Расчет термического сопротивления наружной стены из штучных материалов
Министерство Образования Республики Беларусь
УО «Белорусский Государственный Университет Транспорта»
Кафедра «Экология и РИВР»
Курсовая работа
по дисциплине:
«ТЕПЛОТЕХНИКА И ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ»
Выполнил: Проверил:
Студент гр. ПК-31 преподаватель
Гребнев В. Л. Колдаева С.Н.
Гомель 2015
Содержание:
1. Расчет сопротивления теплопередаче вертикальных и горизонтальных ограждающих конструкций…………………………………………………..3
2. Расчет температурного поля в многослойной конструкции……………14
3. Определение сопротивления паропроницанию вертикальных ограждающих конструкций…………………………………………………………………..20
4. Расчет сопротивления воздухопроницанию………………………..……23
5. Список используемой литературы………………………………………..25
Расчет сопротивления теплопередаче вертикальных и горизонтальных ограждающих конструкций
Расчет термического сопротивления наружной стены из штучных материалов
· Влажностной режим помещения – нормальный.
· Температура внутреннего воздуха — tв = 21 °С.
Рисунок 1.1 — Конструкция наружной стены здания
Влажностной режим нормальный, условия эксплуатации ограждающих конструкций «Б» по таблице 4.2[1].
Расчетные значения коэффициентов теплопроводности λ и теплоусвоения S материалов принимаем по таблице 4.1[1] для условий эксплуатации ограждений «Б»:
— плиты торфяные теплоизоляционные (А)
— цементно-песчаный раствор (Е)
Нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из штучных материалов согласно таблице 5.1 [1] R норм =3,2 (м 2 ∙°С)/Вт.
Для определения тепловой инерции стены находим термическое сопротивление отдельных слоев конструкции по формуле:
,
где δ – толщина рассматриваемого слоя, м ;
λ – коэффициент теплопроводности данного слоя, Вт/(м∙°С).
Вычислим термическое сопротивление отдельных слоев:
(м 2 ∙ ºС)/Вт;
( м 2 ∙ ºС)/Вт;
Термическое сопротивление плит торфяных R3 находим из формулы:
где αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности, выбираем по табл.5.4[1], αв=8,7 Вт/(м 2 ∙°С);
αн – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, выбираем по табл. 5.7[1], αн=23 Вт/(м 2 ∙°С);
– термическое сопротивление ограждающей конструкции
(м 2 ∙°С)/Вт.
Отсюда следует что, термическое сопротивление слоя торфяных теплоизоляционных плит находится по формуле:
.
Подставив значения в эту формулу, получим:
(м 2 ∙°С)/Вт.
Вычисляем тепловую инерцию по формуле:
где Si – расчетный коэффициент теплоусвоения слоя материала конструкции в условиях эксплуатации согласно таблице 4.2[1], принимаем по таблице A.1[1], Вт/(м 2 ∙°С).
По таблице 5.2 [1] для ограждающей конструкции с тепловой инерцией свыше 7,0 (стены средней инерционности) за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принять среднюю температуру наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 , которая для гродненской области составляет: -26 ° С (таблица 4.3[1]).
Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляционного слоя:
м.
Рассчитаем общую толщину стены:
м.
Вывод: Определили расчетную температуру наружного воздуха tн= -26 °С. Рассчитали сопротивление теплопередаче слоя торфяных плит R2=2,863 (м 2 ∙ ºС)/Вт, тепловую инерцию наружной стены из штучных материалов D=9,95 (стена высокой инерционности). Определили толщину слоя торфяных плит 
м и общую толщину стены 
м.
Определяем требуемое сопротивление теплопередачи стены по формуле:
= 
(м 2 
0 С)/Вт.
Находим экономически целесообразное сопротивление теплопередачи.
(м 2 0 С)/Вт.
— стоимость тепловой энергии, руб/ГДж
— продолжительность отопительного периода согласно таблице 4.4 ТКП 45-2.04-43-2006 (02250), сут
— стоимость материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции, принимаемая по действующим ценам, 
— коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции в условия эксплуатации, в зависимости от расчетной температуры и относительной влажности внутреннего воздух, 
Стоимость тепловой энергии:
=22686 руб/Гдж.
