0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теплотехнические характеристики слоёв конструкции

Теплотехнический расчет с примером

Давным-давно здания и сооружения строились, не задумываясь о том, какими теплопроводными качествами обладают ограждающие конструкции. Другими словами, стены делались просто толстыми. И если вам когда-нибудь случалось быть в старых купеческих домах, то вы могли заметить, что наружные стены этих домов выполнены из керамического кирпича, толщина которых составляет порядка 1,5 метров. Такая толщина кирпичной стены обеспечивала и обеспечивает до сих пор вполне комфортное пребывание людей в этих домах даже в самые лютые морозы.

В настоящее же время все изменилось. И сейчас экономически не выгодно делать стены такими толстыми. Поэтому были придуманы материалы, которые могут ее уменьшить. Одни из них: утеплители и газосиликатные блоки. Благодаря этим материалам, например, толщина кирпичной кладки может быть снижена до 250 мм.

Теперь стены и перекрытия чаще всего делают 2-х или 3-х слойными, одним слоем из которых является материал с хорошими теплоизоляционными свойствами. А для того, чтобы определить оптимальную толщину этого материала, проводится теплотехнический расчет и определяется точка росы.

Как производится расчет по определению точки росы вы можете ознакомиться на следующей странице. Здесь же будет рассмотрен теплотехнический расчет на примере.

Необходимые нормативные документы

Для расчета потребуются два СНиПа, один СП, один ГОСТ и одно пособие:

  • СНиП 23-02-2003 (СП 50.13330.2012). «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция от 2012 года [1].
  • СНиП 23-01-99* (СП 131.13330.2012). «Строительная климатология». Актуализированная редакция от 2012 года [2].
  • СП 23-101-2004. «Проектирование тепловой защиты зданий» [3].
  • ГОСТ 30494-96 (заменен на ГОСТ 30494-2011 с 2011 года). «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» [4].
  • Пособие. Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие» [5].

Скачать СНиПы и СП вы можете здесь, ГОСТ — здесь, а Пособие — здесь.

Рассчитываемые параметры

В процессе выполнения теплотехнического расчета определяют:

  • теплотехнические характеристики строительных материалов ограждающих конструкций;
  • приведённое сопротивление теплопередачи;
  • соответствие этого приведённого сопротивления нормативному значению.

Дальше будут приведен пример теплотехнического расчета без воздушной прослойки.

Пример. Теплотехнический расчет трехслойной стены без воздушной прослойки

Исходные данные

1. Климат местности и микроклимат помещения

Район строительства: г. Нижний Новгород.

Назначение здания: жилое .

Расчетная относительная влажность внутреннего воздуха из условия не выпадения конденсата на внутренних поверхностях наружных ограждений равна — 55% (СНиП 23-02-2003 п.4.3. табл.1 для нормального влажностного режима).

Оптимальная температура воздуха в жилой комнате в холодный период года tint= 20°С (ГОСТ 30494-96 табл.1).

Расчетная температура наружного воздуха text, определяемая по температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 = -31°С (СНиП 23-01-99 табл. 1 столбец 5);

Продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой наружного воздуха 8°С равна zht = 215 сут (СНиП 23-01-99 табл. 1 столбец 11);

Средняя температура наружного воздуха за отопительный период tht = -4,1°С (СНиП 23-01-99 табл. 1 столбец 12).

2. Конструкция стены

Стена состоит из следующих слоев:

  • Кирпич декоративный (бессер) толщиной 90 мм;
  • утеплитель (минераловатная плита), на рисунке его толщина обозначена знаком «Х», так как она будет найдена в процессе расчета;
  • силикатный кирпич толщиной 250 мм;
  • штукатурка (сложный раствор), дополнительный слой для получения более объективной картины, так как его влияние минимально, но есть.

3. Теплофизические характеристики материалов

Значения характеристик материалов сведены в таблицу.

Примечание (*): Данные характеристики можно также найти у производителей теплоизоляционных материалов.

Расчет

4. Определение толщины утеплителя

Для расчета толщины теплоизоляционного слоя необходимо определить сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции исходя из требований санитарных норм и энергосбережения.

4.1. Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения

Определение градусо-суток отопительного периода по п.5.3 СНиП 23-02-2003:

Примечание: также градусо-сутки имеют обозначение — ГСОП.

Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче следует принимать не менее нормируемых значений, определяемых по СНИП 23-02-2003 (табл.4) в зависимости от градусо-суток района строительства:

Rreq= a×Dd + b = 0,00035 × 5182 + 1,4 = 3,214м 2 × °С/Вт ,

где: Dd — градусо-сутки отопительного периода в Нижнем Новгороде,

a и b — коэффициенты, принимаемые по таблице 4 (если СНиП 23-02-2003) или по таблице 3 (если СП 50.13330.2012) для стен жилого здания (столбец 3).

