Расчёт тепловой защиты помещения

Министерство  образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский  государственный 

архитектурно-строительный университет

 

 

Кафедра физики

 

 

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: Расчёт тепловой защиты помещения

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Бойко Д.П.

Шифр: 11-228

Группа: 2-СЗ-2

Проверил:___________________

 

 

Санкт-Петербург

2012

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………….……………3

1. Выборка исходных данных…………………………………….…………….6

2. Определение точки росы…………………………………….……………….8

3. Определение нормы тепловой  защиты………………………….…………..9

4. Расчёт толщины утеплителя……………………………………….………..10

5. Проверка внутренней поверхности  ограждения на выпадение росы…....12

6. Проверка на выпадение росы  в толще ограждения……………………….13

7. Проверка влажностного режима……………………………………………16

8. Проверка ограждения на воздухопроницание……………………………..18

Заключение……………………………………………………………………..20

Список литературы……………………………………………………………..21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

     Строительная физика – прикладная область физики, рассматривающая физические явления и процессы в конструкциях зданий, связанные с переносом тепла, звука и света, а также явления и процессы в помещениях здания, связанные с распространением звука и света.

      Основная задача строительной  физики – обоснование применения  в строительстве материалов и  конструкций, выбора размеров  и формы помещений, которые  обеспечили бы оптимальные температурно-влажностные,  акустические и светотехнические  условия в помещениях соответственно  их функциональному назначению. Предмет изучения «Строительной  физики» – вопросы теплопередачи,  воздухопроницаемости и влажностного  состояния конструкций, вопросы  звукоизоляции, акустики и светотехники, рассматриваемые соответственно  в разделах строительная теплотехника, строительная и архитектурная  акустика, строительная светотехника (т. е. явлений, непосредственно воспринимаемых органами чувств человека и определяющих гигиенические качества окружающей его среды). Строительная физика совокупность научных дисциплин (разделов прикладной физики, рассматривающих физические явления и процессы, связанные со строительством и эксплуатацией зданий и сооружений, и разрабатывающих методы соответствующих инженерных расчётов. Получают развитие и др. разделы С. ф. — теория долговечности строительных конструкций и материалов, строительная климатология, строительная аэродинамика. Вопросы прочности, жёсткости и устойчивости зданий и сооружений рассматриваются в особом разделе прикладной физики — строительной механике.

        Методы и выводы строительной теплотехники используются при проектировании ограждающих конструкций, которые предназначены для создания необходимых температурно-влажностных и санитарно-гигиенических условий (с учётом действия систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха) в жилых, общественных и производственных зданиях. Значение строительной теплотехники особенно возросло в связи с индустриализацией строительства, значительным увеличением масштабов применения (в разнообразных климатических условиях) облегчённых конструкций и новых строительных материалов.

Задача  обеспечения необходимых теплотехнических качеств наружных ограждающих конструкций  решается приданием им требуемых  теплоустойчивости и сопротивления  теплопередаче. Допустимая проницаемость  конструкций ограничивается заданным сопротивлением воздухопроницанию. Нормальное влажностное состояние конструкций  достигается уменьшением начального влагосодержания материала и  устройством влагоизоляции, а в слоистых конструкциях, кроме того, — целесообразным расположением конструктивных слоев, выполненных из материалов с различными свойствами.

 Сопротивление теплопередаче должно быть достаточно высоким, с тем, чтобы в наиболее холодный период года обеспечивать гигиенически допустимые температурные условия на поверхности конструкции, обращенной в помещение. Теплоустойчивость конструкций оценивается их способностью сохранять относительное постоянство температуры в помещениях при периодических колебаниях температуры воздушной среды, граничащей с конструкциями, и потока проходящего через них тепла. Степень теплоустойчивости конструкции в целом в значительной мере определяется физическими свойствами материала, из которого выполнен внешний слой конструкции, воспринимающий резкие колебания температуры. При расчёте теплоустойчивости применяются методы, основанные на решении дифференциальных уравнений для периодически изменяющихся условиях теплообмена. Нарушение одномерности передачи тепла внутри ограждающих конструкций в местах теплопроводных включений, в стыках панелей и углах стен вызывает нежелательное понижение температуры на поверхностях конструкций, обращенных в помещение, что требует соответствующего повышения их теплозащитных свойств. Методы расчёта в этих случаях связаны с численным решением дифференциального уравнения двумерного температурного поля (уравнения Лапласа).

Основы строительной физики должны быть учтены при выборе

конструкций и строительных материалов, поскольку  их воздействие 

является  взаимным. Примером может служить  определение конструкции стен или  кровли. Часто встречающаяся ошибка состоит  в том, что в процессе проектирования не учитывают положений строительной физики. Это приводит к непроизводительным потерям времени и труда, поскольку готовый проект дополнительно проверяется на соответствие требованиям строительной физики. Выявленные после такой проверки изменения могут коренным образом изменить проектную концепцию. Таким образом, рациональным должно быть только совместное решение задач строительной физики и непосредственно задач проектирования.

