Учебное пособие: Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
Название: Теплотехнический расчет ограждающих конструкций Раздел: Рефераты по строительству Тип: учебное пособие | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
МЕТОДИЧЕСКОЕ УКАЗАНИЕ По выполнению «теплотехнического расчета ограждающих конструкций» по дисциплине «Архитектура ПГЗ» для студентов строительного факультета специальности 1202 «ПГС» Методика выполнения теплотехнического расчета 1 Расчет ограждения по зимним условиям эксплуатации здания Порядок выполнения работы 1.1 Изображается разрез конструкции ограждения с указанием материалов слоев ограждения, их толщины и плотности 1.2 Условно принимается тепловая инерция ограждения Д. Практика теплотехнических расчетов показала, что при расчете стен рекомендуется принимать тепловую инерцию 4<Д<7, а при расчете совмещенного покрытия Д<4 1.3 Определяется требуемое сопротивление ограждение теплопередаче R(м tв -расчетная температура внутреннего воздуха, С; tн -расчетная зимняя температура наружного воздуха, С, принимается в соответствии с указаниями табл.5 СНиП П-3-79х n -коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху;
1.4 Принимается влажностный режим помещения 1.5 По схематической карте «Зоны влажности территории СССР» определяется зона влажности пункта строительства 1.6 В соответствии с определенной в п. 1.5 зоной влажности пункта строительства и принятым в п. 1.4 влажностным режимом помещения определяется , по каким условиям (А или Б) следует принимать в расчете значение коэффициентов 1.7 Вычисляются термические сопротивления отдельных слоёв ограждения, R, (м
Причём, при наличии в ограждении замкнутой воздушной прослойки, её термическое сопротивление Rвп определяется по Приложению 4 СНиП П-3-79 . 1.8 Вычисляется ощее сопротивление теплопередаче многослойного ограждения R(м или по формуле: если внутри ограждения имеется воздушная прослойка. Нумерация слоёв ограждения ведется последовательность от внутренней поверхности к наружной.
1.9 Приравнивая значения 1.10 Вычисляется тепловая инерция отдельных слоёв рассчитываемого ограждения по формуле D = R а затем фактическая тепловая инерция всего ограждения по формуле:
Вт/(
При определении теплоусвоения воздушных прослоек принимается коэффициент теплоусвоения воздуха Слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом и наружной поверхностью ограждающей конструкции, не учитываются в расчете. 1.11 Сравнивается фактическая степень тепловой инерции ограждающей конструкции с принятой условно в начале расчета и делается вывод Если фактическая тепловая инерция ограждения не совпадает с условно принятой в начале расчета – это значит, что принятая зимняя температура наружного воздуха П. Расчёт ограждения, находящегося под воздействием солнечной редакции Порядок выполнения работы П.1 Вычисляется расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха с учетом солнечной радиации , °С , по формуле
v -минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которых составляет 16% и более, но не менее 1 м/С; А- переводной коэффициент, А = 1,16 П .2 Вычисляется величина затухания амплитуда колебаний температуры наружного воздуха в ограждении
e=2,718 -основание натуральных логарифмов; D -тепловая инерция всего ограждения; n -число слоёв в ограждении. Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слои У, Вт/( Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя У с тепловой инерцией D<1 следует определять расчётом, начиная с первого слоя ( считая от внутренней поверхности ограждения) следующим образом: а) для первого слоя по формуле б) для n -го слоя по формуле
(
П. 3 Вычисляется амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждения П. 4 Вычисляется требуемая амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждения
П. 5 Сравнивая величины Ш. Расчёт температурно-влажностного режима ограждения Порядок выполнения работы Ш.1 Вычисляется температура внутренней поверхности ограждения
Ш. 2 Определяется упругость водяного пара III. 3 Вычисляется действительная упругость военного пара внутреннего воздуха в помещении III. 4 Определяется температура, соответствующая найденному значению III. 5. Сравнивая значения температуры точки росы III. 6. Вычисляется температура на поверхности отдельных слоев ограждения
III. 7 Определяются соответствующие найденным температурам поверхностей отдельных слоев ограждения III. 8 Вычисляется сопротивление паропроницанию отдельных слоев ограждения
Сопротивление паропроницанию воздушных слоев следует принимать равным нулю независимо от их толщины и расположения. III.9 Вычисляется общее сопротивление паропроницанию ограждения Rоп мг/(м•ч•Па), по формуле
Сопротивление
Поскольку величина