4.1. Определение нормы тепловой защиты по условию санитарии

В нашем случае рассматривается в качестве примера, так как данный показатель рассчитывается для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м 3 и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 °С и ниже приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных).

Определение нормативного (максимально допустимого) сопротивления теплопередаче по условию санитарии (формула 3 СНиП 23-02-2003):

где: n = 1 — коэффициент, принятый по таблице 6 [1] для наружной стены;

tint = 20°С — значение из исходных данных;

text = -31°С — значение из исходных данных;

Δtn = 4°С — нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 5 [1] в данном случае для наружных стен жилых зданий;

αint = 8,7 Вт/(м 2 ×°С) — коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 7 [1] для наружных стен.

4.3. Норма тепловой защиты

Из приведенных выше вычислений за требуемое сопротивление теплопередачи выбираем Rreq из условия энергосбережения и обозначаем его теперь Rтр0= 3,214м 2 × °С/Вт .

5. Определение толщины утеплителя

Для каждого слоя заданной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле:

где: δi- толщина слоя, мм;

λi — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт/(м × °С).

1 слой (декоративный кирпич): R1 = 0,09/0,96 = 0,094 м 2 × °С/Вт .

3 слой (силикатный кирпич): R3 = 0,25/0,87 = 0,287 м 2 × °С/Вт .

4 слой (штукатурка): R4 = 0,02/0,87 = 0,023 м 2 × °С/Вт .

Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала (формула 5.6 Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие»):

где: Rint = 1/αint = 1/8,7 — сопротивление теплообмену на внутренней поверхности;

Rext = 1/αext = 1/23 — сопротивление теплообмену на наружной поверхности, αext принимается по таблице 14 [5] для наружных стен;

ΣRi = 0,094 + 0,287 + 0,023 — сумма термических сопротивлений всех слоев стены без слоя утеплителя, определенных с учетом коэффициентов теплопроводности материалов, принятых по графе А или Б (столбцы 8 и 9 таблицы Д1 СП 23-101-2004) в соответствии с влажностными условиями эксплуатации стены, м 2 ·°С/Вт

Толщина утеплителя равна (формула 5,7 [5]):

где: λут — коэффициент теплопроводности материала утеплителя, Вт/(м·°С).

Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм (формула 5.8 [5]):

где: ΣRт,i — сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения, в том числе и слоя утеплителя, принятой конструктивной толщины, м 2 ·°С/Вт.

Из полученного результата можно сделать вывод, что

R = 3,503м 2 × °С/Вт > Rтр0 = 3,214м 2 × °С/Вт → следовательно, толщина утеплителя подобрана правильно.

Влияние воздушной прослойки

В случае, когда в трехслойной кладке в качестве утеплителя применяются минеральная вата, стекловата или другой плитный утеплитель, необходимо устройство воздушной вентилируемой прослойки между наружной кладкой и утеплителем. Толщина этой прослойки должна составлять не менее 10 мм, а желательно 20-40 мм. Она необходима для того, чтобы осушать утеплитель, который намокает от конденсата.

Данная воздушная прослойка является не замкнутым пространством, поэтому в случае ее наличия в расчете необходимо учитывать требования п.9.1.2 СП 23-101-2004, а именно:

а) слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью (в нашем случае — это декоративный кирпич (бессер)), в теплотехническом расчете не учитываются;

б) на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи αext = 10,8 Вт/(м°С).

Примечание: влияние воздушной прослойки учитывается, например, при теплотехническом расчете пластиковых стеклопакетов.

Теплотехнические характеристики слоёв конструкции

(поз. в табл. СП [3])

Внутренний пограничный слой

Внутренняя штукатурка из цем.-песч. раствора (227)

Плиты минераловатные (50)

Наружный экран – керамогранит

Читать еще:  Соленоидные клапаны для газа

Наружный пограничный слой

* – без учёта паропроницаемости швов экрана

Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки принимается по таблице 7 СП [3].

Принимаем коэффициент теплотехнической неоднородности конструкции r= 0,85, тогдаRreq/r= 3,19/0,85 = 3,75 м 2 ×°С/Вт и требуемая толщина утеплителя

= 0,045(3,75 – 0,11 – 0,02 – 0,10 – 0,14 – 0,04) = 0,150 м.