Расчеты по строительной физике. Использование  положений 

строительной  физики архитекторами и инженерами дает им возможность приближенными  расчетами определять различные  физические воздействия, например, при  оценке изолирующей способности, температуры  на границе слоев, давления пара, количества конденсирующейся влаги, а также  получать характеристики звукоизоляции, затенения или аккумулирующей способности  помещений. Важно, чтобы такие методы расчета, оставаясь приближенными,

обеспечили  достаточно надежные решения.

Результаты  расчета зависят от принятых предпосылок  и условий  соответствующих способов расчета. Каждый проектировщик должен поэтому знать, где лежат границы и недостатки таких приближенных расчетов. При необходимости максимальной экономии средств, особенно при осуществлении крупных проектов, для производства точных расчетов необходимо привлекать инженера — специалиста по строительной физике.

 

 

1. Выборка исходных данных.

Исходные  данные по СНиП 2-3-79

Пункт строительства: г.Бузулук, Оренбургской обл.

 

1.1. Средние месячные температуры, упругости водяных паров воздуха и максимальные амплитуды колебания температуры воздуха:

Величина	Месяц
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
tH, oC	-14,4	-14,1	-7,8	-4,6	13,9	18,9	21,0	19,0	12,2	3,0	-4,4	-11,0
Φ, %	80	79	82	72	56	57	62	62	68	76	82	83
eH, %	200	200	320	640	880	1220	1450	1300	930	620	400	280
Аtн, оС	11,1	11,2	1,5	11,2	13,0	12,1	11,0	13,1	11,9	11,0	10,7	12,7

 

2. Температура воздуха, ˚C

абсолютно минимальная                                   - 48˚C

средняя наиболее холодных суток                   - 37˚C

средняя наиболее холодной пятидневки        −28˚C

средняя  отопительного периода t_о.п.                –6.5˚C

 

3. Продолжительность периодов, сут

• влагонакопления Z_вн = 155 с.

• отопительного периода Z_о.п. = 204 c.

 

1.г. Повторяемость [П] и скорость [n] ветра

Месяц	Характеристика	Румб
		С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
0Январь	П, %	7	7	8	31	20	12	7	8
	n, м/с	3,2	4,3	3,4	4,8	6,4	6,5	5,5	4,0
Июль	П, %	22	13	11	9	7	5	9	24
	n, м/с	3,9	3,3	2,9	2,9	3,0	3,7	3,8	3,7

 

1.д. Интенсивность солнечной радиации в июле, Вт/м²

• на фасад западной ориентации:
• максимальная    783
• средняя              197
• на горизонтальную поверхность: 
• максимальная     842
• средняя               328

 

 

1.2. Параметры микроклимата помещения.

 

1. Объект строительства: Здание жилое

2. Относительная влажность воздуха j = 55%.

3. Температура внутреннего воздуха помещения t_в. = 21^оС.

4. Расчитыаваемое ограждение:

1– раствор гипсовый;

2  – кирпич глиняный на цементно- шлаковом растворе (1700 кг/м³);

3 - маты минераловатные

(50 кг/м³);

4–  воздушная прослойка

5 – кирпич  глиняный на цементно- песчаном  растворе (1800 кг/м³ )

Рис.

 

 

 

1.3. Теплофизические характеристики  материалов.

Исходя из заданной температуры внутреннего  воздуха и относительной влажности, по табл.1 [1] определяем, что влажностной режим помещения – нормальный

По карте  прил. 1 [1] находим зону влажности населённого пункта:3 -я зона, то есть зона сухая

По прил. 2 [1] выходит, что влажностные условия эксплуатации ограждающей конструкции будущей постройки – А

Значения  характеристик материалов заданной конструкции (из прил. 3 [1]):

№ слоя	Материал слоя	№ позиции по прил. 3	Плотность r, кг/м3	Коэффициенты
				Теплопроводности l, Вт/(м×К)	Паропроницания m, мг/(м×ч×Па)
1	Раствор гипсоперлитовый	78	600	0,19	0,17
2	Кирпич глиняный на цементно- шлаковом растворе	85	1700	0,64	0,12
3	Маты  минераловатные	131	50	0,052	0,53
4	Воздушная прослойка	-	-	0,17	∞
5	кирпич глиняный на цементно- песчаном раствор	84	1800	0,70	0,11

 

 

2. Определение  точки росы.

2.1. Исходя из заданной температуры по таблице прил. 1 [2], находим упругость водяных паров, насыщающих воздух: Е_в = 2486 Па.

 

2.2. Фактическая упругость водяных паров при заданной относительной влажности:

, Па

(Па)

 

2.3. Точка росы по прил.1 [2] обратным ходом: t_р = 11,6^оС.