III. 10 Сравнивая значение сопротивления паропроницанию первого и последнего слоев ограждения III. 11 Определяется относительная влажность наружного воздуха наиболее холодного месяца III. 12 Определяется упругость водяного пара наружного воздуха III. 13 Вычисляется действительная упругость водяного пара наружного воздуха III. 14 Вычисляется упругость водяного пара на границах слоев ограждений по формуле
III.15 Вычисляется относительная влажность воздуха отдельных слоев ограждения III. 16 Анализируя полученные результаты при определении относительной влажности воздуха в слоях ограждения, делается вывод. Если в каком-либо слое относительная влажность воздуха превышает 100%,это значит , что в этом слое ограждения выпадает конденсат. В этом случае необходимо предусмотреть меры по борьбе с конденсацией влаги в ограждении. Ш. 17 Вычерчивается схема температурно-влажностного состояния ограждающей конструкции. Изучение распределения влажности в наружных кирпичных стенах в зимнее время показано, что влажность материала оказывается максимальной в середине стены и понижается к внутренней и наружной её поверхности. При построении схемы температурно-влажностного режима ограждения отсутствие пересечения линий «е» и «Е» показывает , что в этом случае конденсации влаги в ограждении нет. Меры по защите зданий от перегрева. Мерами по защите зданий от перегрева их солнечной радиацией являются : 1. Повышение теплоустойчивости ограждений в отношении затухания в них температурных колебаний – повышение величины 2. Снижение коэффициента теплопоглощения солнечной радиации наружной поверхности ограждения – применение светлых окрасок. 3. Экранирование наружных ограждений от солнечных лучей–устройство насаждений около наружных стен и т.д.. 4. Применение чердачных перекрытий или совмещенных покрытий с воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом. Меры против конденсации влаги на поверхности ограждения. Основной мерой против конденсации влаги на внутренней поверхности ограждения является снижение влажности воздуха в помещении, что может быть достигнуто усилием его вентиляции. Во избежание конденсации влаги на внутренней поверхности ограждения достаточно повысить температуру его поверхности выше точки росы. Повышение температуры может быть достигнуто или увеличением сопротивления теплопередаче ограждения На характер конденсации влаги на внутренней поверхности ограждения кроме температуры оказывает влияние также обработка этой поверхности. Структура внутренней штукатурки оказывает большое влияние на появление видимой конденсации на поверхности ограждения. Пористый материал (пористая штукатурка) на внутренней поверхности ограждения имеет преимущество перед плотной штукатуркой (цементной) и поверхностями ограждения, покрытыми масляной краской. Меры против конденсации влаги в ограждении. Основным конструктивным мероприятием для обеспечения ограждения от конденсации в нем влаги является рациональное расположение в ограждении слоёв различных материалов. Материалы ограждения должны располагаться в следующем порядке: у внутренней поверхности-материалы плотные, теплопроводные и малотеплопроводные, а к наружной поверхности наоборот, пористые , малотеплопроводные и более паропроницаемые . При таком расположении слоёв в ограждении падение упругости водяного пара будет наибольшим в начале ограждения , а падение температуры , наоборот , в конце ограждения. Это не только обеспечит ограждение от конденсации в нём влаги , но и создаёт условия , предохраняющие от сорбционного увлажнения. Если по техническим или конструктивным соображениям такое расположение материалов в ограждении невозможно , то для обеспечения его от внутренней конденсации принимают «пароизоляционные слои», т.е. слои , состоящие из паронепроницаемых материалов или обладающих очень малой проницаемостью. Очень малую паропроницаемость имеют битумные мастики ,лаки , смолы , хорошо выполненная масляная окраска , рубероид , пергамин , толь. Слои из таких материалов оказывают значительное сопротивление потоку водяного пара , проходящему через ограждения , уменьшают количество его и характер упругости водяного пара в ограждении. Пароизоляционный слой должен располагаться первым в направлении потока пара , т.е. в наружных ограждениях отапливаемых зданий на их внутренней поверхности. Для того ,чтобы обеспечить нормальный влажностный режим ограждений необходимо располагать пароизоляционный слой у внутренней поверхности не глубже той плоскости , температура которой равна точке росы внутреннего воздуха. ПРИМЕРЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ В ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИМЕР 1. Определить необходимую толщину кирпичной кладки наружной стены жилого дома в г.Ташкенте.
