Лабораторная работа: Теплотехнический расчет наружных ограждений здания

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ»

Практическая работа №1

«Теплотехнический расчет наружных ограждений здания»

Выполнила: студентка

группы ВЗО ГТС 3 курса

Афанасьева Г.Н.

Проверил: Смирнов В.М.

Санкт-Петербург 2009 г.

Цель выполнения работы – приобретение опыта проектирования наружных ограждений здания на примере проектирования наружной стены, отвечающей санитарно-гигиеническим требованиям и условиям энергосбережения, а также приобретение навыков работы с нормативной литературой.

Теплотехнический расчет наружной стены здания выполняется в соответствии со СНиП \II-3-79 «Строительная теплотехника» и СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».

Конечной целью расчета является вычисление толщины теплоизоляции при заданной толщине несущей части наружной стены или определение толщины несущей части стены (с учетом прочностных характеристик конструкционного материала) при заданной толщине теплоизоляции.

Таблица 1

Теплотехнические показатели используемых строительных материалов (по СНиП II-3-79*)

1- штукатурка цементно-песчаный раствор

2- кирпичная стенка

3- утеплитель

4- воздушная прослойка

5- гипсокартонные плиты

Таблица 2

Условия эксплуатации ограждающих конструкций в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажности

При выполнении расчетов принят нормальный влажностный режим в помещениях.

Вычислим требуемое сопротивление теплопередаче ограждения с учетом санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле:

R₀ ^тр = (t_в – t_n )* n (1)

Δ tⁿ *α_в

где t_в – расчетная температура внутреннего воздуха ° С, принимаемая в соответствии с ГОСТ 12.1.1.005-88 и нормами проектирования соответствующих зданий и сооружений, принимается в практической работе равной +18 °С для административного здания в соответствии со СНиП;

t_n – расчетная зимняя температура наружного воздуха, ° С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99 и в соответствии с заданием по варианту №4 по г. Калининград принимается равной -19° С;

n – коэффициент, принимаемый по СНиП II-3-79* (таблица 3*) в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и принимается равным n=1;

Δ tⁿ – нормативный и температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции – устанавливается по СНиП II-3-79* (таблица 2*) и принимается равным Δ tⁿ =4,5 °С;

α_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций принимается по по СНиП II-3-79* (таблица 4*) и принимается равным α_в = 8,7 Вт/м² *°С.

R₀ ^тр = (18- (-19))*1 = 0,945

4,5* 8,7

Определим градусо-сутки отопительного периода по формуле:

ГСОП= (t_в – t_от.пер )*z_от.пер ,

где t_в - то же, что и в формуле (1);

t_от.пер - средняя температура, °С, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С по СНиП 23-01-99;

z_от.пер - продолжительность, сут., периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С по СНиП 23-01-99;

ГСОП=(18-1,1)*193=3261,7 °С*сут.

Определим приведенное сопротивление теплопередаче R отр по условия энергосбережения в соответствии с требованиями СНиП II-3-79* (таблица 1б*) и санитарно-гигиенических и комфортных условий. Промежуточные значения определяем интерполяцией.

Таблица 3

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (по данным СНиП II-3-79*)

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R(0) принимаем как наибольшее из значений вычисленных ранее: R₀ ^тр =0,945< R₀ ^тр =1,9, следовательно R₀ ^тр =1,9 (м² *°С)/Вт=R(0).

Запишем уравнение для вычисления фактического сопротивления теплопередаче R_0, ограждающей конструкции с использованием формулы в соответствии с заданной расчетной схемой и определим толщину δ_x расчетного слоя ограждения из условия:

R₀ = 1 +Σ δ_i + δ_x + 1 = R(0)

α_н λ_i λ_x α_в

,где δ_i – толщина отдельных слоев ограждения кроме расчетного в м;

λ_i – коэффициенты теплопроводности отдельных слоев ограждения (кроме расчетного слоя) в (Вт/м*°С) принимаются по СНиП II-3-79* (приложение 3*) – в практической работе таблица 2;

δ_x – толщина расчетного слоя наружного ограждения в м;

λ_x – коэффициент теплопроводности расчетного слоя наружного ограждения в (Вт/м*°С) принимаются по СНиП II-3-79* (приложение 3*) – в практической работе таблица 2;

α_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций принимается по по СНиП II-3-79* (таблица 4*) и принимается равным α_в = 8,7 Вт/м² *°С.

α_н - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции принимается по по СНиП II-3-79* (таблица 4*) и принимается равным α_н = 23 Вт/м² *°С.

Термическое сопротивление R_к (м² *°С/Вт), ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

R_к = R₁ + R₂ …+ R_n + R_вп

где R₁ ; R₂ ;…R_n – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции;

R_вп - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки принимаемое по СНиП II-3-79* и принимается равным в соответствии с заданной расчетной схемой при толщине воздушной прослойки 0,03 м и при положительной температуре воздуха в прослойке R_вп = 0,14 м² *°С/Вт.

В конечном варианте уравнение для вычисления фактического сопротивления теплопередаче R_0, ограждающей конструкции будет иметь следующий вид:

R₀ = 1 + δ₁ + δ₂ + δ_x + δ₄ + δ₅ + R_вп + 1 = R(0)

R₀ = 1 + 0,02 + 0,12 + _δ_{x_} + 0,12 + 0,0125 + 0,14 + 1 _ = R(0) = 0,043+0,0215+0,148+ δ_x +0,148+0,059+0,14+0,115

230,93 0,81 0,06 0,81 0,218,7 0,06

→ R(0)=0,675+ δ_x = 1,9 → δ_x = (1,9-0,675)*0,06 = 0,0735 м.

0,06

Принимаем окончательную толщину расчетного слоя δ_ф с округлением δ_x в сторону увеличения до ближайшего значения фактической толщины с учетом вида материала слоя. В соответствии с заданием в практической работе в качестве расчетного слоя рассчитывается утеплитель – маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880-94), поэтому δ_ф принимается равным округлением в сторону увеличения до размеров конкретного утеплителя в соответствии с заданными типоразмерами по ГОСТ 21880-94 δ_ф = 0,08 м.

Вычислим фактическое термическое сопротивление расчетного слоя по формуле:

R_ф = δ_ф /λ_ф =0,08/0,06=1,33 м² *°С/Вт.

Определим тепловую инерцию в ограждающей конструкции по формуле:

D= R₁ *s₁ + R₂ *s₂ +… R_n *s_n ;

где R₁ , R₂ … R_n - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции;

s₁ , s₂ … s_n ; - расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающих конструкций Вт/м² *°С, принимаемые по СНиП II-3-79*. Расчетный коэффициент теплоусвоения воздушных прослоек принимается равным нулю.

D= 0,0215*11,09+ 0,145*10,12+ 1,33*0,48+ 0,148*10,12+ 0,0595*0,66=3,91.