Расчет показателей тепловой защиты здания

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Утверждено на заседании кафедры

отопления, вентиляции и

кондиционирования

«24» апреля 2010 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению курсовой работы «Определение

тепло- и влагозащитных свойств ограждения»

по дисциплине ОПД.07.3 «Строительная

теплофизика» студентами специальности

290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция»

Ростов-на-Дону

УДК 697.536

Методические указания по выполнению курсовой работы «Определение тепло- и влагозащитных свойств ограждения» по дисциплине ОПД. 07.3 «Строительная теплофизика» студентами специальности 290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция».

Ростов н/Д: Рост. гос. строит. ун-т, 2010. – 62 с.

Содержатся пояснения по решению задач, вошедших в данную курсовую работу. Перечень расчетов теплотехнических характеристик ограждающих конструкций соответствует требованиям СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Необходимые справочные данные приведены в приложениях.

Составители: канд. техн. наук Т.А. Скорик

канд. техн. наук Е.К. Глазунова

Рецензент: канд. техн. наук А.И. Василенко

© Ростовский государственный

строительный университет, 2010

Курсовая работа по строительной теплофизике «Определение тепло- и влагозащитных свойств ограждения» включает следующие разделы, предусмотренные СНиП 23-02-03 «Тепловая защита зданий»:

- показатели тепловой защиты здания;

- теплоустойчивость ограждающих конструкций;

- теплоусвоение поверхности полов;

- воздухопроницаемость ограждающих конструкций;

- показатели защиты от переувлажнения ограждающих конструкций.

ЗАДАНИЕ

Определить необходимые теплозащитные показатели строительных конструкций жилого дома, согласно условиям приведенных ниже задач. Сделать выводы о пригодности для использования в строительстве этих конструкций и их соответствии нормативным требованиям. Район строительства определяется по варианту (табл. 1). Номер варианта принимается по определенной букве фамилии.

Данные для расчетов из табл. 2 определяются по первой букве фамилии;

табл. 3 – по второй; табл. 4 – по третьей.

Таблица 1

Вариант

Буква фамилии

А

Б

В

Г

Д

Е

Ё

Ж

З

И

К

Л

М

Н

О

Продолжение таблицы 1

Вариант

Буква фамилии

П

Р

С

Т

У

Ф

Х

Ц

Ч

Ш

Щ

Ы

Э

Ю

Я

Таблица 2 - Район строительства

Вариант	Город	Вариант	Город
	Калининград		Тула
	Краснодар		Тамбов
	Смоленск		Владимир
	Ростов-на-Дону		Тверь
	Волгоград		Москва
	Воронеж		Вологда
	Липецк		Кострома
	Екатеринбург		Новгород
	Пенза		Псков
	Самара		Нижний Новгород
	Ярославль		Иваново
	Астрахань		Курск
	Брянск		Ульяновск
	Орел		Саратов
	Рязань		Калуга

Таблица 3 – Основной конструкционный материал наружной стены здания

Вариант	Материал	Плотность ρ, кг/м3
	Кладка из глиняного обыкновенного кирпича (ГОСТ 530) на цементно-песчаном растворе
	Кладка из глиняного обыкновенного кирпича (ГОСТ 530) на цементно-шлаковом растворе

Продолжение таблицы 3

	Кладка из глиняного обыкновенного кирпича (ГОСТ 530) на цементно-перлитовом растворе
	Кладка из силикатного кирпича (ГОСТ 379) на цементно-песчаном растворе
	Кладка из керамического пустотного кирпича плотностью 1400 кг/м3 на цементно-песчаном растворе
	Кладка из керамического пустотного кирпича плотностью 1300 кг/м3 на цементно-песчаном растворе
	Кладка из керамического пустотного кирпича плотностью 1000 кг/м3 на цементно-песчаном растворе
	Кладка из силикатного одиннадцатипустотного кирпича (ГОСТ 379) на цементно-песчаном растворе
	Кладка из силикатного четырнадцатипустотного кирпича (ГОСТ 379) на цементно-песчаном растворе
	Туфобетон
	То же
	То же
	Пемзобетон
	То же
	Бетон на вулканическом шлаке
	Керамзитобетон на керамзитовом песке
	То же
	То же
	Шлакопемзопенобетон
	Бетон на доменных гранулированных шлаках

Окончание таблицы 3

	Бетон на доменных гранулированных шлаках
	То же
	Бетон на котельных шлаках, алгопоритобетон
	То же
	То же
	Бетон на зольном гравии
	Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе
	Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-шлаковом растворе
	Кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе
	Кладка из керамического пустотного кирпича плотностью 1400 кг/м3 на цементно-песчаном растворе

