Расчет ограждающей конструкции

Чертеж1.dwg

Парциальое давление водяного пара
Толщина наружной стены

Расчет ограждающей конструкции.docx

Определение коэффициента теплопередачи
2 Чердачное перекрытие
4 Заполнение световых проемов
Теплоустойчивость ограждающих конструкций
1Коэффициент теплоусвоения поверхности пола
Расчет разности давлений на наружной внутренней поверхности ограждающих конструкций
Расчет температурно- влажностного режима наружной стены
Расчет плотности потока водяного пара через наружную стенку
Расчет распределения температуры и кривых максимальной фактической упругости водяного пара по толщине наружной стены
Район построения здания – г. Тобольск
Климатические условия:
- = -39 С – температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки при коэффициенте обеспечиваемости 092
- = -81 С – средняя температура наружного воздуха за отопительный период при разности температур ≤ 8 С
- =232 - количество суток отопительного периода ≤ 8 С
Характеристика здания:
- жилой дом в 3 этажа
- высота этажа 3 м последующих 27 м
Характеристика помещения:
- относительная влажность внутреннего воздуха = 50 %
Характеристика ограждающих конструкций
Конструкция ограждения применяется по заданию по последней цифре номера варианта.
Определение коэффициента теплопередачи.
Гипсовый обшивочный лист
Кладка из глиняного кирпича
= - коэффициент теплопередачи
Из условия энергосбережения определяем требовательное сопротивление теплопередач:
Dd = ( - ) = ( 20 + 81 ) 232 = 65192 сут
По таблице 4 СНиП « Тепловая защита зданий» или по таблице 1 СНиП «Строительная теплотехника» находим термические сопротивления теплопередач а затем с помощью интерполяции определим требуемое сопротивление теплопередач наружной стены.
Находим коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции по таблице 7 СНиП «Тепловая защита зданий»
Находим коэффициент теплопередачи наружной поверхности по таблице СНиП «Строительная теплотехника»
Коэффициент теплопроводности λ определяется в зависимости от вида материала конструкции его плотности и параметров эксплуатации А или Б по приложению СНиП «Строительная теплотехника».
Параметры эксплуатации А и Б определяется в зависимости от влажного режима помещения и от зоны влажности в которой находится город.
Влажный режим помещения определяется в зависимости от температуры внутреннего воздуха и относительной влажности помещения. Влажный режим помещения определяется по таблице 1 СНип «Тепловая защита зданий»
При = 20 и = 50 % - сухой режим помещения.
Зона влажности определяется по карте приложения В СНиП «Тепловая защита зданий» или приложения 1 СНиП «Строительная теплотехника».
Для г. Тобольск зона влажности 2 – нормальная зона влажности.
А и Б определяется по таблице 2 СНиП «Строительная теплотехника».
Для г. Тобольск – парметр А.
Следовательно: = = 019
= [ - ( + + + ) ] = 0041 [ 368 – ( + + + ) ] = 0121
Округляем до второго знака в большую сторону => = = 013 м.
= + + + + = + + + + =
> – условие выполнено.
Для определения температуры наружного воздуха необходимо определить массивность здания.
где - термические сопротивление
- коэффициент усвоения материалов
Находим термические сопротивления для каждого материала конструкции:
Коэффициент теплоусвоения S принимаются по приложению СНиП «Строительная теплотехника» в зависимости от вида материала и параметров эксплуатации А или Б.
D = ( 0105 334 ) 2 + ( 0178 920 ) 2 + 317 065 = 6034
Значение получается массивной 4 D 7 и тогда температура наружного воздуха определяется как:
Строим график распределения температур в толще ограждения.
Рассчитываем температуры: = +20
= - ( - ) = 20 – (20+41) = 182
= - (- ) = 20 – (20+41) =165
= 20 – (20+41) = 137
= 20 – (20+41) = -358
= 20 - (20+41) = -386
= 20 - (20+41) = -41
2. Чердачное перекрытие.
Цементно – песчаный раствор
Железобетонная пустотная плита
Маты минераловатные прошивные на синтетическом связующем
– сопротивление теплопередачи жб плиты.
Определяем по градусосуткам отопительного периода с использованием интерполяции.
По таблице 4 СНиП «Тепловая защита зданий» или по таблице 1 СНиП «Строительная теплотехника» находим термические сопротивления теплопередач а затем с помощью интерполяции определим требуемое сопротивление теплопередач чердачного перекрытия.
Расчет жб пустотной плиты:
Т.к. плита не однородная и сложно определить толщину слоев пункт 2.8 СНиПа «Строительная теплотехника» предлагает определять сопротивление плиты через приведенное сопротивление и для упрощения расчета заменим круглое сечение пустот на равновеликие квадратные.
= = = 17724 = 0141 м
и - определяется по случаю «а» и случаю «б».
а). Движение теплового потока через чердачное перекрытие осуществляется снизу вверх. Делим конструкцию жб плиты тремя плоскостями параллельно потоку. Получаются 2 конструкции из которых одна между плоскостями первой 3х слоеная: слой жб воздушная прослойка слой жб плиты и между второй и третьей однородная конструкция состоящая из жб. СНиП рекомендует принимать для данного расчета что тепловой поток проходит на 1 м глубины конструкции.
Рис. Параллельное движение потока
= ( L –a ) 1 = ( 022 – 0141 ) 1 = 0079
- термическое сопротивление воздушной прослойки по приложению 4 СНиП «Строительная теплотехника» в зависимости от направления теплового потока при «+» температурах и толщине воздушной прослойки 0141 м = a =
+ = - а =024 - 0141 = 0099 м
б). В этом случае делим жб плиту плоскостями IV и V перпендикулярно движению потока эти плоскости делят жб плиту на 2 однородных слоя с сопротивлениями жб и и перпендикулярный слой с сопротивлением жб и воздушная прослойка.
= + + = 0025 + 0108 + 0025 = 0158
СНиП требует чтобы отношение 125
= 104 125 – условие выполнено.
Определяем = = = 016 =
= 87 - таблица 7 СНиП «Тепловая защита зданий» или таблица СНиП «Строительная теплотехника».
= 12 - таблица СНиП «Строительная теплотехника».
= 0052 - приложение СНиП « Строительная теплотехника».
Из формулы выносим и определяем .
= [ - ( + + + ) ] = 0052 [483 - ( + + 016 + ) ] = 02311 м
= + + = 002 + 024 + 024 = 05 м
= + + 016 + + = 499 > 483
3. Определение коэффициента теплопередачи пола 1-го этажа.
Маты минераловатные на синтетическом связующем
Панель перекрытия Железобетонная
По таблице 4 СНиП «Тепловая защита зданий» или по таблице 1 СНиП «Строительная теплотехника» находим термические сопротивления теплопередач а затем с помощью интерполяции определим требуемое сопротивление теплопередач пола.
– по приложению 4 СНиП «Строительная теплотехника» = 004 ;
Из формулы выносим и определяем :
= [ - ( + + + + ) ] = 006 [4833 - ( + + 0165 + + + ) ] = 0245 м
Округляем в большую сторону => = = 025 м.
= + + + = 0029 + 004 + 025 + 017 = 0489 м
= + + + + + = + + 0165 + + + =
4. Определение коэффициента теплопередачи через
заполнение световых проемов.
По таблице 4 СНиП «Тепловая защита зданий» или по таблице 1 СНиП «Строительная теплотехника» находим термические сопротивления теплопередач а затем с помощью интерполяции определим требуемое сопротивление теплопередач световых проемов .
По приложению СНиП «Строительная теплотехника» находим приведенные термические сопротивления теплопередач из условия ≥
Близкое из приложения = 065 - такое сопротивление соответствует двухкамерному стеклопакету из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном.
Теплоустойчивость ограждающих конструкций.
Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждений должна быть не более требуемой амплитуды колебаний внутренней поверхности.
- среднемесячная температура наружного воздуха за самый жаркий месяц (июль). Принимается по табл. 3 СНиП «Строительная климатология – 99»
Для г. Тобольск = 183
= 25 – 01 (183 - 21) = 277
Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции определяется:
- коэффициент затухания расчетной амплитуды колебаний температур наружного воздуха.
- расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха.
– максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле. Принимается по приложению 2 СНиП «Строительная климатология- 82».
= 198 для г. Тобольск.
- коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции. Принимается по приложению 7 СНиП «Строительная теплотехника».
В зависимости от последнего конструктивного слоя наружной стены:
= 07 (штукатурка известковая темно-серая или террактовая)
– соответственно максимальное и среднее значение суммарной солнечной радиации прямой и рассеянной принимаемая для наружных стен как для вертикальных поверхностей западной ориентации
Широта – 58 г. Тобольск.
- коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающей конструкции по летним условиям.
V – минимальная и средняя скорость ветра по румбам за июль.
Определяется по табл. 2 СНиП «Строительная климатология – 99»
V = 41 мс для г. Тобольск.
= 116 (5 + 10 √41) = 2928
= 05 + = 05 198 + = 2381
Находим коэффициент затухания:
D = 6034 – массивность здания (смотр. расчет наружной стены).
- коэффициент теплоусвоения принимаются по приложению СНиП «Строительная теплотехника» в зависимости от вида материала и параметров эксплуатации А или Б
– коэффициент теплоусвоения наружной поверхности материала отдельных слоев ограждающей конструкции.
= = = 0031 = 277 – условие выполняется.
1. Коэффициент теплоусвоения поверхности пола.
Определяем массивность первого слоя пола.
Коэффициент теплоусвоения сосновой доски = 387 - приложение СНиП «Строительная теплотехника».
Из расчета пола = = 02
Следовательно = = 02 387 = 0774 > 05
Т.к. > 05 то коэффициент теплоусвоения пола будет равен:
Коэффициент теплоусвоения пола сравниваем с требуемым коэффициентом теплоусвоения - по табл. 11 СНиП «Строительная теплотехника».
Для жилых домов = 12
= 774 = 12 – условие выполняется.
Расчет разности давлений на наружной внутренней поверхности ограждающих конструкций.
Воздухопроницаемость материалов наружной ограждающей конструкции определяется их сопротивлением воздухопроницанию сопротивление воздухопроницанию должно быть больше или равно требуемым сопротивлениям воздухопроницания: ≥
- нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций
Принимается по таблице СНиП «Строительная теплотехника».
где - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающей конструкции Па.
= 055 · (γн – γв) + 003 γн · Па
где - расчетная высота здания (от поверхности земли до верха карниза).
γн и γв – удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха
γн = = = 1479 = -39
γв = = = 11819 = 20
- максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь повторяемость которых составляет 16% и более мс. Принимается по таблице 1 СНиП «Строительная климатология – 99» (графа 19).
= 63 мс для г. Тобольск.
Определяем = 055 · (γн – γв) + 003 γн · = 055 · 84 (1479 – 11819) + 003 · 1479 · 632 = 3133 Па.
Зная находим = = = 6267 ·ч ·Пакг
Определяем сопротивление воздухопроницаемости наружной стены как для многослойной конструкции тогда это сопротивление равно сумме сопротивлений воздухопроницаемости каждого слоя:
где + + + + - сопротивление воздухопроницанию каждого слоя которая определяется по приложению СНиП «Строительная теплотехника».
и = 20 2 = 40 ·ч ·Пакг
Если нет такого материала в таблице следует брать близкие по описанию материал.
= 40+18+1035+18+40 = 2195 ·ч ·Пакг
= 2195 > = 6267 - условие выполняется.
Определение требуемого сопротивления воздухопроницанию для окон и балконных дверей.
Для жилых и общественных зданий это сопротивление определяется по формуле: = · ()23 ·ч ·Пакг
где - нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций
- разность давлений воздуха при которой определяется сопротивление воздухопроницанию. = 10 Па.
- разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждающей конструкции Па.
= 3133 Па (см. расчет сопротивление для наружных ограждений).
= · ()23 = · ()23 = 0354 ·ч ·Пакг
Фактическое сопротивление для окон и дверей жилых и общественных зданий должно быть не меньше данного требуемого сопротивления воздухопроницанию.
Фактическое сопротивление определяется по сертификации заполнения световых проемов представленных ГОСС строем РФ.
Расчет температурно – влажностного режима наружной стены.
Опеределение общего сопротивления паропроницанию наружной стены.
Сопротивление паропроницанию многослойной конструкции наружной стены складывается из сопротивления влагообмена на ее внутренней поверхности сопротивления влагопроницания на наружной поверхности и сумма сопротивлений паропроницания каждого слоя.
где – толщина слоя м.
– расчетный коэффициент ппаропроницаемости .
Находим по приложениию 3* СНиП «Строительная теплотехника» в зависимости от вида и плотности материала ( последняя графа ).
= 00267 + 026 + 1136 + 216 + 1136 + 026 + 0053 = 503
Расчет плотности потока водяного пара через наружную стену.
где - расчетная упругость водяного пара ( парциональное давление в воздухе помещения ) при = 20 Па.
- расчетная упругость водяного пара в наружном воздухе при Па.
где – упругость водяного пара при полном насыщении определяется по температурам и .
= 2338 Па – по приложению 5 таблице 5.2.
- средняя температура воздуха за самый холодный месяц январь.
Находится по таблице без номера СНиП «Климатология – 82» или таблица 3 СНиП «Климатология – 99».
= -185 для г. Тобольск.
= 121 Па – по приложению 5 таблица 5.1.
- относительная влажность воздуха при внутренней и при наружной температуре наиболее холодного месяца %.
= 81 % для г. Тобольск – приложение 3 СНиП «Климатология – 82» для холодного месяца.
Расчет распределения температуры кривых максимальной и фактической упругости водяного пара по толщине наружных стен.
- температура на любой координате стены.
= -185 - для г. Тобольск средняя температура воздуха за самый холодный месяц январь.
- расчетное сопротивление теплопередачи ограждения со стороны помещения до рассматриваемой координаты х.
По толщине каждого слоя будет линейна но функции Е(х) и е(х) зависят от температуры не линейна. Поэтому в слое утеплителя введем две дополнительные координаты а в слое глиняного кирпича одну координату.
(002) = + = 01149 + = 022
(0145) = 022 + = 0398
(0188) = 0398 + = 1446
(0238) = 1446 + = 2665
(0275) = 2665 + = 3567
(0325) = 3567 + = 3638
(04) = 3638 + = 3745
(042) = 3745 + = 385
= - ( -(- ) = 20 – · (20 + 185) = 189
= 20 – · (20 + 185) = 178
= 20 – · (20 + 185) = 16
= 20 – · (20 + 185) = 571
= 20 – · (20 + 185) = -63
= 20 – · (20 + 185) = -153
= 20 – · (20 + 185) = -159
= 20 – · (20 + 185) = -17
= 20 – · (20 + 185) = -18
Значение функции Е(х) т.е. упругости водяного пара при максимальном значении выбирается по температурам по приложению 5 таблицы 5.1. 5.2.
Значение е(х) определяется по формуле :
е(х) = = · ( - ) Па.
где - сопротивление паропроницаемости части стены от внутренней поверхности до рассматриваемого сечения с координатой х.
- общее сопротивление паропроницания.
(002) = + Rп1 = 0027 + 026 = 0287
(0145) = 0287 + 1136 = 1423
(0188) = 1423 + = 2139
(0238) = 2139 + = 297
(0275) = 297 + = 3586
(0325) = 3586 + = 404
(04) = 404 + = 4721
(042) = 4721 + = 4981
= 4981 + 0053 = 503
Е (0) = 2182 Па ( = 189 )
Е (002) = 2037 Па ( = 179 )
E (0145) = 1817 Па ( = 16 )
Е (0188) = 916 Па ( = 57 )
Е (0238) = 360 Па ( = -63 )
Е (0275) = 1635 Па ( = -153 )
Е (0325) = 1522 Па ( = -159 )
Е (04) = 13625 Па ( = -17 )
Е (042) = 125 Па ( = -18 )
е(0) = - · ( - = 1169 – (1169 – 9801 ) = 11632 Па
е(002) = 1169 – (1169 – 9801 ) = 11078 Па
е(0145) = 1169 – (1169 – 9801 ) = 86601 Па
е(0188) = 1169 – (1169 – 9801 ) = 7135 Па
е(0238) = 1169 – (1169 – 9801 ) = 5366 Па
е(0275) = 1169 – (1169 – 9801 ) = 4054 Па
е(0325) = 1169 – (1169 – 9801 ) = 3088 Па
е(04) = 1169 – (1169 – 9801 ) = 1638 Па
е(042) = 1169 – (1169 – 9801 ) = 1084 Па
При рассмотрении взаимного расположения кривых функции Е(х) и е(х) кривые пересекаются.
Т.к. кривые Е и е пересекаются а это означает в ограждении конденсация водяного пара. Необходимо рассчитать дополнительную пароизоляцию на внутренней поверхности ограждения.
= · - () = 503 · - 3586 = 1136
По приложению 11* СНиП «Строительная теплотехника» найдем материал близкое этому значению.
Выбираем для обеспечения расчетного значения дополнительного сопротивления пароизоляционного покрытия внутренней поверхности наружной стены 3-мя слоями эмалевой краской с сопротивлением паропроницанию 048
Следовательно = 144
СНиП 23-01-99. Строительная климатология. Приняты и введены в действие с 1января 2000г. Постановление Госстроя России 0т 11.06.99г. №45.-67с.
СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология. Приняты и введены в действие С введением в действие СНиП 2.01.01-82 с 1 января 1984 г.
СНиП II-3-79*. Строительная теплотехника (с изм. №4).-М.: Минстрой России 1998.-42 с.
Богословский В.Н. Строительная теплофизика (теплофизические основы отопления вентиляции и кондиционирования воздуха).-М.: Высшая школа1982.-415с.
СНиП 23-02-2003.Тепловая защита зданий. ПРИНЯТЫ И ВВЕДЕНЫ В ДЕЙСТВИЕ с 1 октября 2003 г. постановлением Госстроя России от 26.06.2003 г. N 113
Помещения здания изолированы от внешней среды ограждающими конструкциями что позволяет создать определенный микроклимат.
Наружные ограждения защищают помещения от непосредственных атмосферных воздействий а специальные системы кондиционирования поддерживают определенные заданные параметры внутренней среды.
Под действием разности наружной и внутренней температур солнечной радиации и ветра помещение теряет тепло через ограждения зимой и нагревается летом. Гравитационные силы действие ветра и вентиляции создают перепады давлений приводящие к перетеканию воздуха между сообщающимися помещениями и к его фильтрации через поры материала и неплотности ограждений. Атмосферные осадки влаговыделения в помещениях разность влажности внутреннего и наружного воздуха приводят к влагообмену через ограждения под влиянием которого возможно увлажнение материалов и ухудшение защитных свойств и долговечности наружных стен и покрытий.