Принимаем толщину утеплителя 3= 0,15 м = 150 мм (кратно 30 мм), и добавляем в табл. 4.2.

По сопротивлению теплопередаче конструкция соответствует нормам, так как приведённое сопротивление теплопередаче Rrвыше требуемого значенияRreq:

4.6. Определение теплового и влажностного режима вентилируемой воздушной прослойки

Расчёт проводим для условий зимнего периода.

Определение скорости движения и температуры воздуха в прослойке

Чем длиннее (выше) прослойка, тем больше скорость движения воздуха и его расход, а, следовательно, и эффективность выноса влаги. С другой стороны, чем длиннее (выше) прослойка, тем больше вероятность недопустимого влагонакопления в утеплителе и на экране.

Расстояние между входными и выходными вентиляционными отверстиями (высоту прослойки) принимаем равным Н= 12 м.

Среднюю температуру воздуха в прослойке tпредварительно принимаем как

Скорость движения воздуха в прослойке при расположении приточных и вытяжных отверстий на одной стороне здания:

м/с.

где – сумма местных аэродинамических сопротивлений течению воздуха на входе, на поворотах и на выходе из прослойки; в зависимости от конструктивного решения фасадной системы= 3…7; принимаем= 6.

Площадь сечения прослойки условной шириной b= 1 м и принятой (в табл. 4.1) толщиной = 0,05 м:F=b= 0,05 м 2 .

Эквивалентный диаметр воздушной прослойки:

.

Плотность воздуха в прослойке

.

Количество (расход) воздуха, проходящего через прослойку:

.

Коэффициент теплоотдачи поверхности воздушной прослойки aпредварительно принимаем по п. 9.1.2 СП [3]:a= 10,8 Вт/(м 2 ×°С).

Сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи внутренней части стены:

(м 2 ×°С)/Вт,

Сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи наружной части стены:

(м 2 ×°С)/Вт,

0,35120 + 7,198(-8,9) = -64,72 Вт/м 2 ,

0,351 + 7,198 =7,470 Вт/(м 2 ×°С).

Уточняем среднюю температуру воздуха в прослойке:

°С,

где с– удельная теплоёмкость воздуха,с= 1000 Дж/(кг×°С).

Средняя температура воздуха в прослойке отличается от принятой ранее более чем на 5%, поэтому уточняем расчётные параметры.

Скорость движения воздуха в прослойке:

м/с.

Плотность воздуха в прослойке

.

Количество (расход) воздуха, проходящего через прослойку:

.

Уточняем коэффициент теплоотдачи поверхности воздушной прослойки:

Вт/(м 2 ×°С).

Сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи внутренней части стены:

(м 2 ×°С)/Вт,

Сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи наружной части стены:

(м 2 ×°С)/Вт,

0,25920 + 2,777(-9,75) = -21,89 Вт/м 2 ,

0,259 + 2,777 =3,036 Вт/(м 2 ×°С).

Уточняем среднюю температуру воздуха в прослойке:

°С

Уточняем ещё несколько раз среднюю температуру воздуха в прослойке, пока значения на соседних итерациях не будут отличаться более, чем на 5% (табл. 4.6).

Теплотехнические характеристики материалов слоев ограждения

№ п/пНаименование материалаПлотность, γ, кг/м 3

Толщина слоя, δ, мКоэффициент теплопроводности λ, Вт/ (м• 0 С)

R, м 2 0 С/Вт
Кирпичная кладка из обыкно- венного глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе0,380,810,469
Пенополистирол0,150,053,0
Кирпичная кладка из обыкно- венного глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе0,250,810,318

Определяем общее сопротивление теплопередачи трехслойной ограждающей конструкции по формуле (8) /23/

R = Rsi + R1 + R2 + R3 + Rse = м 2 • 0 С/Вт

Строим схематический разрез ограждающей конструкции в масштабе термических сопротивлений, превращая тем самым неоднородную трехслойную ограждающую конструкцию в однослойную однородную конструкцию (рис. 1а), размещая при этом численные значения термических сопротивлений от Rsi до Rse .

С левой стороны схематического разреза размещаем два масштаба – один в масштабе положительных и отрицательных температур, второй – в масштабе парциального давления.

С правой стороны от первого схематического разреза вычерчиваем второй разрез трехслойной ограждающей конструкции в масштабе линейных размеров слоев ограждения (рис. 1б).

Рисунок к примеру. Построение графиков распределения температуры, максимальной и действительной упругости водяного пара внутри ограждающих конструкций: а) на схематическом разрезе конструкции, выполненной в масштабе термических сопротивлений: б) – то же, выполненной в линейном масштабе

По масштабу температур находим численные значения температуры внутреннего и наружного воздуха и откладываем их на крайних границах первого схематического разреза.

В связи с тем, что в однослойных однородных конструкциях изменение температуры имеет линейный характер, соединяем крайние точки первого схематического разреза между собой линиейАВ.

Согласно численным значениям температур tint и text по приложению (С) СП 23-101—04 находим соответствующие им численные значения максимального парциального давления водяного пара внутреннего и наружного воздуха:

На масштабе парциального давления устанавливаем максимальные значения парциального давления водяного пара и переносим их в виде точек на крайние границы первого схематического разреза. Полученные точки С и Д соединяем между собой, получая наклонную линию СД.

Используя формулу относительной влажности,

находим численное значение действительного парциального давления водяного пара внутреннего воздуха при температуре tint = + 20 0 C и относительной влажности 55 %

По табл. 1 /24/ определяем численное значение средней месячной относительной влажности наружного воздуха наиболее холодного месяца, которое для г. Казани составляет φext = 83 %.

Рассчитываем действительное парциальное давление водяного пара наружного воздуха для относительной влажности φ = 83 %

Па

Находим на масштабе парциального давления численные значения eint и eext и откладываем их на границах первого схематического разреза в виде точек Е и F, которые затем соединяем наклонной линией ЕF.

После проведения на первом схематическом разрезе наклонных линий АВ, СD и ЕF на границах слоев внутри ограждающей конструкции получаем точки пересечения τsi, τ1, τ2 и τse ; Esi, E1, E2, и Ese ; esi, e1, е2 и еse , которые отображают график изменения температуры, действительного и максимального парциального давления внутри первого схематического разреза.

Для получения фактических графиков изменения температуры, действительного и максимального парциального давления внутри фактической трехслойной ограждающей конструкции точки пересечения на границах слоев первого схематического разреза параллельным переносом переносим на второй схематический разрез.

В. Вывод

1. Полученные в процессе переноса ломаные линии τ′si, τ′1, τ′2 ,τ′se; E′si, Е′1, E′2 ,E′se и e′si, e′1, e′2, e′se являются фактическими графиками изменения температуры, действительного и максимального парциального давления водяного пара внутри рассматриваемой трехслойной ограждающей конструкции, выполненной из разных материалов

2. Более крутой наклон графиков температуры и парциального давления указывает на слой, выполненный из малотеплопроводного материала, а более пологий – наоборот, из теплопроводгого материала.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Да какие ж вы математики, если запаролиться нормально не можете. 8566 — | 7418 — или читать все.

188.64.174.65 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций зданий

Теплотехнический расчет позволяет определить минимальную толщину ограждающих конструкций для того, чтобы не было случаев перегрева или промерзания в процессе эксплуатации строения.

Ограждающие конструктивные элементы отапливаемых общественных и жилых зданий, за исключением требований устойчивости и прочности, долговечности и огнестойкости, экономичности и архитектурного оформления, должны отвечать в первую очередь теплотехническим нормам. Выбирают ограждающие элементы в зависимости от конструктивного решения, климатологических характеристик района застройки, физических свойств, влажно-температурного режима в здании, а также в соответствии с требованиями сопротивления теплопередаче, воздухонипроницанию и паропроницанию.

В чем смысл расчета?

  1. Если во время расчета стоимости будущего строения учитывать лишь прочностные характеристики, то, естественно, стоимость будет меньше. Однако это видимая экономия: впоследствии на обогрев помещения уйдет значительно больше средств.
  2. Грамотно подобранные материалы создадут в помещении оптимальный микроклимат.
  3. При планировке системы отопления также необходим теплотехнический расчет. Чтобы система была рентабельной и эффективной, необходимо иметь понятие о реальных возможностях здания.

Теплотехнические требования

Важно, чтобы наружные конструкции соответствовали следующим теплотехническим требованиям:

  • Имели достаточные теплозащитные свойства. Другими словами, нельзя допускать в летнее время перегрева помещений, а зимой – излишних потерь тепла.
  • Разность температур воздуха внутренних элементов ограждений и помещений не должна быть выше нормативного значения. В противном случае может произойти чрезмерное охлаждение тела человека излучением тепла на данные поверхности и конденсация влаги внутреннего воздушного потока на ограждающих конструкциях.
  • В случае изменения теплового потока температурные колебания внутри помещения должны быть минимальные. Данное свойство называется теплоустойчивостью.
  • Важно, чтобы воздухонепроницаемость ограждений не вызывала сильного охлаждения помещений и не ухудшала теплозащитные свойства конструкций.
  • Ограждения должны иметь нормальный влажностный режим. Так как переувлажнение ограждений увеличивает потери тепла, вызывает в помещении сырость, уменьшает долговечность конструкций.

Чтобы конструкции соответствовали вышеперечисленным требованиям, выполняют теплотехнический расчет, а также рассчитывают теплоустойчивость, паропроницаемость, воздухопроницаемость и влагопередачу по требованиям нормативной документации.

Теплотехнические качества

От теплотехнических характеристик наружных конструктивных элементов строений зависит:

  • Влажностный режим элементов конструкции.
  • Температура внутренних конструкций, которая обеспечивает отсутствие на них конденсата.
  • Постоянная влажность и температура в помещениях, как в холодное, так и в теплое время года.
  • Количество тепла, которое теряется зданием в зимний период времени.

Итак, исходя из всего перечисленного выше, теплотехнический расчет конструкций считается немаловажным этапом в процессе проектирования зданий и сооружений, как гражданских, так и промышленных. Проектирование начинается с выбора конструкций – их толщины и последовательности слоев.

Задачи теплотехнического расчета

Итак, теплотехнический расчет ограждающих конструктивных элементов осуществляется с целью:

  1. Соответствия конструкций современным требованиям по тепловой защите зданий и сооружений.
  2. Обеспечения во внутренних помещениях комфортного микроклимата.
  3. Обеспечения оптимальной тепловой защиты ограждений.

Основные параметры для расчета

Чтобы определить расход тепла на отопление, а также произвести теплотехнический расчет здания, необходимо учесть множество параметров, зависящих от следующих характеристик:

  • Назначение и тип здания.
  • Географическое расположение строения.
  • Ориентация стен по сторонам света.
  • Размеры конструкций (объем, площадь, этажность).
  • Тип и размеры окон и дверей.
  • Характеристики отопительной системы.
  • Количество людей, находящихся в здании одновременно.
  • Материал стен, пола и перекрытия последнего этажа.
  • Наличие системы горячего водоснабжения.
  • Тип вентиляционных систем.
  • Другие конструктивные особенности строения.

Теплотехнический расчет: программа

На сегодняшний день разработано множество программ, позволяющих произвести данный расчет. Как правило, расчет осуществляется на основании методики, изложенной в нормативно-технической документации.

Данные программы позволяют вычислить следующее:

  • Термическое сопротивление.
  • Потери тепла через конструкции (потолок, пол, дверные и оконные проемы, а также стены).
  • Количество тепла, требуемого для нагрева инфильтрирующего воздуха.
  • Подбор секционных (биметаллических, чугунных, алюминиевых) радиаторов.
  • Подбор панельных стальных радиаторов.

Теплотехнический расчет: пример расчета для наружных стен

Для расчета необходимо определить следующие основные параметры:

  • tв = 20°C – это температура воздушного потока внутри здания, которая принимается для расчета ограждений по минимальным значениям наиболее оптимальной температуры соответствующего здания и сооружения. Принимается она в соответствии с ГОСТом 30494-96.

  • По требованиям ГОСТа 30494-96 влажность в помещении должна составлять 60%, в результате в помещении будет обеспечен нормальный влажностный режим.
  • В соответствии с приложением B СНиПа 23-02-2003, зона влажности сухая, значит, условия эксплуатации ограждений – A.
  • tн = -34 °C – это температура наружного воздушного потока в зимний период времени, которая принимается по СНиП исходя из максимально холодной пятидневки, имеющей обеспеченность 0,92.
  • Zот.пер = 220 суток – это длительность отопительного периода, которая принимается по СНиПу, при этом среднесуточная температура окружающей среды ≤ 8 °C.
  • Tот.пер. = -5,9 °C – это температура окружающей среды (средняя) в отопительный период, которая принимается по СНиП, при суточной температуре окружающей среды ≤ 8 °C.

Исходные данные

В таком случае теплотехнический расчет стены будет производиться с целью определения оптимальной толщины панелей и теплоизоляционного материала для них. В качестве наружных стен будут использоваться сэндвич-панели (ТУ 5284-001-48263176-2003).

Комфортные условия

Рассмотрим, как выполняется теплотехнический расчет наружной стены. Для начала следует вычислить требуемое сопротивление теплопередачи, ориентируясь на комфортные и санитарно-гигиенические условия:

n = 1 – это коэффициент, который зависит от положения наружных конструктивных элементов по отношению к наружному воздуху. Его следует принимать по данным СНиПа 23-02-2003 из таблицы 6.

