пошаговое руководство с примерами и формулами

При эксплуатации здания нежелателен как перегрев, так и промерзание. Определить золотую середину позволит теплотехнический расчет, который не менее важен, чем вычисление экономичности, прочности, стойкости к огню, долговечности.

Исходя из теплотехнических норм, климатических характеристик, паро – и влагопроницаемости осуществляется выбор материалов для сооружения ограждающих конструкций. Как выполнить этот расчет, рассмотрим в статье.

Содержание статьи:

Цель теплотехнического расчета

От теплотехнических особенностей капитальных ограждений здания зависит многое. Это и влажность конструктивных элементов, и температурные показатели, которые влияют на наличие или отсутствие конденсата на межкомнатных перегородках и  перекрытиях.

Расчет покажет, будут ли поддерживаться стабильные температурные и влажностные характеристики при плюсовой и минусовой температуре. В перечень этих характеристик входит и такой показатель, как количество тепла, теряющегося ограждающими конструкциями строения в холодный период.

Нельзя начинать проектирование, не имея всех этих данных. Опираясь на них, выбирают толщину стен и перекрытий, последовательность слоев.

По регламенту ГОСТ 30494-96 температурные значения внутри помещений. В среднем она равна 21⁰. При этом относительная влажность обязана пребывать в комфортных рамках, а это в среднем 37%. Наибольшая скорость перемещения массы воздуха — 0,15 м/с

Теплотехнический расчет ставит перед собой цели определить:

1. Идентичны ли конструкции заявленным запросам с точки зрения тепловой защиты?
2. Настолько полно обеспечивается комфортный микроклимат внутри здания?
3. Обеспечивается ли оптимальная тепловая защита конструкций?

Основной принцип — соблюдение баланса разности температурных показателей атмосферы внутренних конструкций ограждений и помещений. Если его не соблюдать, тепло будут поглощать эти поверхности, а внутри температура останется очень низкой.

На внутреннюю температуру не должны существенно влиять изменения теплового потока. Эту характеристику называют теплоустойчивостью.

Путем выполнения теплового расчета определяют оптимальные пределы (минимальный и максимальный) габаритов стен, перекрытий по толщине. Это является гарантией эксплуатации здания на протяжении длительного периода как без экстремальных промерзаний конструкций, так и перегревов.

Параметры для выполнения расчетов

Чтобы выполнить теплорасчет, нужны исходные параметры.

Зависят они от ряда характеристик:

1. Назначения постройки и ее типа.
2. Ориентировки вертикальных ограждающих конструкций относительно направленности к сторонам света.
3. Географических параметров будущего дома.
4. Объема здания, его этажности, площади.
5. Типов и размерных данных дверных, оконных проемов.
6. Вида отопления и его технических параметров.
7. Количества постоянных жильцов.
8. Материала вертикальных и горизонтальных оградительных конструкций.
9. Перекрытия верхнего этажа.
10. Оснащения горячим водоснабжением.
11. Вида вентиляции.

Учитываются при расчете и другие конструктивные особенности строения. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций не должна способствовать чрезмерному охлаждению внутри дома и снижать теплозащитные характеристики элементов.

Потери тепла вызывает и переувлажнение стен, а кроме того, это влечет за собой сырость, отрицательно влияющую на долговечность здания.

В процессе расчета, прежде всего, определяют теплотехнические данные стройматериалов, из которых изготавливаются ограждающие элементы строения. Помимо этого, определению подлежит приведенное сопротивление теплопередачи и сообразность его нормативному значению.

Формулы для производства расчета

Утечки тепла, теряемого домом, можно разделить на две основные части: потери через ограждающие конструкции и потери, вызванные функционированием . Кроме того, тепло теряется при сбросе теплой воды в канализационную систему.

Потери через ограждающие конструкции

Для материалов, из которых устроены ограждающие конструкции, нужно найти величину показателя теплопроводности Кт (Вт/м х градус). Они есть в соответствующих справочниках.

Теперь, зная толщину слоев, по формуле: R = S/Кт, высчитывают термическое сопротивление каждой единицы. Если конструкция многослойная, все полученные значения складывают.

Размеры тепловых потерь проще всего определить путем сложения тепловых течений через ограждающие конструкции, которые собственно и образуют это здание

Руководствуясь такой методикой, к учету принимают тот момент, что материалы, составляющие конструкции, имеют неодинаковую структуру. Также учитывается, что поток тепла, проходящий сквозь них, имеет разную специфику.

Для каждой отдельной конструкции теплопотери определяют по формуле:

Q = (A / R) х dT

Здесь:

• А — площадь в м².
• R — сопротивление конструкции теплопередаче.
• dT — разность температур снаружи и изнутри. Определять ее нужно для самого холодного 5- дневного периода.

Выполняя расчет таким образом, можно получить результат только для самого холодного пятидневного периода. Общие теплопотери за весь холодный сезон определяют путем учета параметра dT, учитывая температуру не самую низкую, а среднюю.

В какой степени усваивается тепло, а также теплоотдача зависит от влажности климата в регионе. По этой причине при вычислениях применяют карты влажности

Далее, высчитывают количество энергии, необходимой для компенсации потерь тепла, ушедшего как через ограждающие конструкции, так и через вентиляцию. Оно обозначается символом W.

Для этого есть формула:

W = ((Q + Qв) х 24 х N)/1000

В ней N — длительность отопительного периода в днях.

Недостатки расчета по площади

Расчет, основанный на площадном показателе, не отличается большой точностью. Здесь не принят во внимание такой параметр, как климат, температурные показатели как минимальные, так и максимальные, влажность. Из-за игнорирования многих важных моментов расчет имеет значительные погрешности.

Часто стараясь перекрыть их, в проекте предусматривают «запас».

Если все же для расчета выбран этот способ, нужно учитывать следующие нюансы:

1. При высоте вертикальных ограждений до трех метров и наличии не более двух проемов на одной поверхности, результат лучше умножить на 100 Вт.
2. Если в проект заложен балкон, два окна либо лоджия, умножают в среднем на 125 Вт.
3. Когда помещения промышленные или складские, применяют множитель 150 Вт.
4. В случае расположения радиаторов вблизи окон, их проектную мощность увеличивают на 25%.

Формула по площади имеет вид:

Q=S х 100 (150) Вт.

Здесь Q — комфортный уровень тепла в здании, S — площадь с отоплением в м². Числа 100 или 150 — удельная величина тепловой энергии, расходуемой для нагрева 1 м².

Потери через вентиляцию дома

Ключевым параметром в этом случае является кратность воздухообмена. При условии, что стены дома паропроницаемые, эта величина равна единице.

Проникновение холодного воздуха в дом осуществляется по приточной вентиляции. Вытяжная вентиляция способствует уходу теплого воздуха. Снижает потери через вентиляцию рекуператор-теплообменник. Он не допускает ухода тепла вместе с выходящим воздухом, а входящие потоки он нагревает

Предусматривается полное обновление воздуха внутри здания за один час. Здания, построенные по стандарту DIN, имеют стены с пароизоляцией, поэтому здесь кратность воздухообмена принимают равной двум.

Есть формула, по которой определяют теплопотери через систему вентиляции:

Qв = (V х Кв : 3600) х Р х С х dT

Здесь символы обозначают следующее:

1. Qв — теплопотери.
2. V — объем комнаты в мᶾ.
3. Р — плотность воздуха. еличина ее принимается равной 1,2047 кг/мᶾ.
4. Кв — кратность воздухообмена.
5. С — удельная теплоемкость. Она равна 1005 Дж/кг х С.

По итогам этого расчета можно определить мощность теплогенератора отопительной системы. В случае слишком высокого значения мощности выходом из ситуации может стать . Рассмотрим несколько примеров для домов из разных материалов.

Пример теплотехнического расчета №1

Рассчитаем жилой дом, находящийся в 1 климатическом районе (Россия), подрайон 1В. Все данные взяты из таблицы 1 СНиП 23-01-99. Наиболее холодная температура, наблюдающаяся на протяжении пяти дней обеспеченностью 0,92 — tн = -22⁰С.

В соответствии со СНиП отопительный период (zоп) продолжается 148 суток. Усредненная температура на протяжении отопительного периода при среднесуточных температурных показателях воздуха на улице 8⁰ — tот = -2,3⁰. Температура снаружи в отопительный сезон — tht = -4,4⁰.

Теплопотери дома — важнейший момент на этапе его проектирования. От итогов расчета зависит и выбор стройматериалов, и утеплителя. Нулевых потерь не бывает, но стремиться нужно к тому, чтобы они были максимально целесообразными

Оговорено условие, что в комнатах дома должна быть обеспечена температура 22⁰. Дом имеет два этажа и стены толщиной 0,5 м. Высота его — 7 м, габариты в плане — 10 х 10 м. Материал вертикальных ограждающих конструкций — теплая керамика. Для нее коэффициент теплопроводности — 0,16 Вт/м х С.

В качестве наружного утеплителя, толщиной 5 см, использована минеральная вата. Значение Кт для нее — 0,04 Вт/м х С. Количество оконных проемов в доме — 15 шт. по 2,5 м² каждое.

Теплопотери через стены

Прежде всего, нужно определить термическое сопротивление как керамической стены, так и утеплителя. В первом случае R1 = 0,5 : 0,16 = 3,125 кв. м х С/Вт. Во втором — R2 = 0,05 : 0,04 = 1,25 кв. м х С/Вт. В целом для вертикальной ограждающей конструкции: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. м х С/Вт.

Так как теплопотери имеют прямо пропорциональную взаимосвязь с площадью ограждающих конструкций, рассчитываем площадь стен:

А = 10 х 4 х 7 – 15 х 2,5 = 242,5 м²

Теперь можно определить потери тепла через стены:

Qс = (242,5 : 4.375) х (22 – (-22)) = 2438,9 Вт.

Теплопотери через горизонтальные ограждающие конструкции рассчитывают аналогично. В итоге все результаты суммируют.

Если есть подвал, то теплопотери через фундамент и пол будут меньшими, поскольку в расчете участвует температура грунта, а не наружного воздуха

Если подвал под полом первого этажа отапливается, пол можно не утеплять. Стены подвала все же лучше обшить утеплителем, чтобы тепло не уходило в грунт.

Определение потерь через вентиляцию

Чтобы упростить расчет, не учитывают толщину стен, а просто определяют объем воздуха внутри:

V = 10х10х7 = 700 мᶾ.

При кратности воздухообмена Кв = 2, потери тепла составят:

Qв = (700 х 2) : 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 – (-22)) = 20 776 Вт.

Если Кв = 1:

Qв = (700 х 1) : 3600) х 1,2047 х 1005 х (22 – (-22)) = 10 358 Вт.

Эффективную вентиляцию жилых домов обеспечивают роторные и пластинчатые рекуператоры. КПД у первых выше, он достигает 90%.

Пример теплотехнического расчета №2

Требуется произвести расчет потерь сквозь стену из кирпича толщиной 51 см. Она утеплена 10-сантиметровым слоем минеральной ваты. Снаружи – 18⁰, внутри — 22⁰. Габариты стены — 2,7 м по высоте и 4 м по длине. Единственная наружная стена помещения ориентирована на юг, внешних дверей нет.

Для кирпича коэффициент теплопроводности Кт = 0,58 Вт/мºС, для минеральной ваты — 0,04 Вт/мºС. Термическое сопротивление:

R1 = 0,51 : 0,58 = 0,879 кв. м х С/Вт. R2 = 0,1 : 0,04 = 2,5 кв. м х С/Вт. В целом для вертикальной ограждающей конструкции: R = R1 + R2 = 0.879 + 2,5 = 3.379 кв. м х С/Вт.

Площадь внешней стены А = 2,7 х 4 = 10,8 м²

Потери тепла через стену:

Qс = (10,8 : 3.379) х (22 – (-18)) = 127,9 Вт.

Для расчета потерь через окна применяют ту же формулу, но термическое сопротивление их, как правило, указано в паспорте и рассчитывать его не нужно.

В теплоизоляции дома окна — «слабое звено». Через них уходит довольно большая доля тепла. Уменьшат потери многослойные стеклопакеты, теплоотражающие пленки, двойные рамы, но даже это не поможет избежать теплопотерь полностью

Если в доме окна с размерами 1,5 х 1,5 м ² энергосберегающие, ориентированы на Север, а термическое сопротивление равно 0,87 м2°С/Вт, то потери составят:

Qо = (2,25 : 0,87) х (22 – (-18)) = 103,4 т.

Пример теплотехнического расчета №3

Выполним тепловой расчет деревянного бревенчатого здания с фасадом, возведенным из сосновых бревен слоем толщиной 0,22 м. Коэффициент для этого материала — К=0,15. В этой ситуации теплопотери составят:

R = 0,22 : 0,15 = 1,47 м² х ⁰С/Вт.

Самая низкая температура пятидневки — -18⁰, для комфорта в доме задана температура 21⁰. Разница составит 39⁰. Если исходить из площади 120 м², получится результат:

Qс = 120 х 39 : 1,47 = 3184 Вт.

Для сравнения определим потери кирпичного дома. Коэффициент для силикатного кирпича — 0,72.

R = 0,22 : 0,72 = 0,306 м² х ⁰С/Вт.
Qс = 120 х 39 : 0,306 = 15 294 Вт.

В одинаковых условиях деревянный дом более экономичный. Силикатный кирпич для возведения стен здесь не подходит вовсе.

Деревянное строение имеет высокую теплоемкость. Его ограждающие конструкции долго хранят комфортную температуру. Все же, даже бревенчатый дом нужно утеплять и лучше сделать это и изнутри, и снаружи

Строители и архитекторы рекомендуют обязательно делать для грамотного подбора оборудования и на стадии проектирования дома для выбора подходящей системы утепления.

Пример теплорасчета №4

Дом будет построен в Московской области. Для расчета взята стена, созданная из пеноблоков. Как утеплитель применен . Отделка конструкции — штукатурка с двух сторон. Структура ее — известково-песчаная.

Пенополистирол имеет плотность 24 кг/мᶾ.

Относительные показатели влажности воздуха в комнате — 55% при усредненной температуре 20⁰. Толщина слоев:

• штукатурка — 0,01 м;
• пенобетон — 0,2 м;
• пенополистирол — 0,065 м.

Задача — отыскать нужное сопротивление теплопередаче и фактическое. Необходимое Rтр определяют, подставив значения в выражение:

Rтр=a х ГСОП+b

где ГОСП — это градусо-сутки сезона отопления, а и b — коэффициенты, взятые из таблицы №3 Свода Правил 50.13330.2012. Поскольку здание жилое, a равно 0,00035, b = 1,4.

ГСОП высчитывают по формуле, взятой из того же СП:

ГОСП = (tв – tот) х zот.

В этой формуле tв = 20⁰, tот = -2,2⁰, zот — 205 — отопительный период в сутках. Следовательно:

ГСОП = ( 20 – (-2,2)) х 205 = 4551⁰ С х сут.;

Rтр = 0,00035 х 4551 + 1,4 = 2,99 м2 х С/Вт.

Используя таблицу №2 СП50.13330.2012, определяют коэффициенты теплопроводности для каждого пласта стены:

• λб1 = 0,81 Вт/м ⁰С;
• λб2 = 0,26 Вт/м ⁰С;
• λб3 = 0,041 Вт/м ⁰С;
• λб4 = 0,81 Вт/м ⁰С.

Полное условное сопротивление теплопередаче Rо, равно сумме сопротивлений всех слоев. Рассчитывают его по формуле:

Эта формула взята из СП 50.13330.2012. Здесь 1/ав – это противодействие тепловосприятию внутренних поверхностей. 1/ан — то же наружных, δ / λ — сопротивление термическое слоя

Подставив значения получают: Rо усл. = 2,54 м2°С/Вт. Rф определяют путем умножения Rо на коэффициент r, равный 0.9:

Rф = 2,54 х 0,9 = 2,3 м2 х °С/Вт.

Результат обязывает изменить конструкцию ограждающего элемента, поскольку фактическое тепловое сопротивление меньше расчетного.

Существует множество компьютерных сервисов, ускоряющих и упрощающих расчеты.

Теплотехнические расчеты напрямую связаны с определением . Что это такое и как найти ее значение узнаете из рекомендуемой нами статьи.

Выводы и полезное видео по теме

Выполнение теплотехнического расчета при помощи онлайн-калькулятора:

Правильный теплотехнический расчет:

Грамотный теплотехнический расчет позволит оценить результативность утепления наружных элементов дома, определить мощность необходимого отопительного оборудования.

Как результат, можно сэкономить при покупке материалов и нагревательных приборов. Лучше заранее знать, справиться ли техника с нагревом и кондиционированием строения, чем покупать все наугад.

Оставляйте, пожалуйста, комментарии, задавайте вопросы, размещайте фото по теме статьи в находящемся ниже блоке. Расскажите о том, как теплотехнический расчет помог вам выбрать обогревательное оборудование нужной мощности или систему утепления. Не исключено, что ваша информация пригодится посетителям сайта.

Теплотехнический расчет

Результат

Слои ограждающей конструкции

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, Справка для проектировщика

Важные нормативно-технические документы

Теплотехническими расчетами ограждающих конструкций определяют сопротивления теплопередаче, воздухопроницанию, паропроницанию и показатель теплоустойчивости.

Микроклимат зданий обеспечивается за счет:

— соответствующей толщины ограждающих конструкций;
— систем отопления, вентиляции и кондиционирования.

Методика теплотехнического расчета заключается в определении экономически целесообразного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции.

— разрабатывают объемно-планировочное решение здания, рассчитывают показатель компактности зданий и сравнивают его с нормируемым значением. Если расчетное значение больше нормируемого, то рекомендуется изменить объемно-планировочное решение с целью достижения нормируемого значения;

— выбирают требования показателей «а» или «в».

Рисунок 1 — Схема проектирования тепловой защиты зданий

По СП 50.13330 устанавливаются обязательные взаимно увязанные нормируемые показатели по тепловой защите здания, основанные на:

«а» — нормируемых значениях сопротивления теплопередаче для отдельных ограждающих конструкций тепловой защиты здания;

«б» — нормируемых величинах температурного перепада между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающей конструкции и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции выше температуры точки росы;

«в» — нормируемом удельном показателе расхода тепловой энергии на отопление, позволяющем варьировать величинами теплозащитных свойств ограждающих конструкций с учетом выбора систем поддержания нормируемых параметров микроклимата.

Исходные данные для проектирования тепловой защиты

Климатические условия

Расчетную температуру наружного воздуха , °C, следует принимать по средней температуре наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 согласно СП 131.13330 для соответствующего городского или сельского населенного пункта. При отсутствии данных для конкретного пункта расчетную температуру следует принимать для ближайшего пункта, который указан в СП 131.13330.

Продолжительность отопительного периода , сут, и среднюю температуру наружного воздуха , °С, в течение отопительного периода следует принимать согласно СП 131.13330 (таблица 1, графы 13 и 14 — для медицинских и детских учреждений, графы 11 и 12 — в остальных случаях) для соответствующего города или населенного пункта. При отсутствии данных для конкретного пункта расчетные параметры отопительного периода следует принимать для ближайшего пункта, который указан в СП 131.13330. Величину градусо-суток в течение отопительного периода следует вычислять по формуле:

, (1)

где — расчетная средняя температура внутреннего воздуха, °С.

Средний удельный вес наружного воздуха в течение отопительного периода , Н/м, следует рассчитывать по формуле:

. (2)

Среднюю плотность приточного воздуха за отопительный период , кг/м, следует рассчитывать по формуле:

. (3)

Параметры внутренней среды

Параметры воздуха внутри жилых и общественных зданий из условия комфортности следует определять согласно таблице 1 — для холодного периода года, и таблице 2 — для теплого периода года. Параметры воздуха внутри зданий производственного назначения следует принимать согласно ГОСТ 12.1.005 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений.

Оптимальная температура и допустимая относительная влажность воздуха внутри здания для холодного времени года — Таблица 1

2.Примеры расчета ограждающих конструкций зданий по разделу «строительная теплотехника

В задачи строительной теплотехники входит:

— обеспечение тепловой защиты зданий в зимний период времени с помощью соответствующих ограждающих конструкций и надежной защиты помещений от перегрева в летний период;

— придание наружным ограждающим конструкциям достаточной сопротивляемости к инфильтрации, паропроницанию и теплоустойчивости.

— изучение процессов изменения температуры и парциального давления внутри ограждающих конструкций.

2.1. Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Пример 1. Для наружной стены определить толщину утеплителя и выполнение санитарно-гигиенических требований тепловой защиты здания

А. Исходные данные

Стена из кирпича слоистой конструкции: внутренний слой – кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича = 1200 кг/м³, утеплитель — минераловатные полужесткие плиты плотностью  = 100 кг/м³; с наружной стороны – кирпичная кладка из лицевого керамического кирпича толщиной 120 мм и плотностью =1600 кг/м³.

Место строительства – г. Пермь.

Зона влажности – нормальная.

Продолжительность отопительного периода = 229 суток .

Средняя расчетная температура отопительного периода = –5,9 ºС.

Температура холодной пятидневки = –35 ºС.

Влажность внутреннего воздуха= 55 %;

Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б.

Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения = 8,7 Вт/м² С.

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения = 23 Вт/м²·°С.

Б. Порядок расчета

Определяем величину градусо-суток отопительного периода по формуле (2) /22/

= (20–(–5,9)·229 = 6160,1 ºС^.сут.

Нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен вычисляем по формуле (1) /22/ при значениях коэффициентов = 0,00035 и= 1,4

=0,00035·6160,1 + 1,4 =3,56 м²·°С/Вт.

Для наружных стен из кирпича с утеплителем следует принимать приведенное сопротивление теплопередачес учетом коэффициента теплотехнической однородности, который для стен толщиной 510 мм равен 0,74 (п.8,17 /23/), т.е.,

=,

где – общее сопротивление теплопередаче ограждения, м²·°С/Вт.

Расчет ведется из условия равенства =, следовательно,

=== 4,81 м²·°С /Вт.

Нормируемые теплотехнические показатели материалов стены определяем по приложению ( Д) /23/ и сводим их в таблицу.

Общее термическое сопротивление стены без учета утеплителя составляет

= м²·°С/Вт.

Определяем термическое сопротивление утеплителя

= 4,81 – 1,115 = 3,695 м²·С/Вт.

Используя формулу (6) СП 23-101-04, находим толщину утеплителя

Ри

Принимаем толщину утеплителя 200 мм.

Окончательная толщина стены будет равна (380+200+120) = 700 мм

Определяем общее фактическое сопротивление теплопередаче ограждения с учетом принятой толщины утеплителя:

1,115+= 4,96 м²·°С/Вт.

Рассчитываем фактическое приведенное сопротивление теплопередачи ,

= 4,96 · 0,74 = 3,67 м²·°С/Вт.

Условие,= 3,67 >, = 3,56 м²·°С/Вт, выполняется.

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, исходя из зимних условий эксплуатации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«РОСТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КУРСОВАЯ РАБОТА

«Теплотехнический расчет ограждающих конструкций здания»»

Выполнила:

студентка группы ЗПЗ-316

Тисленко А.А.

Вариант №2

Проверила:

к.т.н. Карасева Л.В.

г. Ростов-на-Дону

2015г

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………………………………………………….3

Исходные данные…………………………………………………………………………………………………………………….4

1.Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, исходя из зимних условий эксплуатации……………………………………………………………………………………………………………………………5

1.1 Определение требуемого сопротивления теплопередаче R_req стены здания школы………………..5

1.2 Определение необходимой толщины слоя утеплителя стены здания школы…………………………6

1.3 Определение термического сопротивления теплоизоляционного слоя и фактического сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R_о ………………………………………………….7

1.4 Ограничение температуры на внутренней поверхности ограждающей конструкции стены здания школы…………………………………………………………………………………………………………………………..8

1.5 Определение требуемого сопротивления теплопередаче R_req совмещенного покрытия здания школы……………………………………………………………………………………………………………………………………..9

1.6 Определение необходимой толщины слоя утеплителя совмещенного покрытия здания школы……………………………………………………………………………………………………………………………………10

1.7 Определение термического сопротивления теплоизоляционного слоя и фактического сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R_о………………………………………………….11

1.8 Ограничение температуры на внутренней поверхности ограждающей конструкции совмещенного покрытия здания школы…………………………………………………………………………………..12

2.Выбор светопрозрачных ограждающих конструкций………………………………………………………….13

Введение

В СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»установлены три обязательных взаимно увязанных нормируемых показателя по тепловой защите здания, основанных на:

«а» — нормируемых значениях сопротивления теплопередаче для отдельных ограждающих конструкций тепловой защиты здания;

«б» — нормируемых величинах температурного перепада между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающей конструкции и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции выше температуры точки росы;

«в» — нормируемом удельном показателе расхода тепловой энергии на отопление, позволяющем варьировать величинами теплозащитных свойств ограждающих конструкций с учетом выбора систем поддержания нормируемых параметров микроклимата.

ТребованияСНиП 23-02 будут выполнены, если при проектировании жилых и общественных зданий будут соблюдены требования показателей групп «а» и «б» либо «б» и «в», и для зданий производственного назначения — показателей групп «а» и «б». Выбор показателей, по которым будет вестись проектирование, относится к компетенции проектной организации или заказчика. Методы и пути достижения этих нормируемых показателей выбираются при проектировании.

Требованиям показателей «б» должны отвечать все виды ограждающих конструкций: обеспечивать комфортные условия пребывания человека и предотвращать поверхности внутри помещения от увлажнения, намокания и появления плесени.

В данных методических указаниях приведены методы расчета показателей «а» и «б» — для несветопрозрачных и светопрозрачных конструкций, соответственно.

Согласно СНиП «Тепловая защита зданий»:

а)сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R_о должно быть не меньше требуемого (нормируемого) сопротивления теплопередаче R_req:

R_о ≥ R_req

б)расчетный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения ∆t не должен превышать нормативного значения ∆t_n :

∆t ≤ ∆t_n

Исходные данные: вариант №2

Место строительства:Волгоград

Конструкции: наружная стена и бесчердачное перекрытие гостиницы

Коэффициент остекленности фасада:30%

Влажностный режим помещений при относительной влажности внутреннего воздуха 20°С нормальный φ_int = 55%. Зона влажности — сухая. Условия эксплуатации А.

Теплотехнический расчет ограждающих конструкций, исходя из зимних условий эксплуатации

Расчет проведем в соответствии с требованиями СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Целью расчета является определение:

• необходимой толщины теплоизоляционного слоя,

• сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции,

• соответствия нормативным требованиям температурного перепада между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждающей конструкции.

1.1. Определение требуемого сопротивления теплопередаче R_req стены здания школы

Требуемое сопротивление теплопередаче R_req определяем по таблице 1.1 в зависимости от градусо-суток отопительного периода в районе строительства D, °С · сут.

Градусо-сутки D рассчитываем по формуле:

D = (t_int – t_ht)· z_ht

где

t_int – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, равна20°С

t_ht, z_ht – средняя температура наружного воздуха и продолжительность в сутках отопительного периода. Принимаются для периода с температурой наружного воздуха не более 8°С.

t_int = 20°С

t_ht = -2,2°С

z_ht = 178 сут

D = (t_int – t_ht)· z_ht = (20+2,2)·178=3951,6°С сут

Значения R_req для величин D, отличающихся от табличных (табл.1.1), следует определять по формуле:

R_req = a · D + b

где a и b – коэффициенты, значения которых принимаются по данным табл.1.1. (Значения R_reqокругляем с точностью до сотых).

a = 0,00035

b = 1,4

R_req = a · D + b = 0,00035 · 3951,6 +1,4 = 2,78м2·С/Вт

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Пример теплотехнического расчета наружных стен с вентилируемой воздушной прослойкой

2.1 Исходные данные.

В г. Челябинск существует 10-этажное кирпичное отдельно стоящее здание. В здании располагаются офисные помещения. Высота здания 30 м.

Конструктивный слой стены – кладка из силикатного кирпича толщиной δ_κ=0,51 м, коэффициент теплопроводности кладки λ_κ=0,87 Вт/(м°С).

Утеплитель – минераловатные плиты с коэффициентом теплопроводности λ_y=0,045 Вт/(м°С).

Ширина вентилируемой прослойки d_пр =0,05 м.

Используется облицовочный материал – фасадная панель производства ЗАО «ИНСИ»,толщиной 0,5 мм.

Количество креплений на квадратный метр конструкции n_к= 1,72.

2.2 Расчетные характеристики климата района строительства и микроклимата здания.

Средняя температура наиболее холодной пятидневки t_н =-34 °С.
Средняя температура отопительного периода t_ht = -6,5 °С.
Продолжительность отопительного периода z_ht = 218 сут.
Характеристики микроклимата помещения берутся по СНиП 23-02-2003.
Температура внутреннего воздуха t_int = 20 °С по [14]
Относительная влажность внутреннего воздуха φ_в = 55%.
Градусо-сутки отопительного периода по СНиП 23-02-2003 D_d = (t_int — t_ht)∙
z_ht = (20°С + 6,5°С)∙218 сут =5777 °С∙сут.

2.3 Нормируемое значение сопротивления теплопередаче стены.

Приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции в соответствии со СНиП 23-02-2003 следует принимать не менее нормируемого значения R_reg = a∙D_d + b. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче стен из условий энергоснабжения определяется по таблице 4 СНиП 23-02-2003. Для стен a = 0,0003; b = 1,2. R_reg = 0,0003∙5777 + 1,2 = 2,93 м2°С/Вт

2.4 Определение требуемой толщины теплоизоляционного слоя.

Толщина теплоизоляционного слоя определяется методом интерации по формуле (3). На первом шаге итерации коэффициент теплотехнической однородности принимается равным единице r = 1.

Соответствующая толщина теплоизоляционного слоя:

Для получившейся толщины теплоизоляционного слоя по табл. 1. методом интерполяции определяется коэффициент теплотехнической однородности конструкции:

Второй шаг итерации.
r = 0,980

На последнем шаге итерации толщина утеплителя изменилась менее чем на 5 мм, значит процесс итерации можно прекратить.

По результатам расчета толщина утеплителя должна быть не менее 0,101 м.

Из конструктивных соображений принимается толщина утеплителя δ_у =0,15 м.

Коэффициент теплотехнической однородности конструкции r = 0,95.

2.5 Определение параметров воздухообмена в прослойке.

Определяется скорость движения воздуха, температура воздуха и коэффициент теплообмена в вентилируемой воздушной прослойке для наиболее холодного месяца. В данном случае наиболее холодный месяц январь и tн = -15,8 °С.

Приточные и вытяжные отверстия воздушной прослойки расположены на одной стороне здания, т.е. К_н = К_з.

ξ_экв = ξ_вх + ξ_вых + ξ_{поворотов} = 1 + 1 + 0,75∙2=3,5.
R_в = r∙R₀ = 0,95∙(1/23 + 1/8,7 + 0,51/0,87 + 0,15/0,045) = 3,87 м²°С/Вт.
R_н= 1/α_н + R_об = 1/23 = 0,043 м²°С/Вт. (R_об = 0, пренебрегаем термическим сопротивлением облицовки)
На первом шаге интерации принимаем V_пр = 1 м/с.
α_пр = α_κ + α_л.
α_κ = 7,34 ∙ 1^0,656 + 3,78 е^-1,9 = 7,9 Вт/(м²°С).

Второй шаг итерации

α_κ = 7,34 ∙ 0,39^0,656 + 3,78 е^{-1,9 ∙ 0,39} = 5,76 Вт/(м²°С).
α_л =0,61 Вт/(м²°С).
α_пр = 5,76 + 0,61 = 6,37 Вт/(м²°С).
γ_cp = 353/(273-15,12) = 1,37

Третий шаг итерации

α_κ = 7,34 ∙ 0,52^0,656 + 3,78 е^{-1,9 ∙ 0,52} = 6,2 Вт/(м²°С).
α_л =0,61 Вт/(м²°С).
α_пр = 6,2 + 0,61 = 6,81 Вт/(м²°С).
γ_cp = 353/(273-14,6) = 1,37

Четвертый шаг итерации

α_κ = 7,34 ∙ 0,49^0,656 + 3,78 е^{-1,9 ∙ 0,49} = 6,11 Вт/(м²°С).
α_л =0,61 Вт/(м²°С).
α_пр = 6,11 + 0,61 = 6,72 Вт/(м²°С).
γ_cp = 353/(273-14,75) = 1,37

Скорость движения воздуха на последнем шаге итерации изменилась менее чем на 5%, процесс итерации можно прекратить.

Определяется скорость движения воздуха, температура воздуха и коэффициент теплообмена в вентилируемой воздушной прослойке для наиболее жаркого месяца в момент нагрева стены солнцем. В данном случае наиболее жаркий месяц июль и температура наружного воздуха tн = 27 °С (средняя максимальная дневная температура июля). Удельный поток лучистой энергии падающий на стену qс = 788 Вт/м².

ξ_экв = 3,5
Приходящий удельный поток тепла составляет q_пр = ρ_пл∙q_с.

ρ_пл – коэффициент поглощения солнечной радиации материалом облицовки, принимаемый по таблице 14 СП 23-101-2004. Для стали листовой окрашенной зелёной краской ρ_пл = 0,6

q_пр = 0,6 ∙ 788 = 466,8 Вт/м².
R_в = r∙R₀ = 0,95∙(1/23 + 1/8,7 + 0,51/0,87 + 0,15/0,045) = 3,87 м²°С/Вт.
R_н = 1/α_н + R_об = 1/23 = 0,043 м²°С/Вт. (R_об = 0, пренебрегаем термическим сопротивлением облицовки)

Первый шаг итерации

На первом шаге итерации V_пр = 1 м/с, t_об = 50 °С. α_пр = 11 Вт/(м²∙°С).

Второй шаг итерации.

α_к = 7,34 ∙ 1,72^0,656 + 3,78 е^{-1,9 ∙ 1,72} = 10,64 Вт/(м²°С).
α_пр = 10,64 + 0,61 = 11,25 Вт/(м²°С). = 0,09

Третий шаг итерации.

α_к = 7,34 ∙ 1,37^0,656 + 3,78 е^{-1,9 ∙ 1,37} = 9,31 Вт/(м²°С).
α_пр = 9,31 + 0,61 = 9,92 Вт/(м²°С).

Скорость движения воздуха на последнем шаге итерации изменилась менее чем на 5%, процесс итерации можно прекратить.

2.6 Расчет защиты от переувлажнения ограждающих конструкций.

Расчет сопротивления паропроницанию рассматриваемой конструкции производится по методике описанной в разделе 1.6

Так как рассматриваемая конструкция многослойна, то R_vp равно сумме сопротивлений паропроницанию составляющих её слоев.

Расчетная температура для жилых помещений t_int = 20 °С [14], относительная влажность внутреннего воздуха для жилых помещений φ_int = 55% [4]

R^e_vp вычислить невозможно, т.к. по п 13.5 примечания 1 [13] сопротивление паро-проницанию воздушной прослойки равно 0 и сопротивление паропроницанию облицовки из листовой стали также равно 0

z₀ = (31 + 28 + 31 + 30 + 31) = 151 сут.
t₀ = — 11,32 °С

Е0 = 237 Па.

Согласно [4] в многослойной ограждающей конструкции увлажняемым слоем является утеплитель минераловатный

ρ_w = ρ₀ = 100 кг/м³, при толщине δ_w = 0,15 м, предельно допустимое приращение расчетного массового отношения влаги в этом материале согласно [4] Δw_av = 3%

R_vp > R_vp2^reg следовательно, условие по защите ограждающей конструкции от переувлажнения выполняется.

2.7 Расчет температурного поля.

Длина крепления 50 мм + 150 мм = 200мм. Толщина метала, из которого изготавливаются детали 1,0 мм. Суммарная ширина части кронштейна, прорезающей минераловатные плиты 100 мм. Площадь сечения кронштейна 100 мм². Площадь части кронштейна прилегающей к конструктивному слою стены (опоры) 3000 мм².

Площадь паронитовой прокладки 3000 мм². Толщина паронитовой прокладки 4мм.

Диаметр стального крепления (анкера) 7 мм. Количество анкеров 2 шт. Глубина погружения стального анкера в конструктивный слой 90 мм.

Для оцинкованного стального кронштейна

ξ_н = 0,22 м.
S_н = 1,0 ∙ 10^-4 м².
t_кк = 8 °С.
t_пр = -14,73 °С.
α_пр = 6,72 Вт/(м²°С).

R₀^пр 0,95  4,08 = 3,88 м²°С/ Вт

Приведенное сопротивление конструкции 3,88 м²°С/ Вт больше требуемого значения 2,93 м²°С/ Вт, значит конструкция удовлетворяет СНиП 23-02-2003 по энергоснабжению.

2.8 Расчет влажности воздуха на выходе из вентилируемой воздушной прослойки.

t_пр = -14,73°С.
V_пр = 0,49 м/с.
e_у = 272,7 Па.
e_н = 25 Па.

R_обⁿ исключается так как сталь паронепроницаема

Парциальное давление водяного пара в вентилируемой прослойке меньше давления насыщенного водяного пара при температуре равной температуре воздуха в вентилируемой прослойке и составляющего 170,2 Па, значит, конструкция вентилируемой прослойки, с точки зрения обеспечения благоприятного влажностного режима не нуждается в улучшении.

Нормативные документы и литература по разделу

1. СНиП 2.08.01-89 — Жилые здания.
2. СНиП 2.01.07-85 — Нагрузки и воздействия.
3. СНиП II-23-81 — Стальные конструкции.
4. СНиП 23-02-2003 — Тепловая защита зданий.
5. СНиП 23-01-99 — Строительная климатология.
6. СНиП 2.03.11-85 — Защита строительных конструкций от коррозии.
7. СНиП 21-01-97 — Пожарная безопасность зданий и сооружений.
8. ГОСТ 17177-94 — Материалы и изделия строительные теплоизоляционные. Методы испытаний.
9. СНиП 2.01.01-82 — Строительная климатология и геофизика.
10. Фокин К.Ф. — «Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. 1973.
11. Богословский В.Н. — «Тепловой режим здания». 1979.
12. Руководство по расчету влажностного режима ограждающих конструкций зданий. 1984.
13. СП 23-101-2004 — Проектирование тепловой защиты зданий
14. ГОСТ 30494 — Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях.

% PDF-1.5 % 2 0 obj > / Метаданные 4 0 R / Страницы 5 0 R / StructTreeRoot 6 0 R / Тип / Каталог >> endobj 4 0 obj > поток

Закон Гесса и расчеты изменения энтальпии

Online — Расчет — Air

немецкий

Расчет переменных термодинамического состояния воздуха

нижний предел для расчета: -150 C, верхний предел 1 бар: 1000 C, 1000 бар

Расчет воздуха: если вы обнаружили ошибку, напишите по адресу: [email protected]. Нет гарантии правильности.

Термодинамические константы воздуха:
азот 78%, унд кислорода 21%, аргон 0,9%, диоксид углерода 0,04%

молярная масса	28,96	[кг / кмоль]
газовая константа R	287.22	[Дж / (кг · К)]
показатель изоэнтропы	1.402
критические переменные состояния:
p критический	37,66	[бар]
T крит	132,52 или -140.63	[К или С]
плотность крит	313	[кг / м 3 ]
Температура тройной точки	60 или -213,15	[К или С]

Воздух при нормальных условиях, т _норма = 0 ^o C, p _норма = 1013,25 мбар:

плотность

1. No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт