Тепловая защита зданий

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

                                      

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра «Архитектура»

 

 

 

 

Расчет тепловой защиты здания

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка группы А09-1

Рубова. А.

Преподаватель: Короян Ю.С.

 

 

Тюмень 

2012

СОДЕРЖАНИЕ

1. Исходные данные          2

2. Расчет наружной  стены жилого здания

2.1.Первый этап расчета         4

2.2.Второй этап расчета         6

2.3.Третий этап расчета         7

3. Распределение температуры в ограждающей конструкции, определение положения точки росы          8

4. Заключение           9

5. Список литературы                 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.

 

• Район строительства: г. Омск;
• Группа здания: жилая;
• Тип ограждающей конструкции в соответствии с рисунком.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Деревянная обшивка (Дуб), толщина 8 мм.

2. Плиты минераловатные, повышенной жесткости на органофосфатном связующем,, плотность 200 кг/м³, толщина х мм.

3. Блок из газобетона, толщина = 200 мм, плотность 1000 кг/м³

4. Воздушная прослойка t=40мм

5 Гипсокартон t=8мм, плотность 800 кг/м³

 

• Расчетная средняя температура внутреннего воздуха жилого здания, t _int= 20º C
• Относительная влажность внутреннего воздуха жилого здания , φ_int=45 %
• Расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ºС, для всех зданий , предназначенных для сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневке обеспеченностью 0,92, t_ext= -39ºС

• Расчетный коэффициент теплопроводности материала слоев О.К. λ, Вт/(м ºС), принимаем по приложению Д (СП 23-101-2004), исходя из условий эксплуатации О.К. (А или Б), которое определяем по влажностному режиму помещения и зоне влажности района строительства, города Омска. Влажностной режим помещения при  t _int= 20º C и φ_int=45 % – сухой. Зону влажности на территории города находим по карте зон влажности территории РФ (г. Омск относится к сухой зоне). Таким образом, по сухому влажностному режиму помещения и сухой зоне, к которой относится город, условие эксплуатации О.К. – А (СНиП 23-02-2003, табл. 2).

λ₁=0,1 Вт/(м ºС)

λ₂=0,064 Вт/(м ºС)

R al=0,165 Вт/(м ºС)

λ₄=0,4 Вт/(м ºС)

λ₅=0,15 Вт/(м ºС)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.РАСЧЕТ НАРУЖНОЙ СТЕНЫ ЖИЛОГО ЗДАНИЯ.

 

2.1. ПЕРВЫЙ ЭТАП РАСЧЕТА

На первом этапе расчета  тепловой защиты здания необходимо определить толщину утеплителя для данного района строительства, на основе предварительного определения градусо-суток отопительного периода D_d,  ºС сут.:

 

D_d =(t_int - t_ht) z_ht,                           (1)

 

где D_d – градусо-сутки отопительного периода,  ºС сут.

 

t_int – расчетная средняя температура внутреннего воздуха жилого здания,  ºС

t_ht – средняя температура наружного воздуха, отопительного периода, принимаемая для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 ºС, ºС.

t_ht = -8,7 ºC (СНиП 23-01-99*)

z_ht - продолжительность, отопительного периода, принимаемая для периода со среднеуточной температурой наружного воздуха не более 8º С, сут.

z_ht = 230 сут (СНиП 23-01-99*)

D_d =(20-(-8,7)) 230=6601 ºC сут

По значению D_d по табл. 4 (СНиП 23-02-03) определяем нормируемое значение сопротивления теплопередаче R_reg, м² ºС/Вт (для стены жилого здания). Так как значение D_d не принимает табличной величины, то необходимо воспользоваться формулой:

R_reg=aD_d +b=0,00035×6601+1,4=3,71 м² ºС/Вт,

(как определять коэффициенты a и b см. примечание 1 этой таблицы).

Далее определяем приведенное сопротивление  теплопередаче R₀, м²ºС/Вт (R₀≥ R_reg). R₀ находим как сумму термических сопротивлений отдельных слоев с учетом сопротивлений теплопередаче внутренней и наружной поверхностей О.К. (R_si и R_se) по формуле:

 

R₀=R_si +R₁+R₂+R_al+R₅+R_se       (2)

 

Где R_si и R_se соответственно равны : R_si=1/α_int и R_se=1/α_ext

α_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности О.К.

α_int =8,7 Вт/(м²ºС) принимаемый по табл. 7 (СНИП 23-02-2003);

α_ext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности О.К.

α_ext= 23 Вт/(м²ºС) принимаемый по табл 8 (СНИП 23-02-2003)

      R₁, R₂,…,R_n – термическое сопротивление отдельных слоев О.К., Вт/(м²ºС), которые равны: R₁=δ_i/λ_i, R_{al = 0.2 (СП 23-101-2004 табл.7)}

где δ_i - толщина i-го слоя О.К.

Формула (2) примет вид:

R₀=1/α_int  + δ₁/λ₁+ δ₂/λ₂+ δ₄/λ₄+ δ₅/λ₅+1/α_ext.

Так как  R₀≥ R_reg ., то подставляем числовые значения и получаем:

R_reg= R₀=0,115+0,008/0, 1+ х/0,064+ 0.165+ 0,008/0,15 + 0,043=3,71, откуда выражаем х.

х=0,208 то есть 208 мм

Принимаем х=208 мм (берем две плиты по 100мм (ГОСТ 21880-94*))

R₁= 0,08; R₂= 3,28; R₄= 0,165; R₅= 0,053

Тогда  R₀ =0,115+0,08+3,28+0,165 + 0,053 + 0,043=3,71ºС/Вт

Таким образом, общая толщина О.К, составляет

δ_О.К.=δ₁+ δ₂+ δ₄+ δ₅=8+200+40+8=256 мм, которая обеспечивает требования тепловой защиты зданий по показателю «а»:

R₀=3,71 м² ºС/Вт> R_reg=3,71 м² ºС/Вт

2.2. ВТОРОЙ ЭТАП РАСЧЕТА

На втором этапе расчета  тепловой защиты здания необходимо определить расчетный температурный перепад Δt₀, ºС, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности О.К., который не должен превышать нормируемой величины Δt_n, ºС. Для наружных стен жилых зданий Δt_n=4 ºС по таблице 5 (СНИП 23-02-2003)

Расчетный температурный перепад  определяем по формуле:

Δt₀=n(t_int-t_ext)/(R₀×α_int)            (3)

Где: n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху,       n=1 по табл 6, (СНИП 23-02-2003)

t _int = 20º C

t_ext = -39 º C

R_0и = 3,71 м² ºС/Вт

α_int = 8,7 м² ºС/Вт, тогда подставляя числовые значения в формулу (3), получим:

Δt₀=1(20-(-39))/(8,7×3,71)=1,82 º C

Таким образом, расчетный  температурный перепад Δt₀=1,82 º C не превышает нормируемого значения Δt_n=4ºС, что удовлетворяет первому санитарно-гигиеническому условию показателя «б».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. ТРЕТИЙ ЭТАП РАСЧЕТА

На третьем этапе  расчета тепловой защиты здания необходимо проверить выполнение требования второго  условия санитарно-гигиенического показателя: температура внутренней поверхности О.К. должна быть не ниже температуры токи росы внутреннего воздуха помещения, то есть τ_{si ≥} t_d.

Температуру внутренней поверхности τ_si, ºС, многослойной О.К.  следует определять по формуле:

τ_si=t_int-Δt₀

Подставляя уже известные  значения, получим:

τ_si=20-1,82=18,18ºС

Исходя из значений t_int= 20º C и φ_int=45 %  с помощью таблицы р (СНиП 23-101-2004) найдем значение температуры тоски росы: t_d = 10,7ºС.

Таким образом, температура  внутренней поверхности ограждающей конструкции τ_si=18,18 ºС больше температуры точки росы внутреннего воздуха t_d=10,7 ºС, т.е. τ_si ≥ t_d, что удовлетворяет второму санитарно-гигиеническому условию показателя «б».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В ОГРАЖДАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ

Определение положения  точки росы в О.К.

Определим значения температур поверхностей всех слоев ограждающей конструкции: τ₁, τ₂, τ₄, τ₅. Воспользуемся формулой определения теплового потока при стационарных условиях:

Q=const

Q=Δt_ok/R₀

(t_int-τ_si)/R_si=( τ_si-τ₁)/R₅=( τ₁- τ₂)/R₄=( τ₂- τ₄)/R₂=( τ₄- τ_se)/R₁=( τ_se-t_ext)/R_se

1) найдем τ₁из выражения (t_int-τ_si)/R_si=( τ_si-τ₁)/R₅

t_int=20ºС

τ_si= 18,18 ºС

R_si=0,115 м² ºС/Вт

R₅=0,008/0,15=0,053 м² ºС/Вт

Получим: τ₁=17,29 ºС

2) найдем τ₂ из выражения  (t_int-τ_si)/R_si=( τ₁- τ₂)/R₄

R₄=0,2м² ºС/Вт

τ₂=14,16ºС

3) найдем  τ₄  из выражения  (t_int-τ_si)/R_si=( τ₂- τ₄)/R₂

R₂=3,28 м² ºС/Вт

τ₄= -37,1 ºС

4) найдем τ_se из выражения  (t_int-τ_si)/R_si=( τ₄-τ_se)/R₁

R₁=0,008/0,1=0,08 м² ºС/Вт

τ_se= -38,4 ºС (температура внешней поверхности О.К.)

Таким образом, получается, что точка росы (t_d=10,7ºС) находится в утеплителе ограждающей конструкции.

 

 

4.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основной  задачей расчета тепловой защиты зданий является проектирование ограждающей конструкции, с учетом требований предъявляемых СНиП 23-02-2003.

Требования  тепловой защиты здания считаются выполненными, если в жилых и общественных зданиях будут соблюдены требования показателей "а" и "б" либо "б" и "в". В зданиях производственного назначения необходимо соблюдать требования показателей "а" и "б". Требованиям показателей "б" должны отвечать все виды ограждающих конструкций, с целью обеспечения комфортных условий пребывания человека в помещении и предотвращение увлажнения, намокания и появления плесени на внутренних поверхностях О.К.

Требования СНиП 23-02-2003 «а» и «б» выполнены, значит, принятая ограждающая конструкция удовлетворяет климатическим условиям г. Омска.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1.СНиП 23-02-2003 Тепловая  защита зданий. -М.: ФГУП ЦПП, 2004.-25 с.

2.СНиП 23-01-99* Строительная климатология.- М.: ФГУПП ЦПП, 2005.-70 с.

3. Свод правил по  проектированию и строительству  23-101-2004 Проектирование тепловой  защиты зданий.- М.: ФГУПП ЦПП,2005.- 139 с.

4. ГОСТ 30494-96 Здания жилые  и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.- М.: ФГУПП ЦПП,2005.-15 с.

5. Методические указания по тепловой защите зданий дисциплины – «Архитектурная физика», «Строительная физика» для студентов специальности 270102 «Промышленное и гражданское строительство», 270301 «Архитектура», 270105 «Городское строительство и хозяйство», 270115 «Экспертиза и управление недвижимостью», 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция», 270302 «Дизайн архитектурной среды» (всех форм обучения)/ Горбаченко В.А., Короян Ю.С., Саидова О.Ш.- Тюмень: ТюмГАСУ, 2007.-25с.