Δt н = 4,5 °C – это нормируемый перепад температуры внутренней поверхности конструкции и внутреннего воздуха. Принимается по данным СНиПа из таблицы 5.

αв = 8,7 Вт/м 2 °C – это теплопередача внутренних ограждающих конструкций. Данные берутся из таблицы 5, по СНиПу.

Подставляем данные в формулу и получаем:

R тр = (1 × (20 – (-34)) : (4,5 × 8,7) = 1,379 м 2 °C/Вт.

Условия энергосбережения

Выполняя теплотехнический расчет стены, исходя из условий энергосбережения, необходимо вычислить требуемое сопротивление теплопередачи конструкций. Оно определяется по ГСОП (градусо-сутки отопительного периода, °C) по следующей формуле:

tв – это температура воздушного потока внутри здания, °C.

Zот.пер. и tот.пер. – это продолжительность (сут.) и температура (°C) периода, имеющего среднесуточную температуру воздуха ≤ 8 °C.

ГСОП = (20 – (-5,9)) ×220 = 5698.

Исходя из условий энергосбережения, определяем R тр методом интерполяции по СНиПу из таблицы 4:

R тр = 2,4 + (3,0 – 2,4)×(5698 – 4000)) / (6000 – 4000)) = 2,909 (м 2 °C/Вт)

Далее, выполняя теплотехнический расчет наружной стены, следует вычислить сопротивление теплопередаче R:

d – это толщина теплоизоляции, м.

l = 0,042 Вт/м°C – это теплопроводность минераловатной плиты.

αн = 23 Вт/м 2 °C – это теплоотдача наружных конструктивных элементов, принимаемый по СНиПу.

R = 1/8,7 + d/0,042+1/23 = 0,158 + d/0,042.

Толщина утеплителя

Толщина теплоизоляционного материала определяется исходя из того, что R = R тр , при этом R тр берется при условиях энергосбережения, таким образом:

2,909 = 0,158 + d/0,042, откуда d = 0,116 м.

Подбираем марку сэндвич-панелей по каталогу с оптимальной толщиной теплоизоляционного материала: ДП 120, при этом общая толщина панели должна составлять 120 мм. Аналогичным образом производится теплотехнический расчет здания в целом.

Необходимость выполнения расчета

Запроектированные на основании теплотехнического расчета, выполненного грамотно, ограждающие конструкции позволяют сократить затраты на отопление, стоимость которого регулярно увеличиваются. К тому же сбережение тепла считается немаловажной экологической задачей, ведь это напрямую связано с уменьшением потребления топлива, что приводит к снижению воздействия негативных факторов на окружающую среду.

Кроме того, стоит помнить о том, что неправильно выполненная теплоизоляция способна привести к переувлажнению конструкций, что в результате приведет к образованию плесени на поверхности стен. Образование плесени, в свою очередь, приведет к порче внутренней отделки (отслаивание обоев и краски, разрушение штукатурного слоя). В особо запущенных случаях может понадобиться радикальное вмешательство.

Очень часто строительные компании в своей деятельности стремятся использовать современные технологии и материалы. Только специалисту под силу разобраться в необходимости применения того или иного материала, как отдельно, так и в совокупности с другими. Именно теплотехнический расчет поможет определиться с наиболее оптимальными решениями, которые обеспечат долговечность конструктивных элементов и минимальные финансовые затраты.

Теплотехнические характеристики слоёв конструкции

Сэндвич-панели производство и продажа

  • Контакты:
  • Москва
  • Воронеж
  • Ростов-на-Дону
  • Челябинск
  • Нижний Новгород
  • Производство

Теплотехнические свойства строительных материалов

Строительные материалы, используемые для ограждающих конструкций, должны быть не только прочными и долговечными, но и обладать надлежащими теплотехническими свойствами, например теплопроводностью, теплоемкостью, огнестойкостью, огнеупорностью, термической стойкостью.

Теплопроводность — способность материала передавать теплоту через свою толщу при наличии разности температур по обе стороны материала. Теплопроводность зависит от вида материала, пористости, характера пор, его влажности и плотности, а также от средней температуры, при которой происходит передача теплоты. Значение теплопроводности характеризуется коэффициентом теплопроводности λ, равным количеству теплоты, проходящей через образец материала толщиной 1 м, площадью 1 м2 за 1 ч при разности температур на противоположных поверхностях образца в 1 ° С, Вт/(м · ° С):

где Q — количество проходящей теплоты, Дж; а — толщина слоя материала, м; А — площадь, через которую проходит тепловой поток, м ; t 2 — t 1 — разность температур по обеим сторонам слоя материала, ° С; Z — время прохождения теплового потока, ч.