Таблица 4 - Материал утеплителя ограждающей конструкции

Вариант	Материал	Плотность ρ, кг/м3
	Маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880)
	То же
	То же
	Плиты мягкие на синтетическом и битумном связующем (ГОСТ 9573)
	То же
	То же

Продолжение таблицы 4

	Плиты мягкие на синтетическом и битумном связующем (ГОСТ 9573)
	Плиты минераловатные повышенной жесткости на органофосфатном связующем
	Плиты полужесткие минераловатные на крахмальном связующем
	То же
	Плиты из стеклянного штапельного волокна «URSA»
	Маты из стеклянного штапельного волокна «URSA»
	То же
	Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем (ГОСТ 10499)
	Перлитопластбетон
	Плиты минераловатные повышенной жесткости на органофосфатном связующем
	Пенополистирол «Стиропор» PS 30
	Пенополистирол экструзионный «Пеноплекс»
	То же, тип 45
	То же
	Пенопласт ПВХ-1
	То же
	Пенополиуретан
	То же
	То же
	Плиты из резольнофенолформальдегидного пенопласта (ГОСТ 20916)
	То же
	То же

Окончание таблицы 4

	Перлитопластобетон
	Маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880)

Расчет показателей тепловой защиты производится для условных строительных конструкций, схемы которых приведены ниже (рис. 1).

При решении задач следует иметь ввиду, что указанные размеры (в мм) являются общими для всех вариантов. Буквенные обозначения размеров рассчитываются индивидуально по варианту.

СОДЕРЖАНИЕ

курсовой работы

Задача 1. Определить нормируемое сопротивление теплопередаче и толщину слоя утеплителя однородной многослойной конструкции (условие 1):

1.1 – наружной стены (рис. 1 а, б);

1.2 – покрытия (рис. 1 г).

Задача 2. Построить температурный график в ограждении и определить минимальную температуру внутренней поверхности (условие 2):

2.1 – наружной стены;

2.2 – покрытия.

Задача 3. Определить приведенное сопротивление теплопередаче неоднородной конструкции утепленного пола над неотапливаемым подвалом (рис. 1 в).

Задача 4. Определить теплоустойчивость ограждающих конструкций, рассчитанных в задаче 1 (условие 3):

4.1 – наружной стены (рис. 1 б);

4.2 – покрытия (рис. 1 г).

а) - конструкция наружной стены: б) - конструкция многослойной наружной

1) известково-песчаная штукатурка; стены:

2)основной конструкционный 1) конструкционный материал;

материал (табл.3) 2) утеплитель (табл. 4);

3) воздушная прослойка;

4) конструкционный материал

в) - конструкция перекрытия над г) - конструкция совмещенного покрытия

подвалом: здания:

1) линолеум; 4) рубероид;

2) ДВП; 3) цементная стяжка;

3) настил из доски; 2) утеплитель;

4) лага деревянная ; 1) Ж/б плита

5) Ж/б плита перекрытия

д) е)

д, е – Конструкция наружной стены для задачи 7

Рис. 1. Схемы строительных конструкций

Задача 5. Определить теплоусвоение поверхности пола с конструкцией, рассчитанной в задаче 3 (условие 4).

Задача 6. Определить воздухопроницаемость наружной стены (рис. 1 б), рассчитанной в задаче 1 (условие 6).

Задача 7. Построить график вероятного влагонакопления в толще наружной стены (метод Фокина-Власова):

7.1 – для конструкции на рис. 1 д;

7.2 – для конструкции на рис. 1 е.

Задача 8. Определить сопротивление паропроницанию наружной стены (рис. 1. б):

8.1 – по условию недопустимости накопления влаги в ограждающей конструкции за годовой период эксплуатации (условие 5.1);

8.2 – по условию ограничения влаги в ограждающей конструкции за период с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха (условие 5.2).

Задача 9. Определить воздухопроницаемость наружной стены (рис. 1 б) (условие 6).

ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ

проектирования тепловой защиты наружных ограждений:

1. . 5. .

2. . 5.1. .

3. . 5.2. .

4. . 6. .

Расчет показателей тепловой защиты здания

Нормами [1] установлены три показателя тепловой защиты здания; два из них характеризуют теплозащитные свойства наружных ограждающих конструкций и являются определяющими при их расчете – это приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций и санитарно-гигиенический показатель ограждений.

