 |
Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций здания
|
|
|
|
Б) температура внутренних поверхностей ограждающих конструкций должна быть не ниже минимально допустимых значений.
1. Требования к составу и содержанию курсовой работы
«Теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания»
Состав курсовой работы:
1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, исходя из зимних условий эксплуатации
2. Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций здания
3. Расчет влажностного режима ограждающей конструкции
Курсовая работа состоит из графической и расчетной частей и оформляется в виде пояснительной записки и прилагаемых чертежей.
Пояснительная записка содержит:
- выбор расчетных параметров внутреннего и наружного воздуха;
-определение необходимой толщины слоя утеплителя и сопротивления теплопередаче стены;
- проверку выполнения санитарно-гигиенического требования;
- выбор конструкции окна по требуемому сопротивлению теплопередаче;
- расчет влажностного режима ограждающей конструкции с использованием графоаналитического метода Фокина-Власова;
- при необходимости – расчет дополнительного слоя пароизоляции.
Примерный объем пояснительной записки 8 – 10 страниц.
Графическая часть курсовой работы состоит из 3-4-х листов формата А4 и содержит:
- график распределения температур в стене по периодам года (1 лист);
- графики изменения парциального давления водяного пара в стене для периодов года (2- 3 листа в зависимости от числа периодов).
В тексте записки приводятся основные формулы, пояснения, расчеты и таблицы. Следует указать размерности рассчитываемых величин. В конце каждой части курсовой работы необходимо сделать выводы.
Для выполнения курсовой работы преподаватель выдает студенту вариант исходных данных. Исходные данные включают:
|
|
|
- место строительства;
- назначение здания с указанием коэффициента остекленности фасада;
- конструктивное решение многослойной ограждающей конструкции.
Например:
Место строительства: Воронеж
Ограждающая конструкция: наружная стена жилого здания
Коэффициент остекленности фасада: 17 %
| Ограждающая конструкция | № слоя | Материал | Плотность ρ, кг/м3 | Толщина слоя δ, м |
| Известково-песчаный раствор | 0,02 | ||
| Кирпич.кладка из обыкн. глинян. кирпича на цем.-песчаном р-ре | 0,25 | |||
| Плиты минераловатные | ||||
| Кирпичная облицовка из керам. пустотного кирпича на цементно-песчаном р-ре | 0,12 |
2. Подготовка к выполнению курсовой работы
Перед выполнением расчета следует заполнить таблицу 1.
Таблица 1
Теплофизические характеристики материала слоев наружной ограждающей конструкции
| № слоя | Материал | Плотность ρ, кг/м3 | Толщина слоя δ, м | Коэф-т теплопровод-ности λ, Вт/(м∙ºС) | Коэф-т паропрони- цаемости μ, мг/м∙ч∙Па |
Для выбора теплофизических характеристик материалов и заполнения таблицы 1 необходимо определить следующие параметры.
1) По таблице А.1 Приложения А определить и выписать расчетные значения температуры и относительной влажности внутреннего воздуха помещений данного здания: tint и φint, соответственно.
2) По таблице А.2 Приложения А найти влажностный режим помещений.
3) По таблице Г.1 Приложения Г (или Приложению Б – карте зон влажности) определить зону влажности места строительства.
4) По таблице В.1 Приложения В установить условия эксплуатации ограждающих конструкций (А или Б).
5) Из таблицы В.2 Приложения В выписать в таблицу 1 коэффициенты теплопроводности и паропроницаемости материалов данного ограждения.
|
|
|
3. Методика выполнения работы
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, исходя из зимних условий эксплуатации
Расчет проводится с целью:
- определить необходимую толщину теплоизоляционного слоя,
- определить фактическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции,
- проверить выполнение санитарно-гигиенического требования.
Порядок расчета
1.1. Определение требуемого сопротивления теплопередаче Rreq
Требуемое сопротивление теплопередаче Rreq определяется в зависимости от градусо-суток отопительного периода в районе строительства D, °С · сут.
Градусо-сутки D рассчитываются по формуле
D = (tint – tht)· zht, (1)
где tint – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, найденная в предыдущем пункте;
tht, zht – средняя температура наружного воздуха и продолжительность в сутках отопительного периода. Принимаются для периода с температурой наружного воздуха не более 10°С – при проектировании лечебно-профилактических и детских учреждений, и не более 8°С – в остальных случаях (табл. Г.1 Приложения Г).
Значение Rreq рассчитывают по формуле
Rreq = a · D + b, (2)
где a и b – коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы В.5 Приложения В для соответствующих групп зданий и вида ограждающих конструкций.
1.2. Определение необходимой толщины слоя утеплителя
Решение этой задачи осуществляется из условия равенства фактического сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции требуемому значению:
R0 = Rreq. (3)
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, состоящей из n слоев, определяется по формуле
, (4)
где δi – толщина слоя i, м;
λi – коэффициент теплопроводности материала слоя i, Вт/(м· °С) (таблица 1);
отношение 
- это термическое сопротивление i –го слоя ограждения (обозначается Ri);
αint – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности конструкции, Вт/(м2· °С), принимается по табл.В.4 Приложения В;
αext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения (таблица В.3 Приложения В);
и 
- термические сопротивления слоев воздуха у внутренней и наружной поверхностей конструкции.
Неизвестная толщина слоя теплоизоляции находится из выражения (4) с использованием условия (3).
|
|
|
Например, для трехслойной стены, сопротивление теплопередаче определяется по формуле
Приравнивая фактическое сопротивление теплопередаче требуемому значению, выразим толщину слоя утеплителя δ2 по формуле
. (5)
Найденную толщину слоя округляем в большую сторону с точностью до 0,01 м.
1.3. Определение термического сопротивления слоя утеплителя и фактического сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R0
После определения толщины вычисляем термическое сопротивление слоя утеплителя (в примере с трехслойной стеной оно равно δ2 / λ2).
Толщины и термические сопротивления всех слоев сводим в таблицу 2 (толщины воздушных слоев не учитываем). Сумма термических сопротивлений равна фактическому сопротивлению теплопередаче R0 (формула (4)). Согласно нормам по тепловой защите зданий должно выполняться условие: R0 ≥ Rreq. Делаем вывод о том, удовлетворяет ли данная ограждающая конструкция нормам.
Таблица 2
Толщины и термические сопротивления слоев ограждающей конструкции
| Наименование слоя | Толщина δi, м | Термическое сопротивление Ri, м2· °С/ Вт |
| Слой воздуха у внутренней поверхности | - | |
| 1-ый слой | ||
| 2-ой слой | ||
| ..................................................... | ||
| Слой воздуха у наружной поверхности | - | |
| Σ |
1.4. Проверка выполнения санитарно-гигиенического требования
В холодный период года температура внутренней поверхности ограждения tsi несколько ниже, чем температура воздуха помещения tint. Воздух, соприкасаясь с холодной поверхностью, также будет охлаждаться. Если температура поверхности достаточно низкая, водяной пар, содержащийся в воздухе, будет конденсироваться на ней в виде мелких капель.
Конденсация влаги из воздуха будет происходить, если температура внутренней поверхности ограждения окажется ниже точки росы внутреннего воздуха. Образовавшийся конденсат приводит к отсыреванию поверхности, появлению на ней плесени и т.д., что вредно сказывается на здоровье людей. Поэтому практически для всех помещений устанавливается санитарно-гигиеническое требование, согласно которому должно быть исключено выпадение конденсата на всех участках внутренней поверхности наружных ограждений (кроме окон). Следовательно, должно выполняться условие
|
|
|
tsi > td,
где td – точка росы внутреннего воздуха.
1.4.1. Определение точки росы
1) Парциальное давление водяного пара, содержащегося в воздухе помещения, e int, Па, рассчитывается по формуле:
Температура внутреннего воздуха tint и относительная влажность внутреннего воздуха jint определены ранее в соответствии с заданием.
Парциальное давление насыщенного водяного пара E принимается при данной температуре внутреннего воздуха tint по таблице Д.1 Приложения Д.
2) Определим точку росы td. Это температура, при которой данное парциальное давление водяного пара eint будет являться давлением насыщенного водяного пара. Находим в табл. Д.1 значение парциального давления водяного пара, ближайшее к рассчитанному значению eint. По таблице определяем температуру, соответствующую этому значению. Это и будет точка росы воздуха помещения td.
Парциальное давление рассчитывается с точностью до целых, температура – с точностью до 0,1º.
1.4.2. Определение температуры внутренней поверхности ограждения tsi
Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции tsi рассчитывается по формуле
tsi = tint - Dt, (1.7)
где Dt – температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности, рассчитывается по формуле
, (1.8)
В этой формуле text – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки по табл. Г.1 Приложения Г.
Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций здания
В ходе расчета проводятся:
- выбор окон по требуемому сопротивлению теплопередаче,
- проверка обеспечения минимальной температуры на внутренней поверхности.
2.1. По заданию принимается коэффициент остекленности фасада f.
f – это выраженное в процентах отношение площадей окон к суммарной площади наружных стен, включающей светопроемы, все продольные и торцевые стены.
2.2. Если коэффициент остекленности фасада f не превышает 18% - для жилых зданий и 25% - для общественных зданий, то конструкция окон выбирается следующим образом.
По формуле (2) с использованием данных таблицы В.5 Приложения В определяется значение требуемого сопротивления теплопередаче Rreq.
Приведенные сопротивления теплопередаче светопрозрачных конструкций R0 даны в таблице В.6 Приложения В. Выбираем конструкцию окна с R0 ≥ Rreq.
|
|
|
2.3. Если коэффициент остекленности фасада f более 18% - для жилых зданий и более 25% - для общественных зданий, то следует выбрать окна с приведенным сопротивлением теплопередаче R0 :
не менее 0,51, если D £ 3500, °С×сут;
не менее 0,56, если 3500 < D £ 5200, °С×сут;
не менее 0,65, если 5200 < D £ 7000, °С×сут.
Конструкцию окна выбираем из таблицы В.6 Приложения В.
2.4. Температура внутренней поверхности остекления окон зданий (кроме производственных) tsi должна быть не ниже + 3°С, для производственных зданий - не ниже 0°С.
По формуле (7) определяется разность температур D t между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности остекления. Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности окон aint принимается по табл. В.4 Приложения В.
Температура внутренней поверхности остекления tsi рассчитывается по формуле
tsi = tint - Dt (8)
Если в результате расчета окажется, что tsi меньше требуемой, то следует выбрать другое конструктивное решение заполнения окон с целью обеспечения выполнения этого требования.
|
|
|