В строительной технике коэффициент теплопроводности является одной из главных характеристик стеновых и теплоизоляционных материалов. Ниже приводится теплопроводность некоторых теплоизоляционных материалов.


Теплопроводность некоторых теплоизоляционных материалов

Теплоемкость — способность материала поглощать при нагревании определенное количество теплоты. Она характеризуется коэффициентом теплоемкости С, Дж/ (кг ·° С):

где Q — количество теплоты, затраченной на нагревание материала от t 1 до t 2 , Дж; m — масса материала, кг; t 2 — t 1 — разность температур до и после нагревания, ° С.

Теплоемкость материалов необходимо учитывать при теплотехнических расчетах ограждающих конструкций, при расчете степени подогрева материалов для зимних бетонных и каменных работ, а также при проектировании печей.

Огнестойкость — способность материалов выдерживать без разрушений одновременное действие высоких температур и воды. Пределом огнестойкости конструкции называется время (в часах) от начала огневого испытания до появления одного из следующих признаков: сквозных трещин, обрушения, повышения температуры на необогреваемой поверхности более чем на 140 ° С в среднем или на 180 ° С в любой точке по сравнению с температурой до испытания. Предел огнестойкости кирпичной стены толщиной в один кирпич равен 5,5 ч; незащищенных стальных колонн — 0,25; балок, ферм, плит, панелей стен из железобетона — 0,5 ч.

По огнестойкости строительные материалы делятся на три группы: несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Несгораемые материалы (бетон, кирпич, асбестовые материалы) под действием высокой температуры или огня не тлеют и не обугливаются; трудносгораемые материалы (например, арболит, фибролит, асфальтобетон) с трудом воспламеняются, тлеют и обугливаются, но происходит это только при наличии источника огня; сгораемые материалы (дерево, толь, пластмассы) воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня.

Огнеупорность — способность материала противостоять длительному воздействию высоких температур, не деформируясь и не расплавляясь. По степени огнеупорности материалы подразделяются на огнеупорные (например, шамотные изделия) — выдерживающие действие температур от 1580 ° С и выше, тугоплавкие (например, гжельский кирпич), выдерживающие температуру 1360 . 1580 ° С, легкоплавкие (обыкновенный керамический кирпич), выдерживающие температуру ниже 1350 ° С.

Термическая стойкость материала характеризуется максимальной величиной длительно действующей температуры, при которой конструкционные свойства материала сохраняются. Например, для древесины термическая стойкость равна 50 ° С, обычного бетона — 200 . 250, полимербетона — 140 ° С.

Состав конструкции и теплотехнические характеристики применяемых материалов

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО СОСТОЯНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ

Выполнила:ст.гр. СГС-211
Руководитель:Левитский В.Е.

НОРМАТИВНЫЙ РАСЧЁТ НА ПАРОПРОНИЦАЕМОСТЬ НАРУЖНОЙ СТЕНЫ

Исходные данные

· Рассматриваемые помещения – ванная комната (tв = 25°С, jв = 75%) и жилая комната (tв = 20°С, jв = 55%),

где tв и jв – температура и относительная влажность внутреннего воздуха.

· Пункт (район) строительства – г. Москва.

· Температура и влажность наружного воздуха по месяцам:

tн – средняя месячная температура воздуха, °С; (табл. 5.1 СП 131);

eн – среднее месячное парциальное давление водяного пара, гПа (табл. 7.1 СП 131).

Температура и влажность наружного воздуха

МесяцыIIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXII
tн, ºС-7,8-7,1-1,36,413,016,918,716,811,15,2-1,1-5,6
eн, гПа2,82,93,96,29,112,414,714,010,47,05,03,6

· Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха за годовой период: eн = 7,7 гПа = 770 Па (по табл. 7.1 СП 131).

· Годовой цикл изменения температур делим на три периода: зимний (период влагонакопления), летний (период испарения влаги) и переходный (осенний, весенний); для каждого периода определяем средние значения температуры и влажности наружного воздуха (табл. 1.2).

Анализ расчётных параметров наружного воздуха

Индекс периодаРасчётный периодМесяцыРасчётные параметры наружного воздуха, по месяцамПродолжи-тельность периода, z, мес.Расчётные параметры наружного воздуха, средние за период
text, ºСeext, Паtext, ºСeext, Па
зимний text +5 ºСIV6,412,6
V13,0
VI16,9
VII18,7
VIII16,8
IX11,1
X5,2
переходный — 5 ºС ≤ text ≤ +5 ºСXI-1,1-1,2
III-1,3

Состав конструкции и теплотехнические характеристики применяемых материалов

· Состав конструкции и теплотехнические характеристики слоёв приведены в табл. 1.3.

