Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Курсовая работа - Теплотехническое проектирование ограждающих конструкций зданий г. Волгоград - файл 1.doc


Курсовая работа - Теплотехническое проектирование ограждающих конструкций зданий г. Волгоград
скачать (286.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc287kb.20.12.2011 08:08скачать

1.doc

Теплотехническое проектирование

ограждающих конструкций зданий.


  1. Теплотехнический расчет наружных стен зданий по зимним условиям эксплуатации.

Параметры климата:

Расчетные климатические параметры наружного воздуха для г.Волгоград приняты в соответствии с СНиП 2.01.01- 82:

- расчетная температура холодной пятидневки tн = - 25 0С;

- температура отопительного периода tоп = - 2,20 С;

- продолжительность отопительного периода zоп = 178 суток.

Расчетные параметры внутреннего воздуха в помещении для холодного периода года следующие:

- температура внутреннего воздуха tв = 18 0С;

- влажностный режим помещения нормальный,  = 55%
^ Определим требуемое сопротивление теплопередаче стен.

Для обеспечения в помещении санитарно гигиенических и комфортных условий, необходимо соблюдать условие:

R0  Rтр0, то есть сопротивление теплопередачи запроектированной конструкции, должно быть больше требуемого сопротивления теплопередаче.

Требуемое сопротивление теплопередаче для стен определяется в соответствии с санитарно-гигиеническими и энергосберегающими требованиями:

R0тр = Rmin + Rэ , где

Rmin – минимальное требуемое сопротивление по санитарно-гигиеническим условиям, определяется по формуле



n – коэффициент принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, для стен n = 1;

tв – температура внутреннего воздуха, по санитарно гигиеническим условиям tв = 180С;

tн – температура наружнего воздуха, принимается равной средней температуре наиболее холодной пятидневке, tн = = - 25 0С;

tн – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности о.к. По СНиП II-3-79*, для стен

tн = 40С;

в – коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции. По СНиП II-3-79* для стен в = 8,7 Вт/м2 0С

Rэ – требуемое сопротивление по условиям энергосбережения, определяется по формуле:

Rэ = 0,0001ГСОПk = 0,000139163,0 = 1,174 м2 0С /Вт;

k – коэффициент энергосбережения, равный для стен в общественных зданиях k = 3,0 м2/Втсут;

ГСОП – градусо-сутки отопительного периода,

ГСОП = (tв – tоп ) zоп = (18 – (-2,2)178 = 3916
Требуемое сопротивление будет равно:

R0тр = 1,174 + 1,235 = 2,409 м2 0С /Вт;
^ Определим толщину утеплителя, запроектированной стеновой конструкции.




Характеристики материалов

для условий эксплуатации Б:

  1. Штукатурка на цементно-песчаном растворе

λ1 = 0,93 Вт/(м оС)

  1. 4. Кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе

λ2 = 0,87 Вт/(м оС)

  1. Пенополистирол плотностью 150кг/м3

λ3 = 0,06 Вт/(м оС)

Расчетное приведенное сопротивление теплопередаче конструкции определим по формуле: Rпр0 = Rв + Rк + Rн ,

где Rв – сопротивление теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, равной 1/в;

Rк – термическое сопротивление ограждающей конструкции, равной сумме термических сопротивлений отдельно взятых слоев состовляющих конструкциюl;

Rн – сопротивление теплоотдачи наружной поверхности ограждения, равной 1/н;

н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции. По СНиП II-3-79* для стен в жилых зданиях в = 23 Вт/м2 0С



k – коэффициент теплотехнической неоднородности, учитывающий теплопередачу через металлические гибкие связи, k = 0,7;

 - толщина (м) отдельно взятого слоя;

;

Для определения неизвестной толщины утеплителя, приравниваем приведенное сопротивление к требуемому сопротивлению ограждающей конструкции, т.е.

Rпр0 = R0тр = 2,87 м2 0С /Вт;

; ут = 0,21 м

Принимает толщину утеплителя равной 250 мм. Общая толщина конструкции ставит 20мм+250м+250мм+120мм = 640мм

Приведенное сопротивление теплопередаче такой конструкции равно:



Т.к. приведенное сопротивление больше требуемого значения (3,34  2,87), конструкция соответствует теплотехническим требованиям.

  1. ^ Расчет распределения температуры в толще ограждения.

