Введение
В данном курсовом проекте рассмотрим теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Теплотехнический расчет проводится всех наружных ограждений для холодного периода года, с учетом района строительства, условий эксплуатации, назначения зданий и санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к ограждающим конструкциям и помещению из условия, что температура внутренней поверхности должна быть выше температуры точки росы, но не менее чем на 2-3.
В качестве исходных данных для выполнения теплотехнического расчета, определения теплозащитных свойств ограждающих конструкций возьмем термодинамические параметры внутреннего и наружного воздуха и теплофизические характеристики строительных материалов и ограждений.
Для уменьшения потерь теплоты в зимний период, и поступлений теплоты в летний период при проектировании зданий и сооружений нужно предусматривать:
- решения обеспечивающие наименьшую площадь ограждающих конструкций;
- солнцезащиту световых проемов;
- рациональное применение эффективных теплоизоляционных материалов.
Архитектурно - строительные решения по ограждающим конструкциям проектируемого здания должны быть такими, чтобы полное термическое сопротивление этих конструкций было равным экономически целесообразному сопротивлению теплопередаче, определенному из условий обеспечения наименьших приведенных затрат, но не менее требуемого сопротивления теплопередаче по санитарно-гигиеническим условиям.
Если на отоплении ослабевают прокладки и набивки запорной арматуры, нарушается окраска отопительных приборов и стояков, нарушается теплоизоляция магистралей в отдельных местах, то требуется замена прокладок, набивка сальников, восстановление теплоизоляции труб (местами).
А если есть капельные течи в местах врезки запорной арматуры, приборов и в секциях отопительных приборов; отдельных хомутов на стояках и магистралях; значительные нарушения теплоизоляции магистралей, следы ремонта калориферов, то выполняется частичная замена запорной арматуры, отдельных отопительных приборов, замена стояков и отдельных участков магистралей; восстановление теплоизоляции; ремонт и наладка калориферов.
А когда капельные течи в отопительных приборах и местах их врезки; следы протечек в отопительных приборах, следы их восстановления, большое количество хомутов на стояках и в магистралях, следы их ремонта отдельными местами и выборочной заменой; коррозия трубопроводов магистралей; неудовлетворительная работа калориферов, тогда необходима замена магистралей, частичная замена стояков и отопительных приборов, восстановление теплоизоляции, замена калориферов.
И уж если массовое повреждение трубопроводов (стояков и магистралей), сильное поражение ржавчиной, следы ремонта отдельными местами (хомуты, заварка), неудовлетворительная работа отопительных приборов и запорной арматуры, их закипание; значительное нарушение теплоизоляции трубопроводов, то ситуацию спасет только полная замена системы.
1. Исходные данные
Жилое здание расположено в г.Чита. микрорайон 5-й, д.21.
Рис. 1
Жилой дом расположенный в г. Чита находится в сухой зоне влажности, следовательно, рассчитываемая ограждающая конструкция будет эксплуатироваться в условиях «А»
= (- 43) - температура воздуха наиболее холодной пятидневки,;
=266 - продолжительность отопительного периода, сут;
(- 7,5) - средняя температура воздуха, периода со среднесуточной температурой воздуха.
t = 20 - расчетная температура внутреннего воздуха
Влажностный режим помещения нормальный.
Паспорт многоквартирного дома
Тип здания - Многоквартирный жилой дом,
Этажей - 5,
Материал стен - многослойный,
Межэтажные перекрытия - ж/бетон,
Количество подъездов - 2,
Квартир - н/д,
Комфорт - среднего класса,
Тип застройки - хрущевка,
Высота потолка - ,
Год постройки - 1977,
Управляющая организация - ЖПК №10,
Состояние - в эксплуатации,
Площадь здания - 4352.40,
2. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
Теплозащита зданий - свойство совокупности ограждающих конструкций, образующий замкнутый объем внутреннего пространства здания, сопротивляться переносу теплоты между помещениями и наружной средой, а также между помещениями с различной температурой воздуха.
Теплозащитные свойства наружных ограждений определяются сопротивлением теплопередаче. Эта величина нормируется СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» в зависимости от назначения здания, назначения ограждения и числа градусо-суток отопительного периода. Наружные ограждающие конструкции жилого дома рассчитываются на климатические условия, определенные параметрами А.
