Теплотехнический расчёт жилого дома

  

Содержание

            Задание на курсовую работу                                                                       2

            Задание на расчётную часть

            (теплотехнический расчёт стенового ограждения)                                   3

            РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ

            I. Теплотехнический расчёт наружного стенового ограждения                                                                                                     

1.1.Природно-климатические характеристики района строительства    4

1.2. Теплотехнический расчет                                                                     6

1.3.Расчет сопротивления воздухопроницанию ограждающей

конструкции                                                                                                 9

1.4. Расчет сопротивления паропроницанию                                           11

1.5. Расчёт распределения парциального давления

водяного пара и температуры  по толще стены                                        17

II. Светотехнический расчёт

2.1. Общие исходные данные для  светотехнического расчёта               20

2.2. Расчёт бокового освещения                                                                 21

2.3. Построение графика изменения КЕО                                                 25

Список используемых источников                                                            27                                                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание на курсовую работу

 

 

 

 

Задание на расчётную часть

(теплотехнический расчёт стенового ограждения)

 

 

 

 

 

 

 

 

I. Теплотехнический расчёт наружного стенового ограждения

1.1. Природно-климатические характеристики

района строительства.

Природно-климатические характеристики района строительства в городе Хабаровске приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Природно-климатические условия района строительства

Наименование характеристики	Характеристика	Источник
1	2	3
1. Место строительства	Хабаровск	По заданию
2. Климатический район и подрайон  строительства	1В	СНиП 23-01-99. Строительная климатология.
3. Зона влажности района	Нормальная	СНиП 23-01-99 (2003)
4. Расчетная зимняя температура  наружного воздуха:  средняя температура наиболее холодной пятидневки с  обеспеченностью 0,92 с  обеспеченностью 0,98	-31°С -34°С	СНиП 23-01-99. Строительная климатология.
5.1 Повторяемость ветра, %; средняя  скорость ветра, м/с в январе  по направлению румбов	С 2/3,3 СВ 7/5,7 В 6/4,2 ЮВ 2/2,7                                Ю 2/3,5 ЮЗ 74/5,9 З 6/4,1 СЗ 1/2,2	СНиП 23-01-99. Прил.4
6. Нормативная глубина промерзания грунта под оголенной поверхностью, м	2,68	Дополнение к СНиП II -А; 6-62
7. Нормативное ветровое давление, кПа (кг/м2)	39	СНиП 23-01-99
8. Вес снегового покрова, кПа  (кг/м2)	0,7 (70)	СНиП 2.01.07-85; табл.4
9. Сейсмичность района, баллы	6	СНиП II -7-81 *
10. Средняя температура наружного  воздуха по месяцам: январь февраль март апрель май июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь	-22,3 -17,2 -8,5 +3,1 +11,1 +17,4 +21,1 +20,0 +13,9 +4,7 -8,1 -18,5	СНиП 23-01-99. Строительная климатология.
11. Упругость водяных паров наружного  воздуха, гПа, по месяцам: январь февраль март апрель май июнь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь	0,9 1,2 2,4 4,7 8,1 14,4 19,6 19,1 12,4 5,9 2,5 1,2	СНиП 23-01-99. Строительная климатология.
12. Продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха ниже или равной 8°С, сут.	211	СНиП 23-01-99
13. Средняя температура периода со средне суточной температурой воздуха ниже или равной 8°С.	-9,3	СНиП 23-01-99
14. Наличие вечномерзлого грунта	Нет	СНиП 23-01-99

1.2. Теплотехнический расчет

Теплотехнический расчет наружной стены здания, строящегося в

г. Хабаровске.

Исходные данные для теплотехнического  расчета:

2. Средняя температура наружного воздуха в июле месяце: t - +21,1⁰С
3. Влажностная зона: нормальная
4. Средняя температура наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92: t=- 31⁰С
5. Средняя температура отопительного периода: t=- 9,3 ⁰С
6. Продолжительность отопительного периода: Z=211 сут
7. Средняя температура наиболее холодного месяца: t=-22,3 ⁰С
8. Относительная влажность наружного воздуха для самого холодного месяца: j_ext = 75 %

Параметры внутреннего воздуха:

• температура t_int =20° С,
• относительная влажность внутреннего воздуха  φ_в = 60 %,
• влажностный режим помещения — нормальный.

Согласно таблице 1 и приложению 1 и 2 СНиП 23-02-2003 принимаем условия эксплуатации – Б.

Конструктивная схема наружной стены представлена на рисунке 1.