Сопротивления теплопередаче отдельно взятых слоев конструкции:

Rв = 0,115 м2 0С /Вт;

R1 = 0,021 м2 0С /Вт;

R2 = 0,287 м2 0С /Вт;

R3 = 4,167 м2 0С /Вт;

R4 = 0,138 м2 0С /Вт;

Rн = 0,043 м2 0С /Вт;

Общее сопротивление теплопередаче R0 = 4,771 м2 0С /Вт;

Значение температуры в любом слое ограждения находится по формуле:



где Ri-1 – сумма сопротивлений предыдущих слоев до расчетной точки;

R0 – общее сопротивление теплопередаче конструкции;













  1. Расчет сопротивления теплопередаче неоднородных стен.

Для расчета приведенного сопротивления теплопередаче разобьем конструкцию на участки плоскостями параллельными и перпендикулярными направлению движения теплового потока.


Шаг1. Разрезаем конструкцию плоскостями параллельными направлению теплового потока, на элементы, состоящие из одного или нескольких слоев, перпендикулярных направлению теплового потока, однородность материала в которых не нарушена.

В таком случае термическое сопротивление ограждающей конструкции находится по формуле:




где R – термическое сопротивление отдельных элементов ограждения;

F – площади отдельных участков конструкции, приведенных к 1м плоскости, перпендикулярной чертежу.

Площади отдельных участков:

FI = 0,5м 1м = 0,5м2;

FII = 0,088м 1м = 0,088м2;

FIII = 0,5м 1м = 0,5м2;

Термическое сопротивление для участка I и Ш, как для многослойной конструкции:

Термическое сопротивление для участка II:



Получим термическое сопротивление теплопередаче в плоскостях направленных параллельно движению теплового потока:



Шаг2. Разрезаем конструкцию плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, на отдельные слои, из которых одни могут состоять из одного материала, а в других однородность материала будет нарушена.

В таком случае термическое сопротивление ограждающей конструкции находится по формуле: R = R1+ R2+ R3+ R4 ;

Термическое сопротивление для 3-го неоднородного слоя находим по формуле:


где R3ут – термическое сопротивление утеплителя в неоднородном слое,

R3ут = 0,27 / 0,06 = 4,5 м2 0С /Вт;

R3ск – термическое сопротивление связующего кирпичного ряда в неоднородном слое, R3ск = 0,27 / 0,87 = 0,31 м2 0С /Вт;
Термическое сопротивление:



Найдем процентное расхождение между двумя значениями сопротивлений:



Так как процентное расхождение не превышает 25%, то

Rк = (3,421+ 22,596) / 3 = 2,871 м2 0С /Вт,
Общее сопротивление теплопередаче рассматриваемой конструкции будет равно:

R0 = 0,115 + 2,871 + 0,043 = 3,029 м2 0С /Вт , полученная величина больше требуемого значения (2,87 м2 0С /Вт), т.е. конструкция удовлетворяет теплотехническим требованиям.


  1. ^ Расчет ограждающей конструкции на теплоустойчивость в теплый период года.

Так как среднемесечная температура июля в г. Волгоград превышает 210С ( tср = 22,90С), проверим на теплоустойчивость многослойную конструкцию.

Основным условием проверки ограждающих конструкций на теплоустойчивость является:

Aв ≤ Автр, то есть амплитуда колебаний температуры на внутренней поверхности конструкции при колебаниях теплового потока не должна превышать требуемого по санитарно гигиеническим нормам значения амплитуды, определяемого по формуле:

Автр = 2,5 – 0,1 (tн – 21);

где tн – среднемесячная температура наружного воздуха за июль, 0С принимаемая согласно СНиП 2.01.01 – 82

Автр = 2,5 – 0,1 (22,9 – 21) = 2,310 C

Амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции Aв определяют по формуле:

Aв = Аtнрасч / v ;

где Аtнрасч - расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха 0С,

v – величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции.

Расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха определяется по формуле:

Аtнрасч = 0,5 Atн + ( p(Imax – Iср) / н)= 0,520,8+ ( 0,6(764 – 184) / 27,80) = 22,920C

где Atн – максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле, 0С, принимаемая согласно СНиП 2.01.01 – 82 (Atн = 20,80C);

p – коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемой по приложению 7 СНиП 2-3-79* (для силикатного кирпича p = 0,6;

Imax , Iср – соответственно максимальное и среднее значение суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), для наружных стен – как для вертикальных поверхностей западной ориентации (для с.ш. 480 Imax = 764 Вт/м2; Iср = 184 Вт/м2)

н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, по летним условиям, определяемый по формуле:

;

V – минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая согласно СНиП 2.01.01 – 82

(V = 3,6 м/c)

Величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха находя по формуле:

;

где e – основание натуральных логарифмов, e = 2,718

D – тепловая инерция ограждающей конструкции, определяемая по формуле:

