Строительная физика

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО  ХОЗЯЙСТВА

Федеральное государственное  образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«пермская государственная  сельскохозяйственная академия

Имени академика Д.Н. Прянишникова»

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра архитектурное проектирование

 

 

 

 

 

РАСЧЕТЫ

по курсу «Строительная  физика»

Вариант 5

 

 

 

 

 

 

Выполнил______________________

Принял________________________

 

 

 

 

Пермь, 2013

Задание 1. Определить достаточность сопротивления теплопередачи наружной кирпичной стены слоистой кладки с внутренним утепляющим слоем из пенополистирольных плит с объемной массой 100 кг/м³. Место строительства: Белгород. Параметры кладки: Х₁ = 770 мм, Х₂ = 75 мм, Х₃ = 120 мм.

Исходные данные, принятые согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» и ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

Место строительства –  г. Белгород;

Зона влажности – сухая;

Продолжительность отопительного  периода  z_ht = 191 суток

Средняя расчетная  температура отопительного периода t_ht = - 1,9^оС.

Температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 t_ext = -23^оС.

Расчетная температура внутреннего  воздуха здания  t_int = + 20 ^оС

Влажность воздуха: = 55 %;

Влажностный режим помещения  – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих  конструкций – А.

Коэффициент теплоотдачи  внутренней поверхности ограждения а_int = 8,7 Вт/м²°С

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

Расчетная схема:

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

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	δ, м	, Вт/(м*°С)	R, м2*°С/Вт
1	Известково-песчаный раствор	1600	0,015	0,81	0,019
2	Кирпичная кладка из пустотного кирпича 1000 кг/м3 (ГОСТ 530-2012) на цементно-песчаном растворе	1200	0,770	0,47	1,638
3	Плиты пенополистирольные	100	0,075	0,041	1,829
4	Кирпичная кладка из пустотного кирпича (облицовочного) (ГОСТ 530-2012) на цементно-песчаном растворе	1600	0,120	0,58	0,207

Нормируемые теплотехнические показатели материалов стены определяются по приложению Д СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

 

Порядок  расчета

1. Определение градусо-суток отопительного периода (ГСОП) по формуле (2) СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»:

D_d = (t_int – t_ht)·z_ht

D_d = (20–(–1,9)) * 191 = 4182,9 ^оС сут.

где t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t_ht -  средняя температура наружного воздуха, °С;

z_ht - продолжительность, сут, отопительного периода.

2. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен по формуле (1) СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»:

R_req = a * D_d + b

R_req = 0,00035 * 4182,9 + 1,4 = 2,86 м²*°С/Вт

где a, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы (4) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» для соответствующих групп зданий, принимаемые a = 0,00035 и b = 1,4.

Для наружных стен из кирпича  с утеплителем следует принимать  приведенное сопротивление теплопередаче R^r₀ с учетом коэффициента теплотехнической однородности r, который для стен толщиной 780 мм равен 0,64 (согласно п.8.17 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»)

R^r₀ = R₀ * r

где R₀ – общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м²*°С/Вт

Расчёт ведётся из условия  равенства     R^r₀ = R_req следовательно

R₀ = R_req / r

R₀ = 2,86 / 0,64 = 4,47 м²*°С/Вт

Для  многослойной  ограждающей  конструкции  с однородными слоями формула  принимает  вид:

R₀ = R_si + R_k + R_se

где R_si = 1/а_int , а_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения  Вт/м²*°С.

R_se = 1/a_ext,  a_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения  Вт/м²*°С .

R_k – термическое сопротивление ограждающей конструкции, м²*С/Вт, с последовательно расположенным однородными слоями, определяемое по формуле:

                                        R_k= R₁ + R₂ +….. + R_n

где R₁ + R₂ +….. + R_n – термические сопротивления отдельных слоев ограждающий конструкции.

R₀ = 1/8,7+0,019+1,638+1,829+0,207+1/23 = 3,85 м²*°С/Вт

R^r₀ = R₀ * r = 3,85 * 0,64 = 2,46 м²*°С/Вт.

Условие R^r₀ = 2,46 м²*°С/Вт  > = 2,86  м²*°С/Вт  не выполняется.

Вывод: Ограждающая конструкция не удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания, требуется замена утеплителя на более эффективный и толщиной до ближайшего стандартного значения в 100 мм. Примем для утепления Плита Слоистая кладка Термо Плита 032. Это утеплитель Кнауф Инсулейшн легкой серии с улучшенными теплофизическими характеристиками. Плита Knauf Слоистая кладка Термо Плита 032 используется в стеновых конструкциях, в которых предусмотрено применение утеплителей в качестве среднего слоя между несущей стеной и защитно-декоративной облицовкой из мелкоштучных материалов. Утеплитель Кнауф Слоистая кладка применяется как при новом строительстве, так и при реконструкции эксплуатируемых зданий. Наивыгоднейшими характеристиками являются: плотность – 35 кг/м³, коэффициент теплопроводности – 0,032 Вт/(м*°С)

