Кудинов А.А. (состав.) Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций зданий

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство образования Российской Федерации

Ульяновский государственный технический

университет

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

НАРУЖНЫХ ОГРАЖДАЮЩИХ

КОНСТРУКЦИЙ

ЗДАНИЙ

Методические указания к курсовой работе

по строительной теплофизике и дипломному

проектированию

УЛЬЯНОВСК

УДК 697.431(076)

ББК 38.762я7 ТЭТ

Рецензент начальник отдела по использованию топлива

«Ульяновскгосэнергонадзор» А.В. Горячев

Одобрено секцией методических пособий научно-

методического совета университета

Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций Т34

зданий: Методические указания к курсовой работе по строительной

теплофизике и дипломному проектированию/ Сост. А.А. Кудинов.

Ульяновск: УлГТУ, 2000. 31с.

В настоящих методических указаниях изложен материал для определения

состава, объема и последовательности выполнения курсовой работы по

теплотехническому расчету наружных ограждающих конструкций зданий.

Приводятся подробные указания по выполнению расчетов, содержатся

основные рекомендации по оформлению расчетно-пояснительной записки и

графической части курсовой работы.

Составлены в соответствии с программой курса

«Строительная теплофизика» для высших учебных заведений по

специальности 2907 «Теплогазоснабжение и вентиляция». Работа

подготовлена на кафедре ТГВ.

УДК 697.431(076)

ББК 38.762я7

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................ 4

1. ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ.

ОБЩАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА .................. 5

2. РАСЧЕТ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ОГРАЖДЕНИЙ .... 6

3. РАСЧЕТ ОГРАЖДЕНИЙ НА ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ ...... 14

4. ВЛАЖНОСТНЫЙ РЕЖИМ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ ... 16

5. ВОЗДУШНЫЙ РЕЖИМ НАРУЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ ....... 18

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОПОТЕРЬ ЧЕРЕЗ

ОГРАЖДАЮЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ПОМЕЩЕНИЙ ........ 21

7. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ПОМЕЩЕНИЯ ..........

ПРИЛОЖЕНИЯ ......................................................................... 25

1. Планы типовых этажей ..................................................... 25

2. Характеристика слоев наружных ограждений ..................... 28

3. Зависимость динамического давления ветра от высоты ......... 31

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ........................................................... 31

ВВЕДЕНИЕ

Курсовая работа по строительной теплофизике разрабатывается в ком-

плексе с курсовыми проектами по отоплению, вентиляции и кондициониро-

ванию воздуха гражданского здания. Выполнение курсовой работы имеет

цель закрепить теоретический материал по основным вопросам дисциплин

«Строительная теплофизика» и «Отопление», приобрести навыки самостоя-

тельной работы в области проектирования наружных ограждений и систем

отопления и опыт работы со справочной и специальной литературой.

В задании на курсовую работу указываются:

1. Характеристика здания: а) назначение здания; б) район постройки; в)

перечень помещений подвала, его расположение в плане здания; г) число и

высота этажей и подвала; д) наличие технического этажа, подполья, его

расположение, высота; е) главный фасад ориентировки здания на сторону

света.

2. Характеристика ограждающих конструкций: а) наружных стен; б)

чердачного перекрытия; в) пола 1-го этажа над техническим подпольем; г)

междуэтажных перекрытий; д) кровли; е) внутренних стен; ж) пола в отап-

ливаемом подвале.

3. Климатологические характеристики района

постройк

(СНиП 2.01.01-82): а) средняя температура наружного воздуха t

н5

, t

хм

, t

со

ответственно наиболее холодной пятидневки, холодного месяца и отопи

тельного периода; б) максимальная из средних скоростей ветра по румбам за

январь месяц; в) продолжительность отопительного периода

сут./год;

г)относительная влажность наружного воздуха для наиболее холодного месяца;

д) интенсивность солнечной радиации.

Варианты заданий на курсовую работу (планы зданий и характеристи-

ки наружных ограждающих конструкций помещений здания) представлены в

приложениях 1 и 2.

В содержание курсовой работы входят:

1. Расчетно-пояснительная записка (объем 20-30 стр.): а) введение; б)

расчет теплозащитных свойств ограждений; в) расчет ограждения на теп-

лоустойчивость; г) влажностный режим наружных ограждений; д) воздуш-

ный режим эксплуатации наружного ограждения; е) определение теплопо-

терь здания; ж) расчет теплового режима помещения; з) выводы.