D = R1 S1 + R2 S2 +…+ Rn Sn;

где R – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции,

S – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев конструкции, принимаемые по приложению 3 СНиП 2-3-79*

1 слой: S1 = 9,60 Вт / м2 0С; R1 =0,02 / 0,93 =0,021 м2 0С / Вт; D1 = 0,2

2 слой: S2 = 9,77 Вт / м2 0С; R2 = 0,25 / 0,87 =0,287 м2 0С / Вт; D2 = 2,8

3 слой: S3 = 0,42 Вт / м2 0С; R3 = 0,25 / 0,06 = 4,167 м2 0С / Вт; D3 = 1,75

4слой: S4 = 9,77 Вт / м2 0С; R4 = 0,12 / 0,87 = 0,138 м2 0С / Вт; D4 = 1,35

Общая величина тепловой инерции: D = 6,1

Определим коэффициенты теплоусвоения наружных поверхностей слоев:

Т.к D2  1; D3  1 и D4  1 , то Y2 = S2 = 9,77; Y3 = S3 = 0,42; Y4 = S4 = 9,77

Т.к. D1  1, то Y1 определим по формуле:



Величина затухания:


Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности панели составит:

Aв = 22,92 / 397 = 0,060С

Что во много раз меньше требуемого значения (Автр = 2,310 C), следовательно стеновая панель отвечает требованиям норм по теплоустойчивости конструкции в теплый период года.

  1. ^ Определение возможности образования конденсата в толще стены.

Для проверки конструкции на наличие зоны конденсации внутри стены определяем сопротивление паропроницанию стены:



 - коэффициент паропроницания принимаемый по приложению 3 СНиП II-3-79*, для каждого отдельного слоя ограждающей конструкции:

1 - Штукатурка на цементно-песчаном растворе

1 = 0,09 мг/(мчПа)

2,4 - Кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе

2 = 0,11 мг/(мчПа)

3 - Пенополистирольные плиты плотностью 150кг/м3

3 = 0,05 мг/(мчПа)
Определяем парциальное давление водяного пара (e) внутри и снаружи стены:

e = E,

где E – давление насыщенного пара при определенной температуре, определяемая по таблице С.2, СП23-101-2004;

 - относительная влажность воздуха в %, для зимнего периода, определяемая по СНиП 2.01.01-82;

- для внутреннего воздуха (при tв = 200C, Eв = 2338Па, в = 55%):

eв = 23380,55 = 1286Па

- для наружнего воздуха (при tн = -260C, Eн = 57Па, в = 86%):

eн = 570,86 = 49Па

По найденным температурам в толще ограждающей конструкции определим значения максимального парциального давления водяного пара:

1-2 = 18,690С, E1-2 = 2156Па

2-3 = 15,920С, E2-3 = 1807Па

3-4 = - 24,250С, E3-4 = 67Па

Рассчитаем действительные парциальные давления водяного пара на границах слоев по формуле:



где Ri-1 – сумма сопротивлений паропроницанию предыдущих слоев до расчетной точки;

R0 – общее сопротивление паропроницанию конструкции;









Вывод: При сравнении величин давлении насыщенного пара и действительных величин парциального давления видим, что графики пересекаются в двух точках, что сведетельствует о наличии зоны конденсации в конструкции.


  1. ^ Расчет сопротивления паропроницания ограждающей конструкции.

Принимаем плоскость конденсации, согласно требованиям СНиП II-3-79*, на наружней грани утеплителя, т.е. плоскость 3-4.

Сопротивление паропроницанию Rв.п. ограждающей конструкции ( от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть больше требуемого значения Rтрп, определяемого по формуле:



где Rн.п. – сопротивление паропроницанию, части ограждающей конструкции, расположенной между наружной поверхностью ограждающей конструкции и плоскостью возможной конденсации:

Rн.п. = 4/4 = 0,12 / 0,11 = 1,091 м2чПа/мг;

eн – средняя упругость водяного пара наружного воздуха за годовой период, определяется по СНиП 2.01.01-82

eн = 330+330+430+690+950+1270+1500+1460+1070+730+540+390/12 = 810Па;

E – упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемая по формуле:

E = (E1z1 + E2z2 + E3z3) / 12 ;

E1,E2,E3 – максимальные значения упругости водяного пара принимаемые по температуре в плоскости возможной конденсации за зимний, весеннее-осенний, летний периоды;

z1,z2,z3 – продолжительность периодов.
Сопротивление теплопередаче до плоскости возможной конденсации:

R = 0,115 + 0,021 + 0,287 + 4,167 = 4,59 м2 0С /Вт;
Средние температуры по месяцам за годовой период:

