Влажностный режим ограждений конструкций

Содержание

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

  Строительная теплофизика — раздел строительства, науки и техники, в котором рассматривается тепломассообмен в зданиях, сооружениях, ограждающих конструкциях, системах обеспечения микроклимата, в технологических процессах изготовления строительных материалов, конструкций и изделий. Строительная теплофизика — теоретическая основа строительства. Она находится на стыке строительства и энергетики, поэтому в ней широко используются теории строительных конструкций, тепломассообмена, термодинамики, климатологии, санитарии и гигиены, методы теории подобия, аналитических и числительных расчетов на ЭВМ, метод аналогии, теории измерений. Она возникла в XVII—XVIII вв. в работах Н.А.Львова, И.И.Свиязева, С.Б.Лукашевича на основе теорий теплоты М.В.Ломоносова и гигрометрии Г.В.Рихмана. Однако основоположником строительной теплофизики, вероятно, следует считать О.Е.Власова, издавшего в 20-х гг. ряд работ по этой отрасли знаний. В 40-е - нач. 50-х гг. были разработаны классическая теория теплоустойчивости ограждений и помещения (О.Е.Власов, С.Н.Муромов, А.М.Школовер, Л.А.Семенов), теории строительной климатологии (К.Ф.Фокин, В.М.Ильинский), теплопередачи ограждений (В.Д.Мачинский, К.Ф.Фокин, Б.Ф.Васильев), влажностного режима ограждений (О.В.Власов, К.Ф.Фокин, А.В.Лыков, Ф.В.Ушков, Э.Х.Одельский, А.М.Шкловер), воздухопроницаемости ограждений (Р.Е.Брилинг, Ф.В.Ушков), теплообмена в помещении (С.Н. Шорин, Л.А. Семенов) и летнего теплового режима (Б.Ф.Васильев). 
  Главным предметом рассмотрения в строительной теплофизике является теплофизика зданий и сооружений. Ее основные разделы: внутренний микроклимат, общий теплообмен в помещении, комфортность, оптимальность внутренних условий (защитные свойства ограждающих конструкций, их теплопередача, воздухопроницаемость и влажностный режим); строительная климатология, расчетные зимние и летние условия, годовой режим изменения внешним климатам, воздействий; тепловой, воздушный и влажностный режимы здания как единой энергетической системы; создание современного здания с заданной обеспеченностью внутренних условий и эффективным использованием энергии и др. ресурсов. 
   Значение строительной теплофизики заметно возросло в связи с индустриализацией, массовостью и многообразием строительства, с появлением и широким применением новых конструкций и строительных материалов. Основополагающими стали конструктивные решения при сооружении зданий с комфортным для человека и оптимальными для технологических процессов микроклиматом в условиях крайне разнообразного и сурового климата внешней среды. В строительной теплофизике разработаны различные конструктивные и производственные решения и приемы, связанные с тепломассообмеными процессами в зданиях, сооружениях и др. объектах строительства.  
   Строительная теплофизика определяет основополагающие параметры, которые должны учитываться при проектировании здания; его ориентацию в застройке относительно сторон света и доминирующих ветров, форму, этажность, планировку, устройство лоджий, балконов, уменьшение "изрезанности" фасадов, наличие специальных устройств для аэрации, возможность сквозного проветривания помещений и пассивного использования солнечной радиации и др. низкопотенцальных нетрадиционных источников энергии.     Важную роль для обеспечения комфортных для человека условий строительная теплофизика отводит наружным ограждениям здания. Они должны обладать хорошими теплозащитными свойствами, равноэффективными в различных сечениях, быть достаточно герметичными и иметь сопротивление воздухопроницаемости, достаточное для обеспечения вентиляций воздухообмена, удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям и быть оптимальными в технико-экономическом отношении. Конструкция ограждения должна исключать накопление влаги. На основе теории теплоустойчивости с использованием показателей теплоусвоения и теплопоглощения помещения рассчитывают теплоустойчивость ограждений и помещений, определяющую стабильность температуры.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1 Теплотехнический  расчет ограждений  конструкций по  показателю тепловой  инерции D и ГСОП

  Ограждения  здания должны обладать требуемыми  теплозащитными свойствами и  быть в достаточной степени  воздухе и влагонепроницаемыми.

