Строительная теплотехника

Лабораторная работа №1


Задание: подобрать толщину утепляющего слоя для чердачного перекрытия из штучных материалов, в жилом здании в г. Стародуб. Конструкция панели: внутренний несущий слой - железобетон, 120 мм, утепляющий слой - гравий керамзитовый плотностью g0=600 кг/м3, стяжка -из цементно-известковый раствора, 40 мм. Максимальная толщина утеплителя - 300 мм.

. Определяем требуемое приведенное сопротивление ОК теплопередаче из условий энергосбережения:

По СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» определяем для г. Стародуб:

В соответствии с главой СНиП «Жилые здания» расчетную температуру внутреннего воздуха принимаем 18 °С, т.к.

Вычисляем градусо-сутки отопительного периода:



По табл. 1, применяя интерполяцию, определяем значение :



для чердачного перекрытия, жилых зданий при ГСОП=4000 °С×сут, м2×°С/Вт, а при ГСОП=6000 °С×сут, м2×°С/Вт. Геометрическая интерпретация линейной интерполяции представлена на рисунке. Значение , соответствующее ГСОП=4121°С×сут, вычисляем:


.


. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче из санитарно-гигиенических и комфортных условий:

По табл. 2 коэффициент n, учитывающий положение ОК по отношению к наружному воздуху равен 1.

По табл. 3 нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и внутренней поверхностью ОК покрытий и чердачных перекрытий Dtн=3 °С.

По табл. 4 коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ОК aв=8,7 Вт/м2×°С.


.


В дальнейший расчет вводим значение, полученное из условия энергосбережения, как максимальное.

. По карте приложения 1 зона влажности - нормальная. Влажностный режим помещений нормальный (в соответствии с главой СНиП «Жилые здания» и табл. 6). По табл. 7 условия эксплуатации ОК - Б.

. По приложению 2 принимаем расчетные коэффициенты теплопроводности использованных в конструкции материалов:

железобетон 2500 кг/м3- l1=2,04 Вт/м×°С;

гравий керамзитовый (ГОСТ9759-83) 600 кг/м3 - l2=0,20 Вт/м×°С;

цементно- известковый раствор - l3=0,81 Вт/м×°С.

. В основном условии теплотехнического расчета приравниваем правую и левую части, подставляем выражение для Ro и раскрываем его для случая трехслойной ОК:


.


. Выражаем из последнего уравнения толщину утепляющего слоя и вычисляем ее:


.


. Вывод: толщина утепляющего слоя в 0,6967 м нереальна для данной конструкции, так как общая толщина чердачного перекрытия будет составлять при этом 0,12+0,6967+0,04=0,857 м, а вес панели размером 3´3 м будет не менее (0,12´2500+0,697´600+0,04´1600)´3´3=7040 кг (2500 и 1600 кг/м3 - плотности соответственно железобетона и цементно- известкового раствора в сухом состоянии). Таким образом, применение для утепляющего слоя гравия керамзитового плотностью 600 кг/м3 невозможно при заданных условиях эксплуатации.

. Определим требуемый коэффициент теплопроводности утепляющего слоя при максимальной толщине 300 мм. Толщина утепляющего слоя при этом может составить d2=0,46-0,12-0,04=0,3 м.

Для этого выразим из общего условия теплотехнического расчета не толщину, а коэффициент теплопроводности утепляющего слоя:

.


По приложению 2 определяем, что гравия керамзитового, применяемых в производстве двухслойных панелей, близким коэффициентом теплопроводности обладает Вермикулит вспученный (ГОСТ 12865-67) 100 кг/м3 (l=0,08 Вт/м×°С).

. Вывод: принимаем следующую конструкцию чердачного перекрытия для эксплуатации в жилом здании г. Стародуб: несущий слой - железобетон, 120 мм, утепляющий слой - гравий керамзитовый плотностью 100 кг/м3, 300 мм, стяжка - цементно-известкового раствор, 40 мм.

Приведенное сопротивление теплопередаче стеновой панели данной конструкции составляет


,


что больше требуемого сопротивления теплопередаче .


Лабораторная работа №2


Определение возможности образования конденсата на внутренней поверхности ОК

Задание: для ограждающей конструкции, запроектированной в примере 1, проверить возможность образования конденсата на ее внутренней поверхности для двух случаев:

  1. Конструкция не содержит теплопроводных включений.
  2. Конструкция имеет железобетонное теплопроводное включение типа IV размерами а=85 мм, с=250 мм.

Исходные данные для расчета:

температура наружного воздуха tн= -31 °С;

температуры по психрометру Августа:

сухого термометра (температура внутреннего воздуха) tв=21 °С;

влажного термометра tвл=19 °С.

. Определяем температуру внутренней поверхности ОК для конструкции без теплопроводных включений. Общее приведенное сопротивление ОК теплопередаче уже определено в примере 1: Rо=4,02 м2×°С/Вт. Значения коэффициентов n и aв также совпадают с принятыми в примере 1. По формуле (11) имеем


.


2.


Определяем температуру внутренней поверхности ОК в районе теплопроводного включения по формуле (12).

Сопротивление ОК теплопередаче вне теплопроводного включения совпадает с общим приведенным сопротивлением ОК теплопередаче Rо:

.


Сопротивление ОК теплопередаче в районе теплопроводного включения определяем по формуле (4) как для теплотехнически однородного многослойного (трехслойного) ограждения с учетом (5), (6):


= м2×°С/Вт.


Для определения коэффициента h вычисляем и . По табл. 9, интерполируя, определяем h=0,39.

По формуле (12) определяем температуру внутренней поверхности ОК в районе теплопроводного включения



Определяем температуру точки росы

По данным психрометра (tсух=tв=21 °С, tвл=19 °С, Dt=tсух-tвл=2 °С) определяем относительную влажность воздуха с помощью табл. 11:

j=81 %.

По температуре внутреннего воздуха tв=21 °С, пользуясь табл. 12, определяем максимальную упругость водяного пара:

Е=18,65 мм. рт. ст.

По формуле (14) определяем действительную упругость водяного пара:


мм. рт. ст.

Пользуясь табл. 12 «в обратном порядке», определяем: при какой температуре данное значение действительной упругости станет максимальным. Как следует из таблицы, значению 15,09 мм. рт. ст. соответствует температура 17,6 °С. Она и является температурой точки росы.

tр=17,6 °С. утеплитель перекрытие конденсат стена

Выводы:

а) Так как температура точки росы ниже температуры внутренней поверхности ОК вне теплопроводного включения (tр=17,6 < tв=19,51 °С), в этих местах образования конденсата при данных температурно-влажностных условиях не ожидается.

б) В то же время в районе теплопроводного включения температура внутренней поверхности ОК ниже температуры точки росы (tв=19,87 > tр=17,6 °С). Таким образом, в районе теплопроводного включения на внутренней поверхности ОК невозможно образование конденсата.


Лабораторная работа №3


Задание: подобрать утеплитель для наружной стены жилого здания в г. Туле. Стена выполнена в виде облегченной (колодцевой) кладки толщиной в 2 кирпича с утепляющим слоем.


Наружный и внутренний слои кладки имеют толщину Ѕ кирпича. Перевязка между наружным и внутренними слоями осуществляется через 6 кирпича (между гранями стенок колодцев). Кирпич глиняный обыкновенный на цементно-песчаном растворе. Ориентировочно принять в качестве утеплителя шлакопемзобетон плотностью 1200 кг/м3. Отделочными слоями пренебречь.

. Определяем требуемое приведенное сопротивление ОК теплопередаче, как это показано в примере расчета однородной ОК.

Определяем требуемое приведенное сопротивление ОК теплопередаче из условий энергосбережения:

По СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» определяем для г.Тула:

В соответствии с главой СНиП «Жилые здания» расчетную температуру внутреннего воздуха принимаем 18 °С.

Вычисляем градусо-сутки отопительного периода:



По табл. 1, применяя интерполяцию, определяем значение : для стен жилых зданий при ГСОП=4000 °С×сут, м2×°С/Вт, а при ГСОП=6000 °С×сут, м2×°С/Вт. Геометрическая интерпретация линейной интерполяции представлена на рисунке. Значение , соответствующее ГСОП=4513°С×сут, вычисляем:


.

В дальнейший расчет вводим значение, полученное из условия энергосбережения, как максимальное.

Условия эксплуатации ОК (как и в том же примере) Б.

По приложению 2 принимаем расчетные коэффициенты теплопроводности использованных в конструкции материалов:

Кирпич глиняный обыкновенный на цементно-песчаном растворе - lкирп=0,81 Вт/м×°С; шлакопемзобетон плотностью 1200 кг/м3 - lутепл=0,47 Вт/м×°С;

Для расчета принимаем часть конструкции, заключающую в себе стенку «колодца» и по половине «колодца» с каждой стороны. По высоте конструкция однородная, поэтому расчет проводим для участка высотой 1 м.



Плоскостями, параллельными направлению теплового потока, разрезаем конструкцию на 3 теплотехнически однородных участка, из которых 1й и 3й являются многослойными (и одинаковыми в данном случае), а 2й - однослойным.

Определяем термические сопротивления участков: для однослойного участка 2 по формуле (6):


для одинаковых трехслойных участков 1 и 3 по формуле (5)


.


Определяем термическое сопротивление ОК Rа по формуле (8). Так как расчет ведется для участка конструкции высотой 1 м, площади участков численно равны их длине.


= м2×°С/Вт.



Плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, разрезаем конструкцию на 3 однослойных участка (условно обозначим их как 4й, 5й и 6й), из которых 4й и 6й являются теплотехнически однородными (и одинаковыми в данном случае), а 5й - неоднородным.

Вычисляем термические сопротивления каждого участка:

для теплотехнически однородных участков по формуле (6):

;


для неоднородного участка следует воспользоваться процедурой, примененной в п. 4:



Рассматривая только этот участок, плоскостями, параллельными направлению теплового потока, разрезаем его на три однородных однослойных участка (5-1, 5-2 и 5-3, участки 5-1 и 5-3 одинаковы).

Определяем термическое сопротивление каждого участка по формуле (6):


; .


Определяем термическое сопротивление 5-го участка по формуле (8):


.

Определяем термическое сопротивление ОК Rб как сумму сопротивлений отдельных участков:


.


Оценим применимость данной методики в нашем случае.


,


что менее допустимых 25 %. Кроме того, конструкция стены плоская. Таким образом, расчетная методика применима в данном случае.

Вычисляем приведенное термическое сопротивление ОК по формуле (9):


.


Вычисляем общее сопротивление ОК теплопередаче по формуле (7):


.


Вывод: применение в данной конструкции в качестве утеплителя керамзитового гравия плотностью 800 кг/м3 не обеспечивает достаточное для жилого здания в г. Москве сопротивление теплопередаче:


.

Требуется применить более эффективные в теплотехническом отношении материалы, или увеличить толщину кладки, или увеличить расстояние между стенками «колодцев».

Литература


  1. СНиП II-3-79**. Строительная теплотехника / Госстрой СССР. - ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 32 с.
  2. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР. - М.: Стройиздат, 1983. - 136 с.

Теги: Строительная теплотехника  Практическое задание  Строительство
Просмотров: 28532
Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Строительная теплотехника
Назад