Всё для

Студента

Проверка соответствия помещения теплотехническим требованиям

Проверка Диплома

1.Выборка исходных данных


.1 Климат местности


Исходные данные по СНиП 23 01-99

Пункт строительства - БЛАГОВЕЩЕНСК Амурской области.


1)Средние месячные температуры, упругости водяных паров воздуха


Вели чинаМесяцIIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXIItВ, ?С-24,3-18,6-9,42,610,917,821,419,112,22,1-11,3-21,8ев, Па80110220420730143019401730106049020090

) Температура воздуха, ?С :

·средняя наиболее холодной пятидневки -34

·средняя отопительного периода -11,5

3) Продолжительность периодов, сут. :

·влагонакопления z0= 171

·отопительного zот= 212

4) Повторяемость П и скорость ветра ?


МесяцХарактеристикаРУМБССВВЮВЮЮЗЗСЗЯнварьП, %21511661149?, м/c3,41,91,71,81,81,51,93,3

1.2 Параметры микроклимата помещения


. Назначение помещения - общественное

. Температура внутреннего воздуха в здании tв =20 ?С

. Относительная влажность внутреннего воздуха в здании ?в =55%

. Высота здания Н = 34м

.Разрез рассчитываемого ограждения


,5 - железобетон;

2,4 - воздух;

3 -минераловатные плиты жесткие (300 кг/м3)


1.3 Теплофизические характеристики материалов


) Определяем влажностный режим помещения по табл.1 [1] :в =20 ?С, ?в = 55 % режим - нормальный

) По карте прил.1 [1, с.14] определяем зону влажности, в которой расположен заданный населенный пункт: Хабаровск - зона 2 - нормальная

) По прил.2. [1, с.15] определяем влажностные условия эксплуатации ограждающей конструкции: Б

) Из прил.3 [1, с.15…23] выписываем значения характеристик материалов, составляющих данную конструкцию


№ слояМатериал слоя№ позиции по прил.3Плотность ?, кг/м3?,м толщина слояКоэффициентыТеплопроводности ?, Вт/(м· К)R, термическое сопротивление, м2К/ВСопротивление паропроницаемости Rп=?/µПаропроницания ?, мг/(м·ч·Па)1Железобетон125000,0452,040,0221,5000,033Минераловатные плиты жесткие333000,3000,093,3330,7320,415Железобетон125000,0452,040,0221,5000,03

2.Определение точки росы


1.1) Из прил.1 «Методических указаний…» находим упругость насыщающих воздух водяных паров : tв =20 ?С Ев=2338Па

2) Вычисляем фактическую упругость водяных паров, Па, по формуле

ев= ?в· Ев/100, где ?в = 55 % : ев= 55·2338/100 = 1285,9 Па

) По численному значению ев обратным ходом по прил.1 «Методических указаний…» определяем точку росы tр с точностью до 0,1 ?С : tр= 10,7 ?С

3. Определение нормы тепловой защиты


.1 Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения


1)Определяем градусо - сутки отопительного периода по формуле


ГСОП = X= (tв - tот) · zот ,


где tв - расчетная температура внутреннего воздуха, ?Сот -средняя температура отопительного периода, ?С

zот - продолжительность отопительного периода, сут.


ГСОП = Х = (20+11,5)·212= 6678


2)Рассчитываем нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче по формуле, м2К/Вт (значения R и ? берутся из таблицы):


Rоэ=R+?*X = 1,4+0,00035·6678=3,737


3.2 Определение норм тепловой защиты по условию санитарии


1) По табл.2 [1, с.4] определяем нормативный перепад между температурой воздуха в помещении и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции: ?tн = 4,0 о С

) По табл.3 [1,с.4] определяем корректирующий множитель n, учитывающий степень контактности ограждения с наружным воздухом: n= 1

) По табл.4 [1,с.4] находим коэффициент теплоотдачи внутренней поверхностью ограждающей конструкции: ?в= 8,7 Вт/( м2 К)

) Вычисляем нормативное сопротивление теплопередаче по условию санитарии, по формуле:


Rос = ( tв - tн)·n/ (?в· ?tн ), м2 К/Вт


где tн - расчетная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки.


Rос = (20+34)·1/(8,7·4,0)=1,552


.3 Норма тепловой защиты


Определяем


Rо : Rоэ= 3,737 (м2*К/Вт) Rо= Rоэ= 3,737 (м2 К/Вт)

Rос=1,552 (м2*К/Вт)

4. Расчет толщины утеплителя


) По табл.6 [1,с.5] определяем коэффициент теплоотдачи наружной поверхностью ограждения внешней среде: ?н= 23, Вт/(м2 К)

) Вычисляем сопротивление теплообмену, м2*К/Вт:

на внутренней поверхности Rв =1/ ?в= 1/8,7=0,115

на наружной поверхности Rн =1/ ?н=1/23=0,043

3)Определяем термические сопротивления слоев конструкции с известными толщинами, м2 К/Вт, по формуле Ri =?i/?i :

R1,5 = 0,045/2,04=0,022

R2 = 0,14 R4 =0,165

4)Вычисляем минимально допустимое(требуемое) сопротивление утеплителя по формуле


Rут = R0 - (Rв + Rн +?Rиз ), м2 К/Вт


где ?Rиз - суммарное сопротивление слоев с известными толщинами :


Rут = 3,737-(0,115+0,043+0,022+0,14+0,165+0,022)=3,23


5)Вычисляем толщину утепляющего слоя, м, по формуле ?ут=?ут *Rут :

?ут= 0,09·3,23=0,291 м

6)Округляем толщину утеплителя до унифицированного значения, кратного строительному модулю для минераловатных слоев 2 см: ?ут= 0,3м

7)Вычисляем термическое сопротивление утеплителя(после унификации), м2 К/Вт (вместо индекса - порядковый номер слоя):

Rут = R3 = 0,3/0,09=3,333 м2 К/Вт

8)Определяем общее термическое сопротивление ограждения с учетом унификации, м2 К/Вт, по формуле

Rо = Rв+Rн +Rут + ?Riиз :

Rо = 0,115+0,043+3,333+0,022+0,14+0,165+0,022=3,84 м2 К/Вт

5. Проверка внутренней поверхности ограждения на выпадение росы


1)Вычисляем температуру на внутренней поверхности ограждения, ?С

по формуле


?в=tв - ((tв - tн )· Rв/ Rо) :

?в= 20-((20+34)·0,115/3,84)=18,4 ?С


?в> tр, следовательно, согласно указаниям п.2.10 [1,с.6], роса на поверхности не выпадет.

2)Определяем термическое сопротивление конструкции, м2 К/Вт:


R = ?Ri = 0,022+0,14+3,23+0,165+0,022=3,579


) Вычисляем температуру в углу стыковки наружных стен по формуле (для R=0,6…2,2 м К/Вт)


?у= ?в- (0,175 - 0,039R)·( tв - tн) :

?у= 18,383- (0,175-0,039*3,579)·(20+34)=16,5 0С


) ?у> tр, следовательно, согласно указаниям п.2.10 [1,с.6], роса в углу не выпадет.

6.Проверка на выпадение росы в толще ограждения


1)Определяем сопротивление паропроницанию, м2·ч·Па/мг, каждого слоя по формуле


Rпi =?i/?i :


Rп1,5 = 0,045/0,03=1,5

Rп2,4 = 0

Rп3 = 0,291/0,41=0,71

и конструкции в целом:


? Rп =3,71


2)Вычисляем температуру на поверхности ограждения по формуле п.1 разд.5 при температуре tн = tнI самого холодного месяца :


?вI= 20-((20+24,3)·0,115/3,84)=18,7 ?С

микроклимат помещение влажностный ограждение

3)По прил.1 «Методических указаний…» находим максимальную упругость Ев* =2155 Па, отвечающую температуре ?вI = 18,7 ?С

4)Графическим методом определяем изменение температуры по толщине ограждения при средней температуре самого холодного месяца.

На оси абсцисс последовательно откладываем значения сопротивлений Rв, R1, R2, R3, R4, R5, Rн, составляющих в целом Rо. На оси ординат откладываем значение температуры внутреннего воздуха tв и значение средней температуры самого холодного месяца (января).

На пересечении построенной линии, соединяющей точку со значением температуры внутреннего воздуха и точку с температурой самого холодного месяца (января), с границами слоев определяем значения температур на границах.

