Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Тверской государственный технический университет

«Кафедра «Конструкции и сооружения»

Расчетно-графическая работа

по дисциплине «Строительная физика»

Тема: «Теплотехнический расчет многослойной

Наружной ограждающей конструкции»

Вариант №13

Выполнил: студент гр. ПГС-1001

Мальцева А.А.

Проверил: преподаватель

Панской П.А.

Тверь 2012

Содержание: Задание на расчётно-графическую работу....................................................1 1.Определение сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций………………………………........................…………………..3

Построение одномерного температурного поля при установившемся потоке тепла………………………………………..…………………………………..8

2.Определение сопротивления воздухопроницанию ограждающих конструкций...…..............…………………………………………….………10

3.Определение сопротивления паропроницанию ограждающих конструкций……………………...……………………………….…………..12

Приложения …………………………………………………………………..18

Список литературы…………...…………………………………..……………………21

ЗАДАНИЕ НА РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКУЮ РАБОТУ

Подобрать и определить толщину утеплителя и произвести теплотехнический расчет ограждающей конструкции для административного помещения, расположенного в городе Ростов-на-Дону, если известно, что кладка выполнена из пустотелого силикатного кирпича.

Рис. 1. Заданная схема ограждающей конструкции

По карте зон влажности определяем, что Ростов-на-Дону находится в сухой климатической зоне, значит здание будет эксплуатироваться во влажной климатической зоне.

Карта зон влажности.

Решение

1.Определение сопротивления теплопереде ограждающих конструкций

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R_o следует принимать в соответствии с заданием на проектирование, но не менее требуемых значений, R_o^тр, определяемых исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий и условий энергосбережения.

1.1. Определение требуемого значения сопротивления теплопередаче R_o^тр наружной ограждающей конструкции, исходя из условий энергосбережения. Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) определяем по формуле:

ГСОП = (t_в – t_от.пер.)·z_от.пер., (1)

где t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88(таблица 1) и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений. Для административных помещений принимаем t_в=20 °С

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 23.01.99.

Таблица 1.1. Данные, необходимые для расчета (по СНиП 23.01.99).

Населенный пункт	Температура воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, ^0С	Продолжительность, сут, и средняя температура воздуха, ^0С, периода со среднесуточной температурой воздуха ≤8^0С
Ростов-на-Дону	-22	171	-0,6

ГСОП = (20 – (-0,6))·171 = 3522,6 (⁰С·сут),

Для определения R_o^тр исходя из условий энергосбережения необходимо воспользоваться таблицей 1б* СНиПа II-3-79*. Ранее полученное значение ГСОП является промежуточным, поэтому для нахождения требуемого значения сопротивления теплопередаче R_o^тр необходимо воспользоваться методом интерполяции.

Таблица 2. Фрагмент таблицы 1б* СНиПа II-3-79*

Тип здания	Градусо–сутки отопительного периода, ^0С·сут	Приведенное сопротивление теплопередаче R0^тр, не менее, м^2·^0С/Вт
административное	4000 6000	2,4 3,0

ГСОП= (20-(-0,6))*171=3522,6 (сут°С)

Методом интерполяции вычисляем R_o^тр:

R_o^тр=2,4 +(3522,6-4000)*(3,0-2,4)/(6000-4000)=2,26 м²°С/Вт

1.2.Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, определяем по формуле:

R_o^тр=n*(t_в-t_н)/Δt^н*α_в (2)

где п – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по табл. 3*. Для наружных стен принимается равным 1;

Фрагмент по табл. 3* СНиПа II-3-79*

t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений. Для административных зданий принимаем t_в=20⁰С.

t_н – расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23.01.99 (см. таб. 1.1);

∆t^н – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых по табл.2* СНиПа II-3-79*.Для наружных стен промышленных зданий определяется как :

∆t^н = t_в - t_р , но не более 7

t_р - температуры точки росы, С, при расчетной температуре и относительной влажности внутреннего воздуха принимаемым по ГОСТ 12.1.005-88, СНиП 2.04.-5-91 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений.

a_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по табл.4*. Для внутренней поверхности стены принимается равным 8,7.

Фрагмент табл. 4* СНиПа II-3-79*

Определение температуры точки росы на внутренней поверхности.

Принимаем: t_в =20 ⁰С;

φ = 53%, т.к согласно ГОСТ 12.1.005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений нормальная относительная влажность лежит в пределах от φ = 50% до φ =60%.

Из таблицы максимальной упругости (приложение 1 учебника «Строительная теплофизика», Ильинский В.М.) определяем Е_max:

при t_в = 20⁰С Е_max = 15,48мм.рт.ст.

Определим упругость паров воды в воздухе (e) из формулы:

откуда мм.рт.ст.

Из таблицы максимальной упругости получаем: при t = 4,5⁰С будет максимально возможным, следовательно, τ_р = 4,5⁰С.

Принимаем ∆t^н = 4,5⁰С, т.к. здание административное.

В итоге получим:

R_o^тр=1*(20-(-22))/4,5*8,7=1,073 м²°С/Вт

1.3. Определение сопротивления теплопередаче конструкции R_o .

В пунктах 1.1. и 1.2. мы получили

R_o^тр₁= 2,26 м²°С/Вт и,

R_o^тр₂=1,073 м²°С/Вт соответственно.

Видно, что R_o^тр₁> R_o^тр₁ значит принимаем R_o^тр₁= 2,26 м²°С/Вт .

При этом должно соблюдаться условие R_o ≥ R_o^тр*1,1

R_o=2,26*1,1=2,482458 м²°С/Вт

1.4. Подбор утеплителя и подбор его толщины.

R_o определяется по формуле:

, м²С/Вт (3)

где _в – то же, что в формуле (2);

R_i – термическое сопротивление ограждающей конструкции, м²С/Вт, определяемое для однородной конструкции по формуле (4);

_н – коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции. Для наружных стен принимается равным 23 Вт/(мС).

Термическое сопротивление R₀, м² С/Вт, ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями следует определяют как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

R₀= R₁ + R₂ + ... + R_n + R_в.п., м²С/Вт (4)

где R₁, R₂, ..., R_n – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м² С/Вт, определяемые по формуле (5);

R_в.п. – термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки (в дном случае отсутствует).

Термическое сопротивление R, м²°С/Вт, слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однородной (однослойной) ограждающей конструкции определяют по формуле:

, м²С/Вт (5)

где  – толщина слоя, м;

 – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя,

Вт/(м С).

Таблица 3. Теплотехнический расчет ограждающей конструкции

№ слоя	Наименование слоя	Толщина слоя δ, м	Коэффициент теплопровод-ности мате-риала λ, Вт/(м С)	Термичес-кое сопро-тивление R, м^2С/Вт
1	Кирпич силикатный облицовочный на цементно-песчаном растворе	0,12	0,7	0,17
2	Пенополистирол (утеплитель 141)	0,1	0,064	1,5625
3	Кирпичная кладка из пустотелого силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе	0,51	0,64	0,79

Согласно требованию R₀ должно превышать R_o^тр на 10 % , то есть :

R₀ = R_o^тр * 1,1 = 2,482458 м²С/Вт (см п.1.3) (6)

Тогда согласно формуле (3),получаем:

R₀=0,115+0,79+(Х/0,064)+0,17+0,043=2,48м²С/Вт

Откуда

Х=1,362*0,064=0,09=10см

Пенополистирол URSA XPS производится стандартной толщины (0,03;0,04;0,05;0,06;0,08; 0,10 и т.д. ) Толщина 0,1 м для данного расчета подходит, т.к. будет выполнятся условие R_o=2,678 м²°С/Вт , следовательно берем утеплитель данной фирмы толщиной 0,10м.

Принимаем =0,10 м , тогда :

= 0,10/0,064=1,56м²С/Вт

Окончательно :

R₀ =0,115+0,79+1,56+0,17+0,043=2,678 м²С/Вт

Необходимое условие R_o ≥ R_o^тр соблюдается, следовательно, наружная ограждающая конструкция отвечает санитарно-гигиеническим требованиям и требованиям энергосбережения.