Микроклимат строящегося здания

 

Рассчитываем t_si между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности для каждой ограждающей конструкции

Для наружных стен  t_si = t_int - [n(t_int - t_ext)]/(R_oa_int) = °C

, условие выполнено

Для конструкции многослойной наружной стены  t_si = t_int - [n(t_int - t_ext)]/(R_oa_int) = °C

,

, условие выполнено

Для покрытия t_si = t_int - [n(t_int - t_ext)]/(R_oa_int) = °C

,

≥, условие выполнено

Для полов t_si = t_int - [n(t_int - t_ext)]/(R_oa_int)= °C

, условие выполнено

 

 

4.Расчет теплоустойчивости ограждений

 

При проектировании ограждающих  конструкций с учетом их теплоустойчивости  необходимо руководствоваться следующими положениями: теплоустойчивость конструкции зависит от порядка расположения слоев материалов; величина затухания амплитуды колебаний температуры наружного воздуха v в двухслойной конструкции увеличивается, если более теплоустойчивый материал расположен изнутри;

Рассчитанные  по разделу 3 для холодного периода года конструкции наружных ограждений проверяются на теплоустойчивость для теплого периода года.

При наличии в  здании отопления с автоматическим регулированием температуры внутреннего  воздуха теплоустойчивость помещений  в холодный период года не нормируется.

В районах со среднемесячной температурой июля 21 ^оС и выше расчетная амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций , обусловленная нестационарными теплопоступлениями от солнечной радиации, не должна быть более нормируемой амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции .

Нормируемую амплитуду  колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции  и расчетную амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции следует определять по своду правил.

 В курсовой  работе следует произвести данный  расчет и проверить теплоустойчивость  конструкций наружной стены (б) и покрытия (г).

 

Исходные  данные:

1. Район строительства  – г. Краснодар.

2. Средняя месячная температура  наружного воздуха наиболее жаркого  месяца (июля) согласно СНиП 23-01 t_ext = 23,3 °С.

3. Максимальная амплитуда  суточных колебаний температуры  наружного воздуха согласно СНиП 23-01 A_{t, ext} = 13,2 °С.

4. Максимальное и среднее  значения суммарной (прямой и  рассеянной) солнечной радиации  в июле при ясном небе для  вертикальной поверхности западной  ориентации согласно приложению Г I_max = 758 Вт/м² и I_av = 183 Вт/м².

5. Расчетная скорость  ветра согласно СНиП 23-01 v = 1 м/с.

6. Теплотехнические характеристики  материалов выбираются по условиям  эксплуатации А согласно приложению Д.

 

1) Расчет для жилого здания

1) для наружной стены  состоящей.

для шлапопемзобетона

l₁= l₃= 0,44 Вт/(м°×С),

s₁= s₃ = 6,87 Вт/(м²×°С);

для пенополистирола экструзивного «Пеноплекс»

l₂ = 0,031 Вт/(м×°С),

s₂ = 0,4 Вт/(м²×°С).

 

1. Вычислим термические сопротивления отдельных слоев наружной стены:

R = d/l, (6)

где d - толщина слоя, м;

l - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м×°С), принимаемый согласно 5.3.

 

Для внутреннего шлакопемзобетонного слоя

R₁ = 0,12/0,44 = 0,272 м²×°С/Вт;

Для утеплителя пенополистирола  экструзивного «Пеноплекс»:

R₂ = 0,04/0,031 = 1,29 м²×°С/Вт;

Для наружного шлакопемзобетона

R₃ = 0,25/0,44 = 0,568 м²×°С/Вт.

2. Вычислим тепловую инерцию каждого слоя и самой стены:

Для определения коэффициентов  теплоусвоения наружной поверхности  отдельных слоев ограждающей  конструкции следует предварительно вычислить тепловую инерцию D каждого слоя по формуле (10).

Тепловую инерцию D ограждающей конструкции следует определять по формуле

D = R₁s₁ + R₂s₂ + ... + R_ns_n, (10)

где R₁, R₂, ..., R_n - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²×°С/Вт, определяемые по формуле (6);

s₁, s₂, ... , s_n - расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м²×°С), принимаемые по приложению Д или по результатам теплотехнических испытаний.

Коэффициент теплоусвоения  наружной поверхности слоя Y, Вт/(м²×°С), с тепловой инерцией D ³ 1 следует принимать равным расчетному коэффициенту теплоусвоения s материала этого слоя конструкции по приложению Д.

Для наружного шлакопемзобетонного слоя

D₁ = 0,568* 6,87 = 3,902³ 1;

Для утеплителя пенополистирола  экструзивного «Пеноплекс»

D₂ = 0,129* 0,4 = 0,051;

внутреннего шлакопемзобетонного слоя

D₃ = 0,272*6,87= 1,868;

Для всей стены

åD_i = 43,902+0,051+1,868= 5,821.

Поскольку тепловая инерция  стеновой панели D > 4, то расчет наружной стены на теплоустойчивость не требуется.

3. Теплоустойчивость ограждающей конструкции здания должна соответствовать требованиям СНиП 23-02; для этого определяют нормируемую амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции А_t^req, °С, по формуле (11) СНиП 23-02 :

А_t^req = 2,5 - 0,1(t_еxt - 21), (11)

где t_ext - средняя месячная температура наружного воздуха за июль, °С, принимаемая согласно СНиП 23-01.

А_t^req = 2,5 - 0,1(23,3 - 21) = 5,52 °С.

