Расчет сопротивления теплопередачи ограждающей конструкции.

Примеры расчета ограждающих конструкций

с заданием к РГР

Учебно-методические указания по курсу

«Строительная физика и теплофизика»

(Для студентов направления подготовки 270800.62 «Строительство», профиль подготовки 270102 «Промышленное и гражданское строительство», 270105 «Городское строительство и хозяйство», (всех форм обучения), квалификация – бакалавр)

Сочи. РИЦ ФГБОУ ВПО «СГУ». 2015

УДК 666.921

Должикова Е.Н., Должиков В.Н.

Примеры расчета ограждающих конструкций с заданием к РГР-

учебно-методические указанияпо курсу «Строительная физика и теплофизика» / Е.Н.Должикова, В.Н.Должиков – РИЦ ФГБОУ ВПО «СГУ», 2015.- 22 с.

Учебно-методические указания разработаны в соответствии с типовой программой дисциплины «Строительная физика и теплофизика» для студентов направления подготовки 270800.62 «Строительство», профиль подготовки 270102 «Промышленное и гражданское строительство», 270105 «Городское строительство и хозяйство», (всех форм обучения), квалификация – бакалавр.

В методических указаниях приводятся задания и примеры расчетов ограждающих конструкций зданий по разделу «Строительная теплотехника» с учетом нормативных требований СНиП 23-02-03 “Тепловая защита зданий”.

С О Д Е Р Ж А Н И Е стр.

1. Общие положения…….………………………………………………….4

2. Примеры расчета ограждающих конструкций зданий по разделу «Строительная теплотехника»…………………………….. ……………….5

2.1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций ………….5

2.2. Расчет ограждающих конструкций на воздухопроницание ….15

2.3. Расчет ограждающих конструкций на паропроницание..……....18

3. Задания к РГР по строительной физике и тепло-физике …………….21

4. Контрольные вопросы по разделу «Строительная теплотехника»...27 Литература……………………………………………………………….29

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Строительная физика – это наука, обеспечивающая комфортность проживания и жизнедеятельности людей в зданиях с помощью применения соответствующих ограждающих конструкций.

В зависимости от задач, которые решаются с помощью строительной физики, последняя подразделяется на строительную теплотехнику, строительную светотехнику, строительную акустику, строительную климатологию.

Строительная теплофизика изучает процессы передачи теплоты, переноса влаги, фильтрации воздуха применительно к строительным конструкциям.

В основном строительная теплофизика изучает процессы, происходящие на поверхностях и в толще ограждающих конструкций здания.

В задачу строительной теплотехники входит решение вопросов

проектирования наружных ограждающих конструкций, обеспечивающих оптимальный температурно-влажностный режим внутри зданий и

сооружений.

Обеспечить оптимальные условия светового режима внутри помещений позволяет строительная светотехника.

Решение вопросов, связанных с проектированием оптимальной звукоизоляции в зданиях путем применения надлежащих ограждающих конструкций, решается с помощью строительной акустики. Разрабатываются методы и способы защиты городской застройки от различных шумов архитектурно-планировочными и конструктивными мерами.

Для решения практических задач строительная физика разрабатывает соответствующие нормативы и методы расчета и проектирования

ограждающих конструкций, благодаря которым обеспечивается выполнение ограждающими конструкциями нормируемых требований по тепловой защите зданий, звукоизоляции и освещенности помещений.

С целью закрепления теоретических знаний, полученных студентами в процессе лекционного курса, разработаны настоящие методические указания, в которых рассматриваются соответствующие примеры расчета

ограждающих конструкций по разделу «Строительная теплофизика»,

позволяющие студентам самостоятельно выполнять теплотехнические расчеты согласно приведенным в данном указании заданиям.

Номер варианта (шифра) для выбора задания должен соответствовать номеру исполнителя в списке учебной группы.

Отчет по расчету ограждающих конструкций может быть представлен как в печатном, так и в рукописном виде на листах формата А4.

2. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЙ ПО РАЗДЕЛУ «СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА»

В одну из задач строительной теплотехники входит:

- обеспечение тепловой защиты зданий в зимний период времени с помощью соответствующих ограждающих конструкций;

- проверка выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания;

- изучение процессов изменения температуры по толщине ограждения.

2.1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Пример 1

Расчет сопротивления теплопередачи ограждающей конструкции.

Исходные данные

1) Район строительства: город Москва.

а) характеристика района строительства:

· расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ⁰С, принимаемая равной температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СП 131.13330.2012 [3] или СНиП 23-01-99*:

;

· средняя температура наружного воздуха отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха меньше ,определяемой по [3]: ;

· продолжительность отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха меньше по[3]:

суток;

· зона влажности, определяемая по приложению В [1]:

нормальная;

б) назначение здания: Административное (архив).

· температура внутреннего воздуха, определяемая по нормам проектирования соответствующих зданий:

;

· влажность внутреннего воздуха, определяемая по нормам проектирования соответствующих зданий или по [1]:

;

в) влажностный режим помещения определяем по таблице 1 [1]: нормальный;

г) условия эксплуатации ограждающей конструкции определяем по таблице 2 [1] - Б;

д) конструкция стены приведена на рисунке 1.

Рис. 1 Конструкция стены:

1- штукатурка; 2 – кирпичная кладка; 3 – утеплитель; 4 – воздушная прослойка; 5 - кирпичная кладка; 6 – анкер.

