- •Содержание
- •Введение
- •1. Основы строительной теплофизики
- •1.1. Общие указания к выполнению курсовой работы
- •Расчет на сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций
- •Пример 1 Расчет сопротивления теплопередаче наружной стены жилого дома
- •Пример 2 Расчет сопротивления теплопередаче неоднородной ограждающей конструкции
- •3. Оценка теплоустойчивости ограждающих конструкций
- •Пример 3 Расчет на теплоустойчивость наружной стены здания (в теплый период года)
- •4. Проверка ограждающей конструкции на
- •Возможность конденсации влаги внутри ее
- •(Расчет сопротивления паропроницанию
- •Ограждающей конструкции)
- •Пример 4 Расчет наружной стены здания на сопротивление паропроницанию
- •Исходные данные
Пример 3 Расчет на теплоустойчивость наружной стены здания (в теплый период года)
Определить, удовлетворяет ли требованиям в отношении теплоустойчивости ограждающая конструкция (рис. 6).
Исходные данные
1. Однослойная панель из шлакопемзобетона, (), офактуренная с обеих сторон слоями из цементно-песчаного раствора толщиной 20мм (рис.6). Толщина панели 250 мм.
2. Пункт строительства – г. Ташкент.
3. Влажностный режим помещения – нормальный.
Рис. 6. Разрез стеновой панели
1 = 0,02 м; 2 = 0,25 м; 3 = 0,02 м;
Порядок расчета
1. Определяем тепловую инерцию D согласно п. 2.1.
Для расчета необходимо найти данные Для условий эксплуатации «А» по прил. 5:
λ1 и λ3 = 0,76 Вт/оС;
λ 2 = 0,63 Вт/оС;
S1 и S3 = 9,60;
S2 = 9,32.
Термические сопротивления R отдельных слоев панели определяем по формуле (4):
R1,3 = - для фактурного слоя;
R2 = - для шлакопемзобетона.
Тепловая инерция D каждого слоя и панели рассчитывается по формулам (10, 11)
D1 = D3 = 0,0263ּ9,60 = 0,25;
D2 = 0,333ּ9,32 = 3,11
D = D1 + D2 + D3 = 0,25 + 0,25 + 3,11 = 3,61
Поскольку D ≤ 4, требуется расчет панели на теплоустойчивость.
2. Определяем требуемую амплитуду колебаний внутренней поверхности ограждения согласно п.2.2:
text = 26,9 оС [2]
= 2,5 – 0,1 (26,9 – 21) = 1,9 оС
3. Расчетную амплитуду колебаний температуры наружного воздуха определяем согласно п. 2.4:
ρ= 0,4, прил. 5 – штукатурка цементная кремовая;
= 23,7 оС [2];
Jmax = 743 Вт/м2 [2];
Iaν = 172 Вт/м2 [2]
= 1,4 м/с [2];
αe = 1,16ּ(5 + 10) = 19,5;
= 0,5ּ23,7 + 23,6оС
4. Определяем величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха согласно п. 2,5, где: αв = 8,7 (см. п. 1.1);Y1, Y2, Y3 (см. п. 2.6);
Y1 = 9,05, по формуле (17);
Y2 = S2 = 9,32, так какD ≥ 1;
Y3 = 9,43, по формуле (18);
v = 0,9ּ
5. В соответствии с п. 2.3. определяем амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности панели (формула (13):
= 1,7оС, что меньше = 1,9оС.
Таким образом, амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции () меньше требуемой амплитуды (), что соответствует требованиям теплотехнических норм. При > выбирается другой вариант толщины конструкции панели или характера материала и проверяется расчетом.
Вывод. По результатам теплотехнического расчета принимается панель толщиной 250 мм.
4. Проверка ограждающей конструкции на
Возможность конденсации влаги внутри ее
(Расчет сопротивления паропроницанию
Ограждающей конструкции)
Увеличение влагосодержания материалов и ограждений в эксплуатируемых зданиях всегда сопровождается уменьшением теплозащитных свойств ограждения и преждевременным их разрушением.
В холодный период года температура воздуха в отапливаемом помещении значительно выше температуры наружного воздуха. При сравнимых значениях относительной влажности в помещении и снаружи теплый воздух всегда содержит большее количество водяного пара, чем холодный. В связи с этим парциальное давление (упругость) водяного пара в воздухе помещения (еint) будет значительно выше парциального давления (упругости) водяного пара наружного воздуха (еext).
Разность этих давлений (еint – еext) достигает для жилых и общественных зданий 12ּ102 - 13ּ102 Па, а в зданиях с повышенной температурой и влажностью воздуха еще больше.
Вследствие разности парциальных давлений водяного пара в воздушных средах, разделяемых ограждением возникает их диффузия из среды с большей упругостью в среду с меньшей.
Диффузию водяного пара через слои материала иногда называют паропроницанием материала, которое характеризуется коэффициентом паропроницаемости μ, мг/мּчּПа.
Влага в виде водяного пара, которая диффундирует через ограждение отапливаемых помещений, может конденсироваться в толще ограждения при неправильно выбранной его конструкции.
Поэтому, при проектировании зданий следует предусматривать конструктивное решение ограждения, предупреждающее образование конденсата в толще ограждения в период эксплуатации здания.
Для этого проводится проверка на возможность конденсации влаги в толще ограждения – расчет сопротивления паропроницанию ограждающей конструкции (по СНиП), [1].
