167 Вт/(м ·°С). Поэтому условное термическое сопротивление теплопередаче ,(м^2оС)/Вт, этой части ограждающей конструкции будет принимается по СНиП [5, прил.9, п.3].

,

Площадь данного участка будет равна

Подставив в (37) соответствующие значения, найдем теплопотери через полы на грунте, относящихся к первой зоне

,

где Вт/(м^{2 о}С) - коэффициент теплопередачи данной части первой зоны (см. формулу (38));

, (см. рис. 7б);

=1 (так как соприкасание 100%).
Вычисление теплопотерь полов на грунте, относящихся ко второй зоне, ,Вт
Пол подвала не утепленный, так как бетона равна 1,86Вт/(м ·°С), что больше 1,167 Вт/(м ·°С). Поэтому условное термическое сопротивление теплопередаче ,(м^2оС)/Вт, этой части ограждающей конструкции будет принимается по СНиП [5, прил.9, п.3].

,

Площадь данного участка будет равна


Подставив в (37) соответствующие значения, найдем теплопотери через полы на грунте, относящихся ко второй зоне

,

где Вт/(м^{2 о}С) - коэффициент теплопередачи второй зоны (см. формулу (38));

, (см. рис. 7б);

=1 (так как соприкасание 100%).
Подставив в (40) соответствующие значения, вычислим теплопотери через полы, лежащие на грунте