?в= 18,8 ?С1-2 = 18,4 ?С2-3 = 17?С3-4 = -21,6?С4-5 = -23,4 ?С

?н= - 23,8 ?С

5)Для температур, определенных на границах слоев, по прил. 1 и 2 «Методических указаний…» находим максимальные упругости водяных паров Е на этих границах.

Ев = 2169 Па

Е1-2= 2115 Па

Е2-3= 1937Па

Е3-4= 93Па

Е4-5= 77Па

Ен= 69 Па

6)По аналогии с п.4, только в координатных осях Rп и Е строим разрез ограждения. По всем границам слоев откладываем найденные в п.5 значения упругостей Е.

7)На внутренней поверхности конструкции на рис.2 откладываем значение упругости паров в помещении ев =1285,9 Па (найденной в п.2 разд.2), а на наружной - значение ен= 0,9· Ен =62,1 Па , соединяем их прямой линией.

)В 3-ем слое линия максимальной упругости проходит ниже линии е, значит, в этом слое вводим вспомогательные точки. Для этого на рис.1 на температурной линии 3-го слоя намечаем через равные промежутки три точки, определяем для них температуру, а по температурам находим максимальные упругости Е, используя прил.1 и 2 «Методических указаний…». Найденные упругости откладываем на рис.2 в том же слое, разделив его так же, как на рис.1. По вспомогательным точкам проводим линию Е.

Так как линия е пересекает линию Е, то необходимо проверить влажностный режим конструкции.

7.Проверка влажностного режима ограждения


1)Из точек ев и ен проводим касательные к кривой линии Е. Находим плоскость возможной конденсации. По графику определяем сопротивление паропроницанию слоёв, расположенных между внутренней поверхностью ограждения и плоскостью конденсации Rпв=2,2 м2чПа/мг, а так же между этой плоскостью и наружной поверхностью ограждения Rпн=1,51 м2чПа/мг .

2)Находим положение плоскости возможной конденсации на температурном графике на рис.1.

)Определяем средние температуры:

§зимнего периода, который охватывает месяцы со средними температурами ниже - 5?С :


tзим= (tI+ tII+ tIII+ tXI+ tXII)/5= (-24,3-18,6-9,4-11,3-21,8)/5=-17,1?C


§весенне - осеннего периода, который охватывает месяцы со средними температурами от -5?С до +5?С:


tво=( tIV+ tX)/2=(2,6+2,1)/2=2,4?C


§летнего периода, охватывающего месяцы со средними температурами более +5?С:


tл= (tV+ tVI+ tVII+ tVIII+ tIX)/5= (10,9+17,8+21,4+19,1+12,2)/5=16,3?C


§периода влагонакопления, к которому относятся месяцы со средними температурами 0?С и ниже: tвл=tзим=-17,1 ?С

4)Эти температуры откладываем на наружной плоскости рис.1 и полученные точки соединяем с tв. Пересечения линий с плоскостью конденсации дают температуры в этой плоскости для соответствующих периодов года, по которым также определяем максимальные упругости Е.


Период и его индекс месяцыЧисло месяцев zНаружная температура периодаТемпература и максимальная упругость в плоскости конденсации t, ?С Е, Па1- зимнийI,II,III, XI,XII5- 17,1 ?С-16,31452- весенне-осеннийIV,X22,4 ?С2,87473-летнийV,VI,VII, VIII,IX,516,3 ?С16,318530-влагонакопленияI,II,III, XI,XII5-17,1 ?С-16,3145

5)Вычисляем среднегодовую упругость насыщающих водяных паров в плоскости возможной конденсации, Па, по формуле


Е=(Е1·z12·z23·z3)/12:

Е=(145·5+747·2+1853·5)/12=949,5


6)Определяем среднегодовую упругость водяных паров в наружном воздухе, Па, по формуле ен =?еi/12(еi берем из таблицы п.1 подразд.1.1):


енг =(80+110+220+420+730+1430+1940+1730+1060+490+200+90)/12

=708,3


7)Вычисляем требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев конструкции, м2·ч·Па/мг, при котором обеспечивается накопление влаги в увлажняемом слое из года в год по формуле Rтр1=(ев- Е)·Rпн/(Е - енг):

Rтр1=(1285,9 -949,5)·1,51/(949,5-708,3)=2,106

Rтр1< Rпв =2,2, значит, соответствует требованиям ГОСТа.


