Курсовая работа Строительная теплофизика. Курсовой строительная теплофизика. Характеристика помещения

• Название: Характеристика помещения
• Анкор: Курсовая работа Строительная теплофизика
• Дата: 03.04.2023
• Размер: 231.38 Kb.
• Имя файла: Курсовой строительная теплофизика.docx
• Тип: Документы; #1033649

СОДЕРЖАНИЕ

1.	Характеристика помещения…………………………………………..........	3
2.	Климатологические данные………………………………………………..	4
3.	Цель курсовой работы………………………………………………...........	5
4.	1.Определение расчетной зимней температуры наружной стены………	6
5.	2.Определение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций…………………………………………………………………	8
6.	3.Тепловлажностный расчет наружного ограждения………………….	12
7.	4.Теплоустойчивость помещения……………………………………….	15
8.	5.Сопротивление воздухопроницанию заполнения оконного проема..	20
9.	6.Сопротивление паропроницанию наружных стен……………………	21
10.	Список литературы…………………………………………………………	22

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОМЕЩЕНИЯ

Необходимо провести расчёт углового помещения верхнего этажа здания в г. Витебске. Конструкция наружной стены А показана на рисунке 2, конструкция совмещённого покрытия I – на рисунке 3. После выбора задания перед началом работы заполняется таблица климатологических данных для условий заданного города.

Р
ис. 1 Характеристика помещения

Длина L=8м; ширина B=5м; высота H= 3м.

площадь световых проёмов 30% от площади наружных стен.



Рис.2 Схема конструкции наружной

стены

Рис.3 Схема конструкции

совмещённого покрытия

2-Керамзитобетон 4-Рубероид, пергамин и толь

4-Цементно-песчаная штукатурка 1-Железобетон

3- Маты минераловатные прошивочные 9-Плиты полистиролбетонные

теплоизоляционные

Талица 1. Климатологические данные

Наименование показателя	Обозначение	Численно величина	Литератур-ный источник
Расчётная температура внутреннего воздуха	tв, ºC	18	[1.табл. 4.1]
Расчётная зимняя температура наружного воздуха	tн, ºС	-28	[1.табл. 5.2]
Продолжительность отопительного периода	zот, сут	207	[1.табл. 4.4]
Средняя за отопительный период температура наружного воздуха	tн.от, ºС	-2	[1.табл. 4.4]
Средняя температура наиболее холодной пятидневки	t, ºС	-25	[1.табл. 4.3]
Максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь	vср, м/с	5,4	[1.табл. 4.5]
Расчётная относительная влажность внутреннего воздуха	φв, %	55	[1.табл. 4.1]
Средняя относительная влажность наружного воздуха за отопительный период	φн.от, %	82	[1.табл. 4.4]

Таблица 2. Расчётные коэффициенты теплопроводности , теплоусвоения s, паропроницаемости строительных материалов.

Материал	, Вт/(м.К)			s, Вт/(м2К)			мг/(мчПа)
1	2			3			4
	А	Б	А		Б	А Б
I. Конструкционные материалы
2. Керамзитобетон 4. Цементно-песчаная штукатурка	0,634 0,76	0,664 0,93	8,451 9,6		8,834 11,09	0,0932 0,09
Совмещенное покрытие:
4. Рубероид, пергамин и толь 1.Железобетон		0,17 2,04			3,53 19,70	1,1 0,03
II. Теплоизоляционные материалы
3. Маты минераловатные Прошивные 9.Плиты полистиролбетонные теплоизоляционные	0,042	0,045 0,10	0,36		0,39 1,56	0,61 0,08

Целью курсовой работы является теплотехнический расчёт наружных ограждающих конструкций и теплоустойчивости помещений жилого здания, выполняемый в следующей последовательности:

-определение расчётной зимней температуры наружного воздуха;

-расчёт сопротивления теплопередачи наружных стен и совмещённых покрытий;

-выполнение тепловлажностного расчёта наружного ограждения;

-проверка помещения на теплоустойчивость;

-определение сопротивления воздухопроницанию светового проёма;

-определение сопротивления паропроницанию наружных стен.

1. Расчетная зимняя температура наружного воздуха

Приведенное сопротивление теплопередаче плоских ограждающих конструкций , (м²∙°С)/Вт определяется по формуле

,

где r=0,84- расчетный коэффициент (коэффициент теплотехнической однородности), учитывающий нарушение теплотехнической однородности ограждающей конструкции (по заданию);

- сопротивление теплопередаче теплотехнически однородной ограждающей конструкции, (м²∙°С)/Вт

Сопротивление теплопередаче теплотехнически однородной ограждающей конструкции наружной стены, (м²∙°С)/Вт, определяется по формуле
, (2.1)

Где – термические сопротивления отдельных слоев наружной стены, (м²∙°С)/Вт;

– коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²∙°С);

– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, Вт/(м²∙°С).

Принимаем по [1, табл.5.4] коэффициент теплопроводности внутренней поверхности Вт/(м²·^оС), [1, табл. 5,7] коэффициент теплопроводности наружной поверхности наружной стены Вт/(м²·^оС).

Нормативное сопротивление теплопередаче наружной стены из штучных материалов принимаем равным (м^2·ºС)/Вт, [1, табл. 5.1].

Сопротивление теплопередаче наружной стены, (м^2·ºС)/Вт, определяется по формуле

, (м^2·ºС)/Вт.
, (м^2·ºС)/Вт.
Решая это уравнение относительно δx, получаем δx=0,14 м
Получаем δ_ут=0,14м.

Тепловая инерция ограждения определяется по формуле
, (2.2)

где – термические сопротивления отдельных слоев конструкции наружной стены, (м²∙°С)/Вт;

– расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев конструкции, Вт/(м²∙°С).

Тепловую инерцию наружной стены D, определим по формуле:
,
В соответствии с [2, табл. 5.2] при тепловой инерции ограждающей конструкции в пределах 4,0- 7,0 в качестве расчетной зимней температуры наружного воздуха принимается средняя температура наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92, которая для г. Витебска составляет 𝑡н=−28℃ [2,табл.4.3].

2. Определение сопротивления теплопередачи
ограждающих конструкций

В этой части работы определяются термические сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций, на основании которых выбираются толщины теплоизоляционных слоев в конструкциях наружных стен и совмещенных покрытий и определяется тепловая инерция ограждения.
Наружные стены.

Требуется рассчитать сопротивление теплопередаче и толщину слоя утеплителя наружной стены жилого дома при заданных условиях.

Сопротивление теплопередаче наружных стен следует принимать не менее нормативного сопротивления теплопередаче и не менее требуемого.

Нормативное сопротивление теплопередаче :

(табл. 5.1).

Требуемое сопротивление теплопередаче определяется по формуле 5.2 :

,

где  коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху (табл. 5.3);

 температура внутреннего воздуха;

 расчётная зимняя температура наружного воздуха;

 коэффициент теплоотдачи внутреннего поверхности

(табл. 5.4);

 расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и

температурой внутренней поверхности (1, табл. 5.5)

Следовательно, сопротивление теплопередаче наружных стен должно быть равным нормативному сопротивлению теплопередаче , т.е. .
Совмещённое покрытие.

Требуется рассчитать сопротивление теплопередаче и толщину слоя утеплителя совмещенного покрытия жилого дома при заданных условиях.

Нормативное сопротивление теплопередаче совмещённого покрытия принимаем равным . Требуемое сопротивление теплопередаче:



где – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности по отношению к наружному воздуху; - расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности; – коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности;

.

Следовательно, сопротивление теплопередаче совмещённого покрытия должно быть равно нормативному сопротивлению: .



Конструкция совмещённого покрытия является неоднородной, поскольку в слое железобетона однородность в параллельном и перпендикулярном направлениях движения потока нарушена ребрами. Термическое сопротивление слоя бетона в совмещенном покрытии необходимо определять в соответствии с п. 5.11 ТКП.

Ребристая плита

Для упрощения расчётов ребра в форме равнобокой трапеции заменим равновеликими по площади квадратами со стороной:




Рис. 4. Преобразование панели



Термическое сопротивление теплопередаче плиты вычислим отдельно для слоёв параллельных и перпендикулярных направлению движения теплового потока.

A.Термическое сопротивление R_a в направлении параллельном движению теплового потока, вычисляем для двух характерных сечений А-А и Б-Б.

Для сечения А-А слой бетона толщиной с коэффициентом теплопроводности и его термическое сопротивление:

.

В сечении Б-Б слой бетона имеет толщину с коэффициентом теплопроводности и его термическое сопротивление:

.

Общее термическое сопротивление ,

Где и - площади отдельных слоёв конструкции шириной 1 м.

;

;

.

B.Термическое сопротивление плиты R_B в направлении перпендикулярном движению теплового потока, вычисляем для двух характерных сечений С-С и Д-Д.

В сечения С-С слой бетона толщиной с коэффициентом теплопроводности и термическое сопротивление

.



В сечении Д-Д теплота проходит через бетонные ребра , с коэффициентом теплопроводности =2,04Вт/(м·⁰С) и его термическое сопротивление ; площадь этого участка . Термическое сопротивление должно быть отнесено ко всей поверхности F=1 м²

.
Следовательно, термическое сопротивление в направлениях перпендикулярных движению теплового потока

.



Согласно (п. 5.11)[ТКБ]. Если термическое сопротивление R_А не превышает R_Б более чем на 25%, то термическое сопротивление ограждающих конструкций:

.

Нормативное термическое сопротивление совмещенного покрытия [2, табл.5.1] Rт.норм.=6,0 м²·⁰С/Вт. Следовательно, толщина слоя утеплителя в конструкции совмещенного покрытия определим из уравнения:

.





.



3. Тепловлажностный расчёт наружного ограждения

Необходимо выполнить для наружной стены тепловлажностный расчет для каждого слоя конструкции и провести уточнение расчетов сопротивления теплопередачи на поверхности каждого слоя конструкции.

Значение температур:









Средняя температура слоя утеплителя:



Максимальное значение парциального давления водяного пара влажного воздуха при рассчитанных температурах определяем в соответствии с [2, табл. 3.1]:

При

При

При

При

При
Действительное значение парциального давления водяного пара внутреннего влажного воздуха:

1093 Па

Действительное значение парциального давления водяного пара наружного влажного воздуха:

Па.

Для нахождения действительных значений парциального давления водяного пара в слоях ограждения найдем



Действительные парциальные давления:









Относительная влажность воздуха:











Средние значение относительной влажности воздуха в слоях конструкции:

- первый слой – ,



- второй слой - ,,



- третий слой - ,,



Так как среднее значение относительной влажности первого и второго слоя конструкции наружной стены менее 75%,то в соответствии [1, п.5,14] необходимо выполнить уточненный расчет сопротивления теплопередачи ограждения ,приняв условия эксплуатации А для слоев:











Толщина утеплителя составляет:

4. Теплоустойчивость помещения

Теплоустойчивость  это способность помещения сохранять неизменной температуру внутреннего воздуха при колебаниях теплового потока, поступающего в помещение от отопительных приборов.

Необходимо рассчитать теплоустойчивость углового помещения последнего этажа жилого здания с поквартирным водяным отоплением периодического действия.

Характеристики помещения: длина L = 8 м; ширина B = 5 м; высота H = 3 м. Площадь световых проемов 30% от площади наружных стен. Наружные стены – трехслойная конструкция

Площади поверхностей

• 
  Совмещенное перекрытие:
  
• 
  Площадь пола:
  
• 
  Площадь внутренних стен:
  
• 
  Площадь световых проемов:
  
• 
  Площадь наружных стен:
  

Приведенные термические сопротивления теплопередаче

Совмещенные перекрытия:

- =6 м²*

- =3.2 м^2*

- =1 м^2*

Теплопотери помещения:





- добавочные потери теплоты при тепловом проектировании угловых помещений.

Определим коэффициенты теплоусвоения и теплопоглощения внутренних поверхностей ограждающих конструкций.