Для различных строительных конструкций наружных ограждений вычисляют приведенный коэффициент термического сопротивления.
В целях снижения потерь теплоты в последние годы широко применяются в строительстве многослойные ограждающие конструкции с размещением внутри конструкции слоя тепловой изоляции.
Теплотехнический расчет ограждающей конструкции (стена)
Исходные данные:
Ограждающая конструкция стены жилого здания состоит из четырех слоев:
Табл. 1
|
Наименование слоя |
Плотность |
Толщина |
Теплопроводность |
|
|
Штукатурка известково-песчаный раствор |
= 1600 /м |
= 0,02 м |
= 0,70 Вт |
|
|
Кирпич керамический пустотный |
= 1600/ м |
= 0,38 м |
= 0,58 Вт |
|
|
Минвата на синтетическом связующем |
= 175 /м |
= ? м |
=0,066 Вт() |
|
|
Кирпич силикатный пустотный на цементном растворе |
= 1400/м |
= 0,14 м |
= 0,52 Вт() |
Рис. 2. Ограждающая конструкция стены
Значение теплотехнических характеристик:
в = 8,7 Вт (мІ ° С)
н = 23 Вт (мІ ° С)
Д t = 4°C
n = 1
Порядок расчета
1. Найдем требуемое термическое сопротивление теплопередачи:
(мІ °С)/Вт
2. Определим приведенное термическое сопротивление с учетом энергосбережения:
(7315-6000)] + 3.5 = 3.96 (мІ °С) Вт - 3,96>1,81
Примем большее из значений термического сопротивления.
3. Определим толщину утеплителя:
ут =] ут
ут = 0,066 = 0,20 м
Примем толщину утеплителя = 0,20 м
4. Уточним общее фактическое термическое сопротивление теплопередачи стены:
=
4,14 (
5. Найдем коэффициент теплопередачи данной ограждающей конструкции:
k стены =
k стены = 0,240 Вт
Теплотехнический расчет перекрытия (пол)
Ограждающая конструкция плиты перекрытия жилого здания состоящая из пяти слоев:
Табл. 2
|
наименование слоя |
плотность |
толщина |
теплопроводность |
|
|
Бетон на гравии |
2400кг |
0,25 м |
1,74 Вт |
|
|
Гидроизоляционный материал |
1000кг |
0,001м |
0,17 Вт |
|
|
Цементная стяжка |
1800кг |
0,02 м |
0,76 Вт |
|
|
Линолеум |
1800кг |
0,015 м |
0,38 Вт |
|
|
Утеплитель |
25кг |
м |
0,029 Вт |
Рис. 3. Ограждающая конструкция плиты перекрытия (пол)
Значения коэффициентов:
n = 0,9; ? = 4; = 8,7 Вт / ( = 17 Вт / (
Порядок расчета
1. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче по формуле:
= = 1,81(
2 Рассчитываем величину градусо - суток отопительного периода (ГСОП):
ГСОП = (
ГСОП = (20 + 7,5) 266 = 7315 сут
3. Рассчитываем величину сопротивления теплопередаче перекрытия с учетом энергосбережения:
= + (7315 - 6000) + 4,6 = 5,2 ()
4. Сравниваем требуемое сопротивление с приведенным и выбираем большую величину 5,2 1,81, принимаем 5,2 (
5. Определяем предварительную толщину утеплителя:
0,029 = 0,14 м
Согласно унификации принимаем 0,15 м
Уточняем общее фактическое сопротивления теплопередаче для всех слоев конструкции перекрытия:
5,5 (
6. Определяем коэффициент теплопередачи данного перекрытия (пол):
0,18 Вт
7. Определяем общую толщину конструкции перекрытия (пол):
=
0,25 + 0,001 +0,02 + 0,015 + 0,15 = 0,436 м
Теплотехнический расчет покрытия (потолок)
Теплотехнический расчет многослойной неоднородной ограждающей конструкции кровли
Конструкция кровли(чердачное перекрытие)
Термическое сопротивление многослойной неоднородной ограждающей конструкции Rк, м2С/Вт, необходимо определять следующим образом:
Для упрощения расчёта заменяем круглые отверстия равными по площади квадратными, со стороной квадрата а:
Рис. 4. Схема к определению термического сопротивления многослойной ограждающей конструкции
а) плоскостями, параллельными направлению теплового потока по формуле 5.8 [1]:
Термическое сопротивление плиты вычисляем для двух характерных сечений I-I и II-II:
б) плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока:
Определяем сопротивление теплопередачи плоскости 7
Определяем сопротивление теплопередачи плоскости 1
Определяем сопротивление теплопередачи плоскости 2
Термическое сопротивление плиты вычислим для трех слоев:
Для 3-го и 5-го слоев ж/б толщиной д=0.028 м:
Термическое сопротивление 4-го слоя вычисляем для двух характерных сечений I-I и II-II:
Конструкция 4-го слоя состоит из:
1. ж/б плиты.