Они рассчитываются для холодного периода года, влияют на удельный расход тепловой энергии для отопления и на тепловую защиту здания.

1.1. Приведенное сопротивление теплопередаче R_о, м^2.оС/Вт, ограждающих конструкций следует принимать не менее нормируемых значений R_req, м^2.оС/Вт, определяемых по приложению Г в зависимости от градусо- суток района строительства D_d, ^оС^.сут. (условие 1)

Градусо-сутки отопительного периода

, ^оС^.сут, (1)

где t_int – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, ^оС, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий по поз. 1 приложению Г по минимальным значениям оптимальной температуры для соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20-22 ^оС), для группы зданий по поз. 2 приложению Г – согласно классификации помещений и минимальных значений оптимальной температуры по ГОСТ 30494 (в интервале 16-21 ^оС); зданий по поз. 3 приложению Г – по нормам проектирования соответствующих зданий;

t_ht, z_ht – средняя температура наружного воздуха, ^оС, и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10 ^оС – при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых, и не более 8 ^оС – в остальных случаях (приложение А).

Для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м³ и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 ^оС и ниже приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных) R_req, м^2.оС/Вт, следует принимать не менее значений, определяемых по формуле

, (2)

где n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху и приведенный в приложении Е;

Δt_n – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха t_int и температурой внутренней поверхности τ_int ограждающей конструкции, ^оС, принимаемый по приложению Д;

α_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м^2.оС), принимаемый по приложению Ж;

t_int – то же, что и в формуле ( 1 );

t_ext – расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, ^оС, для всех зданий, кроме производственных зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01 (приложение А, табл. А.1).

В соответствии с разделом 5 СНиП 23-02 наружные ограждающие конструкции зданий должны удовлетворять:

- нормируемому сопротивлению теплопередаче R_req для однородных конструкций наружного ограждения — по R_o; для неоднородных конструкций — по приведенному сопротивлению
теплопередаче ; при этом должно соблюдаться условие ;

- расчетному температурному перепаду Δt_о между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, определяемому по формуле (4) СНиП 23-02; при этом расчетный температурный перепад не должен превышать нормируемых величин Δt_n установленных СНиП 23-02; (приложение Д)

- минимальной температуре, равной температуре точки росы t_d при расчетных условиях внутри помещения на всех участках внутренней поверхности наружных ограждений с температурами τ_int ; при этом должно соблюдаться условие .

Для плоских ограждающих конструкций с теплопроводными включениями толщиной больше 50 % толщины ограждения, теплопроводность которых не превышает теплопроводности основного материала более чем в 40 раз, приведенное термическое сопротивление определяется следующим образом:

а) плоскостями, параллельными направлению теплового потока, ограждающая конструкция (или часть ее) условно разрезается на участки, из которых одни участки могут быть однородными (однослойными) — из одного материала, а другие неоднородными — из слоев с различными материалами; термическое сопротивление ограждающей конструкции R_аТ, м^2.°С/Вт, определяется по формуле (3) применительно к термическому сопротивлению, где термическое сопротивление отдельных однородных участков конструкции определяется по формуле (4) или для многослойных участков по формуле (5);

б) плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, ограждающая конструкция (или часть ее, принятая для определения R_аТ) условно разрезается на слои, из которых одни могут быть однородными — из одного материала, а другие неоднородными — из разных материалов. Термическое сопротивление однородных слоев определяется по формуле (4), неоднородных — по формуле (3) и термическое сопротивление ограждающей конструкции R_Т— как сумма термических сопротивлений отдельных однородных и неоднородных слоев — по формуле (6).

, (3)

где – соответственно площадь i-го участка характерной части ограждающей конструкции, м², и его приведенное сопротивление теплопередаче, м^2.оС/Вт;

А – общая площадь конструкции, равная сумме площадей отдельных участков, м²;

m – число участков ограждающей конструкции с различным приведенным сопротивлением теплопередаче.

Термическое сопротивление R, м^2.оС/Вт, однослойного слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле

, (4)

где δ – толщина слоя, м;

λ – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м^.оС), принимаемый согласно приложение Б.

Термическое сопротивление ограждающей конструкции R_k, м^2.оС/Вт, с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев

, (5)

где – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м^2.оС/Вт, определяемые по формулам (4, 6);

– термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки, принимаемое по приложению И.

Приведенное термическое сопротивление ограждающей конструкции

. (6)

Температуру внутренней поверхности τ_int, ^оС, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями следует определять по формуле:

. (7)