8)Определяем среднюю упругость водяных паров в наружном воздухе для влагонакопления, Па, по формуле


ео =? енiо /zо :

ео = (80+110+220+200+90)/5=140


енiо - среднемесячные упругости для месяцев, имеющих температуры tн?0?С(в данном случае месяцев зимнего периода).

zо- число таких месяцев в периоде.

9)Вычисляем требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев конструкции, м2·ч·Па/мг, ограничивающих приращение влажности(в увлажняемом слое) в допустимых пределах по формуле


:

Rтр-2=(1285,9-?)/((?-140)/1,51+(300·106· 0,280·3)/100·150·24)=1,121


где ? - толщина увлажняемого слоя, м

zо- продолжительность периода влагонакопления, выраженная в часах

? - плотность увлажняемого материала

??ср - допустимое приращение средней влажности, % по табл.14[1,с.13]

Rтр-2< Rпв =2,28 , значит, соответствует требованиям ГОСТа.

8.Проверка ограждения на воздухопроницание


1)Определяем плотность воздуха в помещении ?в ,кг/м3, при температуре tв=19?С и на улице ?н при температуре самой холодной пятидневки tн=-32?С по формуле


?=?·P/R·T ,


где ? - молярная масса воздуха, равная 0,029 кг/моль

P - барометрическое давление; принимаем равным 101 кПа

R - универсальная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль·К)

T - температура воздуха, К


?в = 0,029·101000/8,31·(273+19)=1,20

?н = 0,029·101000/8,31·(273-32)=1,46


2)Вычисляем тепловой перепад давления, Па, по формуле


?Рт=0,56(?н - ?в )·g·Н,


где g - ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2

Н - высота здания, м.


?Рт=0,56(1,46 - 1,20 )·9,81·48=68,560


3)Определяем расчетную скорость ветра v, принимая в качестве таковой максимальное значение скорости ветра из тех румбов за январь месяц, на которых повторяемость ветра составляет 16 % и более. В нашем случае v=7,9 м/с.

4)Вычисляем ветровой перепад давления, Па, по формуле ?Рв=0,3· ?н ·v2:


?Рв=0,3· 1,46 ·(7,9)2=27,335


и суммарный(расчетный) перепад давления, Па, по формуле ?Р= ?Рв+ ?Рт


?Р=27,335+68,560=95,895


5)Находим по табл.12 [1,с.11] допустимую воздухопроницаемость ограждения Gн: для промышленных зданий Gн=0,5 кг/(м2·ч)

6)Определяем требуемое(минимально допустимое) сопротивление инфильтрации, м2·ч·Па/кг, по формуле Rтр = ?Р/ Gн:


Rтр = 95,895/0,5=191,79


7)Определяем по прил.9 [1,с.26] сопротивление воздухопроницанию каждого слоя :


Номер слояМатериалТолщина слоя, ммПункт прил.9Сопротивление Rнi, м2·ч·Па/кг1,5железобетон45188292Плиты минераловатные2802510

) Находим располагаемое сопротивление воздухопроницанию, м2·ч·Па/кг, по формуле


Rн=? Rнi : Rн=8829*2+10=17668


Rн> Rтр , следовательно, соответствует нормам.

Заключение


Конструкция отвечает нормативным требованиям при следующих условиях:

§по тепловой защите

§по влажностному режиму поверхности и толщи

§по инфильтрации

Выходные данные для смежных расчетов сооружения :

§общая толщина стены : ?общ=450 мм

§масса 1 м2 ограждения, кг/м2


? = m/F=??i·?i= 0,045·2500+0,040·350=386


§сопротивление теплопередаче Rо=3,840 м2 К/Вт

§коэффициент теплопередачи К=1/ Rо=0,260 Вт/ м2 К

§действующий перепад давления ?Р=95,895 Па

Список литературы


1. СНиП II - 3 - 79*. Строительная теплотехника/ Минстрой России. М., 1995. 28 с.

. Фокин К. Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. М.: Стройиздат, 1973. 240 с.