Тепловой и влажностный режимы зданий, теплофизика ограждающих конструкций

 

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 1

Исходные данные: 1

1.1  Выбор расчетных параметров внутреннего и наружного воздуха 2

1.2  Теплотехнический расчет ограждающих конструкций 2

1.2.1. Теплотехнический расчет наружной стены 3

1.2.2. Теплотехнический расчет подвального перекрытия 4

1.2.3. Теплотехнический расчет чердачного перекрытия 6

1.2.4. Теплотехнический расчет окон 7

1.3. Расчет паропроницаемости ограждений нормативным методом 7

1.3.1 Подготовка необходимых исходных данных 8

1.3.2 Проверка первого условия паропроницаемости 10

1.3.3 Проверка второго условия паропроницаемости 10

1.4. Расчет воздухопроницаемости окон и инфильтрационной составляющей тепловых потерь 11

1.5. Расчет удельной тепловой характеристики, оценка тепловых потерь и определение расчетной тепловой нагрузки на отопление жилого дома 16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 17

Список литературы 18

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью изучения дисциплины является:

1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания (выбор расчетных параметров внутреннего и наружного воздуха, определение нормативных сопротивлений теплопередаче и расчет требуемой толщины теплоизоляционных слоев в стенах, перекрытиях, подбор окон).

2. Расчет воздухопроницаемости светопрозрачных элементов здания, выбор окон по классу воздухопроницаемости и определение инфильтрационных тепловых потерь через светопрозрачные конструкции.

3. Расчет паропроницаемости ограждающих конструкций на основе нормативной методики, установленной СНиП 23-02-2003 (подготовка необходимых климатологических данных, определение требуемых сопротивлений паропроницанию по условиям а) и б), проверка первого и второго условий паропроницаемости.

4. Расчет удельной отопительной  характеристики здания, определение расчетной тепловой нагрузки на отопление и оценка теплопотребления здания за отопительный период.

Исходные  данные:

 

 

1. г. Иваново;
2. Наружные размеры здания, м:

         - Высота (этажность): 15 (5);

         - Длина, ширина: 54, 12.

3. Коэффициент остекленности фасада здания: 0,2.
4. Теплопроводность теплоизоляционных материалов, l,Вт/м×°С:

                   - В стенах: 0,061;

                   - В перекрытиях: 0,040.

  5. Конструкции наружных ограждений здания:

               - Трехслойная железобетонная панель с внутренним                  теплоизоляционным слоем

            - Чердачное, подвальное. Сопротивление теплопередаче многопустотной Ж/Б плиты перекрытия R = 0,14 м²×°С/Вт.

 

1.1 Выбор расчетных параметров внутреннего и наружного воздуха

· Расчетная температура внутреннего воздуха t_int, °С, в жилых зданиях принимается согласно требованиям п. 5.1(а) [6] в интервале 20÷22 °С, как минимальное значение из оптимальных температур, установленных ГОСТ 30494 для помещений соответствующей категории. Рекомендуемое значение t_int = 20°С.

· Расчетная относительная влажность внутреннего воздуха для определения точки росы в местах теплопроводных включений принимается согласно примечанию к п.5.9 [4]. Рекомендуемое значение φ_int = 60%.

· Расчетная температура наружного воздуха (для отопления) t_ехt, °С, принимается как средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по столбцу 5 табл. 1 [3]. (Для Иваново t_ехt= ­30 °С).

· Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_ht, °С, принимается по столбцу 12 табл. 1 [3]. (Для Иваново t_ехt= -3,9 °С).

· Продолжительность отопительного периода z_ht, сут, принимается по столбцу 11 табл. 1 [3]. (Для Иваново z_ht = 219 сут.).

· Расчетная скорость ветра u, м/с, принимается по столбцу 19 табл. 1 [3] как максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь.

  (Для Иваново u = 4,9 м/с.).

1.2 Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Приведенные сопротивления теплопередаче всех ограждающих конструкций здания  R_o, м²×°С/Вт, следует принимать не менее нормируемых значений R_req, м²×°С/Вт,

R_o ³ R_req .

Нормируемые значения R_req, м²×°С/Вт, определяются по табл. 4 [4] в зависимости от интегральной характеристики отопительного периода.

Интегральная  характеристика отопительного периода, D_d, °С×сут, рассчитывается по формуле:

D_d = (t_int - t_ht)×z_ht

 (Для Иваново D_d = (20 – (-3,9))×219 = 5234,1°С×сут).

1.2.1. Теплотехнический расчет наружной стены

· По табл. 4 [4] находим значения коэффициентов а и b для расчета нормируемого сопротивления теплопередаче стен жилых зданий:

а = 0,00035; b=1,4.

С учетом этих значений:

R_req = a×D_d + b

 (Для Иваново R_req = 0,00035·5234,1+ 1,4 = 3,23 м²×°С/Вт).

· Фактические сопротивления теплопередаче отдельных конструктивных слоев стены. Пример для железобетонной стены по схеме 2 рис. 1.1:

         - внутренний слой ж/б м²×°С/Вт;

- штукатурки внутренней

м²×°С/Вт;

         - наружный слой ж/б м²×°С/Вт,

где d ‒ толщина соответствующего материального слоя, м; l ‒ теплопроводность материала, Вт/(м×°С), принимаемая по приложению Д [5];

- сопротивление теплоотдаче внутренней  поверхности 

м²×°С/Вт;

- сопротивление теплоотдаче наружной  поверхности 

 м²×°С/Вт,

где a_int и  a_ext ‒ коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях стены, Вт/(м²×°С), принимаемые по [4, 5].

· Общее сопротивление теплопередаче всех конструктивных слоев стены (без теплоизоляционного):

;

 м²×°С/Вт.

· Требуемое сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя

,

где r – коэффициент теплотехнической однородности конструкции

3,94 м²×°С/Вт.

 

· Требуемая толщина теплоизоляционного слоя

,

где l_т.и – теплопроводность материала теплоизоляционного слоя, Вт/(м×°С), по табл. 1.2 задания в соответствии с шифром.

0,24 м (при l_т.и = 0,061 Вт/м×°С).

· Так как стандартный ряд толщин большинства теплоизоляционных изделий имеет шаг 0,01 м, в качестве проектного принимаем ближайшее большее стандартное значение толщины теплоизоляционной плиты

м,

тогда проектное  сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя составит:

,   = 4,1 м²×°С/Вт.

· Проектное значение полного сопротивления теплопередаче с учетом теплотехнической неоднородности стены составит

,

 (В примере:

3,34 > 3,07 м²×°С/Вт, следовательно, условие СНиПа по уровню теплозащиты стены выполняется).

· Проектное значение коэффициента теплопередачи стены:

,   0,299 Вт/м×°С

·  Проектная толщина стены d_стены = ,

  d_стены = 0,08 + 0,25 + 0,15 + 0,015 = 0,495 м

1.2.2. Теплотехнический расчет подвального перекрытия

· По табл. 4 [4] находим значения коэффициентов а и b для расчета нормируемого сопротивления теплопередаче подвальных перекрытий жилых зданий: а = 0,00045; b=1,9.  С учетом этих значений

R_req = a×D_d + b

 (Для Иванова R_req = 0,00045×5234,1 + 1,9 = 4,255 м²×°С/Вт).

· Фактические сопротивления теплопередаче отдельных конструктивных слоев подвального перекрытия.  Пример для перекрытия рис. 1.3:

   - защитный слой (асбестоцементный лист)

 м²×°С/Вт;

           - многопустотная Ж/Б панель перекрытия    R_п = 0,14 м²×°С/Вт;

           - пенобетон ( r = 1000 кг/м³) м²×°С/Вт;

           - цементная стяжка   м²×°С/Вт;

       - линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе ( r = 1400 кг/м³)

  м²×°С/Вт;

- сопротивление теплоотдаче внутренней  поверхности 

м²×°С/Вт;

- сопротивление теплоотдаче наружной  поверхности 

м²×°С/Вт,

где a_int и  a_ext ‒ коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях подвального перекрытия, Вт/(м²×°С), принимаемые по [4, 5].

