Расчет тепловой защиты помещения

Министерство образования  Российской Федерации.

Санкт-Петербургский  государственный архитектурно-строительный университет.

 

 

 

 

Кафедра общей и строительной физики.

 

 

 

 

Расчет тепловой защиты помещения.

 

 

 

Выполнил:

Студент СВспв1

Куприянов А.П.

 

 

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2012 г

1. Исходные данные

Пункт строительства - г. Томск

1.1.Климат местности

 

1.Средние месячные температуры, упругости водяных паров воздуха и максимальные амплитуды колебания температуры воздуха.

 

Величина	месяц
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
tн ,˚C	-19,2	-16,7	-10,1	-0,1	8,6	15,3	18,1	15,2	9,2	0,9	-10,9	-17,5
eн , Па	140	160	230	440	700	1200	1530	1360	920	540	260	160
Аtн, ˚C	28,5	25,8	26,9	26,3	24,5	21,8	20,4	21,1	22,1	22,4	24,6	26,0

 

2. Температура воздуха,  ˚C:

                    -средняя наиболее холодной пятидневки     -41,0 ˚C

                    -средняя отопительного сезона                    -8,8 ˚C

3.Продолжительность периода,  сут.:

                    -влагонакопительного 181 

                    -отопительного             234

 

4. Повторяемость П  и скорость ветра V

месяц	характеристика	румбы
		С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Январь     Июль	П, %	6	10	8	5	49	17	2	2
	V, м/с	2,8	3,3	3,1	3,4	5,6	5,0	2,8	2,4
	П, %	15	17	10	8	28	9	6	7
	V, м/с	2,8	3,4	3,0	2,9	3,2	2,8	2,2	2,5

 

1.2. Параметры микроклимата помещения

 

 

Назначение помещения: жилое здание

Температура внутреннего  воздуха t_в=20˚С

Относительная влажность  воздуха φ_в=56 %

Высота ограждения H=30 м

 

 

 

 

 

 

 

1.4. Разрез ограждения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – сухая штукатурка,

2 – кирпич керамический пустотный на цементно-песчаном растворе

(1600 кг/ м³ ),

3 – пенопласт (40 кг/ м³),

4 – воздушная прослойка,

5 – кирпич глиняный на цементно-песчаном растворе (1800 кг/ м³)

 

1.3. Теплофизические характеристики  материалов в конструкции

 

1. При t_в=20˚С и относительной влажности φ_в=56 %, в помещении нормальный режим влажности. [1с.2] СНиП

  2. г. Томск расположен в Нормальной зоне влажности (2).

3. Влажностные условия эксплуатации ограждающей конструкции - Б.

4.Характеристика материалов

Номер слоя	Материал	Номер по прил.	Плотность ρо, кг/м3	Коэффициенты
				Теплопроводности λ , Вт/(м*К)	Паропроницания μ,мг/(м*ч*Па)
1	Сухая штукатурка		1600	0,81	0,12
2	Кирпич керамческий  пустотный на цем-пес растрове		1600	0,64	0,14
3	Пенопласт		40	0,05	0,05
5	Кирпич глиняный на цем-пес растворе		1800	0,81	0,11

 

R4 =0,16 м²*К/Вт

 

II.Определение точки росы

 

При t_в=20˚С максимальная допустимая упругость водяного пара Eв=2338 Па.

Определяем фактическую упругость  водяных паров по формуле:

е_в = =1309 Па.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

Следовательно, точка росы t_р=11,0˚С

 

III.Определение нормы тепловой защиты

 

3.1.Определение нормы тепловой  защиты по условию энергосбережения

1.В заданном городе градусо-сутки отопительного периода

 

ГСОП=X=(t_в-t_от)*z_{от =}(20˚С-(-8,8˚С))*234=6739 град*сут

 

2. Постоянные линейного уравнения для определения приведенного сопротивления стены жилого здания

 

   R=1,4 м²*К/Вт

   β=0,00035 м²/Вт*сут

 

3. Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче, по условию энергосбережения

 

R_оэ =R+β*X=1,4 + 0,00035*6739 = 3,759 м²*К/Вт

 

 

 

3.2. Определение норм  тепловой защиты по условию  санитарии

 

1.По нормам санитарии  в жилом здании перепад температур между воздухом и поверхностью стены не должен превышать Δt^н =4˚С.

2. Коэффициент контактности  наружной стены с наружным воздухом n=1

3.Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены α_в=8,7Вт/(м²*К)

4.Минимально допустимое  сопротивление теплопередаче (требуемое)  по условию санитарии

= -41˚С –расчетная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки

 

R_ос= 1,753 м²*К/Вт 

3.3.Норма тепловой защиты

 

Из вычисленных значений сопротивления теплопередачи выбираем наибольшее.

R_ос< R_оэ

R_о^тр =R_оэ=3,759 м²*К/Вт

 

IV.Расчет толщины утеплителя

 

1.Коэффициент теплоотдачи  зимой на наружной поверхности  стены

α_н =23Вт/(м²*˚С)

2.Сопротивление теплообмену  на поверхности стены

• внутренней (в помещении)

R_в= м²*К/Вт

• наружной (на улице)

R_н= м²*К/Вт

3.Термическое сопротивления слоев конструкции (с известными толщинами)

R₁= 0,012 м²*К/Вт

R₂= 0,594 м²*К/Вт

R₄=0,16 м²*К/Вт

R₅= 0,148 м²*К/Вт

 

4.Требуемое термическое сопротивление утеплителя

 

5.Толщина слоя утеплителя

округляем до строительного  модуля δ₃=0,14м

6.Термическое сопротивление  расчетного слоя после унификации (округления до модуля)

 2,8 м²*К/Вт

7.Общее сопротивление  теплопередачи

 0,115+0,043+0,012+0,594+

+2,8+0,16+0,148 = 3,872 м²*К/Вт

 

V.Проверка внутренней поверхности ограждения на выпадение росы

 

1.Температура  на  внутренней поверхности ограждения 

18,2˚С > t_р=11,0˚С

Выпадения росы на стене не будет

 

2.Термическое сопротивление конструкции

 

= 0,012+0,594+2,8+0,16+0,148 =

= 3,714 м²*К/Вт

 

3.Температура в углу  наружных стен 

 

˚С

τ_у=12,8˚С >t_р=11,0˚С

В углу выпадения росы не будет.

 

 

VI.Проверка выпадения росы в толще ограждения

1.Сопротивление паропроницанию  слоев 

м²*ч*Па/мг

 м²*ч*Па/мг

м²*ч*Па/мг 

 м²*ч*Па/мг

м²*ч*Па/мг

конструкции в целом

 м²*ч*Па/мг

 

2.При среднеянварской   температуре на улице t_нI=-19,2˚С  на внутренней  поверхности будет температура

˚С,

которой будет соответствовать  упругость насыщенных водяных паров 

 

 

 

 

3.Графическим методом  (см. график 1) находим изменение температуры по толще ограждения при средней температуре самого холодного месяца

= 18,7 ˚С 

t_1-2 = 18,5 ˚С 

t_2-3 = 12,8 ˚С

t_3-4 = -14,8 ˚С

t_4-5 = -17,4 ˚С

= -18,9 ˚С 

4.По температурам на  границах слоев находим значения E для этих границ

E_в^* = 2155 Па

E_1-2 = 2125 Па

E_2-3 = 1478 Па

E_3-4 = 168 Па

E_4-5 = 132 Па

E_н^* = 114 Па

   

5.Строим график изменения  значений e и E по толщине ограждения (см. график 2).

e_н = 0,9E_н^* = 0,9*114 = 103 Па

Линии изменения e и E пересекаются, что свидетельствует о выпадении росы в толще ограждения. Необходимо определить границы зоны конденсации и проверить влажностный режим ограждения.

 

 

VII.Проверка влажностного режима ограждения

 

1. Плоскость возможной конденсации находится на границе 3 и 4 слоя.

2. Из графика имеем:

• сопротивление паропроницанию слоев между плоскостью возможной конденсации и внутренней поверхностью ограждения

   м²*ч*Па/мг

• сопротивление паропроницанию слоев между плоскостью возможной конденсации и наружной поверхностью ограждения

 м²*ч*Па/мг

 

4. Средние температуры:

 

• зимнего периода, охватывающего месяцы со средними температурами ниже 5˚С, t_зим  = -14,9˚С;
• весенне-осеннего периода, включая месяцы со средними температурами от –5 до +5 ˚С,t_вес = 0,4˚С;
• летнего периода, охватывающего месяцы со средними температурами более 5 ˚С, t_лет= 13,3˚С;
• периода влагонакопления, к которому относятся месяцы со средними температурами 0˚С и ниже,t_вл = -12,4˚С.

5. Графическим способом находим значение температур в плоскости возможной конденсации, а по ним определяем, пользуясь прилож. 3 и 4, значение E.

 

 

 

Период и его индексы	Месяцы	Число месяцев,z	Наружная температура,t, ˚С	В плоскости конденсации
				t, ˚С	E, Па
1-зимний	Январь, февраль, март, ноябрь, декабрь	5	-14,9	-11,7	223
2-весенне-осенний	Апрель, октябрь	2	0,4	2,4	726
3-летний	Май, июнь, июль, август, сентябрь	5	13,3	13,9	1587
0-влагонакопления	Январь, февраль, март, апрель, ноябрь, декабрь	6	-12,4	-9,5	270

6.Среднегодовая упругость водяных насыщающих паров в плоскости возможной конденсации

 

4.Среднегодовая упругость  водяных паров в наружном воздухе

7.Требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев, которое исключает накопление влаги из года в год