  От теплотехнических  качества наружных ограждений  зависит:

• благоприятный микроклимат зданий, то есть обеспечение температуры и влажности воздуха в помещении не ниже нормативных требований;
• количество тепла, теряемого зданием в зимнее время;
• температура внутренней поверхности ограждения, гарантирующая от образования на ней конденсата;
• влажностный режим ограждения, влияющий на теплозащитные качества ограждения и его долговечность.

   Методика  теплотехнического расчета основана  на том, что оптимальная толщина  ограждающей конструкции находится  исходя из:

• климатических показателей района строительства;
• санитарно-гигиенических и комфортных условий эксплуатации зданий и помещений;
• условий энергосбережения.

    Методика  теплотехнического расчета заключается  в определении экономически целесообразного  сопротивления теплопередаче наружной  ограждающей конструкции.

  При этом  сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции должно быть не менее требуемого сопротивления теплопередаче.

  1.1 Расчет стены

 Характеристика  слоев: 

1 слой – цементно-песчаный  раствор ρ = 1800 кг/м³

2 слой – шлакопемзобетон  ρ = 1200 кг/м³

3 слой – плиты  полужесткие минераловатные ρ = 50 кг/м³

4 слой – керамическая  кирпичная кладка ρ = 1600 кг/м³ 

1. Установим внутренние метеорологические условия 

помещения по температуре воздуха и его  относительной 

влажности согл. (1):

,   

2. По параметрам и установим влажностный режим

 помещения  здания согл. (1):

Влажностный режим - влажный

3. Установим зону влажности территорий застройки согл. (1):

Зона  влажности - сухая

4. Определим условие эксплуатаций ограждающей конструкций согл. (1):

Условие эксплуатаций ограждающей конструкции - А

5. Согл. (1) для материалов слоев 1-4 установим теплопроводности и коэффициенты теплоусвоения S:

                                     δ₁=0.02 м     λ₁=0.93 Вт/м°С     S₁=11.09 Вт/(м²°С)

                                     δ₂=0.25 м     λ₂=0.44 Вт/м°С     S₂=6.73 Вт/(м²°С)

                                                          λ₃=0.06 Вт/м°С    S₃=0.48 Вт/(м²°С)

                                     δ₄=0.12 м     λ₄=0.64 Вт/м°С     S₄=8.48 Вт/(м²°С)

6. Определяем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) по формуле:

ГСОП = (t_в - t_от.пер.) z_от.пер.,

где  t_в - расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

t_от.пер., z_от.пер. - средняя температура, °С, и продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С согл. (2)

t_от.пер =-6⁰С      z_от.пер.=181сут

ГСОП = (20-(-6))*181=4706°С·сут

7. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче по условиям энергосбережения определяющихся согл. (1) в зависимости от назначения здания, ГСОП, видов ограждающих конструкций:

 С помощью  формулы интерполяции находим:

:

 где:

y – величина ГСОП, которую мы определили

y = 4706°С·сут

y₁ – величина ГСОП взятая со значением меньше найденного ГСОП, согл. (1)

y₁ = 4000°С·сут

y₂ – величина ГСОП взятая со значением больше найденного ГСОП, согл. (1)

y₂ = 6000°С·сут

x – искомое сопротивление теплопередаче , м²°С/Вт

x₁, x₂ – данные согл. (1) соответствующие величинам y₁, y₂

 м²°С/Вт

8. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных), отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, по формуле:

 
         п - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху согл. (1)

п = 1

t_в -  расчетная температура внутреннего воздуха, °С

Dt^н - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых согл. (1)

Dt^н = 4°С

a_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый согл. (1)

a_в = 8.7 Вт/(м²°С)

t_н - расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по (2):

 

 м²°С/Вт

  Т.к. величина требуемого сопротивления  теплопередаче для заданной конструкции  должно быть не менее требуемых значений и определяемых исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий и условий энергосбережения, к расчету принимается значения

9. Определяем действительное термическое сопротивление теплопередаче по формуле:

, м²°С/Вт

a_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый согл. (1)

a_в = 8.7 Вт/(м²°С)

a_н - коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности ограждающих конструкций, принимаемый согл. (1)

a_н = 23 Вт/(м²°С)

δ_i - толщина однородного слоя ограждений конструкций.

λ_i – коэффициент теплопроводности однородного слоя ограждения.

  В последней  формуле имеется одна неизвестная  величина δ₃ – толщина теплоизоляции, которую необходимо найти. С этой целью действительное сопротивление приравниваем к требуемой:

δ₃ = 0.048 м 

10. Общая толщина  конструкции: