Контрольная работа по "Строительной физике"

Федеральное агентство  по образованию РФ

Государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

Пермский государственный  технический университет

Кафедра архитектуры

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по строительной физике

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент гр. ПГСз-08-2

Грошева О. Е.

Проверил преподаватель

      Запольских  Т.Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пермь 2010

Вариант 18

Задание 1

Определить достаточность  сопротивления теплопередачи наружной кирпичной стены слоистой кладки с внутренним утепляющим слоем из пенополистирольных плит с объемной массой 40кг/м3. Выполнить проверку санитарно-гигиенических требований.

 

А. Исходные данные

 

• Место строительства – г. Пенза
• Зона влажности – сухая [согласно СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий.].
• Продолжительность отопительного периода z_ht = 207 суток [согласно СНиП 23-01–99. Строительная климатология., табл. 1, столбец 11, в жилье отопит. период начинается при температуре ниже  +8 ºС].
• Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht = –4,5 ºС [согласно СНиП 23-01–99. Строительная климатология., табл. 1, столбец 12, в жилье отопит. период начинается при температуре ниже  +8 ºС].
• Температура холодной пятидневки t_ext = –29 ºС [согласно СНиП 23-01–99. Строительная климатология., табл. 1, столбец 5, с обеспеченностью 0,92].

Расчет произведен для  пятиэтажного жилого дома:

• температура внутреннего воздуха t_int = + 20ºС [согласно СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий.Табл.1-для  жилых зданий температура +20...+22 ºС. ];
• влажность воздуха: = 55 % [согласно СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий. Табл.1-для жилых зданий относительная влажность воздуха 55%]. ;
• влажностный режим помещения – сухой [согласно СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий. Табл. 1, при темпер. +20 ºС и влажности воздуха 55% влажностный режим нормальный] .
• Условия эксплуатации ограждающих конструкций – А  [согласно СНиП 23-02–2003. ].
• Коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждения а_int = 8,7 Вт/м² °С [согласно СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий.].
• Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения a_ext = 23 Вт/м²·°С [согласно СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий.- таблица 8]

 

 

                                               

 

                        Рис.3  Расчётная схема               

Необходимые данные о  конструктивных слоях стены для  теплотехнического расчёта сведены в таблицу.

 

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	, м	,Вт/(м·°С)	, м2·°С/Вт
1	Кирпичная кладка из пустотного кирпича	1200	0,250	0,47	0,532
2	Плиты пенополистирольные	40	0,150	0,041	3,659
3	Кирпичная кладка из пустотного кирпича  (облицовочного)	1600	0,120	0,58	0,173

 

,Вт/(м·°С)- по прилож. Д, СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий

R= /

 

Б. Порядок  расчета

 

Определение градусо-суток отопительного  периода по формуле (2) [СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий.]:

 

D_d = (t_int – t_ht)·z_ht = (20–(–4,5))·207 = 5071,5 °С·сут

 

  Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен по формуле (1) [СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий.] а=0,00035, b=1,4: 

 

 

 

 

 

 

R_req = aD_d + b =0,00035·5071,5 + 1,4 =3,18 м²·°С/Вт.

 

Для наружных стен из кирпича с утеплителем следует принимать приведенное сопротивление теплопередаче R₀^r

с учетом  коэффициента теплотехнической однородности r, который для стен толщиной 510мм. равен 0,74 ( п. 8,17 СП 23-101-04 ), т.е.

 

R₀^r = R₀^усл r,

R₀^усл = R_si + R_k + R_se

Термическое сопротивление наружной кирпичной стены слоистой конструкции может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.

R_к= R₁+ R₂ + R₃

R _к =0,532+3,659+0,173=4,364 м²·°С/Вт

Рассчитываем фактическое  приведенное сопротивление теплопередачи:

 

R₀^r = r(R_si+ R₁ + R₃+ R₂+ R_se)=0,74 ( 1/8,7 + 0,532 + 3,659 + 0,173+1/23 ) =0,74*4,522= 3,346  м²·°С/Вт.

 

Условие R₀^r = 3,346 > = 3,18  м²·°С/Вт  выполняется.

 

Вывод: Ограждающая конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

 

 

 

В.Проверка санитарно-гигиенических требований.

 

 

1. Проверяем  выполнение условия t tn (1):

 

t=n( t_int - t_ext  ) /а_int R₀^r 

 

t=1(20+29) /8.7*3,346 = 49/29,11= 1,68ºС

 

^{Согласно таб. 5 СНиП 23-02-2003:}              

 tn = 4ºС , следовательно условие (1) выполняется.

 

2. Проверяем  выполнение  условия.

 

> td.

Для расчета  используем формулу (25) СП 23-101-04:

 

= t_int - [ n ( t_int - t_ext ) ] /(  а_int R₀^r ) = 20-[ 1 ( 20+29 ) ]/ (  3,245*8.7 )=

 

= 20 - 49/29,11 = 20 – 1,68 = 18.32 ºС

 

n- коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху.

 

Согласно приложению Р СП 23-101-04 для температуры внутреннего  воздуха  t_int =20ºС  и относительной влажности

= 55 %  температура точки росы td   =10,69 ºС , следовательно, условие

> td.  выполняется.

.

Вывод: Ограждающая конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 2 Определить толщину утеплителя чердачного перекрытия, состоящего из ж/б панели толщиной 100 мм, пароизоляция- 1 слой рубитекса, цементно-песчаной стяжки толщиной 30мм и утеплителя (плиты-URSA, объемная масса утеплителя 85 кг/ м³⁾.

• Место строительства – г. Пенза
• Климатический район – II B [согласно СНиП 23-01–99. Строительная климатология., рисунок 1-схематическая карта климатического районирования для строительства].
• Зона влажности – сухая [согласно СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий.].
• Продолжительность отопительного периода z_ht = 207 суток [согласно СНиП 23-01–99. Строительная климатология., табл. 1, столбец 11, в жилье отопит. период начинается при температуре ниже  +8 ºС].
• Средняя расчетная температура отопительного периода t_ht = –4,5 ºС [согласно СНиП 23-01–99. Строительная климатология., табл. 1, столбец 12, в жилье отопит. период начинается при температуре ниже  +8 ºС].
• Температура холодной пятидневки t_ext = –29 ºС [согласно СНиП 23-01–99. Строительная климатология., табл. 1, столбец 5, с обеспеченностью 0,92].

Расчет произведен для  пятиэтажного жилого дома:

• Температура внутреннего воздуха t_int = + 20ºС [согласно СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий.Табл.1-для  жилых зданий температура +20...+22 ºС. ];
• влажность воздуха: = 55 % [согласно СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий. Табл.1-для  жилых зданий относительная влажность воздуха 55%]. ;
• влажностный режим помещения – сухой [согласно СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий. Табл. 1, при темпер. +21 ºС и влажности воздуха 55% влажностный режим нормальный] .
• Условия эксплуатации ограждающих конструкций – А  [согласно СНиП 23-02–2003. ].
• Коэффициент теловосприятия внутренней поверхности ограждения а_int = 8,7 Вт/м² °С [согласно СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий.].
• Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения a_ext = 12Вт/м²·°С [согласно СП 23-101–2004. Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий.- таблица 8]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теплотехнический  расчет чердачного перекрытия

(определение  толщины утеплителя и выполнения  санитарно-гигиенических требований  тепловой защиты здания)

 

А. Исходные данные

 

                                         

                                  

                             Рис. 4  Расчётная схема 

            

Чердачное перекрытие состоит  из конструктивных слоев, приведенных в таблице.

 

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	δ, м	,Вт/(м·°С)	R, м2·°С/Вт
1	Утеплитель – плиты URSA	85	Х	0,046	Х
2	Цементно - песчанная стяжка	1800	0,030	0,76	0,039
3	Пароизоляция – 1 слой (ГОСТ 10923)	600	0,005	0,17	0,029
4	Железобетон ( ГОСТ 26633)	2500	0,100	1,92	0,052

 

 

Б. Порядок  расчета

 

Определение градусо-суток  отопительного периода по формуле (2)  [СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий.]:

 

D_d = (t_int – t_ht)·z_ht = (20–(–4,5))·207 = 5071,5 °С·сут

 

.

 

Нормируемое значение сопротивления  теплопередаче наружных стен по формуле (1) [СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий.]:  a=0,00045, b=1,9

 

 

 

 

 

 

R_req = aD_d + b = 0,00045·5071,5+ 1,9 =4,18 м²·°С/Вт.

 

Теплотехнический расчет ведется из условия равенства  общего термического сопротивления R₀ нормируемому R_req, т.е.

 

R₀ = R_req.

 

 

 

 

По формуле (7) СП 23-100–2004 определяем термическое сопротивление ограждающей конструкции R_к

=4,18 – (1/8,7 + 1/12) =4,18 – 0,198 = 3,983  м²·°С/Вт.

Термическое сопротивление  ограждающей конструкции (чердачного перекрытия) может быть представлено как сумма термических сопротивлений отдельных слоев, т.е.

R_к= R_жб+ R_пи+ R_ут+ R_ст ,

 

где R_ж.б – термическое сопротивление железобетона

R_п.и – термическое сопротивление слоя пароизоляции;

R_ут – термическое сопротивление утепляющего слоя.

R_ст – термическое сопротивление стяжки цементно-песчаной.

                   R_ут= R_к-( R_жб+ R_пи+ R_ст )

     =3,983  – (0,052 + 0,029+0,039) =3,983 – 0,12= 3,863 м²·°С/Вт.

 

Используя формулу (6) СП 23-101–2004, определяем толщину утепляющего слоя

= 3,863·0,046 = 0,178м.

Принимаем толщину утепляющего слоя равной 180 мм,

R_ут=

_ут/

R_ут=0,180/0,046=3,9 м²·°С/Вт

 

тогда фактическое сопротивление теплопередаче составит

  =R_жб+R_пи+R_ут+R_ст+1/8,7+1/12=0,052+0,029+0,039+3,9+1/8,7+1/12=                        =4,21м²·°С/Вт.

 

Условие = 4,21 м²·°С/Вт >R_req = 4,18 м²·°С/Вт выполняется.

 

 

В. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

Проверяем выполнение условия  :

 

∆t = (t_int – t_ext)/ a_int = =(20+29) /4,21*8.7 = 49/36,627= 1,34°С

 

Согласно табл. 5 СНиП 23-02–2003. Тепловая защита зданий. Нормируемый температурный перепад чердачных перекрытий в жилых зданиях ∆t_n = 3 °С, следовательно, условие ∆t =1,34°С < ∆t_n = 3 °С  выполняется.