Состав конструкции и теплотехнические характеристики применяемых материалов

№ слояПоз. в табл. Т.1 СП 50Наименование слоёвПлот-ность r, кг/м 3Толщина слоя d, мРасчётные коэффициенты при условиях эксплуатации Б
тепло-проводности l, Вт/(м×°С)паропро-ницаемости m, мг/(м×ч×Па)
внутренняя штукатурка из цем.-песч. раствора0,020,930,09
кладка из кирпича глиняного обыкновенного0,250,810,11
плиты минераловатные МВП180-1250,150,0450,32
кладка из кирпича керамического0,120,640,14

· Сопротивление теплопередаче наружной стены:

= 0,114 + 0,021 + 0,308 + 3,333 + 0,187 + 0,043 = 4,006 м 2 ×°С/Вт.

Проверка условия непревышения допустимой массовой влажности материала

· Допустимое количество влаги, которое может поглотить 1м² теплоизоляционного слоя:

,

где Dw, rw, dw – те же, что в п. 1.4; 1000 – переводной множитель из кг в г.

Вывод:

Общее количество конденсата в стене превышает допустимый предел его увлажнения: Pw = 489 г/м 2 > DP = 450 г/м 2 , то есть условие ограничения накопления влаги не выполняется. Необходимо предусмотреть дополнительный слой пароизоляции. Такие же результаты даёт нормативный расчёт.

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНО-ВЛАЖНОСТНОГО СОСТОЯНИЯ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЗДАНИЯ

Выполнила:ст.гр. СГС-211
Руководитель:Левитский В.Е.

НОРМАТИВНЫЙ РАСЧЁТ НА ПАРОПРОНИЦАЕМОСТЬ НАРУЖНОЙ СТЕНЫ

Исходные данные

· Рассматриваемые помещения – ванная комната (tв = 25°С, jв = 75%) и жилая комната (tв = 20°С, jв = 55%),

где tв и jв – температура и относительная влажность внутреннего воздуха.

· Пункт (район) строительства – г. Москва.

· Температура и влажность наружного воздуха по месяцам:

tн – средняя месячная температура воздуха, °С; (табл. 5.1 СП 131);

eн – среднее месячное парциальное давление водяного пара, гПа (табл. 7.1 СП 131).

Температура и влажность наружного воздуха

МесяцыIIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXII
tн, ºС-7,8-7,1-1,36,413,016,918,716,811,15,2-1,1-5,6
eн, гПа2,82,93,96,29,112,414,714,010,47,05,03,6

· Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха за годовой период: eн = 7,7 гПа = 770 Па (по табл. 7.1 СП 131).

· Годовой цикл изменения температур делим на три периода: зимний (период влагонакопления), летний (период испарения влаги) и переходный (осенний, весенний); для каждого периода определяем средние значения температуры и влажности наружного воздуха (табл. 1.2).

Анализ расчётных параметров наружного воздуха

Индекс периодаРасчётный периодМесяцыРасчётные параметры наружного воздуха, по месяцамПродолжи-тельность периода, z, мес.Расчётные параметры наружного воздуха, средние за период
text, ºСeext, Паtext, ºСeext, Па
зимний text +5 ºСIV6,412,6
V13,0
VI16,9
VII18,7
VIII16,8
IX11,1
X5,2
переходный — 5 ºС ≤ text ≤ +5 ºСXI-1,1-1,2
III-1,3

Состав конструкции и теплотехнические характеристики применяемых материалов

· Состав конструкции и теплотехнические характеристики слоёв приведены в табл. 1.3.

Состав конструкции и теплотехнические характеристики применяемых материалов

№ слояПоз. в табл. Т.1 СП 50Наименование слоёвПлот-ность r, кг/м 3Толщина слоя d, мРасчётные коэффициенты при условиях эксплуатации Б
тепло-проводности l, Вт/(м×°С)паропро-ницаемости m, мг/(м×ч×Па)
внутренняя штукатурка из цем.-песч. раствора0,020,930,09
кладка из кирпича глиняного обыкновенного0,250,810,11
плиты минераловатные МВП180-1250,150,0450,32
кладка из кирпича керамического0,120,640,14

· Сопротивление теплопередаче наружной стены:

= 0,114 + 0,021 + 0,308 + 3,333 + 0,187 + 0,043 = 4,006 м 2 ×°С/Вт.

Последнее изменение этой страницы: 2017-02-19; Нарушение авторского права страницы

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector