Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение

«Томский Государственный

Архитектурно – Строительный Университет»

Кафедра «Архитектура гражданских и промышленных зданий»

Курсовая работа

«Комплексный теплотехнический расчет наружной ограждающей конструкции»

Выполнил: Илюшкин С. В.

студент группы 119/2

Проверил: Самохвалов А. С.

Томск 2011г.

1. Определить нормируемое приведенное сопротивление теплопередаче исходя из величины градусо-суток отопительного периода.

Градусо-сутки отопительного периода Dd, °С·сут, определяют по формуле:

Dd = (t_int - t_ht)· Z_ht , (1)

где t_int - расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая для расчета ограждающих конструкций группы зданий по поз.1 таблицы 4 по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20-22 °С), для группы зданий по поз.2 таблицы 4 - согласно классификации помещений и минимальных значений оптимальной температуры по ГОСТ 30494 (в интервале 16-21 °С), зданий по поз.3 таблицы 4 - по нормам проектирования соответствующих зданий;

Z_ht , t_ht - средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10 °С - при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых, и не более 8 °С - в остальных случаях.

Dd = (19-(- 9.6)) • 245 = 7007 °С• сут

Нормируемые значения сопротивления теплопередаче R_req ,м²·°С/Вт, ограждающих конструкций.

Значения R_req для величин Dd, отличающихся от табличных, следует определять по формуле:

R_req = a·Dd + b , (2)

где Dd - градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта;

a , b - коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы для соответствующих групп зданий,

_{Rreq = 0,0003 • 7007 + 1,2 = 3,3 м}² _·°С/Вт

2. Определить требуемую толщину утеплителя в ограждающей конструкции.

Термическое сопротивление R, м²·°С/Вт, однородного слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле:

_{R = δ / λ , (3)}

где δ - толщина слоя, м;

λ - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·°С)

Термическое сопротивление ограждающей конструкции R_k , м²·°С/Вт, с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев:

R_k = R₁ + R₂ +…+ R_n + R_al , (4)

где R₁ + R₂ +…+ R_n - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²·°С/Вт, определяемые по формуле (3);

R_al - термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки.

Сопротивление теплопередаче R_o , м²·°С/Вт, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями или ограждающей конструкции в удалении от теплотехнических неоднородностей не менее чем на две толщины ограждающей конструкции следует определять по формуле:

R_o = R_si + R_k + R_se , (5)

где R_si = 1/α_int , α_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м²·°С), принимаемый по таблице 7 #M12291 1200035109СНиП 23-02-2003#S;

R_se = 1/α_ext , α_ext - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м²·°С), принимаемый по таблице 8 СП 23-101-2004;

R_k - то же, что и в формуле (4).

Условия эксплуатации ограждающей конструкции. Приложение В СНиП 23-02-2003;

- Зона влажности 3 - Сухая. Влажность внутреннего воздуха до 50 % - Условия эксплуатации А.

Расчетные коэффициенты теплопроводности материала слоя. Приложение Д СП 23-101-2004;

λ₁ , λ₃ = 0,58 Вт/(м·°С), Керамзитобетон ρ = 1600 кг/м

λ₂ = 0,042 Вт/(м·°С), Пенополистирол ρ = 18 кг/м

Примем R_o = R_req, тогда толщина утеплителя в ограждающей конструкции из формул 4, 5.

δ₂ = (Rreq – 1/α_int – δ₁/λ₁ – δ₃/λ₃ – 1/α_ext ) · λ₂ (6)

δ₂ = ( 3,3 – 1/8,7 – 0,06/0,58 – 0,1/0,58 – 1/23) · 0,042 = 0,12 м

Примем δ = 0,12 м утеплителя из пенополистирола и вычислим: R_k по формуле 4.

_{Rk = 0,06\0,58 + 0,12\0,042 + 0,1\0,58 = 3,13 м}²_·°С/Вт

_{3. Определить приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, учитывающего участка с различной конструкцией по всей площади ограждения. Проверить выполнение необходимого условия превышения приведенного сопротивления теплопередаче проектируемой конструкции над требуемым значением.}

Приведенное сопротивление теплопередаче R^r_o всей ограждающей конструкции следует осуществлять по формуле:

R^r_o = A/ [(A₁/R_o1) + (A₂/R_o2)] , (7)

_{где A – общая площадь конструкций, равная сумме площадей отдельных участков, м}²

_{A1 – площадь участка характерной части ограждающей конструкции, м}²

_{Ro1 – приведенное сопротивление теплопередаче, м}² _{·°С/Вт, участок с утеплителем,}

_{Ro2 – участок со шпонкой по формуле 5.}

_{Ro1 = 0,1149 + 3,13 + 0,0434 = 3,29 м}²_·°С/Вт

_{Ro2 = 0,1149 + 0,48 + 0,0434 = 0,64 м}²_·°С/Вт

_{Aпт = 8,96 м}² _{Aок = 2,25 м}² _{Aшп = 0,17 м}²

_{A1 = 8,96 – 2,25 – 0,17 = 6,54 м}² _{A2 = 0,17 м}²

R^r_o = 6,71 / [ (6,54/3,29) + (0,17/0,64) ] = 2,98 м²·°С/Вт

_{Условие превышения не соблюдается:}

R^r_o = 2,98 < R_req = 3,3

Увеличим толщину утеплителя на 0,02м.

_{Rk = 0,08\0,58 + 0,14\0,042 + 0,12\0,58=3,67 м}²_·°С/Вт

_{Ro1 = 0,1149 + 3,67 + 0,0434 = 3,82 м}²_·°С/Вт

_{Ro2 = 0,1149 + 0,58 + 0,0434 = 0,73 м}²_·°С/Вт

_{Aпт = 8,96 м}² _{Aок = 2,25 м}² _{Aшп = 0,17 м}²

_{A1 = 8,96 – 2,25 – 0,17 = 6,54 м}² _{A2 = 0,17 м}²

R^r_o = 6,71 / [ (6,54/3,82) + (0,17/0,73) ] = 3,45 м²·°С/Вт

_{Условие превышения не соблюдается:}

R^r_o = 3,45 > R_req = 3,3

4. Рассчитать температуру внутренней поверхности ограждающей конструкции по теплопроводному включению для оценки вероятности образования конденсата. Определить температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на внутренней поверхности ограждающей конструкции и сравнить его с нормальным значением.

Температуру внутренней поверхности τ_si , °С, однородной однослойной или многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями следует определять по формуле:

_{τsi = tint – [n (tint – text)]/ (Ro · αint) , (8)}

где n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, принимаемый согласно таблице 6 #M12291 1200035109СНиП 23-02#S с учетом примечания к этой таблице;

t_int – расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

t_ext – расчетная температура наружного воздуха, °С;

R_o1, α_int – то же, что и в формуле (5);

τ_si = 19 – [ 1 · ( 19 – (-46) ) ] / ( 3,82 · 8,7 ) = 17 °C;

Для неоднородных ограждающих конструкций, содержащих приведенные в приложении Н СП 23-101-2004, теплопроводные включения, температуру внутренней поверхности по теплопроводному включению, °С, допускается определять:

- для неметаллических теплопроводных включений по формуле:

_{τ´si = tint – [ n (tint – text) / ( Ro · αint ) ] [ 1 + η (Ro / R´o – 1) ] , (9)}

где n , t_int , t_ext , α_int - то же, что и в формуле (8);

R´_o , R_o – сопротивление теплопередаче по сечению ограждающей конструкции, м²·°С/Вт, соответственно в местах теплопроводных включений и вне этих мест, определяемое по формуле (5);

η – коэффициент, принимаемый по таблицам 9 СП 23-101-2004;

τ´_si = 19 – [ 1 · ( 19 – (-46) ) / (0,73 · 8,7 ) ] [ 1 + 0,19 ( 0,73 / 3,82 – 1)] = 10,34 °C;

Расчетный температурный перепад ∆t_o , °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин ∆t_n , °С, установленных в таблице 5 СНиП 23-02-2003, и определяется по формуле:

∆t_o = [ n ( t_int – t_ext )] / ( R_o· α_int ) (10)

где n , t_int , t_ext - то же, что и в формуле (8);

α_int , R_o – то же, что и в формуле (5);

∆t_o = [ 1 ( 19 – (-46) ) ] / ( 3,82 · 8,7) = 1,95 °C;

_{Условие превышения соблюдается:}

_{∆to = 1,95 < ∆tn = 4,5}