^0,02 ^0,38х ^0,02^0,12

Таблица 1

Теплотехнические характеристики материала стены

Наименование материал	теплотехнические характеристики
δ, толщина, м	ρ, плотность, ^кг/_м³	λ,(прил. Д из [2]) коэффициент теплопроводности для условия эксплуатации Б
1. Штукатурка из цементно-песчаного раствора	0,02		0,93


2.Кирпичная кладка из кирпича керамического пустотного на цементно-песчаном растворе	0,38		0,64


3. Утеплитель - минераловатные маты прошивные на синтетическом связующем	X		0,07


4. Воздушная прослойка (не вентилируемая)	0,02	_


5. Кирпичная кладка из одинадцатипустотного силикатного кирпича	0,12		0,64

2) Теплотехнический расчет наружного ограждения:

· определяем градусы-сутки отопительного периода

· определяем нормированное сопротивление теплопередачи

;

коэффициенты a и b определяем по таблице 4 п.2[1] для административных зданий, здесь: ; ;

(м² ^.⁰С/Вт); (м² ^.⁰С/Вт);

· определяем необходимую толщину теплоизоляционного слоя

, где α_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, определяемой по таблице 7 [1];

α_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, определяемой по таблице 8 [2];

R_al - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойкой.

По конструктивным соображениям принимаем

Фактическое сопротивление теплопередачи равно

< - условие выполняется.

2.1.2 Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

Расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин ;

≤

· определяем нормируемый температурный перепад по таблице 5 [1]:

· определяем расчетный температурный перепад:

определяем по таблице 6 [1];

1,95<4,0 – удовлетворяет условию.

· проверка возможности выпадения конденсата на внутренней поверхности стены:

Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции должна быть не менее температуры точки росы.

Наиболее вероятное появление конденсата влаги у наружных углов стены, где температура _у всегда ниже, чем на других участках внутренней поверхности ограждения .

Температура внутренней поверхности без теплопроводного включения определяется по формуле:

Температура внутренней поверхности у наружных углов стены определяется по формуле:

) = (t_int−t_ext)×(0,18−0,036 ∙ ), откуда

= − (t_int−t_ext)×(0,18−0,036∙ ).

=16,05 – (18 – (−25))×(0,18 – 0,036 ∙ 2,54) = 12,24^оС

Температуру точки росы t_d определяем по приложению Р [2] в зависимости от t_int = 18⁰ C и абсолютной влажности воздуха _int = 50%

или по формуле t_d =20,1 – (5,75 – 0,00206 ∙ е_int)², здесь

е_int − действительная упругость водяного пара воздуха в помещении,

которую определяем по формуле

здесь

− максимальная упругость водяного пара определяется по приложению С [2].

t_d =20,1 – (5,75 – 0,00206 ∙ 1032,0)² = 6,7⁰ С

Условие 12,24^оС 6,7 ⁰ С

выполняется, следовательно, выпадение конденсата на внутреннюю поверхность стены у наружных углов не произойдет.

· подбор оконного заполнения.

Требуемое приведенное сопротивление для окна

, определяем по таблице 4 [1];

Для заданных климатических условий можно применить двухслойные стеклопакеты в деревянных или пластмассовых переплётах с твердым селективным покрытием внутреннего стекла.

Пример 2

Для наружной стены жилого дома в городе Пермь определить толщину утеплителя и выполнение санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания. Найти тепловые потери через ограждение размером 4х6 (м²). Вычислить температуру между слоями ограждения.

Исходные данные

Стена состоит из штукатурки из известково-песчаного раствора толщиной 15мм, кирпичной кладки из керамического пустотного кирпича = 1200 кг/м³толщиной 380мм, утеплителя из пенополистирольных плит плотностью = 100 кг/м³, кирпичной кладки из облицовочного керамического кирпича толщиной 120 мм и плотностью =1600 кг/м³.

Характеристика района строительства

Зона влажности – нормальная.

Продолжительность отопительного периода = 225 суток.

Средняя расчетная температура отопительного периода = –5,5ºС.

Температура наиболее холодной пятидневки = –35ºС.

Температура внутреннего воздуха = + 21º С;

Влажность внутреннего воздуха = 55 %;

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения

= 8,7 Вт/м² °С.

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения

= 23 Вт/м²·°С.

Порядок расчета

Определяем величину градусо-суток отопительного периода по формуле (2) [1]

= (21–(–5,5)·225 = 5962,5ºС^.сут.

Нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен

вычисляем по формуле (1) [1] при значениях коэффициентов = 0,00035 и = 1,4

=0,00035·5962,5 + 1,4 =3,487 м²· °С/Вт.

Для наружных стен из кирпича с утеплителем следует принимать приведенное сопротивление теплопередаче с учетом коэффициента

теплотехнической однородности , который для стен толщиной 510 мм равен 0,74 (п.8,17 [8]), т.е.,

= ,

где – общее сопротивление теплопередаче ограждения, м²· °С/Вт.

Расчет ведется из условия равенства = , следовательно,

= = = 4,712 м²· °С /Вт.

Теплотехнические показатели материалов стены определяем по приложению (Д) [1], а расчетное сопротивление по формуле и сводим их в таблицу.

Таблица 2

Теплотехнические характеристики материала стены.

№ п/п	Наименование материала	, кг/м³	, м	,Вт/(м·°С)	, м²·°С/Вт
	Известково-песчаный раствор		0,015	0,81	0,019
	Кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича		0,380	0,52	0,731
	Плиты пенополистирольные		х	0,052	-
	Кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича (облицовочного)		0,120	0,52	0,231
				Итого:	0,981