3.1. Сопротивление паропроницанию Rр, м2ּчּПа/мг, однослойной или отдельного слоя многослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле
Rр = (21)
где δ – толщина слоя ограждающей конструкции, м;
μ – расчетный коэффициент паропроницаемости материала слоя ограждающей конструкции, мг/мּчּПа, принимаемый по прил. 4.
Сопротивление паропроницанию многослойной ограждающей конструкции (или ее части) равно сумме сопротивлений паропроницанию составляющих ее слоев:
(22)
П р и м е ч а н и е: Сопротивление паропроницанию воздушных прослоек в ограждающих конструкциях следует принимать равным нулю независимо от расположения и толщины этих прослоек.
3.2. Сопротивление паропроницанию , м2ּчּПа/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее наибольшего из следующих требуемых сопротивлений паропроницанию, (но, во всех случаях не более 5 м2ּчּПа/мг):
а) требуемого сопротивления паропроницанию ,м2ּчּПа/мг (из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации), определяемого по формуле
(23)
б) требуемого сопротивления паропроницанию ,м2ּчּПа/мг (из условия ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха), определяемого по формуле
. (24)
В формулах (21) и (22):
еint - упругость водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и влажности этого воздуха, определяемая по формуле
eint = (φint / 100) · Eint, (25)
где Eint – парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре tint, прил. 7;
φint – относительная влажность внутреннего воздуха, %, принимаемая для зданий различного назначения:
- для помещений жилых зданий, больничных учреждений, диспансеров, амбулаторно-поликлинических учреждений, родильных домов, домов-интернатов для престарелых и инвалидов, школ, садов, яслей и детских домов – 55%;
- для помещений кухонь – 60%;
- для ванных комнат – 65%;
- для теплых подвалов и подполий с коммуникациями – 75%;
- для теплых чердаков жилых зданий – 55%;
- для помещений общественных зданий (кроме вышеуказанных) – 50%.
–сопротивление паропроницанию, м2ּчּПа/мг, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации, определяемое в соответствии с п. 3.1;
еext – средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, за годовой период, определяемая согласно [2];
zо – продолжительность, сут, периода влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха согласно [2];
Ео – парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации, определяемая при средней температуре наружного воздуха периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами;
- плотность материала увлажняемого слоя, кг/м3;
- толщина увлажняемого слоя ограждающей конструкции, м, принимаемая равной 2/3 толщины однородной (однослойной) стены или толщине теплоизоляционного слоя (утеплителя) многослойной ограждающей конструкции;
- предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале увлажняемого слоя, %, за период влагонакопления zо, принимаемое по табл. 7;
Е – упругость водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемая по формуле
Е = (26)
где Е1, Е2, Е3 – упругости водяного пара, Па, принимаемые по температуре в плоскости возможной конденсации, определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего, весенне-осеннего и летнего периодов;
z1, z2, z3 – продолжительность, мес, зимнего, весеннее-осеннего и летнего периодов, определяемая согласно [2] с учетом следующих условий:
а) к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 оС;
б) к весеннее-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5 оС;
в) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами воздуха выше плюс 5 оС;
- определяется по формуле
=, (27)
где – средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, определяемая согласно [2].
П р и м е ч а н и я:
1. Упругости Е1, Е2, Е3 и Ео для конструкций помещений с агрессивной средой следует принимать с учетом агрессивной среды.
2. При определении упругости Е3 для летнего периода температуру в плоскости возможной конденсации во всех случаях следует принимать не ниже средней температуры наружного воздуха летнего периода, упругость водяного пара внутреннего воздуха ев – не ниже средней упругости водяного пара наружного воздуха за этот период.
3. Плоскость возможной конденсации в однородной (однослойной) ограждающей конструкции располагается на расстоянии, равном 2/3 толщины конструкции от ее внутренней поверхности, а в многослойной конструкции совпадает с наружной поверхностью утеплителя.
3.3. Сопротивление паропроницанию Rп, м2ּчּПа/мг, чердачного перекрытия или части конструкции вентилируемого покрытия, расположенной между внутренней поверхностью покрытия и воздушной прослойкой, в зданиях со скатами кровли шириной до 24 м должно быть не менее требуемого сопротивления паропроницанию ,м2ּчּПа/мг, определяемого по формуле
0,0012 (еint – еext.о),
где еint , еext.о – то же, что в формулах (23), (24) и (27).
Таблица 9
Материал ограждающей конструкции |
Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале , % |
1. Кладка из глиняного кирпича и керамических блоков 2. Кладка из силикатного кирпича 3. Легкие бетоны на пористых заполнителях (керамзитобетон, шунгизитобетон, перлитобетон, пемзобетон и др.) 4. Ячеистые бетоны (газобетон, пенобетон, газосиликат и др.) 5. Пеногазостекло 6. Фибролит цементный 7. Минераловатные плиты и маты 8. Пенополистирол и пенополиуретан 9. Теплоизоляционные засыпки из керамзита, шунгизита, шлака 10. Тяжелые бетоны, цементно-песчаный раствор 11. Фенольно-резальный пенопласт
|
1,5 2,0 5,0
6,0
1,5 7,5 3,0 25,0 3,0
2,0 50 |
3.4. Независимо от результатов расчета требуемые сопротивления паропроницанию и (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) во всех случаях должны приниматься не более 5м2ּчּПа/мг