задание 2 решение. Тема Основы строительной теплотехники

• Название: Тема Основы строительной теплотехники
• Дата: 23.12.2022
• Размер: 82.72 Kb.
• Имя файла: задание 2 решение.docx
• Тип: Решение; #860483

Проверяемое задание №2

Тема 2. Основы строительной теплотехники

Одномерное температурное поле в толще ограждающих конструкций

Выполнить расчет температур в толще ограждения (наружной многослойной стены) и построить график ее распределения для жилого здания в Калуга. Проверить соответствие конструкции санитарно-гигиеническим требованиям. Сделать выводы.

Решение

1.1 Исходные данные

• 
  Район строительства Калуга;
  

• 
  Зона влажности нормальная ([1], прилож. В);
  

• 
  Влажностный режимнормальный ([1], таблица 1);
  

жилых помещений

• 
  Условия эксплуатации Б ([1], таблица 2);
  

ограждающих конструкций

• 
  Относительная влажность φ_вн= 55% ([1], таблица 1);
  

внутреннего воздуха для жилыx помещений

• 
  Относительная влажность φ_н = 85%([2], таблица 3)
  

наружнего воздуха средняя относительная влажность

наиболее холодного месяца;

• 
  Расчетная температура t_вн = 20°С ([3], таблица 1 );
  

внутреннего воздуха

• 
  Расчетная температура t_н = -8,3°С ([2], таблица 5)
  

наружного воздуха средняя месячная температура наиболее холодного месяца(январь);

• 
  Нормируемый ∆t_n= 4 °С ([1], ([1], таблица 5);
  

температурный перепад

• 
  Коэффициент теплоотдачи α_вн=8,7 Вт/( м·°С)
  

внутренней поверхности ([1], таблица 4);

ограждающих конструкций

• 
  Коэффициент теплоотдачи α_н=23Вт/( м · °С)
  

(для зимних условий) ([1], таблица 6);

наружной поверхности ограждающих конструкций

1.2 Эскиз ограждающей конструкции (наружной стены)

1.3 Расчетные теплотехнические показатели материалов

Приняты по параметру Б([1], таблица Т1 приложения Т). Наружняя многослойная стена жилого дома состоит из следующих слоев, считая от внутренней поверхности ограждающей конструкции:

Наименование материала	Толщина слоя δ (мм)	Плотность ρ ( кг/м3 )	Коэффициент теплопроводности  Вт/(м·°С)
Гипсокартон	δ1 = 4	800	λ1 = 0,21
Кирпичная кладка из сплошного кирпича силикатного на цементно-песчаном растворе	δ2 = 510	1800	λ2 = 0,87
Плиты из стеклянного штапельного волокна	δ3 = 100	60	λ3 = 0,045
Кирпичная кладка из пустотного кирпича керамического пустотного на цементно-песчаном растворе	δ4 = 100	1200	λ4 = 0,52
Раствор цементно-известковый	δ5 = 5	1600	λ5 = 0,81

1.4 Порядок расчета

а) Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции определяется по формуле





б) Температуры на поверхности каждого слоя определяются по формулам

• 
  температура на внутренней поверхности ограждения:
  
• 
  
  

• 
  температура на внутренней поверхности второго слоя:
  
• 
  
  

• 
  температура на внутренней поверхности третьего слоя:
  
• 
  
  

• 
  температура на внутренней поверхности четвертого слоя:
  
• 
  
  
• 
  
  

• 
  температура на внутренней поверхности пятого слоя:
  
• 
  
  
• 
  
  

• 
  температура на наружной поверхности ограждения
  
• 
  
  
• 
  
  

в) Для наглядности расчета построим график распределения температур на поверхности и в толще ограждения (стены) в масштабе изменения температур его слоев ( рис 2).

г) Определим температурный перепад:

[1] таб.5



следовательно, конструкция удовлетворяет санитарно-гигиеническим нормам

ПРИМЕР 2.

2.1 Исходные данные

Аналогично примеру 1, но со слоем утеплителя внутри.

2.2 Эскиз ограждающей конструкции (наружной стены)

2.3 Расчетные теплотехнические показатели материалов

Приняты по параметру Б([1], таблица Т1 приложения Т). Наружняя многослойная стена жилого дома состоит из следующих слоев, считая от внутренней поверхности ограждающей конструкции:

Наименование материала	Толщина слоя δ (мм)	Плотность ρ ( кг/м3 )	Коэффициент теплопроводности  Вт/(м·°С)
Гипсокартон	δ1 = 4	800	λ1 = 0,21
Плиты из стеклянного штапельного волокна	δ3 = 100	60	λ3 = 0,045
Кирпичная кладка из сплошного кирпича силикатного на цементно-песчаном растворе	δ2 = 510	1800	λ2 = 0,87
Кирпичная кладка из пустотного кирпича керамического пустотного на цементно-песчаном растворе	δ4 = 100	1200	λ4 = 0,52
Раствор цементно-известковый	δ5 = 5	1600	λ5 = 0,81

2.4 Порядок расчета

а) Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции определяется :




б) Температуры на поверхности каждого слоя определяются по формулам ()

• 
  температура на внутренней поверхности ограждения:
  
• 
  
  
• 
  
  

• 
  температура на внутренней поверхности второго слоя:
  
• 
  
  
• 
  
  

• 
  температура на внутренней поверхности третьего слоя:
  
• 
  
  
• 
  
  

• 
  температура на внутренней поверхности четвертого слоя:
  
• 
  
  
• 
  
  

• 
  температура на внутренней поверхности пятого слоя:
  
• 
  
  
• 
  
  

• 
  температура на наружней поверхности ограждения
  
• 
  
  
• 
  
  

в) Для наглядности расчета построим график распределения температур на поверхности и в толще ограждения (стены) в масштабе изменения температур его слоев (рис. 4).

г) Определим температурный перепад:

[1]таб.5


следовательно, конструкция удовлетворяет санитарно-гигиеническим нормам

Выводы:

Чем резче падение температуры в отдельных слоях, тем большую роль они играют в общей теплоизолирующей способности конструкции. Вследствие наружного расположения слоя теплоизоляции (рис2) температура на поверхности кладки падает только до + 13,6°С. Это означает, что кладка всегда будет теплой. Пологая часть графика распределения температур в стене показывает, что при отключении отопления наружу будет передаваться небольшое количество тепловой энергии, т.к. ее передача будет задерживаться утеплителем. Поэтому не будет возникать трещин от температурных деформаций, внутренняя штукатурка и большая масса стены смогут выполнять важную задачу накопления тепла. Следствием является комфорт жилища летом и зимой.

Сравнение примеров 1 и 2 показывает:

• Расположение слоя утеплителя внутри или снаружи не играет никакой роли для величины коэффициента теплопередачи и для температуры поверхности стены.

• Расположение слоя утеплителя с внутренней стороны ведет к температурным напряжениям, т.к. кладка в течение года подвергается воздействию больших колебаний температуры, чем при расположении утеплителя с наружной стороны.

• Как видно из примера 1 расположенный снаружи утеплитель защищает кирпичную кладка из сплошного кирпича силикатного на цементно-песчаном растворе зимой от слишком сильного охлаждения, а летом - от слишком сильного нагревания и обеспечивает тем самым хорошее теплонакопление. За счет отдачи накопленного тепла в воздух помещения зимой не возникает ощущения сквозняка вблизи стен. Летом кирпичная кладка из сплошного кирпича силикатного на цементно-песчаном растворе в течение дня принимает в себя днем избыточное тепло из воздуха помещения, а в ночное время она снова отдает это тепло в охлажденный воздух помещения. Теплонакопление таким образом обеспечивает баланс и выравнивание температуры в помещении днем и ночью. При внутреннем расположении утеплителя - наоборот, только тонкий слой внутренней штукатурки служит тепловым аккумулятором, а кирпичная кладка находится в холодной части стены и не является накопителем тепла.

• Во влагозащите (конденсационная влага внутри конструкции) внутреннее расположение утеплителя всегда имеет негативное действие. Следствием этого является сильное выпадение конденсата с соответствующими повреждениями конструкции, такими, как образование плесневых грибков, гнили, коррозии.
Список используемых источников

1. 
   СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий [Текст]. – введ. 01.07.2013 – Москва : Минрегион России, 2012. – 96 с.
   
2. 
   СП 131.13330.2020. Строительная климатология. Актуализированная редакция [2], . Введ. 25.06.2021. М. : Минрегион России. 2020, 121с
   
3. 
   ГОСТ 30494 -2011. Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. Введ. 01.01.2013. М. : М.: Стандартинформ, 2019 год, 121с