Задачи по строительной физике

 Зимний период включает 3 месяца - (январь, февраль, декабрь), z₁ = 3 мес. 

t₁ =  ⁰

 ⁰С

Весенне - осенний период включает 2 месяца - (март, ноябрь), z₂ = 2 мес.

t₂ = ⁰С

⁰С

Летний период включает 7 месяцев - (апрель – октябрь), z₃ = 7 мес.

t₃ = ⁰С

⁰С

По приложению (С) /8/ для t_int = 20^оС устанавливаем численное

значение  Па, а далее по формуле (3) определяем  давление

водяного пара внутреннего  воздуха 

 Па

Для соответствующих периодов по найденным температурам (τ₁, τ₂, τ₃) определяем по приложению (С) /8/ максимальные парциальные

давления (Е₁, Е₂, Е₃) водяного пара: Е₁ = 290 Па, Е₂ = 640 Па, Е₃ = 1520 Па и далее по формуле (4)  рассчитываем парциальное давление водяного пара Е, Па, в плоскости возможной конденсации за годовой период эксплуатации ограждающей конструкции:

 

 Па

 

Вычисляем сопротивление  паропроницанию , м²·ч·Па/мг, части

ограждающей конструкции, расположенной  между наружной

поверхностью и плоскостью возможной конденсации.

  м²·ч·Па/мг

Среднее парциальное давление водяного пара наружного воздуха e_ext, Па, за годовой период, согласно табл. 7 /7/, составляет 640Па.

По формуле (1) определяем нормируемое сопротивление 

паропроницанию из условия  недопустимости накопления влаги за годовой период эксплуатации

                              м²·ч · Па/мг

Для расчета нормируемого сопротивления паропроницанию из условия ограничения влаги за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха сначала устанавливаем продолжительность этого периода z_о= 175сут. и его среднюю температуру t_i = - 9,8 ⁰С.

Определяем температуру  τ₀, ⁰С в плоскости возможной конденсации для этого периода

τ₀ =

⁰С

Парциальное давление водяного пара Е₀, Па, в плоскости возможной

конденсации при τ₀ = - 5,7 ⁰С равняется Е₀ = 615,03 Па.

Согласно п.9.1 /6/  в многослойной ограждающей конструкции 

увлажняемым слоем является утеплитель (ρ_w = 1800 кг/м³, γ_w = 0,4 м).

Предельно допустимое приращение расчетного массового отношения 

влаги в материале утеплителя, согласно табл. 12 /22/-03, составляет

 ∆w_aw =25 %.

Средняя упругость водяного пара наружного воздуха периода

 месяцев с отрицательными  средними месячными температурами,  по 

данным табл. 3 и 7 /24/ , равняется Па.

Рассчитываем коэффициент  η по формуле (5)

По формуле (2) определяем нормируемое сопротивление паропроницанию из условия ограничения влаги  в ограждающей конструкции  за период с отрицательными средними месячными температурами наружного воздуха

м²• ч• Па/мг

Согласно указаниям п.9.1 /6/ определяем сопротивление паропроницанию в пределах от внутренней поверхности ограждающей

конструкции до плоскости  возможной конденсации

=

Вывод : В связи с тем, что сопротивление паропроницанию части ограждающей конструкции, расположенной между внутренней поверхностью ограждения и плоскостью возможной конденсации = 7,45 м²·^·ч·Па/мг выше нормируемых значений R_vp1 и   R_vp2,  соответственно

равные 0,94 и 1,07 м²· ч· Па/мг, следовательно, рассматриваемая

ограждающая конструкция  удовлетворяет требованиям СНиП 23-02-03.  по условиям паропроницания.   

 

Задание 9. Определить требуемое сопротивление теплопередачи покрытия теплого чердака , м²·°С/Вт оборудованного газовыми приборами. Тип здания – 9-этажный жилой дом. Высота чердачного пространства – 2,0 м. Площади покрытия (кровли)  А_g.c = 300,0 м², перекрытия теплого чердака А_g.f = 300,0 м² и наружных стен чердака А_g.w = 110,0 м². Высота наружных стен теплого чердака составляет 2м. Размеры чердака 20Х15м=300,0 м2. В теплом чердаке проходит трубопровод отопительной системы диаметром 100 мм при температуре теплоносителя 95°С. Высота наружных стен теплого чердака составляет 2м, длина трубопровода 40м.

Чердачное перекрытие состоит  из конструктивных слоев 

Исходные данные

 

п/п	Наименование материала	, м	, кг/м3	, Вт/м·ºС	, м2·°С/Вт.
1	Железобетонная плита	0,22	2500	2,04	0,142
2	Рубитекс – 1 слой	0,005	600	0,17	0,029
3	Плиты жесткие минераловатные	-	200	0,08	-

 

Совмещенное покрытие над  теплым чердаком состоит из конструктивных слоев

№ п/п	Наименование материала	, м	, кг/м3	, Вт/м·°С	, м2·°С/Вт 3
4	Железобетонная плита	0,035	2500	2,04	0,017
5	Рубитекс – 1 слой	0,005	600	0,17	0,029
6	Плиты из газобетона	-	300	0,13	-
7	Цементно-песчаный раствор	0,02	1800	0,93	0,021
8	Техноэласт – 2 слоя	0,006	600	0,17	0,035

 

Место строительства –  г. Кемерово.

Климатический район –  I B .

Зона влажности – нормальная.

Продолжительность отопительного  периода  = 231 сут.

Средняя расчетная температура  отопительного периода  = –8,3ºС.

Температура холодной пятидневки = –42ºС.

Температура внутреннего  воздуха  = + 21ºС;

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 = 12, Вт/м²·°С.

Расчетная температура воздуха  в теплом чердаке t_int^g = +15 °С.

Порядок расчета

 

Величина градусо-суток  отопительного периода для г. Кемерово

Определяем величину градусо-суток  отопительного периода по формуле:

=  ( 21–(–8,3 )·231 = 6768,3ºС^.сут.

Для определения требуемого сопротивления теплопередаче чердачного перекрытия ,предварительно рассчитываем понижающий коэффициент

« n » по формуле  (30) /8/

n =

и требуемое сопротивление  теплопередаче покрытия теплового 

чердака по формуле  (1) /6/  при численных значениях коэффициентов 

= 0,0005 и  = 2,2

= 0,0005^.6768,3+2,2=5,58 м²·°С/Вт;

Затем по формуле (29) /8/   рассчитываем

= 5,58·0,095 = 0,56 м²·°С /Вт.

 Требуемое сопротивление  покрытия над теплым чердаком R₀^g.c определяем по формуле (32) /8/ , предварительно установив следующие величины:

- – приведенный (отнесенный к 1 м² чердака) расход воздуха в системе вентиляции, определяемый по табл. 11 /23/   и равный 19,5 кг/(м²·ч);

- удельную теплоемкость  воздуха  , равную 1кДж/(кг·°С);

- температуру воздуха,  выходящего из  вентиляционных  каналов, °С, принимаемую  равной + 1,5;

- линейную плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции, приходящую на 1 м длины трубопровода , принимаемую для труб  отопления   равной 25, а для труб горячего водоснабжения – 12 Вт/м (табл. 12 /8/);

- приведенные теплопоступления  от трубопроводов систем отопления  и горячего водоснабжения определяем  из выражения

= = 4,93 Вт/м²;

– приведенную площадь  наружных стен чердака a_g.w м²/м², определяемую по формуле (33) /8/

= = 0,367;

– нормируемое сопротивление  теплопередаче наружных стен теплого  чердака, определяемое  через градусо-сутки  отопительного периода  при температуре  внутреннего воздуха в помещении чердака = +15 ºС по формуле (2) /6/ 

– t_ht) ·z_ht =  (15 + 8,3) 231 = 5382,3 °C·сут,

= 0,00035 ^. 5382,3 + 1,4 = 3,28 м²·С/Вт.

Подставляем найденные значения в формулу (32) /8/  и определяем требуемое  сопротивление теплопередаче покрытия над теплым чердаком

= = 0,77 м²·С/Вт.

Определяем толщину утеплителя в чердачном перекрытии при R₀^g.f = 0,56 м² ·°С/Вт: = (R₀^g.f – – – )l_ут = (0,56 – – 0,142 –0,029 – ) 0,08 =0,022 м,

Принимаем толщину утеплителя = 40 мм, так как минимальная толщина минераловатных плит согласно (ГОСТ 10140) составляет 40 мм.

Определяем величину утеплителя в покрытии при R₀^g.c = 0,77 м²·°С/Вт:

 = (R₀^g.c – – – )l_ут = (0,77 – – 0,017 – 0,029 – 0,022 – 0,035 – ) 0,13 = 0,063 м

Принимаем толщину утеплителя (газобетонная плита) 100 мм.

 

Проверка  выполнения санитарно-гигиенических  требований

тепловой  защиты здания

Проверяем  выполнение условия  для чердачного

перекрытия.  Величину определяем по формуле (31) /8/ 

= = 1,23 °С.

Условие выполняется, так  как согласно табл. 4 /6/   = 3 °С, а = 1,23 °С .

Проверяем наружные ограждающие  конструкции чердака на

условия невыпадения конденсата на их внутренних поверхностях, т.е. на выполнение условия  :

для покрытия над теплым чердаком, приняв Вт /м²· °С,

=15 – = 15 – 7,4 = 7,52 °С;

для наружных стен теплого  чердака, приняв Вт /м² · °С,

=15 –  = 15 – 2 = 13,0 °С.

Вычисляем температуру точки  росы t_d, °С  в теплом чердаке и для этого:

рассчитываем влагосодержание  наружного воздуха, , г/м³, при расчетной температуре t_ext по формуле (37) /8/

= = то же, воздуха теплого чердака , г/м³ , по формуле (36) /8/ , приняв  приращение влагосодержания ∆f  для домов с газовыми плитами, равным 4,0 г/м³: г/м³;

определяем парциальное  давление водяного пара воздуха  , Па, в теплом чердаке по формуле (38) /8/

гПа

По приложению С (табл. 2) /8/  при равенстве значений Е =

находим температуру точки  росы t_d = 3,05 °С.

Полученные значения температуры  точки росы сопоставляем с 

соответствующими значениями и :

=13,0 > t_d = 3,05 °С;     = 7,52 > t_d = 3,05 °С.

Температура точки росы значительно  меньше соответствующих 

температур на внутренних поверхностях наружных ограждений,

следовательно, конденсат  на внутренних поверхностях покрытия и на

стенах чердака выпадать не будет.

Вывод: Горизонтальные и вертикальные ограждения теплого чердака удовлетворяют нормативным требованиям тепловой защиты здания.

 

 

 

 

 

 

 

    Задание  13. Определить достаточность сопротивления паропроницанию (из условия недопустимости накопления влаги за годовой период) для слоистой кирпичной стены.

Исходные данные

Место строительства –  г. Кемерово.

Зона влажности – нормальная.

Температура холодной пятидневки = –39ºС.

Температура внутреннего  воздуха  = + 20ºС;

Влажность внутреннего воздуха  = 55 %;

Относительная влажность  наружного воздуха наиболее

холодного месяца φ_ext=82 %

Влажностный режим помещения  – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих  конструкций – А.

Коэффициент тепловосприятия  внутренней поверхности ограждения

= 8,7 Вт/м²·°С .

Коэффициент теплоотдачи  наружной поверхности ограждения

= 23Вт/м²·°С.

Порядок  расчета

Расчет  ведется в соответствии с требованиями СНиП 23-02-03 и СП 23-101-04 методом сравнения фактического сопротивления паропроницанию рассматриваемого ограждения с нормируемым сопротивлением паропроницанию . При этом должно  соблюдаться условие .

Используя приложение (Д) /8/ , определяем теплотехнические характеристики  материалов ограждения, при условии  эксплуатации ограждающей конструкции  – А  (табл. 2).