2. Графическая часть (объем 1-2 листа формата А1): а) графики изме-

нения температуры в поперечном сечении наружной стены в стационарном

режиме; б) графики распределения парциального давления водяного пара в

поперечном сечении наружной стены в стационарном режиме; в) рабочие

чертежи элементов наружных ограждающих конструкций здания.

1. ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА НАРУЖНЫХ

ОГРАЖДЕНИЙ. ОБЩАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ

РАСЧЕТА

Ограждения здания должны обладать требуемыми теплозащитными

свойствами и быть в достаточной степени воздухе- и влагонепроницаемыми.

В теплотехническом отношении наружные ограждающие конструкции зда-

ний должны удовлетворять следующим требованиям:

а) обладать достаточными теплозащитными свойствами, чтобы лучше

сохранять тепло в помещении в холодное время и защитить помещение от

перегрева летом;

б) температура на внутренних поверхностях, воздухопроницаемость и

влажность наружных ограждений не должны превосходить допускаемых

нормами пределов, чтобы избежать появления конденсата, ощущения ду-

тья, ухудшения теплозащитных свойств и санитарно-гигиенических усло-

вий ограждаемого помещения.

Проектирование наружных ограждений построено на принципах огра-

ничения количества тепла, теряемого ограждением в отопительный период и

поддержания на внутренней поверхности наружного ограждения температу-

ры, при которой на внутренней поверхности не образуется конденсат.

Теплотехнический расчет обычно начинают с определения расчетного

сопротивления теплопередаче

основной части (глади) конструкции огра-

ждения. Необходимым является условие, чтобы полное сопротивление теп-

лопередаче

было равно или больше минимально допустимого по санитар-

но-гигиеническим соображениям (или требуемого) сопротивления теплопе

Это условие является необходимым, но недостаточным, так как при

определении

следует учитывать технико-экономические показатели. Если

приведенное сопротивление теплопередаче из условий энергосбережения

то расчетное сопротивление следует определять по условию

образно в экономическом отношении. Зная

глади ограждения, необходимо

проверить теплозащитные свойства отдельных элементов ограждающих кон-

струкций (стыков, наружных углов, теплопроводных включений и др.). Не-

обходимым и достаточным условием этого расчета является отсутствие кон-

денсата на внутренней поверхности рассматриваемого элемента конструк-

ции.

Для расчета теплопотерь и тепловых условий в помещении часто сле-

дует кроме

рассчитать и приведенное сопротивление теплопередаче

ограждения, которое учитывает двухмерность температурного поля.

редаче

и целесо-

В этом случае

больше минимально допустимого

После определения

и производят расчет температурного поля в

ограждении. Особенно большое значение для теплотехнической оценки ог-

раждения имеет температура его внутренней поверхности. определяет

возможность образования конденсата, что недопустимо с санитарно-

гигиенической точки зрения. Опасность появления конденсата тем больше,

чем больше влажность воздуха внутри помещения. должна быть не ниже

точки росы

Распределение температуры в ограждении необходимо знать

также при расчетах его влажностного режима.

Для зданий, проектируемых в южных районах, проверяют теплоустой-

чивость ограждений в расчетных летних условиях. Теплоустойчивость огра-

ждения для зимнего периода года обеспечивается выполнением условия

•

Для заполнений оконных и дверных проемов теплозащитные свойства

регламентируются только сопротивлением теплопередаче конструкции, ко-

торое должно быть не ниже требуемого.

Влагозащитные свойства ограждений должны исключать переув-

лажнение материалов за счет атмосферной влаги и диффузии водяных паров

из воздуха помещения.

Допустимая воздухопроницаемость окон, дверей, стыков конструкций,

стен и перекрытий здания определяется нормируемыми сопротивлением воз-

духопроницанию, расходом воздуха, дополнительными затратами тепла или

понижением температуры внутренней поверхности конструкции при ин-

фильтрации.

Процессы передачи тепла, переноса влаги и фильтрации воздуха взаи-

мосвязаны, и одно явление оказывает влияние на другое. Поэтому определе-

ние тепло-, влаго- и воздухозащитных свойств должно проводиться как об-

щий расчет требуемых защитных свойств наружных ограждений здания.

2. РАСЧЕТ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ОГРАЖДЕНИЙ

Теплозащитные свойства наружных ограждений (стен, перекрытий, по-

крытий) устанавливают следующими расчетами.

1) Определяют требуемое сопротивление теплопередаче , м

-К/Вт,

наружного ограждения по формуле [1, с. 3; 2, с. 20]

(2-1)

где

—

расчетная температура воздуха внутри помещения, принимается по

ГОСТ 12.1.005-88, °С [2, табл. 1.2];

—

расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная средней

температуре наиболее холодной пятидневки с коэффициентом

обеспеченности 0,92 , °С [3];

n -

коэффициент, принимаемый в зависимости от положения поверхности

ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху [1,

с. 4; 2, с. 20];

Δt

—

нормативный температурный перепад между температурой внут-

реннего воздуха и внутренней поверхностью ограждающей конструкции,

°С [1, табл. 2*]; — коэффициент теплоотдачи внутренней

поверхности ограждения,

Вт/(м

-К) [1,с. 4; 2, с. 9].

2) Рассчитывают градусо-сутки отопительного периода (ГСОП) [1, с. 3]

(2-2)

где

—

средняя температура периода со средней суточной температурой

наружного воздуха < 8 °С (средняя температура наружного воздуха в

отопительный период) ,°С [3];

—

продолжительность отопительного

периода, сут./год [3].

3) Определяют минимальное приведенное сопротивление теплопередаче

, м

-К/Вт, ограждающих конструкций здания, исходя из условий энерго-

сбережения [1, табл. 1 а или табл. 16].

В [1, табл. 1а] приведены минимальные значения сопротивлений тепло-

передаче для зданий высотой более трех этажей, строительство которых про-

изводится с 1.06.96 г. (первый этап). В [1, табл. 16] приведены минимальные

значения сопротивлений теплопередаче для зданий любой этажности, строи-

тельство которых начинается 01.01.2000 г. (второй этап). При этом, для вновь

строящихся жилых и общественных зданий высотой до трех этажей, а также

реконструируемых и капитально ремонтируемых независимо от этажности,

сроки введения в действие требований [1, табл. 16] устанавливаются как для

первого этапа.

Для внутренних стен, перегородок или перекрытий между помещениями

при разности расчетных температур в этих помещениях более 3 С

К/Вт, этих ограждающих конструкций следует принимать не ниже значений,

определяемых по формуле (2.1).

4) Производят сравнение сопротивлений теплопередаче , рассчитан -

ного из условий выполнения санитарно-технических и комфортных условий,

и , принятого по условиям энергосбережения. Большее значение сопро-

тивления теплопередаче принимают для выполнения последующих расчетов.

5) Рассчитывают толщину , м, теплоизоляционного слоя в конструк-

ции ограждения, используя выражение

(2.3)

Тогда

(2.4)

где , если , в противном случае ;

— сумма сопротивлений теплопроводности конструктивных

слоев ограждения, м

-К/Вт;

— толщина /-го конструктивного слоя, м;

— коэффициент теплопроводности

-го конструктивного слоя,

Вт/(м-К); i

= 1,2,...,

k; k —

количество конструктивных слоев

в ограждении;

— коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения,

Вт/(м

-К) [1,с. 5; 2, с. 9].

6) Округляют расчетное значение (вычисленное по формуле (2.4)) в

большую сторону, принимая фактическое значение толщины слоя изоляции

, м, таким образом, чтобы общая толщина панелей наружных стен была

кратной 0,05 м, а толщина кирпичной кладки - кратной половине кирпича.

7) Рассчитывают фактическое сопротивление теплопередаче ,

-К/Вт, ограждения по формуле

(2.5)

8) Для сложного ограждения, в котором имеются элементы, формирую-

щие двухмерные температурные поля (окно, стык, наружный угол и др.),

фактические теплопотери оказываются большими, чем рассчитанные в пред-

положении одномерности температурного поля. Для расчета теплопотерь

сложного ограждения, в котором возникают двухмерные температурные по-

ля, пользуются приведенным сопротивлением теплопередаче , м -К/Вт

[2, с. 14]

(2.6)