Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций зданий

Федеральное агентство по образованию

Филиал государственного образовательного учреждения

«Воронежский государственный архитектурно строительный университет»

в городе Борисоглебске







Кафедра теплогазоснабжения, отопления и вентиляции.















КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: « Строительная теплофизика»

На тему:  «Теплотехнический расчет наружных

ограждающих конструкций зданий»









	

	

	

			Выполнил:   студент гр.331

	Крицкий В.Н.

	Руководитель: преподаватель

		Глушков А. Ю.

	

	

	

	

	Борисоглебск 2009


Содержание

	1.Введение…………………………………………………………………..	

		2.	Исходные данные ……………………………………………………….	

	3.	Расчет теплозащитных характеристик

	наружных ограждений ………………………..

	4.Анализ теплового режима наружного ограждения…………………….	

		5.Проверка наружных ограждений на паропроницаемость……………………..	

		6.Проверка наружных ограждений на теплоустойчивость…………………. 

			7. Проверка наружных ограждений на воздухопроницаемость………

			8.Общие выводы по курсовой работе…………………………………….			

	9.Список используемых источников……………………………………….	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Введение.

Целью курсовой работы является углубление и обобщение теоретических зданий, полученных при изучении дисциплины «Строительная теплофизика»,освоение методики и приобретение практических навыков при выполнении теплотехнического расчёта наружных ограждающих конструкций отапливаемых зданий.

Курсовая работа состоит из шести разделов, в которых показаны методики определения климатологической характеристики района строительства и определение теплофизических свойств материалов; описываются принципы расчёта теплозащитных характеристик  наружных ограждений; показан анализ теплового режима ограждений, способы их проверки на паропроницаемость, теплоустойчивость и воздухопроницаемость.













































1. Исходные данные для выполнения курсовой работы

		1.1 Район строительства: город Ростов-на-Дону 

	вариант №1
Варианты ограждающих конструкций:

	наружная стена - вариант №1

	покрытие - вариант №1

-пол первого этажа - вариант №1

Назначение: жилое.

Расчётные параметры внутреннего воздуха:

	температура tв=18 °C.

	относительная влажность φв=60%.
Режим эксплуатации здания: нормальный.

	1.2	Климатологическая характеристика  района строительства 

	Климатологическую характеристику г. Ростов-на-Дону определяем по СНиП 23-01-99 [2] или по прил. 2 и данные вносим в таблицу №1

	Таблица №1

Климатологическая характеристика г. Ростов-на-Дону

№

Наименование величины

Обозначение

Размерность

Числовое значение

Примечание

1

Средняя температура наиболее холодной пятидневки

tx5

°C

-22

СНиП 23-01-99 [2,табл 1]

2

Средняя температура наиболее холодного месяца

txм

°C

-33

СНиП 23-01-99 [2,табл 1]

3

Средняя относительная влажность наружного воздуха

φхм

%

85

СНиП 23-01-99 [2,табл 1]

4

Средняя температура за отопительный  период

tоп

°C

-0,6

СНиП 23-01-99 [2,табл 1]

5

Продолжительность отопительного периода

Zоп

сут/год

102



СНиП 23-01-99 [2,табл 1]

6

Средняя температура периода с  отрицательными

среднемесячными температурами

tо

°C

-3,6

СНиП 23-01-99 [2,табл 1]

7

Продолжительность периода с отрицательными среднемесячными температурами

Zo

сут/год

171

СНиП 23-01-99 [2,табл 1]



8

Средняя температура самого жаркого месяца (июль)

ttм

°C

29,1

СНиП 23-01-99 [2,табл 1]

9

Максимальная амплитуда

Температурных колебаний  колебаний температуры в июле

Atн

°С

12,2

СНиП 23-01-99 [2,табл 1]

10

Максимальная из средних скоростей ветра по румбам в январе

Vхм

м/с

4,4

СНиП 23-01-99 [2,табл 1]

11

Минимальная из средних скоростей ветра по румбам в июле

Vтм

м/с

3,6



СНиП 23-01-99 [2,табл 1]

12

Максимальное из средних значений суммарной солнечной радиации: а) на горизонтальную поверхность

б) на вертикальную поверхность



            Jmax

Jср



Jmax

Jср





Вт/м2

733

328



370

149



СНиП 2.01.01-82 [3,прил 5]



СНиП 2.01.01-82 [3,прил 7]

13

Средняя температура наружного воздуха по месяцам

t1

t2

t3

t4

t5

t6

t7

t8

t9

t10

t11

t12

°С

-5,7

-4,8

0,6

9,4

16,2

20,2

23,0

22,1

16,3

9,2

2,5

-2,6

СНиП 2.01.01-82 [2,табл 3]





















1.3 Теплофизические свойства материалов

По [4, прил.1] определяем зону влажности г. Ростов-на-Дону – сухая, затем по [4, прил.2] определяем условия эксплуатации ограждающих конструкций – А.