месяц

янв

фев

мар

апр

май

июн

июл

авг

сен

окт

ноя

дек

tср

-8,6

-8,4

-3,4

5,8

13,7

17,4

19,3

18,2

12,6

5,6

-0,9

-6,2


А) Зимний период, принимаются температуры t < -50C (z1 = 3)

t1 = -8,6-8,4-6,2 / 3 = -7,730C

Температура в плоскости возможной конденсации, и соответствующее ей значение максимальной упругости водяного пара:

E1 = 348Па

Б) Осеннее - весенний период, принимаются температуры -50C < t < 50C (z2=2)

t2 = -3,4-0,9 / 2 = -2,15 0C

Температура в плоскости возможной конденсации, и соответствующее ей значение максимальной упругости водяного пара:

E1 = 548Па

В) Летний период, принимаются температуры t > 50C (z1 = 7)

t3 = 5,8+13,7+17,4+19,3+18,2+12,6+5,6 / 7 = 13,230C

Температура в плоскости возможной конденсации, и соответствующее ей значение максимальной упругости водяного пара:

E1 = 1547Па

Упругость водяного пара в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации:

E = ( 3483 + 5482 + 15477) / 12 = 1044+1096+10829 / 12 = 1081 Па
Требуемое сопротивление паропроницанию:



Расчетное сопротивление паропроницанию от плоскости возможной конденсации до внутренней поверхности:

Rв.п. = 0,222+2,272+5,6 = 8,094 м2чПа/мг

Определим нормируемое сопротивления паропроницанию из условия ограничения влаги за период с отрицательными средними месячными температурами:

;

где z0 – продолжительность влагонакопления, принимаемая равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха согласно СНиП 2.01.01 -82 (для г. Курск: z0 = 198 t0= - 2,40 С)

Температура в плоскости возможной конденсации, и соответствующее ей значение максимальной упругости водяного пара:

E0 = 539Па

w – плотность материала увлажняемого слоя, в данном случае увлажняемым материалом является утеплитель (пенополистирол) – 150кг/м3;

w – толщина увлажняемого слоя, приравниваемая к толщине утепляемого слоя,, т.е. = 250мм=0,25м

wср – предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в материале, принимается согласно СНиП II-3-79*, wср = 25 %

 - определяется по формуле



где e0 – среднее значение упругости водяного пара за период с отрицательными температурами, определяемая по СНиП 2.01.01 -82 (e0 = 460)


Вывод: по условиям недопустимости влагонакопления, данная конструкция соответствует требованиям, так как Rв.п. > Rтрп2 (8,094 м2чПа/мг > 0,825м2чПа/мг)

  1. ^ Расчет изоляции воздушного шума между этажными перекрытиями.

Толщина сплошной междуэтажной плиты перекрытия (h1 = 120мм)

Толщина перегородки из силикатного кирпича (h2 = 120мм)

Определяем скорости продольных волн в ограждениях:

С1 = 2800м/c (для тяжелого бетона)

С2 = 2300 м/c (для кладки из кирпича)

Определяем массу 1м2 несущей плиты перекрытия:

P1 = 0h1 = 25000,12 = 300кг/м3 , где 0 – плотность железобетона

P2 = 0h2 = 14000,12 = 168кг/м3 , где 0 – плотность кирпичной кладки

Найдем индекс собственной изоляции воздушного шума для перекрытия:

Iв.о = 50Дб

Вычислим: m = 300 / 168 = 1,78 соотв. Iв = 2

Индекс изоляции воздушного шума составит Iв = 52Дб.
Вывод: такое перекрытие можно использовать в жилых зданиях между помещениями квартир, так как полученный индекс изоляции воздушного шума больше нормативного значения – 50Дб.


  1. ^ Предварительный расчет естественного освещения по площади помещения.

Рассчитаем световой проем для помещения, габариты которого равны 5000мм на 3000мм.

Площадь помещения – 15м2

Нормируемое значение коэффициента естественного освещения (КЕО), определим по формуле:

eN = eн  mN = 0,7  1 = 0,7%

eн – значение КЕО при боковом освещении, высокой точности разряда зрительной работы, eн = 0,7

mN – коэффициент светового климата, mN = 1
Производим предварительный расчет естественного освещения. По исходной глубине помещения В = 5м и высоте верхней грани светового проема над условной рабочей поверхностью h1 = 2,4м, определяем В / h1 = 2,08

Необходимая площадь светового проема: А0 / Ап = 27%

А0 = 0,27  15 = 4,5 м

Принимаем светопроем размером: 1,7м на 2,6м.


Скачать файл (286.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации