I. Теплотехнический расчет ограждений

Содержание

Глава 1. Теплотехнический расчет наружных ограждений…………………………….13

2.1 Общие сведения................................................................................................................13

2.2 Исходные данные.............................................................................................................13

2.3 Состав и содержание работы...........................................................................................14

2.4 Теплотехнический расчет наружных ограждений.........................................................16

2.4.1 Теплотехнический расчет однородной плоской стены (наружной стены и

перекрытия над неотапливаемым подвалом)........................................................16

2.4.2 Теплотехнический расчет неоднородного многослойного наружного

ограждения.................................................................................................................20

2.4.3 Теплотехнический расчет окон и балконных дверей............................................23

2.4.4 Теплотехнический расчет входных дверей.............................................................25

2.5 Расчет санитарно-гигиенического показателя тепловой защиты здания……………26

Глава 2. Расчет теплового режима помещения.....................................................................35

3.1 Определение теплопотерь через ограждения помещения..............................................35

Глава 4. Примеры расчетов ……………………………………………………………….….48

Приложения..................................................................................................................................81

4. Нормируемые теплотехнические показатели строительных материалов

и изделий................................................................................................................................91

5. Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек.......................................103

Рекомендуемая литература…………………………………………………………………..….122

 

1. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ

Общие сведения

 

Выполнение настоящей работы имеет целью научить будущего инженера принимать оптимальные решения при выборе наружных ограждающих конструкций, технических и экономических требований, а также подготовить студентов к выполнению курсовых и дипломных проектов в части теплового режима зданий.

Исходные данные

 

1. Район постройки здания – по заданию преподавателя.

2. Характеристика здания:

2.1. Назначение здания – жилое здание коттеджного типа.

2.2. Ориентация фасада принимается по таблице 1.

2.3. Расчетные условия в помещении в зимний период принимаются согласно [ 4, таблица 1 ]:

- для жилых, школьных и других общественных зданий:

t_int =20 + 2ºC, φ_int = 55 + 5% при t_ext ≥ − 31ºC;

t_int =21 + 2ºC; при t_{ex и t} ≤ − 31ºC;

2.4. Характеристика наружных ограждений.

2.5. Теплотехнические характеристики строительных материалов наружных ограждений (λ, s, μ) определяется по приложению 2 [5, прил.Д ].

3. Климатическая характеристика района постройки [ 6, табл.1, 3 ]

- температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки t_ext⁵ (с обеспеченностью 0,92);

- продолжительность отопительного периода z_ht, сут, и средняя температура наружного воздуха t_ht, ºC в течение отопительного периода следует принимать согласно [ 6, табл.11 ] (графы 13−14 – для медицинских и детских учреждений, графы 11−12 – для остальных)] для соответствующего города или населенного пункта;

- средняя температура наиболее холодного месяца t_ext^I, ºC;

- средняя относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца φ_ext^I, %;

- расчетная скорость ветра υ_ext для зимнего периода (максимальная из cредних скоростей) по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более.

 

Таблица 1 - Ориентация фасада здания

Последняя цифра зачетной книжки	Варианты
0; 6		2; 9
С	Ю	В	СВ	СЗ	ЮЗ	ЮВ	З

 

 

1.3 Состав и содержание работы

 

Расчетно-пояснительная часть включает:

I. Теплотехнический расчет ограждений

Для наружных стен здания:

 

1. Определить требуемое сопротивление теплопередаче.

2. Исходя из значений сопротивления (п. 1) определить расчетное сопротивление теплопередаче, сопротивление отдельных слоев наружной стены и толщину теплоизоляционного слоя конструкции. Рассчитать фактическое сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи.

3. Определить санитарно-гигиениченские показатели тепловой защиты здания.

 

Для остальных наружных ограждений здания

4. Определить сопротивление теплопередаче, а также коэффициент теплопередачи чердачного перекрытия (бесчердачного покрытия) и перекрытия над неотапливаемым подвалом (техническим подпольем). Определить коэффициенты теплопередачи полов, расположенных на грунте и на лагах.

9. Определить требуемое сопротивление теплопередаче заполнения светового проема и наружной двери, выбрать конструкцию окна и наружной двери с сопротивлением теплопередаче, большим требуемого.

10. Определить фактические коэффициенты теплопередачи окон, наружной и внутренней дверей и других наружных ограждений.

 

II. Расчет теплового режима помещения

1. Определить расчетные теплопотери заданного помещения.

 

Графическая часть работы

1. План и разрез здания коттеджного типа в масштабе 1:100, на котором указываются размеры помещения в плане, размеры окна, фактическая (расчетная) толщина стены, высота этажа, высота окна; в названии этого чертежа указывается назначение помещения, а также ориентация помещения.

 

 

Теплотехнический расчет неоднородного многослойного

Наружного ограждения

 

Данный расчет производится для определения коэффициента теплопередачи через пол чердачного перекрытия k_пт и толщина ограждения δ_пт, м.

Толщина утепляющего слоя определяется из выражения:

 

, м, (19)

где λ _ут^пт – коэффициент теплопроводности утепляющего слоя, ;

R_reg^пт – нормируемое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия, принимаемое по формуле (8), ;

– сопротивление теплопередаче железобетонной многопустотной плиты, ;

– сопротивление теплопередаче второго слоя чердачного перекрытия, ;

– сопротивление теплопередаче i- го слоя чердачного перекрытия, .

 

Входящая в состав чердачного перекрытия многопустотная плита является неоднородной по конструкции. Для нее в соответствии с [ 4, п.6.1.8 ] определяется приведенное сопротивление R_пр=R₂ изложенным ниже способом.

Для упрощения расчета заменяем круглое поперечное сечение пустот в плите равновеликим квадратным (рис. 1) с площадью, м²:

, (20)

где d – диаметр пустот, м.

Сторона квадрата из уравнения (20) будет равна:

 

, м.

В соответствии с нормативным методом расчета при R_аТ/R_Т <1,25 приведенное термическое сопротивление R_k^r =R_пр=R₂ ограждающей конструкции следует определять по формуле:

(21)

где R_аТ – термическое сопротивление теплопередаче, определяемое в соответствии со схемой на рисунке1а.

R_Т - термическое сопротивление теплопередаче, определяемое с использованием схемы на рисунке 1б.

 

 

 

Рис.1- Схемы расчета термического сопротивления многопустотной железобетонной плиты пола чердачного перекрытия (неоднородная ограждающая конструкция):

а) расчетная схема для определения сопротивления R_aT;

б) расчетная схема для определения сопротивления R_T.

 

Между условными плоскостями, параллельными направлению теплового потока (снизу-вверх), получаем две конструкции: трехслойную с однородными слоями между плоскостями I и II; однослойную между плоскостями II и III. Площадь, которую воспринимает тепловой поток трехслойной конструкции, обозначим через , м². Площадь, которая воспринимает тепловой поток в однослойной конструкции, обозначим через A₂=(ℓ -a)1, м²,

где ℓ – длина конструкции плиты, м.

Термическое сопротивление трехслойной конструкции R_k1^r, , определяется по формуле

, (22)

 

Где R_al - термическое сопротивление воздушной прослойки,
определяемое по приложению 5 в зависимости от толщины воздушной прослойки δ =а, м, в направлении теплового потока и температуре в прослойке.

– толщина однородных железобетонных слоев, м.

Термическое сопротивление однослойной конструкции R_k2^r, , определяется по формуле:

. (23)

Приведенное сопротивление теплопередаче R_aT ^r, , всей ограждающей конструкции определяется по формуле:

, (24)

 

где А_i, R_aT ^r – соответственно площадь i- го участка характерной части ограждающей конструкции, м², и его термическое сопротивление теплопередаче, ;

А – общая площадь конструкции, равная сумме площадей отдельных участ- ков, м².

Плоскостями IV и V, перпендикулярными направлению теплового потока (в данном случае горизонтальными), условно разделяем конструкцию на однородные и неоднородные слои. Тогда искомое термическое сопротивление определяется как сумма термических сопротивлений однородных слоев R₁, R₃ и неоднородного R₂:

. (25)

Термическое сопротивление однородных слоев определяется:

. (26)

Термическое сопротивление неоднородного слоя:

. (27)

 

Необходимо проверить выполнение условия R_aT/R_T < 1,25, а затем определять R_k^r.

 

Тепловой защиты здания

 

В санитарно-гигиенический показатель тепловой защиты здания входят: ограничение температуры и конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающей конструкции.

Расчетный температурный перепад Δt_o, ºС, между t_int и температурой внутренней поверхности ограждений конструкции не должен превышать нормируемых величин Δt_n,º С, установленных в таблице 9 [ 4, табл.5 ] и определяется по формуле:

. (30)

Выполнение условия (31), позволяет обеспечивать невыпадение конденсата на внутренней поверхности наружного ограждения:

Δt_o ≥ Δt_n._. (31)

 

 

Примеры расчетов

Пример №1

Пример №2

Пример №3

Пример №4

Тепловой защиты здания

 

В санитарно-гигиенический показатель тепловой защиты здания входят: ограничение температуры и конденсации влаги на внутренней поверхности наружной стены.

Расчетный температурный перепад Δt_o, ºС, между t_int и температурой внутренней поверхности наружной стены не должен превышать нормируемых величин Δt_n,ºС, установленных в таблице 9 и определяется по формуле (23):

 

 

Вывод: так как Δt_o=1,898< Δt_n=4,5ºС, значит в период с температурой наружного воздуха самой холодной пятидневки на внутренней поверхности стены не будет образовываться конденсат, т.е. выполняется санитарно-гигиенический показатель, установленный СНиП [ 3, п.5.1 ]. Выбранная конструкция наружной стены позволяет поддерживать в помещении заданный температурный режим.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
КАРТА ЗОН ВЛАЖНОСТИ

Приложение 2

Приложение 3

Содержание

Глава 1. Теплотехнический расчет наружных ограждений…………………………….13

2.1 Общие сведения................................................................................................................13

2.2 Исходные данные.............................................................................................................13

2.3 Состав и содержание работы...........................................................................................14

2.4 Теплотехнический расчет наружных ограждений.........................................................16

2.4.1 Теплотехнический расчет однородной плоской стены (наружной стены и

перекрытия над неотапливаемым подвалом)........................................................16

2.4.2 Теплотехнический расчет неоднородного многослойного наружного

ограждения.................................................................................................................20

2.4.3 Теплотехнический расчет окон и балконных дверей............................................23

2.4.4 Теплотехнический расчет входных дверей.............................................................25

2.5 Расчет санитарно-гигиенического показателя тепловой защиты здания……………26

Глава 2. Расчет теплового режима помещения.....................................................................35

3.1 Определение теплопотерь через ограждения помещения..............................................35

Глава 4. Примеры расчетов ……………………………………………………………….….48

Приложения..................................................................................................................................81

4. Нормируемые теплотехнические показатели строительных материалов

и изделий................................................................................................................................91

5. Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек.......................................103

Рекомендуемая литература…………………………………………………………………..….122

 

1. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ

Общие сведения

 

Выполнение настоящей работы имеет целью научить будущего инженера принимать оптимальные решения при выборе наружных ограждающих конструкций, технических и экономических требований, а также подготовить студентов к выполнению курсовых и дипломных проектов в части теплового режима зданий.

Исходные данные

 

1. Район постройки здания – по заданию преподавателя.

2. Характеристика здания:

2.1. Назначение здания – жилое здание коттеджного типа.

2.2. Ориентация фасада принимается по таблице 1.

2.3. Расчетные условия в помещении в зимний период принимаются согласно [ 4, таблица 1 ]:

- для жилых, школьных и других общественных зданий:

t_int =20 + 2ºC, φ_int = 55 + 5% при t_ext ≥ − 31ºC;

t_int =21 + 2ºC; при t_{ex и t} ≤ − 31ºC;

2.4. Характеристика наружных ограждений.

2.5. Теплотехнические характеристики строительных материалов наружных ограждений (λ, s, μ) определяется по приложению 2 [5, прил.Д ].

3. Климатическая характеристика района постройки [ 6, табл.1, 3 ]

- температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки t_ext⁵ (с обеспеченностью 0,92);

- продолжительность отопительного периода z_ht, сут, и средняя температура наружного воздуха t_ht, ºC в течение отопительного периода следует принимать согласно [ 6, табл.11 ] (графы 13−14 – для медицинских и детских учреждений, графы 11−12 – для остальных)] для соответствующего города или населенного пункта;

- средняя температура наиболее холодного месяца t_ext^I, ºC;

- средняя относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца φ_ext^I, %;

- расчетная скорость ветра υ_ext для зимнего периода (максимальная из cредних скоростей) по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16% и более.

 

Таблица 1 - Ориентация фасада здания

Последняя цифра зачетной книжки	Варианты
0; 6		2; 9
С	Ю	В	СВ	СЗ	ЮЗ	ЮВ	З

 

 

1.3 Состав и содержание работы

 

Расчетно-пояснительная часть включает:

I. Теплотехнический расчет ограждений

Для наружных стен здания:

 

1. Определить требуемое сопротивление теплопередаче.

2. Исходя из значений сопротивления (п. 1) определить расчетное сопротивление теплопередаче, сопротивление отдельных слоев наружной стены и толщину теплоизоляционного слоя конструкции. Рассчитать фактическое сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи.

3. Определить санитарно-гигиениченские показатели тепловой защиты здания.

 

Для остальных наружных ограждений здания

4. Определить сопротивление теплопередаче, а также коэффициент теплопередачи чердачного перекрытия (бесчердачного покрытия) и перекрытия над неотапливаемым подвалом (техническим подпольем). Определить коэффициенты теплопередачи полов, расположенных на грунте и на лагах.

9. Определить требуемое сопротивление теплопередаче заполнения светового проема и наружной двери, выбрать конструкцию окна и наружной двери с сопротивлением теплопередаче, большим требуемого.

10. Определить фактические коэффициенты теплопередачи окон, наружной и внутренней дверей и других наружных ограждений.