Характеристики строительных материалов, выбранных наружных ограждений определяем по [4, прил.3] и сводим в табл. 2

		

	

	Таблица №2

Наименование

N по прил. 3

δ, мм

ρ, кг/м3

ΔW%

λ, Вт/(м°С)

S  Вт/(м2оС)

μ, мг/м*ч*Па

Наружная стена.















1.Цементно- песчаный р-р

183

20

1800

2

0,76

9,6

0,09

2.Бетон аглопоритобетон

136

200

1800

5

0,85

10,82

0,075

З. Вермикулитобетон

144

?X

600

8

0,16

2,87

0,15

4. Бетон аглопоритобетон

136

150

1800

5

0,85

10,82

0,075

5.Цементно- песчаный р-р

183

15

1800

2

0,76

9,6

0,09

Чердачное перекрытие















1. Ж/б пустотная панель

181

220

2500

2

1,92

17,98

0,03

2. Рубероид

204

1,5

600

0

0,17

3,53

-

3. Вермикулит вспученный

78

?X

200

1

0,09

1,08

0,23

4. Цементно-песчанная стяжка

183

30

1800

2

0,76

9,6

0,09

Пол первого этажа.















1. Ж/б плита

181

120

2500

2

1,92

17,98

0,03

2. Вермикулит вспученный

78

?X

200

1

0,09

1,08

0,23

3. Стяжка из листового-  асфальта бетона

203

15

2100

0

1,05

16,43

0,008

4. Прослой из холодной мастики

200

1

1400

0

0,27

6,8

0,008

5. Паркет (дуб поперёк волокон)

176

18

700

10

0,18

5,0

0,05




2. Расчёт теплозащитных характеристик наружных ограждений 

Расчёт теплозащитных характеристик производим для наружной стены, чердачного покрытия и перекрытия над подвалом (пол первого этажа) по следующему алгоритму:

	Определяем сопротивление теплопередачи наружногоограждения, требуемого по санитарно-гигиеническим нормам:

	

		                                     					(1)

где 

tв – расчётная температура внутреннего воздуха , °C

tн –  расчётная зимняя температура наружного воздуха , °С;

n - коэффициент ,принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по [4, табл. 3]

αв - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по [ 4, табл.4] 

∆tн — нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции. Принимается по [4, табл. 4]

Определяем сопротивление теплопередачи наружного ограждения, требуемое из условий энергосбережения по [4, табл.1,б] или табл.3

Для определения необходимого сопротивления теплопередачи наружного ограждения для жилых зданий, требуемого из условий энергосбережения, можно использовать следующую зависимость:

						(2)

Zо.п. – продолжительность отопительного периода, сут/год;

а, в - интерполяционные коэффициенты, принимаемые по таблице 4;

to.п. - средняя температура за  отопительный период ,°C



		

	

	

	

	Таблица №3

Обозначение

Наружная стена

Покрытие

Перекрытие над подвалом

Окно

а

1,4

2,2

1,9

0,3

в

0,35

0,5

0,45

0,025







В качестве расчётного требуемого термического сопротивления теплопередачи наружного ограждения выбираем большее значение из требуемых термических сопротивлений, рассчитанных по формулам (1),(2).



Определяем термическое сопротивление материальных слоёв конструкции многослойного ограждения без теплоизоляционного слоя:



		

			         (3)

									



Rв - сопротивление конвективному теплообмену между воздухом помещения и внутренней поверхностью ограждения, (m2°C) / Bt, определяемое по формуле

					,				(4)

Где 	αн – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Bt / (m2°C), определяемая по [ 4,табл.4];

	Rmi - термическое сопротивление i-гo материального слоя в конструкции многослойного ограждения ,м2oC/Bт  , определяемое по формуле          



											(5)

Rн – сопротивление конвективному  теплообмену  между поверхностью наружного ограждения и наружным воздухом, Bt / (m2°C), определяемое по формуле

			                                                             	(6)

    где   αн—коэффициент теплоотдачи для зимних условий наружной поверхности ограждающей конструкции, Bt / (m2°C)

Определяем требуемое термическое сопротивление утеплителя в наружном ограждении:

	

				   Rтрут=R0тр+ R0	(7)



Определяем требуемую толщину теплоизоляционного слоя:

						(8)

λУТ – коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала, Вт/м°С;

Округляем требуемую толщину теплоизоляционного слоя до строительной величины, кратной 5, так чтобы выполнялось следующее условие: δут >= δуттр .

Определяем фактическое термическое сопротивление теплоизоляционного слоя:

		                       Rутф = δут / λут	                                                      (9)

Определяем фактическое сопротивление теплопередачи наружного ограждения:

		                (10)

	

Определяем толщину ограждения:

		                                                                        (11)

		Если толщина наружной стены превышает 1м, а толщина чердачного покрытия и перекрытия над подвалом 1,5, то необходимо для заданного района строительства принять другой утеплитель с меньшим коэффициентом теплопроводности.