1. 
   Совмещённое перекрытие
   

Тепловая инерция первого слоя конструкции:



Поскольку тепловая инерция первого слоя конструкции , то определим тепловую инерцию первого и второго слоев:



Поскольку , то коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности совмещенного покрытия равен:



Коэффициент теплопоглощения внутренней поверхности совмещенного покрытия:

2. 
   Внутренние стены
   

Коэффициент теплоусвоения поверхности внутренних стен для однородных конструкций:



Внутренние стены выполнены из бетона на гравии толщиной 120 мм ,



Коэффициент теплопоглощения поверхностей внутренних стен:

3. 
   Наружные стены
   

Тепловая инерция первого слоя конструкции



Поскольку , то коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности совмещенного покрытия равен:



Коэффициент теплопоглощения внутренней поверхности наружных стен:

4. 
   Заполнение световых проёмов
   

Коэффициент теплопоглощения световых проемов:



Междуэтажное перекрытие является несимметричной многослойной конструкцией, поэтому необходимо определить положение ее условной середины находящейся в плоскости, для которой показатель тепловой инерции равен половине тепловой инерции всей конструкции

Тепловая инерция междуэтажного перекрытия:



Где , , – для паркетной доски;

, , – для плиты.

Условная середина междуэтажного перекрытия





Условная середина междуэтажного перекрытия находится в слое керамзит-бетонной плиты на расстоянии от потолка нижерасположенного помещения 0.094м

Коэффициент теплоусвоения верхней поверхности керамзитобетонной плиты:



где , , , .

Коэффициент теплоусвоения поверхности пола:



Коэффициент теплопоглощения поверхности пола:



Приняв значение коэффициента неравномерности теплоотдачи системы отопления [2, табл. 6.1], определим амплитуду колебания температуры внутреннего воздуха помещения по формуле:





Следовательно, помещение удовлетворяет условию теплоустойчивости, т.к. амплитуда колебаний температуры внутреннего воздуха не превышает .

Минимальная температура внутренней поверхности наружной стены:



Минимальная температура внутренней поверхности совмещенного покрытия:



Минимальная температура внутренней поверхности в углу помещения





Полученные значения минимальных температур внутренних поверхностей наружных ограждений выше температуры точки росы, которая при и равна t_p=8.8
5. Сопротивление воздухопроницанию заполнения
оконного проема

Сопротивление воздухопроницанию оконного проёма :



где G_норм – нормативная воздухопроницаемость оконного проёма. Для наружных стен и совмещенных покрытий кг/(м²·ч).

ΔP – расчетная разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях окна:



где м – высота здания от поверхности земли до верха карниза.


м/с– максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь.

- аэродинамические коэффициенты с наветренной и подветренной поверхностей ограждений здания.

- коэффициент учёта изменений скоростного давления ветра.

- удельные веса наружного и внутреннего воздуха: Н/м³; Н/м³

- плотность наружного воздуха:

кг/м³

кПа
(м²·ч·Па)/кг

По приложению из ТКП, находим, что указанным условиям удовлетворяет следующее заполнение оконного проёма: тройное остекление в раздельно-спаренных деревянных переплётах с уплотнением из губчатой резины, имеющее сопротивление воздухопроницанию, равное (м²·ч·Па)/кг.

6. Сопротивление паропроницанию наружных стен
Сопротивление паропроницанию ограждающих конструкций в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации должно быть не мене требуемого:

(м²·ч·Па)/мг.

где (м²·ч·Па)/мг - сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от плоскости возможной конденсации до наружных поверхностей.

Па - парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха.

Па- парциальное давление водяного пара наружного воздуха при средней температуре за отопительный период.

Е_к – максимальное парциальное давление водяного пара в плоскости возможной конденсации, Па, принимаемое по [2, табл.3.1], при температуре в плоскости возможной конденсации t_к, ⁰С, определяемое по формуле



где t_в – расчетная температура внутреннего воздуха;

t_н.от – средняя температура наружного воздуха за отопительный период;

R_н.с. – приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м²∙⁰С)/Вт;

α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/(м²∙⁰С);

– термическое сопротивление теплопроводности слоев ограждающей конструкции от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации, (м²∙⁰С)/Вт;



Величину максимального наружного давления водяного пара в плоскости возможной конденсации

Сопротивление паропроницанию ограждающей конструкции в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:

(м²·ч·Па)/мг.

Данная конструкция отвечает требованиям [2] по сопротивлению паропроницанию, т.к. .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.ТКП 45 - 2.04-43-2006 (02250). Строительная теплофизика. Строительные нормы проектирования. – Минск: Минстройархитектура РБ, 2007 – 35 с.

2. УМК «Строительная теплофизика». Гончаров Э.И., Новополоцк, 2010-216 с.