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

№ п/п	Наименование материала	, кг/м3	δ, м	, Вт/(м*°С)	R, м2*°С/Вт
1	Известково-песчаный раствор	1600	0,015	0,81	0,019
2	Кирпичная кладка из пустотного кирпича 1000 кг/м3 (ГОСТ 530-2012) на цементно-песчаном растворе	1200	0,770	0,47	1,638
3	Плита Слоистая кладка Термо Плита 032 (Кнауф)	35	0,100	0,032	3,125
4	Кирпичная кладка из пустотного кирпича (облицовочного) (ГОСТ 530-2012) на цементно-песчаном растворе	1600	0,120	0,58	0,207

Нормируемые теплотехнические показатели материалов стены определяются по приложению Д СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

 

Порядок  расчета

1. Определение градусо-суток отопительного периода (ГСОП) по формуле (2) СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»:

D_d = (t_int – t_ht)·z_ht

D_d = (20–(–1,9)) * 191 = 4182,9 ^оС сут.

где t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t_ht -  средняя температура наружного воздуха, °С;

z_ht - продолжительность, сут, отопительного периода.

2. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен по формуле (1) СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»:

R_req = a * D_d + b

R_req = 0,00035 * 4182,9 + 1,4 = 2,86 м²*°С/Вт

где a, b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы (4) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» для соответствующих групп зданий, принимаемые a = 0,00035 и b = 1,4.

Для наружных стен из кирпича  с утеплителем следует принимать  приведенное сопротивление теплопередаче R^r₀ с учетом коэффициента теплотехнической однородности r, который для стен толщиной 780 мм равен 0,64 (согласно п.8.17 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»)

R^r₀ = R₀ * r

где R₀ – общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м²*°С/Вт

Расчёт ведётся из условия  равенства     R^r₀ = R_req следовательно

R₀ = R_req / r

R₀ = 2,86 / 0,64 = 4,47 м²*°С/Вт

Для  многослойной  ограждающей  конструкции  с однородными слоями формула  принимает  вид:

R₀ = R_si + R_k + R_se

где R_si = 1/а_int , а_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения  Вт/м²*°С.

R_se = 1/a_ext,  a_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения  Вт/м²*°С .

R_k – термическое сопротивление ограждающей конструкции, м²*С/Вт, с последовательно расположенным однородными слоями, определяемое по формуле:

                                        R_k= R₁ + R₂ +….. + R_n

где R₁ + R₂ +….. + R_n – термические сопротивления отдельных слоев ограждающий конструкции.

R₀ = 1/8,7+0,019+1,638+3,125+0,207+1/23 = 5,15 м²*°С/Вт

R^r₀ = R₀ * r = 5,15 * 0,64 = 3,30 м²*°С/Вт.

Условие R^r₀ = 3,30 м²*°С/Вт  > = 2,86  м²*°С/Вт  выполняется.

 

 

 

Проверка  выполнения санитарно-гигиенических  требований тепловой защиты здания

1. Проверяем выполнение условия .

Расчетный температурный  перепад Dt₀, °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности конструкции не должен превышать нормируемых величин Dt_n,°C, установленных в таблице 5 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», и определяется по формуле:

,

 где n – коэффициент, учитывающий зависимость положения конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 6 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»,

t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t_ext - температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92;

R^r₀ - приведенное сопротивление теплопередаче конструкций, м²·°С/Вт;

a_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности конструкций, Вт/(м²·°С), принимаемый по таблице 7 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».

= º С.

Согласно таблице 5 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» , условие, = 1,498 < , выполняется.

2. Проверяем выполнение условия

Температура внутренней поверхности  должна быть больше температуры точки  росы. Для расчета используем формулу 25 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»

= t_int – [n (t_int - t_ext)] / (R_o * a_int)

 = º С.

Согласно приложению Р СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» для температуры внутреннего воздуха = 20ºС и относительной влажности = 55 %  температура точки росы = 10,69ºС, следовательно, условие, 10,69ºС, выполняется.

Вывод: Конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

 

Задание 3. Определить толщину утеплителя  пенополиуретан, плотностью 40 кг/м³ холодного чердачного перекрытия, состоящего из ж/б панели δ=100 мм, пароизоляция – 1 слой рубитекса; цементно-песчаной стяжки δ=30 мм и утеплителя. Место строительства г. Белгород.

Исходные данные, принятые согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» и ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

Место строительства –  г. Белгород;

Зона влажности – сухая;

Продолжительность отопительного  периода  z_ht = 191 суток

Средняя расчетная  температура отопительного периода t_ht = - 1,9^оС.

Температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 t_ext = -23^оС.

Расчетная температура внутреннего  воздуха здания  t_int = + 20 ^оС

Влажность воздуха: = 55 %;

Влажностный режим помещения  – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих  конструкций – А.