		Расчёт теплозащитных характеристик наружных ограждений сводим в таблицу 4.

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		

		























Расчёт теплозащитных характеристик наружных ограждений

Таблица №4

№

п/п

Наименование величин



Обозна-чение

Размер-ность

Расчетная формула

Результаты расчета

Примечания











Н.С.

ПТ

ПЛ



1.

Расчётная температура внутреннего воздуха

tв

°C

-

18

18

18

По заданию

1.

Расчётная зимняя температура наружного воздуха

tн

°C

-

-22

-22

-22

По [4,табл. 3]

1.

Коэффициент расчётной разницы уменьшения температуры

n

-

-

1

0,9

0,6

По [4,табл. 2]

1.

Нормативный температурный перепад

∆t

°C

-

4

3

2

По [4,табл. 4]

1.

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности

αв

Вт/м°С



8,7

8,7

8,7



1.

Сопротивление теплопередачи наружного ограждения, требуемого по санитарно- гигиеническим условиям

R01ТР

м2°С

Вт

(1)

1,15

1,379

1,379



2.

Интерполяционный коэффициент

а

-

-

1,4

2,2

1,9

Табл. 3

2.

Интерполяционный коэффициент

в

-

-

0,35

0,5

0,45

Табл. 3

2.

Продолжительность отопительного периода

Zоп

сут/год

-

171

171

171



2.

Средняя температура за отопительный период

t оп

°C

-

-0,6

-0,6

-0,6



2.

Требуемое сопротивление теплопередаче наружного ограждения по условиям энергосбережения



R02ТР

м2°С

Вт

(2)

2,513

3,79

3,331



3.

Расчётное требуемое сопротивление теплопередачи

R0ТР

м2°С

Вт

-

2,513





3,79









3,331







4.

Термическое сопротивление i-го слоя без утеплителя

Rm1

м2°С

Вт

(5)

0,026

0,116

0,228







Rm2





0,17

0,0088

-







Rm3





-

-

0,014







Rm4





0,176

0,039

0,003







Rm5





0,0197

-

0,1



4.

Термическое cопротивление конвективному теплообмену между воздухом помещения и внутренней поверхностью ограждения



Rв

м2°С

Вт

(4)

0,115

0,115

0,115



4.

Коэффициент теплоотдачи для зимних условий наружной поверхности ограждающей конструкции

αн

Вт/м°С

-

23



12



6

По [4,табл. 6]

4.

 Термическое сопротивление конвективному теплообмену между поверхностью наружного ограждения с наружным воздухом

Rн

м2°С

Вт °

(6)

0,044

0,083

0,17



4.

Термическое сопротивление материальных слоёв конструкции многослойного ограждения без теплоизоляционного слоя

Ro

м2°С

Вт

(3)

0,55

0,361

0,631



5. 

Требуемое термическое сопротивление утеплителя в наружном ограждении

Rуттр

м2°С

Вт

(7)

3,063

4,151

3,962



6.

Требуемая толщина теплоизоляционного слоя

δуттр



м

(8)

0,49

0,37

0,36



6.

Фактическая толщина теплоизоляционного слоя



δутф



м

-

0,5

0,4

0,4



7.

Фактическое термическое сопротивление теплоизоляционного слоя

Rутф

м2°С

Вт

(9)

3,125

4,44

4,44



8.

Фактическое сопротивление теплопередачи наружного ограждения

R0ф

м2°С

Вт

(10)

3,675

4,801

5,071



9. 

Фактическая толщина ограждения

δ

м

(11)

0,885

0,65

0,98







Вывод : так как выполняются следующие условия: δутф ≥δуттр , Rутф≥ Rуттр, R0ф≥R0ТР,то запроектированные ограждающие конструкции удовлетворяют санитарно-гигиеническим условиям и условиям энергосбережения.

























































3. Анализ теплового режима наружного ограждения.

Целью расчёта является определение температур на внутренней поверхности наружных ограждений, в толще ограждающих конструкций на стыке материальных слоёв, а также построение графиков распределения температур по сечению ограждающих конструкций в координатах (txi , xi), (txi ,Rmxi) для определения плоскости (ПВК) и зоны возможного промерзания (ЗВП), т.е. области, где температура ниже или равна 0.

Анализ теплового режима производим для наружной стены, чердачного покрытия и перекрытия первого этажа по следующему алгоритму.