2. воздушной прослойки ,(табл. Б1[1])
Среднее термическое сопротивление для 4-го слоя вычисляем по формуле [1]:
Среднее термическое сопротивление всех трех слоев плиты:
Определяем сопротивление теплопередачи плоскости 6
Определим как сумму сопротивлений всех участков:
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции Rт:
Расчет на возможность выпадения конденсата на «мостиках холода»
Минимальная температура внутренней поверхности наружной ограждающей конструкции ,не должна быть ниже точки росы при расчетных значениях температуры и относительной влажности внутреннего воздуха.
Если тепловая инерция первого слоя ограждающей конструкции, а первого и второго слоев, то коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности вычисляется по формуле:
m-коэффициент неравномерности теплоотдачи системы отопления.
m=0.1
Определим температуру точки росы воздуха в чердачном перекрытии:
Вывод: Так как, то вероятности выпадения конденсата на мостиках холода нет, конструкция допустима к применению.
Теплотехнический расчет дверных проемов (наружных)
Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов:
n = 1;
? 4;
= 8,7 Вт;
= 23 Вт;
Порядок расчета
1 Определяем фактическое сопротивление теплопередаче наружной двери:
0,6
= 0,6 1,8 = 1,09 (
2 Находим коэффициент теплопередачи двери по формуле:
=
= = 0,9 Вт)
Теплотехнический расчет световых проемов
Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов:
n = 1;
? = 4
8 Вт
= 23 Вт;
Порядок расчета
1 Определяем термическое сопротивление теплопередачи согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»
= (7315 - 6000) + 0,6 = 0,67 (Вт
0,67 (
2 Выбираем конструкцию окна в зависимости от величины термического сопротивления. Принимаем двухкамерный стеклопакет с мягким селективным покрытием.
3 Коэффициент теплопередачи остекления (окна) определяем по формуле:
=
= = 1,5 Вт()
3. Расчет влажностного режима наружных ограждений
Конденсация влаги из внутреннего воздуха на внутренней поверхности наружного ограждения поверхности наружного ограждения, особенно при резких понижениях температуры, является основной причиной увлажнения наружных ограждений. Для устранения конденсации влаги необходимо, чтобы температура на внутренней поверхности ( и в толще ограждения превышала температуру точки росы на 2 - 3 условие
В случае, если температура внутренней поверхности () окажется ниже температуры точки росы (), это приводит к конденсации влаги в местах теплопроводных включений. При температуре внутренней поверхности () ниже точки росы водяные пары, содержащиеся в воздухе помещения, конденсируются в капельножидкое состояние, на внутренней поверхности ограждающей конструкции здания, накапливаются в толще, ухудшая теплозащитные свойства конструкции. При этом уменьшается термическое сопротивление теплопередаче, увеличиваются коэффициенты теплопроводности и теплопередачи, что приводит к повышению теплопотерь через наружные ограждения.
Необходимо выполнять проверку на отсутствие периодической конденсации на внутренней поверхности для периода резких похолоданий.
Для борьбы с конденсацией влаги на внутренней поверхности, кроме увеличения термического сопротивления, необходимо предусмотреть вентиляцию помещения, обдувку или обогрев этих поверхностей.