 

4. Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности a_ext ограждающей конструкции по летним условиям определяется по формуле (12)

                   (12)

5. Расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха вычисляется по формуле (13):

A_t,ext^des = 0,5A_t,ext + r(I_max - I_av)/a_ext, (13)

 

где A_t,ext - максимальная амплитуда температуры наружного воздуха в июле, °С, принимаемая согласно СНиП 23-01;

r - коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 14;

I_max, I_av - соответственно максимальное и среднее значения суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), Вт/м², принимаемые согласно приложению Г: для наружных стен - как для вертикальной поверхности западной ориентации, для покрытий - как для горизонтальной поверхности;

a_ext - то же, что и в формуле (12).

A_{t, ext}^des = 0,5*13,3 + [0,7*(758 - 183)]/17,4 = 29,78 °С.

 

6. Величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждающей конструкции вычисляется по формуле (14)

v = 0,9e^D/Ö2[(s₁ + a_int)(s₂ + Y₁)(s₃ + Y₂)´(a_ext + Y₃)]/[(s₁ + Y₁)(s₂ + Y₂)(s₃ + Y₃)a_ext] (14)

 

где D - тепловая инерция ограждающей конструкции, определяемая по формуле (13);

s₁, s₂, ... , s_n - расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м²×°С), принимаемые по приложению Д или по результатам теплотехнических испытаний;

Y₁, Y₂, ... , Y_i-1, Y_i - коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м²×°С), определяемые согласно 11.1.6;

a_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²·°С), принимаемый по таблице 7, СНиП 23-02-2003.;

a_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции по летним условиям, Вт/(м²×°С), определяемый по формуле

 

v = 0,9*2,71^5,821/Ö2[(6,87 + 8,7)*(0,4 + 6,87)*(6,87+ 0,4)*(17,4+6,87)]/[(6,87 + 6,87)´(0,4 + 0,4)(6,87 + 6,87)17,4] = 124,71.

 

6. Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности стеновой панели определяется по формуле (15)

A_t^des = A_t,ext^des/v, (15)

где A_t,ext^des - расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха, °С, определяемая согласно 11.1.4;

v - величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха A_t,ext^des в ограждающей конструкции, определяемая согласно 11.1.3.

A_t^des = 29,78/124,72 = 0,24

Проверяем условие, если A_t^des £ A_t^req, то ограждающая конструкция удовлетворяет требованиям норм по теплоустойчивости.

0,24≤5,52

Условие выполнено, следовательно, наружная многослойная стена удовлетворяет  требованиям нормам по теплоустойчивости.

 

2) 1. Расчет для покрытия.

для ж/б плиты

l₁= 1,92 Вт/(м°×С),

s₁ = 17,98 Вт/(м²×°С);

 

для пенополистирола экструзивного  «Пеноплекс»

l₂ = 0,031 Вт/(м×°С),

s₂ = 0,4 Вт/(м²×°С).

для цементной стяжки

l₃ = 0,76 Вт/(м×°С),

s₃ = 9,6 Вт/(м²×°С).

для рубероида

l₄ = 0,17 Вт/(м×°С),

s₄ = 3,53 Вт/(м²×°С).

 

2. Вычислим термические сопротивления отдельных слоев наружной стены:

R = d/l, (6)

где d - толщина слоя, м;

l - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м×°С), принимаемый согласно 5.3.

 

Для внутреннего ж/б плиты слоя

R₁ = 0,1/1,92 = 0,052 м²×°С/Вт;

Для утеплителя пенополистирола  экструзивного «Пеноплекс»:

R₂ = 0,15/0,031 = 4,838 м²×°С/Вт;

Для цементной стяжки

R₃ = 0,03/0,76 = 0,039 м²×°С/Вт.

Для наружного рубероида слоя

R₄ = 0,01/0,17 = 0,058 м²×°С/Вт.

2. Вычислим тепловую инерцию  каждого слоя и самой стены:

Для определения коэффициентов  теплоусвоения наружной поверхности  отдельных слоев ограждающей  конструкции следует предварительно вычислить тепловую инерцию D каждого слоя по формуле (10).

Тепловую инерцию D ограждающей конструкции следует определять по формуле

D = R₁s₁ + R₂s₂ + ... + R_ns_n, (10)

где R₁, R₂, ..., R_n - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²×°С/Вт, определяемые по формуле (6);

s₁, s₂, ... , s_n - расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/(м²×°С), принимаемые по приложению Д или по результатам теплотехнических испытаний.

Для наружного рубероида слоя

D₁ = 0,058* 3,53 = 0,204;

Для цементной стяжки

D₂ = 0,039* 9,6 = 0,374;

Для утеплителя пенополистирола  экструзивного «Пеноплекс»:

D₃ = 4,838*0,4= 1,935

внутреннего ж/б слоя

D₃ = 0,052*17,98= 0,934;

Для всего покрытия

åD_i = 0,204+0,374+1,935+0,934= 3,447.

 

3.Коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя Y с тепловой инерцией D < 1 следует определять расчетом, начиная с первого слоя (считая от внутренней поверхности ограждающей конструкции) следующим образом:

а) для первого слоя - по формуле

Y₁ = (R₁s₁² + a_int)/(1 + R₁a_int); (16)

б) для i-го слоя - по формуле

Y_i = (R_is_i² + Y_i-1)/(1 + R_iY_i-1); (17)

где R₁, R_i - термические сопротивления соответственно первого и i-го слоев ограждающей конструкции, м²×°С/Вт, определяемые по формуле (6);

s₁, s_i - расчетные коэффициенты теплоусвоения материала соответственно первого и i-го слоев, Вт/(м²×°С), принимаемые по приложению Д;

a_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²×°С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02

Y₁, Y_i, Y_i-1 - коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности соответственно первого, i-го и (i - 1)-го слоев ограждающей конструкции, Вт/(м²×°С).

Для перового слоя рубероида

Y₁₌ (0,058*3,53+8,7)/(1+0,058*8,7)= 5,92 Вт/(м²×°С).

 

Для цементной стяжки