1.Определяем сопротивление теплопередачи, м2°С/Вт, для части ограждения от внутреннего воздуха до сечения наружного ограждения с координатой (xi, м:х1= δ1, х2= х1+ δ2, xi= xi-1+ δ1)

			             Rmxi=Rв +Rm1+…+Rmi,	       (12)

2. Определяем плотность теплового потока через ограждение при расчётной температуре наружного воздуха, Вт/м2:

		                                                              ,                           (13)



3.Определяем расчётную температуру на внутренней поверхности наружного ограждения, °С

		                                                τв  ,                       (14)

4. Определяем расчётные температуры на наружной поверхности i-ого слоя сечения наружного ограждения с координатой хi , °С :


	                                                        txi                               (15)

 5. Определяем температуру в наружном углу помещения, °С:



	                                                             (16)  

	6. Определяем температуру точки росы внутреннего воздуха с параметрами (tв,φв), °С:

	

				(17)

      

	ев – фактическая упругость водяного пара во внутреннем воздухе с параметрами (tв,φв),.Па, определяется как 



			                              (18)

	Е(tв) – упругость насыщенного пара при температуре воздуха внутри помещения, Па, определяется как

		                                                               (19)

Для всех ограждений должно выполняться следующее условие:

	                                                                   τв>= tр

                                                                       tу >=tр                                 (20)

	

	Графики распределения температур по сечению ограждающей конструкции в координатах (txi , xi), (txi ,Rmxi) см. рис. 4-6

	Вывод: Так как выполняется условие τв>= tр ,

		                                    tу >= tр                        

	то ограждающие конструкции обеспечивают удовлетворительный тепловой режим здания, конденсационное увлажнение внутренней поверхности отсутствует.

	

Расчётный анализ теплового режима

			Таблица №5

	№

	п/п

	Наименование

	величин

	Обозначение

	Размер-ность

	Расчет-ная формула

	Результаты расчета

	Примечания

	

	

	

	

	

	Н.С.

	Покр.

	Пол

	

	1.

	

	Координата сечения ограждения

	

	х1

	м

	-

	0,02

	0,22

	0,12

	

	

	

	х2

	

	

	0,22

	0,2215

	0,52

	

	

	

	х3

	

	

	0,77

	0,7215

	0,535

	

	

	

	х4

	

	

	0,92

	0,75

	0,536

	

	

	

	х5

	

	

	0,935

	

	0,554

	

	1.

	Сопротивление теплопередаче для части ограждения от внутреннего воздуха до сечения наружного ограждения с координатой Xi

	

	Rmx1

	Rmx2

	Rmx3

	Rmx4

	Rmx5

м2°С

	Вт

	(12)

	0,141

	0,311

	3.436

	3,612

	3,6317

	0,231

	0,239

	4,6798

	5,06

	

	0,343

	4,783

	4,797

	4,8

	4,9

	

	2.

	Плотность теплового потока 

	q

	Вт/м2

	(13)

	10,88

	7,49 

	4,73

	

	3.

	Расчётная температура на внутренней поверхности наружного ограждения

	τв

	°C

	(14)

	16,75

	17,14

	17,46

	

	4.

	Расчётная температура на наружной поверхности i-ого слоя

	   t1

	t2

	t3

	t4

	t5

	

	°C

	(15)

	16,46

	14,62

	-19,38

	-21,29

	-21,51

	16,27

	16,2

	-17,05

	-19,9

	-

	16,38

	-4,62

	-4,68

	-4,7

	-5,177

	

	

	

	

	

	

	5.

	Температура в наружном углу помещения

	tу

	

	°C

	(16)

	18,97

	20,86

	21,31

	

	6.

	Упругость насыщенного водяного пара при температуре воздуха внутри помещения

	Ев

	Па

	(19)

	1898,3

	1898,3

	1898,3

	

	6.

	Фактическая упругость водяного пара при температуре воздуха внутри помещения

	ев

	Па

	(18)

	949,15

	949,15

	949,15

	

	6.

	Температура точки росы внутреннего воздуха

	tр

	

	°C

	(17)

	6,3

	6,3

	6,3

	





	Графики распределения температур по сечению ограждающей конструкции в координатах (txi , xi), (txi ,Rmxi) см. рис. 4-6

	

	Вывод: Так как выполняется условие   τв≥ tр ,

		                                     tу ≥ tр                        

	то ограждающие конструкции обеспечивают удовлетворительный тепловой режим здания, конденсационное увлажнение внутренней поверхности отсутствует.

	





	

	

	

	

	

	

	

	4.Проверка наружных ограждений на проницаемость.

			Целью расчёта является определение диффузионного потока пара через многослойную конструкцию, а также степень насыщения пара в толще ограждения, в результате чего находят плоскость (ПВК) и зону возможной конденсации (ЗВК) и делают соответствующий вывод.

		    Проверку на паропроницаемость производим для наружной стены и чердачного покрытия по следующему алгоритму.

		1.Определяем сопротивление паропроницанию для части ограждения от внутреннего воздуха  до сечения с координатой хi , [Па/(мг/м2ч)]:

					Rnxi =Rnв +Rn1 +…+ Rni	(21)

		 где Rnв – сопротивление массообмену на внутренней поверхности наружного ограждения, Rnв=0,0267, [Па/(мг/м2ч)]; Rni – сопротивление паропроницанию i-ого слоя [Па/(мг/м2ч)], определяется как 

			Rni= δi /µi , 	(22)

		2. Определяем сопротивление диффузионному паропроницанию наружного ограждения, [Па/(мг/м2ч)] : 

			,	(23)

		

	Rпн– сопротивление массообмену на наружной поверхности ограждения. 