 

Рисунок 1 - Конструктивная схема наружной стены здания

Слои:  1 – керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией; 2 – пенополистирол ОАО «СП Радослав»;  3 — воздушная прослойка; 4 - алюкобонд.

Определение толщины  слоя утеплителя:

Приведенное сопротивление теплопередаче  R₀, м²×°С/Вт, ограждающих конструкций, следует принимать не менее нормируемых значений R_red, м²×°С/Вт, определяемых по таблице (СНиП 23-02-2003) в зависимости от градусо-суток района строительства D_d, °С×сут.

Градусо-сутки отопительного периода  D_d, °С×сут, определяют по формуле

D_d = (t_int - t_ht) z_ht,

где t_int=20°С расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий;

t_ht, z_ht - средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут, отопительного периода;

D_d = (20-(-9,3) 211 = 6182,3 °С ^. сут

 Значения R_req для величин D_d, отличающихся от табличных, определяем по формуле                        

R_req = a D_d + b,

где D_d - градусо-сутки отопительного периода, °С×сут, для конкретного пункта;

а, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным

 таблицы 4 СНиП 23-101-2004 ; а =0,0003; b = 1,2

 

R_req = 0,0003

6182,3 + 1,2 = 3,05469 м^{2 .} °С/Вт

Сопротивление теплопередаче  R_o, м²×°С/Вт, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями или ограждающей конструкции в удалении от теплотехнических неоднородностей не менее чем на две толщины ограждающей конструкции  определяю по формуле

R_o = R_si + R_k + R_se,

где R_si = l/a_int, a_int = 8,7- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²×°С), принимаемый по табл.7 СНиП 23-02-2003;

R_se = 1/a_ext, a_ext = 23 - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкций для условий холодного периода, Вт/(м²×°С), принимаемый по табл.8 СНиП 23-101-2004.

R_k - Термическое сопротивление ограждающей конструкции R_k, м²×°С/Вт,

R_k = R₁ + R₂ + ... + R_n + R_a.l, 

где R₁, R₂, ... , R_n - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²×°С/Вт, определяемые по формуле

R = d/l,

где d - толщина слоя, м;

l - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м×°С),

R₁ = d/l = 0,4/0,41 = 0,9756

R₃ = d/l= 0,02/0,023 = 0,8696

R₄ = d/l=0,02/221 = 0,0000904977       

R_х = R_k -R₁ –R₃ –R₄

R_k = R_req -R_si -R_se,= 3,05469 - - =2,89627

δ_утепл. = 2,89627 _{0,043 = 0,1245 м}

По унификации назначаем толщину  утеплителя 0,120 м.

По формуле 3 определим расчетное  сопротивление ограждающей конструкции м²×°С/Вт.

Так как условие R₀≥ R_req выполняется 4,7944>3,05469 м^{2 .} °С/Вт, то толщина утеплителя для данного пункта строительства рассчитана верно.

Таблица 2 – Теплотехнические характеристики  материалов слоев

№ слоя	1	2	3	4
Материал слоя	Керамзито-бетон	Утеплитель (пенополи-стирол ОАО "СП Радослав")	Воздушная прослойка	Навесной фасад (алюкобонд)
Толщина слоя, м	0,4	0,12	0,02	0,02
удельная плотность  материала,  кг/ м 3	1000	18	1,2929	2600
Коэффициент теплопровод-ности, Вт/ (м . °С)	0,41	0,043	0,023	221
Коэффициент теплоусвоения, Вт/ (м2 . °С)	6,35	0,32		187,6
Коэффициент паропроницаемости, мг/ (м  ч. Па)	0,075	0,02	1	0
Сопротивление воздухопроница-нию Rinf n, м2 × ч × Па/кг	80	79	0

 

1.3.Расчет сопротивления воздухопроницанию ограждающей конструкции.

Сопротивление воздухопроницанию  ограждающих конструкций должно быть не менее нормируемого сопротивления воздухопроницанию R_inf^req, м²×ч×Па/кг, определяемого по формуле

R_inf^req = Dp/G_n,

где Dр - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций, Па.

G_n=0,5кг/(м²ч) - нормируемая воздухопроницаемость ограждающих конструкций.

Разность давлений воздуха  на наружной и внутренней поверхностях ограждающих конструкций Dр, Па, следует определять по формуле

                       

где H = 7,5м - высота здания (от уровня пола первого этажа до верха вытяжной шахты);

g_ext; g_int - удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м³, определяемый по формуле.

Для г. Хабаровска согласно СНиП 23-02 средняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 равна -31 °С, расчетная температура внутреннего воздуха равна 20 °С.

Вычисляем удельный вес наружного  и внутреннего воздуха

g_ext = 3463/(273 +t_ext) = 3463/(273-31) = 14,31 н/м³

g_int = 3463/(273 +t_int) = 3463/(273 + 20) = 11,82 н/м³

t - температура воздуха: внутреннего (для определения t_int) - принимается согласно оптимальным параметрам по ГОСТ 12.1.005, ГОСТ 30494 и СанПиН 2.1.2.1002; наружного (для определения t_ext) - принимается равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99.

v = 5,9 м/с - максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 74% и более, принимаемая по таблице 1 СНиП 23-01;

Определяем расчетную разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях стены на уровне пола первого этажа здания Dp

   

Находим нормируемое сопротивление  воздухопроницанию стен в рассматриваемом  доме.

R_inf^req = 25,215/0,5= 50,43 м^{2 .} ч ^. Па/ кг

Сопротивление воздухопроницанию многослойной ограждающей конструкции R_inf^des, м²×ч×Па/кг, следует определять по формуле

R_inf^des = R_{inf 1} + R_{inf 2} + ... + R_{inf n},

R_inf^des

где R_{inf 1}, R_{inf 2}, ... , R_{inf n} - сопротивления воздухопроницанию отдельных слоев ограждающей конструкции, м²×ч×Па/кг, принимаемые по таблице 17 СП 23-101-2004.

Сопротивление воздухопроницанию  ограждающих конструкций зданий и сооружений должно быть не менее  требуемого сопротивления воздухопроницанию  R_inf^des =159 м^{2 .} ч ^. Па/ кг ≥ R_inf^req =50,43 м^{2 .} ч ^. Па/ кг, стена по воздухопроницаемости удовлетворяет требованиям.

Вывод: принимаем толщину стены равную 560 мм.

1.4. Расчет сопротивления паропроницанию

Расчетная температура t_int = 20°С, и относительная влажность внутреннего воздуха j_int = 60 %.

Расчетная зимняя температура  t_ext, °C, и относительная влажность наружного воздуха j_ext %, определяются следующим образом: t_ext и j_ехt принимаются соответственно равными средней месячной температуре и средней относительной влажности наиболее холодного месяца. Для Хабаровска наиболее холодный месяц январь  t_ext = -22,3°С, и j_ext = 75 % (согласно СНиП 23-01-99)

Влажностный режим жилых помещений - нормальный; зона влажности для  Хабаровск - нормальная, тогда условия эксплуатации ограждающих конструкций определяют по параметру Б (согласно СНиП 23-02).

Наружная многослойная стена состоит  из следующих слоев, считая от внутренней поверхности:

1. Кладка из легкобетонных блоков (керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией) толщиной 400 мм, плотностью r₀ = 1000кг/м³ , l_Б =0,41 Вт/(м×°С),  m = 0,075 мг/(м×ч×Па);
2. Утеплителем выбран пенополистирол (ОАО "СП Радослав") толщиной 120 мм, плотностью  r₀ = 18кг/м³, l_Б = 0,043 Вт/(м×°С), m = 0,02 мг/(м×ч×Па);
3. Воздушная прослойка толщиной 20 мм, плотностью r₀ = 1,2929кг/м³  ,

l_Б = 0,023 Вт/(м×°С); m = 1мг/(м×ч×Па);

4. В качестве отделочного пластика выбран алюкобонд толщиной 20 мм, плотностью r₀ = 2600 кг/м³   , l_Б = 221 Вт/(м×°С), m = 0 мг/(м×ч×Па);

Сопротивление теплопередаче ограждающей  конструкции равно

м²×°С/Вт.

Сопротивление паропроницанию R_vp, м²×ч×Па/мг, ограждающей конструкции (в пределах от внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации) должно быть не менее нормируемых сопротивлений паропроницанию, определяемых по формулам (СНиП 23-02-2003):

где e_int - парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, Па, при расчетной температуре и относительной влажности этого воздуха, определяемое по формуле

е_int = (j_int/100)E_int,

E_int - парциальное давление насыщенного водяного пара, Па, при температуре t_int принимается по приложению С СП 23-101-2004:

 при t_int = 20 °С, E_int = 2338 Па. Тогда при

j_int = 60 %,

  e_int = (60/100)×2338 = 1402,8 Па;

Е - парциальное давление водяного пара, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации, определяемое по формуле

Е = (Е₁z₁ + E₂z₂ + Е₃z₃)/12,