Теплофизика кгасу. Теплофизика. Расчетнографическая работа по дисциплине Физика среды и ограждающих конструкций

• Название: Расчетнографическая работа по дисциплине Физика среды и ограждающих конструкций
• Анкор: Теплофизика кгасу
• Дата: 23.05.2023
• Размер: 0.65 Mb.
• Имя файла: Теплофизика.docx
• Тип: Документы; #1153127

Министерство науки и высшего образования РФ

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра архитектуры

Расчетно-графическая работа

по дисциплине: «Физика среды и ограждающих конструкций»

«Проектирование тепловой защиты ограждающих конструкций»

Казань

2023

Содержание

Ведение 3

1 Наружные климатические условия 4

2 Параметры внутренней среды помещений 6

3 Определение влажностных условий эксплуатации ограждающих конструкций 7

4 Нормируемое (требуемое) сопротивление теплопередаче 8

5 Конструирование ограждающей конструкции 9

6 Обеспечение необходимого сопротивления теплопередаче по глади наружной стены 11

6.1 Уточнение расчетной температуры наружного воздуха 11

7 Защита от переувлажнения ограждающих конструкций 13

7.1 Определение плоскости максимального увлажнения 13

7.2 Определение дополнительных расчетных данных 13

7.3 Требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев 14

8 Обеспечение санитарно-гигиенических показателей тепловой защиты 16

8.1 Обеспечение теплового комфорта в помещении 16

8.2 Обеспечение недопустимости выпадения конденсата на внутренних поверхностях наружных стен 16

Заключение 20

Ведение

Целью настоящей самостоятельной работы является развитие навыков конструирования наружных стен, узлов примыкания к несущим конструкциям, расчета и обеспечения основных параметров теплозащиты ограждений.

Настоящая самостоятельная работа выполняется студентами по вариантам. Вариант представляет собой набор из пяти цифр, каждой из которых соответствует графа в таблице заданий Приложения А:

1. Назначение здания – санаторий (лечебно-профилактическое);

2. Место строительства – г. Кемерово, Кемеровская область;

3. Конструктивная система здания - бескаркасная;

4. Тип конструкции наружной стены – штукатурный фасад;

5. Вид узла с теплотехнической неоднородностью для детальной проработки- 2,4.

Материал основных функциональных слоев наружной стены: плита из минерально-каменного волокна, раствор сложный (известь, песок, цемент), раствор цементно-песчаный.

1 Наружные климатические условия

Установлены для г. Кемерово:

а) расчетная температура наружного воздуха определена по таблице 3.1 СП 131.13330.2020 «Строительная климатология» как температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

б) средняя температура наружного воздуха за отопительный период ;

в) продолжительность отопительного периода определены по таблице 3.1 СП 131.13330 для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 10 °С (для лечебно-профилактических зданий);

г) среднее годовое парциальное давление водяного пара наружного воздуха, определено по таблице 7.1 СП 131.13330.2020;

д) средние месячные значения температуры наружного воздуха с выделением трех периодов года определены по таблице 5.1 СП 131.13330.2020:

- зимний период: месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 °С);

- весенне-осенний период: месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до 5 °С;

- летний период: месяцы со средними температурами воздуха выше плюс 5 °С.

Месяц

Я

Ф

М

А

М

И

И

А

С

О

Н

Д

Температура

-18,1

-15,9

-7,7

2,2

10,4

16,7

19,0

15,9

9,6

2

-7,8

-15,1

Период

зимний

Весенне-осенний

летний

Весенне-осенний

зимний

Определяется средняя температура наружного воздуха за соответствующие периоды:

- зимний период (5 месяцев)



- весенне-осенний период (2 месяца)



- летний период (5 месяцев)



е) зона влажности места строительства – сухая, определена по «Карте зон влажности» СП 50.13330.2012;

2 Параметры внутренней среды помещений

Расчетные параметры внутренней среды помещений установлены для жилого здания:

а) температура внутреннего воздуха определена как минимальное значение оптимальной температуры зданий категории 1 по ГОСТ 30494;

б) относительная влажность внутреннего воздуха определена по п.5.7 СП 50.13330.2012 как для помещений больничных учреждений, диспансеров.

3 Определение влажностных условий эксплуатации ограждающих конструкций

По температуре внутреннего воздуха и его относительной влажности определяется влажностный режим помещений как нормальный (согласно таблице 1 СП 50.13330).

Влажностные условия эксплуатации ограждающих конструкций определяются в зависимости от нормального влажностного режима помещения и сухой зоны влажности места строительства как А (согласно таблице 2 СП 50.13330). В соответствии с этим принимаем теплотехнические характеристики материалов по графе А – и .

4 Нормируемое (требуемое) сопротивление теплопередаче

Климатические условия места строительства определяются градусо- сутками отопительного периода ГСОП:



Значение ГСОП отличается от табличных значений (таблица 3 СП 50.13330) в связи с чем воспользуемся приложением к ней.

Требуемое сопротивление теплопередаче определим для всех типов ограждающих конструкций, которые представлены в заданных узлах:

-для наружной стены



где и приняты для стен лечебно-профилактических учреждений.



-для окна



где и приняты по примечанию для окон лечебно-профилактических учреждений.

5 Конструирование ограждающей конструкции

Для детальной разработки задана двухслойная конструкция наружной стены с штукатурным фасадом. Конструктивная система здания – бескаркасная.

Схема этой конструкции приведена на рисунке 1.



Рисунок 1. Конструкция наружной стены

Материалы для функциональных слоев приняты по приложению С СП 50.13330.2012 и приведены в таблице 1.

Таблица 1

Теплотехнические характеристики материалов наружной стены

№ слоя	Наименование материала	Плотность	Теплопроводность	Паропроницаемость	Теплоусвоение
1	Внутренняя штукатурка: раствор сложный (песок, известь, цемент)	1700	0,7	0,098	8,95
2	Конструкционный слой: кладка из силикатного кирпича на цементно- песчаном растворе	1800	0,76	0,11	9,77
3	Теплоизоляционный слой: плиты минераловатные из каменного волокна	180	0,045	0,3	0,74
4	Облицовочный слой: раствор цементно- песчаный	1800	0,76	0,09	9,6

6 Обеспечение необходимого сопротивления теплопередаче по глади наружной стены

Зададимся толщинами функциональных слоев:

• 
  внутренняя штукатурка – ;
  
• 
  конструкционный слой из кирпича – ;
  
• 
  наружная штукатурка – .
  

Толщину теплоизоляционного слоя определим, исходя из формулы:









Так как плиты из минеральной ваты выпускают ограниченного типоразмера, принимаем толщину плиты теплоизоляции 0,15 м = 15 см.

Уточняем сопротивление теплопередаче наружной стены с






Условие обеспечения необходимого сопротивления теплопередаче по глади наружной стены выполняется.

6.1 Уточнение расчетной температуры наружного воздуха

Рассчитаем тепловую инерцию проектируемой наружной стены



Так как , то согласно п.1а) принимается как средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

по СП 131.13330.2020 «Строительная климатология»:

7 Защита от переувлажнения ограждающих конструкций

7.1 Определение плоскости максимального увлажнения

Разделяем проектируемую конструкцию наружной стены на две зоны по плоскости максимального увлажнения, которая располагается на границе облицовочного и теплоизоляционного слоев согласно рисунку



Рисунок 2. Плоскость максимального увлажнения

7.2 Определение дополнительных расчетных данных

а) парциальное давление насыщенного водного пара внутреннего воздуха



б) парциальное давление водного пара внутреннего воздуха



в) сопротивление паропроницанию наружных слоев до плоскости максимального увлажнения



г) температуры в плоскости максимального увлажнения при средних температурах наружного воздуха за три периода, принимаемых по п. 1д.

– зимний:



- весенне-осенний:



- летний:



д) парциальное давление насыщенного водного пара в плоскости максимального увлажнения при средних температурах наружного воздуха за три периода:

– зимний:



- весенне-осенний:



- летний:



е) парциальное давление насыщенного водяного пара в плоскости максимального увлажнения за годовой период эксплуатации

7.3 Требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев

Определяем требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев:



Определяем сопротивление паропроницанию внутренних слоев



Проверяем условие



Условие защиты от переувлажнения ограждающей конструкции выполняется.

8 Обеспечение санитарно-гигиенических показателей тепловой защиты

8.1 Обеспечение теплового комфорта в помещении

Определим расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружной стены по глади :



Оценка соответствия теплового комфорта в помещении нормативным требованиям идет путем сравнения расчетного перепада температур с нормируемым ( для лечебно-профилактических зданий):



Условие обеспечения теплового комфорта выполняется

8.2 Обеспечение недопустимости выпадения конденсата на внутренних поверхностях наружных стен

Определим величину температуры точки росы при температуре и относительной влажности внутреннего воздуха по Приложению Ж:

при и

Для определения величины температуры для заданных узлов 2 и 4 необходимо произвести расчет температурных полей. С этой целью необходимо разработать конструкцию данных узлов (рисунок 3,4).

В узле 2 помимо конструкции наружной стены присутствует конструкция окна.

Примем окно с двухкамерным стеклопакетом из стекла с низкоэмиссионным покрытием с заполнением аргоном с расстоянием между стеклами 10 мм и 10 мм (по СП 50.13330.2012)



Условие обеспечения необходимого сопротивления теплопередаче покрытия выполняется.



Рисунок 3. Конструктивная схема узла 2



Рисунок 4. Конструктивная схема узла 4

Расчет температурных полей выполним в программе Elcut. На рисунках 5 и 6 представлены результаты расчета: графики распределения температур по внутренней поверхности узлов.



Рисунок 5. Тепловое поле узла 2



Рисунок 6. Тепловое поле узла 4

Минимальные температуры поверхностей данных узлов, следующие:

для узла 2:

для узла 4:

Условие недопустимости выпадения конденсата для каждого узла выполняется. Результаты расчета представим в сводной таблице 2.

Таблица 2

Сводная таблица результатов

№п/п	Наименование параметров, размерность	Условия соответствия нормам	Расчетное значение	Нормативное значение	Заключение о соответствии
1	Сопротивление теплопередаче,		4,03	3,69	+
2	Сопротивление паропроницанию внутренних слоев,		4,13	0,033	+
3	Показатель теплового комфорта.		1,68	4	+
4	Температуры в местах теплотехнических неоднородностей,		Узел 2 – 15,406 Узел 4- 18,776	10,69	+

Заключение

В ходе данной работы была запроектировано конструктивное решение наружной стены с узлами примыкания к несущим конструкциям с обеспечением нормативного уровня тепловой защиты для лечебно-профилактического учреждения в г. Кемерово, Кемеровской области.

Тип конструкции наружной стены- штукатурный фасад, конструктивная система здания- бескаркасная. Узлы для детальной проработки - 2, 4.