	Rпн=0,0052 , Па/(мг/м2 ч);



3.Определяем среднюю плотность потока пара, []

 

			,	        (24)

 где – упругость насыщенного пара в наружном воздухе. Па, определяем как

			,	(25)

Ехм - упругость насыщенного пара в наружном воздухе при tхм, Па, если tхм >=0, то Ехм определяем по формуле (19); если tхм<0, то







                                     ,                      (26)

4. Определяем упругость пара, диффундирующего через наружное ограждение в сечениях многослойной конструкции с координатой xi , Па:

			,	      (27)

		5. Определяем среднюю плотность теплового потока при среднемесячной температуре наиболее холодного месяца, :

		

				 (28)

		6. Определяем температурное поле на стыке материальных слоёв в сечениях с координатой хi , °C;

				 (29)

		Значение температуры ti откладывается на графиках (см. рис . 1-2).

		7. Определяем  упругость насыщенного пара в сечениях ограждающей конструкции при соответствующем значении  ti , если ti >=0то Еi определяется по формуле  (19), если  ti <0, то по формуле (26).

		По полученным значениям строим графики для определения положения плоскости (ПВК) и зоны возможной конденсации (ЗВК) (рис.3). По координате  xmax строим плоскость возможной конденсации для наружной стены  и чердачного покрытия на графиках распределения температур по сечению ограждающих конструкций.

		8. При теплотехническом расчёте необходимо выполнить требования: сопротивление паропроницаемости части ограждения в пределах  от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации должно быть не менее наибольшего из двух сопротивлений  паропроницанию :

		а) из условия недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации

				  (30)

		Где Е- упругость насыщенного пара в ПВК, Па, определяем как

										   (31)

							Где Е1,Е2,Е3 – упругости насыщенного водяного пара, Па, принимаемые по температуре в плоскости  возможной конденсации , определяемой при средней температуре наружного воздуха соответственно зимнего , весеннее-осеннего и летнего периодов; z1,z2,z3 – продолжительность зимнего, весеннее-осеннего и летнего периодов, определяемая согласно [2] с учётом следующих условий:

							1)к зимнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха ниже минус 5 °C;

							2)к весеннее-осеннему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха от минус 5 до плюс 5°C;

							3) к летнему периоду относятся месяцы со средними температурами наружного воздуха  выше плюс 5°C;

							б) из условия ограничения накопления влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха

							

										     (32)

					Где Е0-упругость насыщенного пара в ПВК определяемое при средней температуре периода месяцев  отрицательными среднемесячными температурами по формуле (26), Па; ρω,δω – плотность и толщина материала увлажняемого слоя соответственно, кг/м3 и м; ∆ωср- предельно допустимое приращение расчётного влагосодержания увлажняемого материала, % определяем по [4табл.14]; η- коэффициент , определяем как

							

									         	     (33)

					Где е0 – средняя упругость водяного пара наружного воздуха, Па, периода месяцев с отрицательными среднемесячными температурами, определяемая согласно [2]. Результаты расчётов проверки наружных ограждений на паропроницаемость сводим в табл. 6

							

							

							

							

							

							

							

							

							

							

							

							

							

							

							

							

							

							

Результаты проверки наружных ограждений на паропроницаемость

	                                                                                                                      Таблица №6

№

п/п

Наименование

величин

Обозна

-чение

Размер-ность

Расчетная

формула

Числовое значение

Примечание











НС

ПТ



1

Сопротивление

массообмену на внутренней поверхности наружного ограждения





-

0,0267

0,0267



1.

Сопротивление

массообмену на наружной поверхности ограждения





-

0,0052

0,0052



1.

Сопротивление паропроницанию 

i-ого слоя

Rn1

Rn2

Rn3

Rn4

Rn5



(22)

0,22

2,7

3,33

2

0,17

7,3

-

1,74

0,3



1.

Сопротивление

паропроницанию для части ограждения от внутреннего воздуха до сечения с координатой 

Rnх1

Rnх2

Rnх3

Rnх4

Rnх5



(21)

0,25

2,97

6,3

8,3

8,47

7,26

-

9,066

9,366



2.

Сопротивление диффузионному паропроницанию наружного ограждения





(23)

26,3

25,79



3.

Упругость насыщенного

пара при температуре txм

Ехм

Па

(26)

26,78

26,78



3.

Фактическая упругость пара при температуре наиболее холодного месяца



Па

(25)

13,39

13,39



3.

Средняя плотность потока пара





(24)

35,6

36,8



4.

Упругость пара, диффундирующего через наружное ограждение в сечениях многослойной конструкции

е1

е2

е3

е4

е5

Па

(27)

940,25

843,42

724,87

653,67

647,62

679,55

-

615,52

604,48



5.

Средняя плотность теплового потока при среднемесячной температуре наиболее холодного месяца





(28)

13,88

9,56



6.

Температурное поле на стыке материальных слоёв в сечениях с координатой 

tnв

tx1

tx2

tx3

tx4

tx5



°C

(29)



16,04

13,7

-29,69

-32,13

-32,4



15,79

15,7

-26,74

-30,37



7.

Упругость

насыщенного пара в сечениях ограждения с координатой хi

E1

E2

E3

E4

Па

(19)

(26)

1718,8

1480,8

37,91

29,3

28,42



2188,0

1695,1

51,07

35,37



8.

Упругость насыщенного пара в (ПВК ), определяемая при среднегодовой температуре наружного воздуха 



Па

(31)

123,13

177,55

См. рис. 5

8.

Сопротивление паропроницаемости части ограждающей конструкции от ПВК до наружной поверхности

Rп,хм



-

4,55

8,5

См. рис. 5

8.

Сопротивлени паропроницаемости части ограждения в пределах от внутренней поверхности до ПВК

Rп,вк



(30)

34,25













39,95



8.

Требуемое сопротивление паропроницанию (из условия недоступности накопления влаги) 





























(30)

34,25

39,95















-



8.

Упругость насыщенного пара в ПВК определяемое при t0

Е0

Па

(25)

432,12

432,12



8.

Плотность материала                        увлажняемого слоя

ρω

кг/м3

-

600

1800



8.

Толщина материала увлажняемого слоя

δω

м

-

0,39

0,21



8.

Предельно допустимое приращение расчётного влагосодержания увлажняемого материала

∆ωср

%



8

2



8.

Расчётный коэффициент

η

-

(33)

-22,7

-11,87



8.

Требуемое сопротивление паропроницаемости из условия ограничения накопления влаги





(32)

0,000676

0,0000167





Вывод: в ходе расчёта влажного режима была определена упругость пара, диффузирующего через многослойные конструкции наружной стены и чердачного покрытия (рис. 7,8). Наиболее подвержена протеканию влаги и её накоплению наружная стена в теплоизоляционном слое. Однако проверка на паропроницаемость показала, что данную конструкцию наружной стены можно использовать в Ростов-на-Дону







































5. Проверка  наружных ограждений на теплоустойчивость.

Теплоустойчивость – это свойство ограждения сохранять относительное постоянство температуры на его внутренней поверхности при изменении тепловых воздействий снаружи. Проверке подлежат наружные стены с показателем тепловой инерции ограждения D0≤4, а также покрытия  -D0≤S.

Проверку на теплоустойчивость проводим для наружной стены и чердачного покрытия по следующему алгоритму.

Определяем показатель тепловой инерции i-ого слоя наружного ограждения



                                                                                                               (34)

	Определяем показатель тепловой инерции ограждения

			Di=	(35)

		3. Определить коэффициент теплоусвоения наружной поверхности i-ого слоя наружного ограждения, Вт/м2°C;

		                                         при D0≥1, уi=Si ,                                                (36)

		                                           при D0 <1, 	(37)

 где ,- коэффициент теплоусвоения наружной поверхности соответственно i-го и (i-1) слоёв ограждающей конструкции, Вт/м2°C; для первого слоя =αв.

4. Определяем коэффициент затухания температурных колебаний в i-том слое многослойной конструкции 



			         	(38)

		5. Определяем расчётный коэффциент сквозного затухания температурных колебаний наружного ограждения:



			                                (39)

	Rнт–термическое сопротивление конвективному теплообмену, ограждения с наружным воздухом, м2  °C/Вт , определяется как

			                                                            (40)



αНТ – коэффициент теплообмена наружной поверхности ограждения с наружным воздухом в летних условиях, , определяется как



				(41)

		6. Определяем расчётную амплитуду колебаний температуры наружного воздуха в июле, °С:

				(42)

ρср– коэффициент поглощения солнечной радиации наружной поверхностью ограждения определяем по [4,прил.7];

Imax, Iср – соответственно максимальное  и среднее значения суммарной солнечной радиации (прямой и косвенной), 

7. Определяем допустимую амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности наружного ограждения, °С:

			                        (43)

8. Определяем расчётную амплитуду  температурных колебаний внутренней поверхности наружного ограждения, °С:

			                                   (44)

		При этом должно выполняться условие Аtм≤Атрtвв

		Результаты расчёта проверки наружной стены и чердачного покрытия на теплоустойчивость сводим в таблицу 7



Результаты проверки ограждений на теплоустойчивость

	Таблица №7

	№

	п/п

	Наименование величин

	Обозна-чение

	Размер-ность

	Расчетная формула

	Результаты расчета

	Примечания

	

	

	

	

	

	Н.С.

	П.Т

	

	1.