· Общее сопротивление теплопередаче всех конструктивных слоев подвального перекрытия (без теплоизоляционного):

;

 м²×°С/Вт.

· Требуемое сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя

,

где r – коэффициент теплотехнической однородности подвального перекрытия, принимаемый равным 1.

3,588 м²×°С/Вт.

·  Требуемая толщина теплоизоляционного слоя подвального перекрытия

,

где l_т.и – теплопроводность материала теплоизоляционного слоя, Вт/(м×°С), по табл. 1.2. задания в соответствии с шифром.

0,144 м (при l_т.и=0,040 Вт/м×°С).

· Так как стандартный ряд толщин большинства теплоизоляционных изделий имеет шаг 0,01 м, в качестве проектного принимаем ближайшее большее стандартное значение толщины теплоизоляционной плиты

 м,

тогда проектное сопротивление теплопередаче  теплоизоляционного слоя составит

,     = 3,75 м²×°С/Вт.

· Проектное значение полного сопротивления теплопередаче с учетом теплотехнической неоднородности составит

,

4,417 > 4,255 м²×°С/Вт,

следовательно, условие СНиПа по уровню теплозащиты  выполняется.

·  Проектное значение коэффициента теплопередаче подвального перекрытия:

 ,         0,226 Вт/м×°С.

·  Проектная толщина подвального перекрытия  d_п.п = ,

d_п.п = 0,003 +0,15+ 0,15 + 0,1+0,05+0,003 = 0,456 м.

1.2.3. Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

· По табл. 4 [4] находим значения коэффициентов а и b для расчета нормируемого сопротивления теплопередаче чердачных перекрытий жилых зданий: а = 0,00045; b=1,9.  С учетом этих значений

R_req = a×D_d + b

 (Для Иваново R_req = 0,00045×5234,1 + 1,9 = 4,255 м²×°С/Вт).

· Фактические сопротивления теплопередаче отдельных конструктивных слоев чердачного перекрытия.  Пример для перекрытия рис. 1.2:

- многопустотная  Ж/Б панель перекрытия    R_п = 0,14 м²×°С/Вт;

- цементная  стяжка  

м²×°С/Вт;

- сопротивление теплоотдаче внутренней  поверхности 

м²×°С/Вт;

- сопротивление теплоотдаче наружной  поверхности 

м²×°С/Вт,

где a_int и  a_ext ‒ коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях чердачного перекрытия, Вт/(м²×°С), принимаемые по [4, 5].

· Общее сопротивление теплопередаче всех конструктивных слоев чердачного перекрытия (без теплоизоляционного):

;

 м²×°С/Вт.

· Требуемое сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя

,

где r – коэффициент теплотехнической однородности чердачного перекрытия, принимаемый равным 1.

3,851 м²×°С/Вт.

·  Требуемая толщина теплоизоляционного слоя чердачного перекрытия

,

где l_т.и – теплопроводность материала теплоизоляционного слоя, Вт/(м×°С), по табл. 1.2. задания в соответствии с шифром.

0,154 м (при l_т.и=0,040 Вт/м×°С).

· Так как стандартный ряд толщин большинства теплоизоляционных изделий имеет шаг 0,01 м, в качестве проектного принимаем ближайшее большее стандартное значение толщины теплоизоляционной плиты

 м,

тогда проектное сопротивление теплопередаче  теплоизоляционного слоя составит:

,     = 5 м²×°С/Вт.

· Проектное значение полного сопротивления теплопередаче с учетом теплотехнической неоднородности составит

,

5,404 > 4,255 м²×°С/Вт,

следовательно, условие СНиПа по уровню теплозащиты выполняется.