Расчет тепловой защиты помещения

Министерство образования и науки Российской Федерации СПбГАСУ Институт строительный Кафедра физики Расчетно-пояснительная записка к КУРСОВОЙ РАБОТЕ

" Расчет тепловой защиты помещения"

Выполнил студент гр. — П-2

Принял преподаватель

• 1. Исходные данные
• 1.1 Климат местности
• 1.2 Параметры микроклимата помещения
• 1.3 Теплофизические характеристики материала
• 2. Определение нормы тепловой защиты
• 2.1 Определение нормы тепловой защиты
• 2.2 Определение норм тепловой защиты
• 2.3 Нормы тепловой защиты
• Заключение

1. Исходные данные

1.1 Климат местности

Пункт строительства — Санкт-Петербург.

Средние месячные температур и упругости водяных паров:

Температура воздуха:

средняя наиболее холодной пятидневки — 26,0 єC

средняя отопительного периода — 2,2 єC

Продолжительность периодов:

влагонакопления — 143 суток отопительного — 219 суток Повторяемость [П] и скорость [V] ветра:

1.2 Параметры микроклимата помещения

Назначение помещения — жилое (H=20м).

Температура внутреннего воздуха — t_в = 18єC

Относительная влажность внутреннего воздуха — ц_в=52%

Разрез рассчитываемого ограждения:

1, 3 — железобетон,

2 — полужесткие минираловатные плиты (200 кг/м³)

1.3 Теплофизические характеристики материала

Влажностный режим помещения — нормальный. Зона влажности — влажная. Влажностные условия эксплуатации ограждающей конструкции — влажные (Б).

Характеристики материалов, составляющих конструкцию

Определение точки росы

t_в = 18єC, E_в = 2063 Па, ц_в=52%

=

= 1073 Па, Точка росы — t_р = 8єC

2. Определение нормы тепловой защиты

2.1 Определение нормы тепловой защиты

По условию энергосбережения

1. Градусо-сутки отопительного периода:

ГСОП = X = (t_в — t_от) · z_от,

где t_в — расчетная температура отопительного периода єC;

t_от — средняя температура отопительного периода єC;

z_от — продолжительность отопительного периода, сут.

ГСОП = X = (18 — (-2,2)) · 219 = 4423,8 єC· сут

2. Нормативное значение сопротивления теплопередаче:

R_оэ = R+в· X, где R = 1,4 м²К/Вт, в = 0,35 м²/Вт· сут

R_оэ = 1,4 + 0,35 · 4423,8 = 2, 948 м²К/Вт

2.2 Определение норм тепловой защиты

По условию санитарии

1. Нормативный перепад между температурой воздуха в помещении и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции:

?t = 4 єC

2. Коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху:

n = 1

тепловая защита помещение материал

3. Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции:

б_в = 8,7 Вт/ (м²· °С)

4. Расчет нормативного сопротивления теплопередаче по условию санитарии:

R_оc =

R_оc = =1,264 м²К/Вт

2.3 Нормы тепловой защиты

Из вычисленных в п. 3.1 и 3.2 значений сопротивлений теплопередаче

R_оc = 1,264 м²К/Вт и R_оэ = 2, 948 м²К/Вт

к реализации принимается наибольшее из них:

= 2, 948 м²К/Вт

1. Расчет толщины утеплителя

1. Коэффициент теплоотдачи наружной поверхностью ограждения внешней среде: б_н = 23 Вт/ (м²· °С)

2. Сопротивление теплообмену:

на внутренней поверхности, R_B = 0,114 м²К/Вт

на наружной поверхности, R_H = 0,043 м²К/Вт

3. Расчет термических сопротивлений слоев конструкции

(с известными толщинами):

= 0,025 м²К/Вт

= 0,020 м²К/Вт

4. Расчет минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления утеплителя:

где — суммарное сопротивление слоев с известными толщинами — 1 и 3)

2, 948 — (0,114 + 0,043 + (0,025 + 0,020)) = 2,746 м²К/Вт

5. Расчет толщины утепляющего слоя:

6. Определение унифицированного значения толщины утеплителя.

Толщина утеплителя округляется до унифицированного значения, кратного строительному модулю. Для минераловатных слоев — 2 см.

Унифицированное значение ;

7. Расчет термического сопротивления утеплителя:

2,750 м²К/Вт

2. Определение общего термического сопротивления ограждения (с учетом унификации):

0,114 + 0,043 + 2,750 + (0,025 + 0,020) = 2,952 м²К/Вт

3. Проверка внутренней поверхности ограждения

на выпадение росы

1. Вычисление температуры на внутренней поверхности ограждения:

16,3°С

16,3°С, t_р = 6,5єC

Вывод: выпадение росы на поверхности ограждения невозможно.

2. Определение термического сопротивления конструкции:

R = 2,750 + 0,025 + 0,020 = 2,795 м²К/Вт

3. Вычисление температуры в углу стыковки наружных стен:

18 — (0,175 — 0,086) (18 — (-26)) = 14,1єC

Вывод: выпадение росы в углу невозможно.

2. Проверка на выпадение росы в толще ограждения

1. Определение сопротивления паропроницанию:

(для отдельного слоя)

(для конструкции в целом)

= 0,05/0,03=1,666 м²· ч·Па/мг

=0,22/0,49=0,448 м²· ч·Па/мг

=0,04/0,03=1,333 м²· ч·Па/мг

Сопротивление конструкции паропроницанию:

=3,448 м²· ч·Па/мг

2. Вычисление температуры на поверхности ограждения при температуре самого холодного месяца

3. Максимальная упругость, отвечающая 17єC:

1937Па

В толще ограждения возможно выпадение росы.

Необходимо определить границы зоны конденсации и проверить влажностный режим конструкции.

3. Проверка влажностного режима ограждения

1. По рис.2: из точек e_B и e_H проведем касательные к кривой E. Таким образом определена плоскость возможной конденсации.

Сопротивление паропроницанию слоев, расположенных между внутренней поверхностью ограждения и плоскостью конденсации, а также между этой плоскостью и наружной поверхностью ограждения:

Rпв = 2,114 м²· ч·Па/мг

Rпн = 1,333 м²· ч·Па/мг

2. Положение плоскости возможной конденсации на рис. 1. Она делит увлажняемый слой в той же пропорции, что и на рис. 2.

Максимальной упругости в плоскости E_к на рис. 2 соответствует температура t_к, по которой можно проконтролировать правильность перенесения плоскости возможной конденсации на рис. 1.

3. Определение средних температур:

t_зим = - 6,9єC (зимний период, охватывает месяцы со средними температурами ниже — 5 єC);

t_во =+0,8єC (вес. — осен. период, охватывает месяцы со средними температурами от — 5 єC до +5 єC);

t_л =+13,8єC (летний период, охватывает месяцы со средними температурами более +5 єC);

t_вл = - 5,1єC (период влагонакопления, охватывает месяцы со средними температурами от 0 єC и ниже).

4. Температуры перечисленных в п. 3 периодах отложены на наружной плоскости соединены с точкой t_в. Пересечения линий с плоскостью конденсации показывают температуры в этой плоскости для соответствующих периодов года, по которым определены максимальные упругости E:

5. Вычисление среднегодовой упругости насыщающих водных паров в плоскости возможной конденсации.

6. Определение среднегодовой упругости водяных паров в наружном воздухе.

7. Вычисление требуемого сопротивления паропроницанию внутренних слоев конструкции, при котором обеспечивается ненакопление влаги в увлажняемом слое из года в год.

137,299/194 = 0,707 м²· ч·Па/мг Располагаемое значение (2,114 м²· ч·Па/мг) превышает полученное требуемое.

8. Определение средней упругости водяных паров в наружном воздухе для периода влагонакопления.

9. Вычисление требуемого сопротивления паропроницанию внутренних слоев конструкции, ограничивающих приращение влажности (в увлажненном слое) в допустимых пределах.

1,662 м²· ч·Па/мг Располагаемое значение (2,114 м²· ч·Па/мг) превышает полученное требуемое.

Максимальным из двух требуемых значений сопротивления паропроницанию — 1,662 м²· ч·Па/мг.

Дефицит сопротивления пароизоляции отсутствует. СНиП соблюдены.

4. Проверка ограждения на воздухопроницание

1. Определение плотности воздуха в помещении при заданной температуре t_в и на улице при температуре самой холодной пятидневки:

где — молярная масса воздуха, равная 0,029 кг/моль;

P — барометрическое давление; принято равным 101 кПа

R — универсальная газовая постоянная, равна 8,31 Дж/ (моль· К);

T — температура воздуха, K.

2. Вычисление теплового перепада давления

3. Определение расчетной скорости ветра.

v = 4,2 м/с, П=18%

(Максимальное значение скорости ветра из румбов за январь, на которых повторяемость ветра составляет 16% и более. См. стр.4)

4. Вычисление ветрового перепада давления и суммарного (расчетного) перепада, действующего на ограждение.

5. Допустимая воздухопроницаемость ограждения:

G^H = 0,5 кг/ (м²· ч)

6. Определение требуемого сопротивления инфильтрации:

=63,600 м²· ч·Па/кг

7. Определение сопротивления воздухопроницанию каждого слоя:

8. Вычисление располагаемого сопротивления воздухопроницанию.

17 658 м²· ч·Па/кг Значение располагаемого сопротивления инфильтрации значительно превосходит требуемое.

СНиП соблюдены.

Заключение

Конструкция отвечает нормативным требованиям по тепловой защите, по влажностному режиму поверхности (и толщи) и по инфильтрации.

Выходные данные для смежных расчетов сооружения:

общая толщина ограждения (стены) — 0,31 м;

масса 1 м² ограждения* Масса 1 м²ограждения:

** Коэффициент теплопередачи — 294 кг/м²;

сопротивление теплопередаче — R_o=2,953 м²К/Вт;

коэффициент теплопередачи** - K=0,339;

действующий перепад давления — ?P=31,8Па.