	Покзазатель тепловой инерции i-го слоя ограждения

	D1

	D2

	D3

	D4

	D5

	-

	

	(34)

	0,2496

	1,8394

	10,547

	1,904

	0,189

	2,08

	0,031

	5,185

	0,3744

	

	2.

	Показатель тепловой инерции ограждения

	D0

	

	-

	(35)

	14,73

	11,04

	

	3.

	Коэффициент теплоусваения наружной поверхности i-го слоя ограждающей конструкции

	Y1

	Y2

	Y3

	Y4

	Y5

	 Вт_

	м2°С

	(36)

	(37)

	9,05

	10,82

	2,87

	10,82

	4,44

	17,98

	15,62

	1,08

	9,6

	

	4.

	Коэффициент затухания температурных колебаний в i-ом слое многослойной конструкции

	ν1

	ν2

	ν3

	ν4

	ν5

	

	(38)

	1,176

	3,34

	3122,0

	0,828

	1,65

	3,2

	1,14

	296,1

	7,73

	

	5.

		Коэффициент теплообмена наружной поверхности ограждения с наружным воздухом в летних условиях

	αнт

	Вт_

	м2°С

	(41)

	27,81

	27,81

	

	5.

		Термическое сопротивление конвективному теплообмену ограждения с наружным  водухом

	Rнт

_°С__

	Вт/м2

	

	(40)

	0,036

	0,036

	

	5.

		Расчётный коэффициент сквозного затухания температурных колебаний наружного ограждения

	V0

	-

	(39)

	20844,3

	10111,8

	

	6.

		 Коэффициент поглощения солнечной радиации наружной поверхностью ограждения

	ρср

	-

	-

	0,7

	0,7

	

По [4,прил.7]

	6.

		Максимальное и среднее значение суммарной солнечной радиации

	Irmax

	

	Irср

	

	

	733

	

	328

	

	370

	

	149

	Для НС-горизонтальное значение, для ПТ - вертикальное

	6.

		Максимальная амплитуда температурных колебаний в июле

	Аtм

	°С

	

	12,2

	12,2

	По табл.1

	6.

		Расчётная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха в июле

	Арtн

	°С

	(42)

	16,29

	11,66

	

	7.

		Допустимая амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности наружного ограждения

	Атрtвв

	°С

	(43)

	1,69

	1,69

	

	8.

		Расчётная амплитуда температурных  колебаний внутренней поверхности наружного ограждения

	Аtвв

	°С

	(44)

	0,0006

	0,0012

	

	

	Вывод: фактические амплитуды колебаний температуры на внутренней поверхности наружной стены и чердачного покрытия меньше предельно допустимых, следовательно, здание является достаточно теплоустойчивым и тепловой комфорт помещений не нарушается.

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	6. Проверка наружных ограждений на воздухопроницаемость.

	

Расчёт производим для наружной стены и окна по следующему алгоритму.

Определяем разность давлений, действующих на наружную и внутреннюю  поверхности ограждения, Па:

		                                                             (45)



g– ускорение свободного падения, м/с

H– высота здания,м

ρн, ρв– плотность воздуха соответственно при температурах tн и tв . Рассчитывается по формуле

		                                                          ,                                           (46)

Определяем требуемое сопротивление воздухопроницанию,

				                    для наружной стены Ruтр=∆Р/Gвн                                                (47)

			                  для окон 	                                                        (48)

				где Gвн,Gн – нормативная воздухопроницаемость наружной стены и окна соответственно, кг/м2 ч, принимаем по [4, табл. 12]

				3.Определяем фактическое сопротивление воздухопроницанию ограждения, (м2чПа)/кг:

			(49)



Rui– сопротивление воздухопроницанию i-го слоя ограждающей конструкции, (м2чПа)/кг, принимаем для наружной стены по [4, прил.9], для окон по [4,прил.10].

При этом должно выполняться следующее условие: Ru≥ Ruтр

Для окон определяем фактическую воздухопроницаемость

		                                                                                (50)

		Результаты расчёта ограждений на воздухопроницаемость сводим в табл.9


			

			

			

			

			

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Результаты проверки наружных ограждений на воздухопроницаемость           

	№

	п/п

	Наименование величин

	Обозна-чение

	Размер-ность

	Расчетная формула

	Результаты расчета

	Примечания

	

	

	

	

	

	. Н С.

	ПТ.

	

	1. 

	Высота здания

	H

	м

	-

	

	

	

	1.

	Плотность наружного воздуха

	ρн

	

	кг/м3

	(46)

	1,406

	1,406

	

	1.

	Плотность внутреннего воздуха

	ρв

	

	кг/м3

	(46)-

	1,213

	1,213

	.

	1. 

	Максимальная из  средних скоростей ветра по румбам в январе 

	Vхм

	м/с

	

	6,5

	6,5

	По табл

	1.

	Разность давлений, действующих на наружную и внутрен-нюю поверхности ограждения

	∆Р

	Па

	(45)

	46,15

	46,15

	

	2.

	Нормативная воздухопроницаемость ограждающей конструкции здания

	Gвн

	кг/м2 ч

	-

	0,5

	6,0

	По [4, табл.12]

	2. 

	Требуемое сопротивление воздухопроницанию

	

	

	(м2чПа)/кг

	(47)

	(48)

	92,3

	0,46

	

	3.

	Фактическое сопротивление воздухопроницанию i-ого слоя ограждения

	Ru1

	Ru2

	Ru3

	Ru4

	Ru5

	

	(м2чПа)/кг

	-

	373

	19620

	19620

	19620

	373

	0,44

	По [4, прил 9,10]

	3.

	Фактическое сопротивление воздухопроницанию ограждения

	

	(м2чПа)/кг

	(49)

	59606

	0,44

	≥

	4.

	Фактическая воздухопроницаемость для окон

	Gфн

	кг/м2 ч

	(50)

	6,3

	6,3

	



Вывод: Так как условие для наружной стены и окон ≥ выполняется, то данные ограждающие конструкции можно использовать при строительстве в г. Ростов-на-Дону









































Общие выводы по курсовой работе

В ходе теплотехнического расчёта наружных ограждений жилого здания были выполнены.

Расчёт теплотехнических характеристик наружных ограждений, входе которого определена толщина теплоизоляционного слоя для г. Воронеж, толщины самих ограждений и фактические сопротивления теплопередачи наружных ограждений с учётом санитарно-гигиенических требований и условий энергосбережения:

Наружная стена(НС)  δутф=0,5 м ≥δуттр=0,49м

                                      R0ф=3,675 Вт/ м2 °С≥ R0тр= 2,513Вт/ м2 °С

Чердачное перекрытие (ПТ) δутф=0,4м ≥δуттр=0,37м

                                       R0ф=4,801 Вт/ м2 °С≥ R0тр=3,79Вт/ м2°С

Перекрытие над подвалом (ПЛ) δутф=0,4 м ≥δуттр=0,36м

                                        R0ф=5,071 Вт/ м2 °С≥ R0тр=3,331Вт/ м2°С.

Анализ теплового режима наружного ограждения, при котором определены 

температуры в толще ограждения, ПВП и ЭВП. Расчёты показали, что температуры на внутренней поверхности и в углу помещения меньше температуры точки росы, значит, увлажнение внутренней поверхности ограждений отсутствует:

		НС-            τв=16,75°С ≥ tр=6,3°С

		tу =18,97°С≥ tр=6,3°С

	                                                      ПТ	-            τв=17,14°С ≥ tр=6,3°С

		tу =20,86°С≥ tр=6,3°С

	                                                      ПЛ             τв=17,46°С ≥ tр=6,3°С

		tу =21,31°С≥ tр=6,3°С

	3. Проверка наружной стены и чердачного покрытия на паропроницаемость показала, что конструкция чердачного покрытия является наилучшей для г. Воронежа, так как отсутствует ПВК. Для наружной стены проверка на паропроницаемость показала:

				Rn,вк=           34,25 	            ≥ Rn1тр=	34,25       ;

		Rn,вк=           39,25     	≥ Rn1тр=	39,25      .

	4. Проверка наружной стены и чердачного покрытия на теплоустойчивость ,которая показала, допустимой, следовательно, здание является ,что фактическая амплитуда колебаний температуры на внутренней поверхности наружного ограждения меньше предельно допустимой, следовательно, здание является достаточно теплоустойчивым и тепловой комфорт помещения не нарушается:

		НС-   Аtввтр=1,69°С >Аtвв=0,0006°С

		ПТ-  Аtввтр=1,69°С >Аtвв=0,0012°С

	5. Проверка наружной стены и окна на воздухопроницаемость показала, что заданные конструкции можно использовать при строительстве в жилых зданиях:

		НС-  Ru=  59606  (м2чПа)/кг > Ruтр=92,3 (м2чПа)/кг

		окно-  Ru= 0,44    (м2чПа)/кг> Ruтр=0,46(м2чПа)/кг























Список используемых источников.

1. Богословский В.Н. "Строительная теплофизика." Учебник для ВУЗОВ 2-е издание. М.: Высшая школа, 1982.– 415с.

2. Фоки К.Ф. "Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. –М.: Стройиздат,1973. – 287с.

3. Новосельцев Б.П., Петров В.Р. Задание к курсовой работе "Теплотехнический расчет наружных ограждений" и к курсовому проекту "Отопление гражданского здания". ВИСИ–Воронеж, 1992. –20с.

4. СНиП II-3-79**. "Строительная теплотехника". Госстрой СССР. –М.: 

Стройиздат.1986.–40с.

5. СНиП 2.01.01-82. "Строительная климатология и геофизика. Госстрой СССР. –М.:

Стройиздат. 1983. – 136с.