Стоимость материала берем у производителя:
Вывод: Сравниваем полученные результаты Rт.тр=0,772(м 2 0 С)/Вт; Rт.норм=3,2(м 2 0 С)/Вт; Rт.эк=2,366(м 2 0 С)/Вт; и выбираем значение наибольшего термического сопротивления, в нашем случае:
Rт.норм=3,2(м 2 0 С)/Вт.
Источник
Теплотехнический расчет стены.
Мы уже ознакомились в статье «Материал стен. Как выбрать.» с различными материалами для возведения стен, в данной статье мы поговорим о теплотехническом расчете для определения параметров стены.
После того, как мы определились с материалом стены, возникает вопрос — Какой же толщины сделать стену, чтобы в доме зимой было тепло, а летом прохладно? Для этого нам понадобится выполнить теплотехнический расчет стены. Расчет выполняется по нормативной документации.
Необходимые для расчета нормативные документы:
- СНиП 23-02-2003 (СП 50.13330.2012). «Тепловая защита зданий». Актуализированная редакция от 2012 года.
- СНиП 23-01-99* (СП 131.13330.2012). «Строительная климатология». Актуализированная редакция от 2012 года.
- СП 23-101-2004. «Проектирование тепловой защиты зданий».
- ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».
Исходные данные для расчета:
- Определяем климатическую зону, в которой мы собираемся построить дом. Открываем СНиП 23-01-99*.»Строительная климатология», находим таблицу 1. В данной таблице находим свой город (или максимально близко расположенный от места строительства город), например, для строительства в деревне, расположенной возле г. Муром, мы возьмем показатели г. Мурома! из столбца 5 — «Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, с обеспеченностью 0,92» — «-30°С»;
- Определяем продолжительность отопительного периода — открываем таблицу 1 в СНиП 23-01-99* и в столбце 11 (со средней суточной температурой наружного воздуха 8°С) продолжительность равна zht = 214 сут;
- Определяем среднюю температуру наружного воздуха за отопительный период, для этого из той же таблицы 1 СНИП 23-01-99* выбираем в столбце 12 значение — tht = -4,0°С .
- Оптимальную температуру внутри помещения принимаем по таблице 1 в ГОСТ 30494-96 — tint= 20°С;
Затем, нам необходимо определиться с конструктивом самой стены. Поскольку раньше строили дома из одного материала (кирпич, камень и т.п.) — стены были очень толстые и массивные. Но, с развитием технологий, у людей появились новые материалы, обладающие очень хорошими показателями теплопроводности, что позволило значительно сократить толщину стен из основного (несущего материала) добавлением теплоизолирующего слоя, таким образом появились многослойные стены.
Основных слоев в многослойной стене минимум три:
- 1 слой — несущая стена — её назначение передавать нагрузку от вышележащих конструкций на фундамент;
- 2 слой — теплоизоляция — её назначение максимально задерживать тепло внутри дома;
- 3 слой — декоративный и защитный — её назначение делать красивым фасад дома и одновременно защищать слой утеплителя от воздействия внешней среды (дождь, снег, ветер и т.п.);
Рассмотрим для нашего примера следующий состав стены:
- 1 слой — несущую стену мы принимаем газобетонных блоков толщиной 400мм (принимаем конструктивно — с учетом того, что на неё будут опираться балки перекрытия);
- 2 слой — выполняем из минераловатной плиты, её толщину мы и определим теплотехническим расчетом!
- 3 слой — принимаем облицовочный силикатный кирпич, толщина слоя 120 мм;
- 4 слой — поскольку изнутри наша стена будет покрыта слоем штукатурки из цементно-песчаного раствора, тоже включим её в расчет и назначим её толщину 20мм;
Теплотехнический расчет.
Приступаем непосредственно к теплотехническому расчету, а именно — нам необходимо подобрать толщину 2-го слоя (утеплителя) исходя из условий места строительства.
В первую очередь — определяем норму тепловой защиты из условий соблюдения санитарных норм.
Согласно формулы 3 из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» рассчитывается нормативное (или другими словами максимально допустимое) сопротивление теплопередачи, формула выгладит так:
где:
n = 1 — коэффициент, принятый по таблице 6, из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для наружной стены (впрочем, в последнем актуализированном СП данный коэффициент упразднили!);
tint = 20°С — оптимальная температура в помещении, из исходных данных;
text = -30°С — температура наиболее холодной пятидневки, значение из исходных данных;
Δtn = 4°С — данный показатель принимается по таблице 5, из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» он нормирует температурный перепад между температурой воздуха внутри помещения и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (стены);
αint = 8,7 Вт/(м2×°С) — коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 7 из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для наружных стен.
Выполняем расчет:
получили сопротивление теплопередачи из санитарных норм Rreq = 1.437 м2*℃/Вт;
Во вторую очередь, определяем сопротивление теплопередачи из условий энергосбережения.
Определяем градусо-сутки отопительного периода, для этого воспользуемся формулой, согласно пункта 5.3 в СНиП 23-02-2003″Тепловая защита зданий»:
Dd = (tint — tht)zht = (20 + 4,0)*214 = 5136°С×сут
Примечание: градусо-сутки ещё имеют сокращенное обозначение — ГСОП.
Далее, согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» в зависимости от градусо-суток района строительства, рассчитываем нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче по формуле:
Rreq= a*Dd + b = 0,00035 × 5136 + 1,4 = 3,1976м2×°С/Вт,
где: Dd — градусо-сутки отопительного периода в г. Муром,
a и b — коэффициенты, принимаемые по таблице 4, столбец 3, СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для стен жилого здания.
таким образом, мы получили второе значение сопротивления теплопередачи исходя из энергоэффективности Rreq = 3,198 м2*℃/Вт;
Для дальнейшего расчета стены, мы принимаем наибольшее значение из двух рассчитанных нами показателей Rreq (1,437 и 3,198), и обозначим его как Rтреб = 3,198 м2*℃/Вт;
Определение толщины утеплителя
Для каждого слоя нашей многослойной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле:
где:
δi- толщина слоя, мм;
λi — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт/(м × °С).
Рассчитываем термическое сопротивление для каждого слоя
1 слой (газобетонные блоки): R1 = 0,4/0,29 = 0,116 м2×°С/Вт.
3 слой (облицовочный силикатный кирпич): R3 = 0,12/0,87 = 0,104 м2×°С/Вт.
4 слой (штукатурка): R4 = 0,02/0,87 = 0,023 м2×°С/Вт.
Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала:
Rint = 1/αint = 1/8,7 — сопротивление теплообмену на внутренней поверхности;
Rext = 1/αext = 1/23 — сопротивление теплообмену на наружной поверхности,
αext принимается по таблице 14 [5] для наружных стен;
ΣRi = 0,116 + 0,104 + 0,023 — сумма термических сопротивлений всех слоев стены без слоя утеплителя, определенных с учетом коэффициентов теплопроводности материалов, принятых по графе А или Б (столбцы 8 и 9 таблицы Д1 СП 23-101-2004) в соответствии с влажностными условиями эксплуатации стены, м2·°С/Вт
Толщина утеплителя равна:
где: λут — коэффициент теплопроводности материала утеплителя, Вт/(м·°С).
Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм:
где: ΣRт,i — сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения, в том числе и слоя утеплителя, принятой конструктивной толщины, м2·°С/Вт.
Из полученного результата можно сделать вывод, что
R0 = 3,343м2×°С/Вт > Rтр0 = 3,198м2×°С/Вт → следовательно, толщина утеплителя подобрана правильно.
Вот мы и выполнили теплотехнический расчет стены и нам известны толщины всех слоёв, входящих в её состав. Для того, чтобы долго не разбираться с нормативной документацией и самому считать на калькуляторе все эти сложные формулы, можно воспользоваться калькулятором «Теплотехнический расчет стены», где Вам достаточно просто выбрать исходные данные, а сам расчет произведется автоматически.
Источник