Решение Условно принимаем, что конструкция стены средней инерционности, т.е. 4<Д<7. Вычисляем требуемое сопротивление стены теплопередаче
N=1- коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху (табл.3 СНиП П-3-79
Температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки-15°С, наиболее холодных суток -18°С, отсюда
Принимаем Отсюда По табл.2 принимаем влажность внутреннего воздуха По схематической карте «Зоны влажности» определяем, что г.Ташкент относится к сухой зоне влажности (приложение1 СНиП П-3-79 По приложению 2 СНиП П-3-79 Принимаем по приложению 3 СНиП П-3-79 Известково-песчаный раствор-
Кирпичная кладка для глиняного обыкновенного кирпича на цементно песчаном растворе
Сложный раствор
Вычисляется термические сопротивления отдельных слоёв ограждения R, (
Для первого слоя (считая от внутренней поверхности ограждения):
Для второго слоя Для третьего слоя
Вычисляем фактическое общее сопротивление теплопередачи ограждения
Используется выражение
Отсюда Принимаем толщину кирпичной кладки 1,5 кирпича, т.е. Термическое сопротивление кирпичной кладки
Вычисляем тепловую инерцию отдельных слоев стены Д по формуле Д=RS Для первого слоя: Для второго слоя: Для третьего слоя: Фактическая тепловая инерция стены определяется по формуле Фактическая тепловая инерция стены 4<Д<7, т.е. тепловая инерция совпадает с условно принятой в начале расчета. ПРИМЕР 2. Определить необходимую толщину утеплителя при устройстве совмещенного покрытия жилого дома в г.Ташкенте.
(Примечание: для упрощения расчета толщина пароизоляции и кровельного ковра принята общей с битумной мастикой, которая не выделяется в отдельные слои покрытия, толщина одного слоя мастики для наклейки кровельного ковра принята 2мм). Решение Условно принимаем, что конструкция покрытия средней инерционности, т.е. 4<Д<7. Вычисляем требуемое термическое сопротивление теплопередаче покрытия
(Номера таблиц для принятия цифровых значений коэффициентов формул смотри пример 1) Принимаем по приложению 3 СНиП П-3-79 железобетон -
пергамин - керамзит - цементно-песчаный раствор - рубероид - Термическое сопротивление отдельных слоев ограждения R, ( Для первого слоя
Для второго слоя – т.к. вторым слоем является замкнутая воздушная прослойка, то ее сопротивление принимается по приложению 4 СНиП П-3-79
Для третьего слоя
Для четвертого слоя
Пятый слой Шестой слой
Седьмой слой
Фактическое общее сопротивление теплопередаче покрытия Приравнивая значения
Термическое сопротивление слоя утеплителя
Тепловая инерция отдельных слоев ограждения первый слой: второй слой: третий слой: четвертый слой: пятый слой: шестой слой: седьмой слой: Фактическая тепловая инерция покрытия Фактическая тепловая инерция покрытия Д=2,611, следовательно, ограждение малой инерционности (1,5<Д<7), что не совпадает с условно принятой в начале расчета инерционностью (4<Д<7). Отсюда следует, что принятой в начале расчета значение расчетной зимней температуры наружного воздуха Принимаем значение
Тогда пересчитаем формулу находим, что 0,93=0,51+ отсюда
тогда
Пример 3. Вычисляем расчетную амплитуду колебаний температуры наружного воздуха с учетом солнечной радиации
Тогда Вычисляем величину затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждении е=2,718 – основания натуральных логарифмов, причем значения Д=5,41 – тепловая инерция ограждения (см.пример 1);
Вт/(
Для первого слоя Д=0,18<1, тогда
Для второго слоя Д=4,97>4,тогда
Для третьего слоя Д=0,26< 10 тогда
Все цифровые значения Вычисляем амплитуду колебания температуры внутренней поверхности стены
Вычисляем требуемую амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности стены
Сравнивая величины Пример 4 Рассчитать температурный влажностный режим совмещенного невентилируемого покрытия жилого дома в г. Ташкенте и проверить возможность выпадения конденсата в толще этого ограждения (конструкцию покрытия см пример 2). Решение Вычисляем температуру на внутренней поверхности покрытия по формуле
значения
По табл.5 определяем упругость водяного пара в помещении
Вычисляем действительную упругость водяного пара в помещении
Определяем по таблице 5 температуру, соответствующую найденному значению
Т.к температура внутренней поверхности ограждения Значения R cм пример 2
По табл. 5 определяем соответствующее найденным значениям при
Вычисляем сопротивление паропроницанию отдельных слоев ограждения
Для первого слоя:
Т.к. второй слой – воздушная прослойка, то ее сопративление паропроницанию принимается равным нулю, т.е. Для третьего слоя
Для четвертого слоя (пароизоляция из пергамина) значение
(для пергамина Для пятого слоя
Для шестого слоя
Для седьмого слоя (кровельный ковер из рубероида) значения
(для одного слоя рубероида Вычисляем общее сопротивление паропроницанию ограждения =
Т.к. сопротивление паропроницанию внутреннего слоя покрытия Определяем упругость водяного пара наружного воздуха Вычисляем действительную упругость водяного пара наружного воздуха
Вычисляем действительную упругость водяного пара на границах слоев ограждения по формуле
Вычисляем относительную влажность воздуха на границах слоев ограждения Для внутренней поверхности Для второго слоя Для третьего слоя Для четвертого слоя Для пятого слоя Для шестого слоя Для седьмого слоя Для наружной поверхности Из расчета видно, что под шестым и седьмыми слоями покрытия влажность превышает 100%, т.е. выпадает конденсат. Мерой против конденсации влаги внутри ограждения в данном случае может быть изменение конструкции покрытия путем устройства вентилируемой наружным воздухом воздушной прослойки над цементной стяжкой, т.е. устройство вентилируемого покрытия. Однако, т.к. район строительства относится к сухой зоне, а климат жаркий и продолжительность теплого периода большая, то предусматривать дополнительные мероприятия по борьбе с конденсатом нет необходимости в связи с тем, что в течение теплого периода влага успевает испариться. Схема температурно-влажностного покрытия Расчетная температура внутреннего воздуха Таблица 1
Относительная влажность внутреннего воздуха Таблица 2
Географическая широта некоторых городов конденсация влага ограждение эксплуатация здание Таблица 2
Значение показательных функций Таблица 4
Предельная упругость водяного пара Е при различных температурах нормальном барометрическом давлении Таблица 5 Упругость водяного пара
Литература 1. Коваленко Ю.Н, Шевченко В.П, Михайленко И.Д. «Краткий справочник архитектора (гражданские здания и сооружения)». Будевельник. Киев-1975 2. Михинский В.М. «Строительная теплофизика». М., Высшая школа 1974 3. Осипов Д.Г., Сербинович П.П., Красенский В.Е., Щубин Д.Ф., «Гражданские и промышленные здания» 4. Предченский В.М.,(общая редакция). «Архитектура гражданских промышленных зданий. Основы проектирования». М., 1966 5. СНиП П-3-79 6. СНиП П-А 6-72. «Строительная климатология и геофизика» |