Расчет тепловой защиты помещения

Министерство образования  Российской Федерации.

Санкт-Петербургский  государственный архитектурно-строительный университет.

 

 

 

 

Кафедра физики.

 

 

Курсовая работа на тему:

 

«Расчет тепловой защиты помещения»

 

 

 

Выполнила:

студентка гр 3-С-II

Ревин И. Е.

Проверил:

Мелех Т. Х.

 

 

 

 

 

 

Санкт-Петербург

2011 г

I.Выборка исходных данных

Пункт строительства-г.Санкт-Петербург

1.1.Климат местности

 

1.Средние месячные температуры  воздуха и  упругости водяных  паров в нем.

 

Величина	месяц
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
tн ,˚C	-7,8	-7,2	-3,9	+3,1	+9,6	15,0	17,8	16,0	10,9	+4,9	-0,3	-5,0
eн , Па	340	320	370	570	800	1190	1470	1440	1090	760	550	420
Аtн, ˚C	20,4	22,4	18,7	20,1	19,4	19,2	16,5	16,6	15,0	21,0	16,0	19,6

 

2. Температура воздуха,  ˚C:

                    -средняя наиболее холодной пятидневки                –26 ˚C

                    -средняя отопительного сезона                               –1,8 ˚C

3.Продолжительность периода,  сут.:

                    -влагонакопления                                                       139 

                    -отопительного                                                           220

 

4. Повторяемость [П] и скорость [v] ветра

 

месяц	характеристика	Румбы
		С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	С	СЗ
Январь     Июль	П, %	5	10	9	13	19	18	15	11
	V, м/с	2,6	3	2,4	3,5	4	4,2	3,7	2,7
	П, %	9	19	9	8	8	13	22	10
	V, м/с	2,4	2,7	2,2	2,6	2,9	3,2	3,5	2,6

1.2. Параметры микроклимата помещения

 

Назначение помещения: здание жилое

Температура внутреннего воздуха t_в=18˚С

Относительная влажность  воздуха φ_в=57 %

Высота ограждения H=30м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 4 3   2      1

 

1 –  штукатурка известково-песчаная

2 – бетон на вулканическом шлаке (1600 кг/ м³)

3 – пенопласт (125 кг/ м³)

4 – воздушная прослойка

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

1.3. Теплофизические характеристики  материалов в конструкции

1. При t_в=18˚С и относительной влажности φ_в=57 %, в помещении нормальный режим влажности. [1с.2] СНиП

 

  2. г. Санкт-Петербург расположен в Влажной зоне влажности (3).

 

3. Влажностные условия эксплуатации А

 

4.Характеристика материалов

 

Номер слоя	Материал	Номер по прил.	Плотность ρо, кг/м3	Коэффициенты		Толщина, м
				Теплопроводности λ , Вт/(м*К)	Паропроницания μ,мг/(м*ч*Па)
1	Известково-песчаная штукатурка	73	1600	0,19	0,12	0,02
2	Бетон на вулканическом  шлаке (1600 кг/ м3)	12	1800	0,64	0,075	0,28
3	Пенопласт (125 кг/ м3)	145	125	0,06	0,23	0,12145
5	Кирпич глиняный на цементно-песчаном растворе (1800 кг/ м3)	84	1800	0,7	0,11	0,12

R4 =0,105 м²*К/Вт (толщина 0,03 м)

II.Определение точки росы

Упругость насыщающих воздух водяных паров E_в=2063 Па при t_в=18˚С

Определяем фактическую упругость  водяных паров по формуле:

е_в = =1176Па                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                    

Следовательно, точка  росы t_р=9,4˚С

III.Определение нормы тепловой защиты

3.1.Определение нормы тепловой  защиты по условию энергосбережения

1.В заданном городе градусо-сутки отопительного периода

 

ГСОП=X=(t_в-t_от)*z_{от =}(18˚С-(-1,8˚С))*220=4356 град*сут

 

2. Постоянные линейного  уравнения для определения приведенного  сопротивления стены жилого здания

 

   R=1,4 м²*К/Вт

   β=0,00035 м²/Вт*сут

 

3. Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче, по условию энергосбережения

 

R_оэ =R+β*X=1,4 + 0,00035*4356= 2,9246 м²*К/Вт

 

 

3.2. Определение норм тепловой  защиты по условию санитарии

 

1.По нормам санитарии  в жилом здании перепад температур между воздухом и поверхностью стены не должен превышать Δt^н =4˚С.

2. Коэффициент контактности  наружной стены с наружным  воздухом n=1

3.Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены α_в=8,7Вт/(м²*К)

4.Минимально допустимое  сопротивление теплопередаче (требуемое)  по условию санитарии

= - 26˚С – расчетная температура наружного воздуха, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки t_x5,°C

 

R_ос= 1,264 м²*К/Вт 

3.3.Норма тепловой защиты

 

Из вычисленных значений сопротивления теплопередачи выбираем наибольшее.

R_ос< R_оэ

R_о^тр =R_оэ=2,9246 м²*К/Вт

IV.Расчет толщины утеплителя

 

1.Коэффициент теплоотдачи  зимой на наружной поверхности  стены

α_н =23 Вт/(м²*˚С)

2.Сопротивление теплообмену  на поверхности стены

• внутренней (в помещении)

R_в= м²*К/Вт

• наружной (на улице)

R_н= м²*К/Вт

3.Термическое сопротивления слоев конструкции (с известными толщинами)

R₁=0,029 м²*К/Вт

R₂=0,4375 м²*К/Вт

R₄ =0,105 м²*К/Вт

R₅=0,171 м²*К/Вт

 

4.Требуемое термическое сопротивление утеплителя

 

5.Толщина слоя утеплителя

6.Термическое сопротивление расчетного слоя:

 2,024 м²*К/Вт

7.Общее сопротивление теплопередачи

 2,024+0,115+0,043+0,029+0,171+0,4375

= 2,9246 м²*К/Вт

V.Проверка внутренней поверхности ограждения на выпадение росы

 

1.Температура  на  внутренней поверхности ограждения 

15,7˚С > t_р=9,4˚С

Выпадения росы на стене не будет

 

2.Термическое сопротивление конструкции

 

= 0,029+0,4375+0,105+0,179+2,024 =

=2,767 м²*К/Вт

 

3.Температура в углу  наружных стен 

 

˚С

τ_у=11,78˚С >t_р=9,4˚С

 

В углу выпадения росы не будет.

 

VI.Проверка выпадения росы в толще ограждения

 

1.Сопротивление паропроницанию  слоев 

м²*ч*Па/мг

 м²*ч*Па/мг

 м²*ч*Па/мг

м²*ч*Па/мг 

м²*ч*Па/мг

конструкции в целом

 м²*ч*Па/мг

 

2.При среднеянварской   температуре на улице t_нI=-7,8˚С  на внутренней  поверхности будет температура

˚С,

которой будет соответствовать  упругость насыщенных водяных паров 

е_в^* = =1110,93Па

 

 

 

3.Графическим методом  (см. график 1) находим изменение температуры по толще ограждения при средней температуре самого холодного месяца

= 11,8 ˚С 

t_1-2 = 21,3 ˚С 

t_2-3 = 14,6 ˚С

t_3-4 = -10,8 ˚С

t_4-5 = -12,4 ˚С

= -14,2˚С 

4.По температурам на  границах слоев находим значения E для этих границ

E_в^* = 2611 Па

E_1-2 = 2533 Па

E_2-3 = 1661 Па

E_3-4 = 241 Па

E_4-5 =209 Па

E_н^* = 179 Па

   

5.Строим график изменения  значений e и E по толщине ограждения (см. график 2).

e_н = 0,9E_н^* = 0,9*179 =161 Па

Линии изменения e и E пересекаются, что свидетельствует о выпадении росы в толще ограждения. Необходимо определить границы зоны конденсации и проверить влажностный режим ограждения.

 

VII.Проверка влажностного режима ограждения

 

1. . Из точек е_в и е_н проводим касательные. Плоскость возможной конденсации находится на границе 3 и 4 слоя.

2. Из графика имеем:

• сопротивление паропроницанию слоев между плоскостью возможной конденсации и внутренней поверхностью ограждения

   м²*ч*Па/мг

• сопротивление паропроницанию слоев между плоскостью возможной конденсации и наружной поверхностью ограждения

 м²*ч*Па/мг

 

4. Средние температуры:

 

• зимнего периода, охватывающего месяцы со средними температурами ниже 5˚С, t_зим  = -12,05˚С;
• весенне-осеннего периода, включая месяцы со средними температурами от –5 до +5 ˚С,t_вес = 0,95˚С;
• летнего периода, охватывающего месяцы со средними температурами более 5 ˚С, t_лет= 17,94˚С;
• периода влагонакопления, к которому относятся месяцы со средними температурами 0˚С и ниже,t_вл = -10,52˚С.

5. Графическим способом находим значение температур в плоскости возможной конденсации, а по ним определяем, пользуясь прилож. 3 и 4, значение E.

 

 

 

Период и его индексы	Месяцы	Число месяцев,z	Наружная температура,t, ˚С	В плоскости конденсации
				t, ˚С	E, Па
1-зимний	1,2,	2	-7,8	-8,4	299
2-весенне-осенний	3,4,5,10,11,12	5	0,95	3,8	802
3-летний	5,6,7,8,9	5	13,86	18,4	2115
0-влагонакопления	1,2,3, 11,12	5	-4,96	-6,4	356

6.Среднегодовая упругость водяных насыщающих паров в плоскости возможной конденсации

 

4.Среднегодовая упругость  водяных паров в наружном воздухе

7.Требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев, которое исключает накопление влаги из года в год

Т. к. R_пв^тр-1< R_пв то будет обеспечиваться ненакопление влаги в увлажняемом слое и устройство дополнительной пароизоляции не требуется.