Расчет сопротивления теплопередаче

Содержание:

  1.  Расчет сопротивления теплопередаче
    1.  вертикальных ограждающих конструкций……..…3
    2.  горизонтальных ограждающих конструкций…..….7

   2.Расчёт температурного поля в многослойной

конструкции…………………………………………………11

   3.Определение сопротивления паропроницанию

      вертикальных ограждающих конструкций

       3.1 Расчет сопротивления паропроницанию наружной стены………………………………………………………………..15

       3.2 Расчет сопротивления паропроницанию чердачного перекрытия…………………………………………………………17

   4. Расчёт сопротивления воздухопроницанию……………...19

   5. Список использованной литературы……………………...21

1.Расчет сопротивления теплоотдаче вертикальных и горизонтальных ограждающих конструкций.

  1.  Расчет наружной стены.

Исходные данные:

  •  Тип здания - Жилое
  •  Территориальное расположение здания – г. Гомель
  •  Режим эксплуатации помещений - Б
  •  Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Нормальные
  •  Температура внутреннего воздуха -
  •  Высота здания – 21 м.

Требуется: Рассчитать сопротивление теплопередаче, толщину теплоизоляционного слоя наружной и экономически целесообразное сопротивление теплопередаче стены из штучных материалов.

А – Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией;

а = 0,55 м.

Б – Плиты торфяные теплоизоляционные;

        b = Х Рисунок 1.1 - Конструкция наружной стены здания

По таблице 4.2[1] при нормальном влажностном режиме условия эксплуатации ограждающих конструкций «Б» .

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности λ и теплоусвоения S материалов принимаем по таблице А.1[1] для условий эксплуатации ограждений «Б»:

- Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией:

λ 1 = 0,47 Вт/( м ∙°С); S1 = 6,35 Вт/(м2 ∙°С);

- Плиты торфяные теплоизоляционные

λ 2 = 0,064Вт/( м ∙°С); S2 = 1,71 Вт/(м2 ∙°С);

Нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из штучных материалов согласно таблице 5.1 [1] Rнорм = 3,2(м2∙°С)/Вт.

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 отдельного слоя:

- внешний слой  керамзитобетон на керамзитовом песке:

;

Термическое сопротивление теплоизоляционного слоя ( плиты торфяные теплоизоляционные )  находим из формулы:

где  – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности, выбираем по таблице 5.4[1], αв=8,7 Вт/(м2∙°С);

– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, выбираем по таблице 5.7[1],  αн=23 Вт/(м2∙°С);

– термическое сопротивление ограждающей конструкции

;

Отсюда следует что, термическое сопротивление слоя ( плиты торфяные теплоизоляционные ) находится по формуле:

;

Подставив значения в эту формулу, получим:

;

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/(м2∙°С).

;

Подставив значения, получим:

;

По таблице 5.2 [1] для ограждающей конструкции с тепловой инерцией более 7,0 за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принять среднюю температуру наиболее холодной  пятидневки обеспеченностью 0,92, которая для Гомельской области составляет минус  (таблица 4.3[1]).

Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляционного слоя:

Рассчитаем общую толщину стены:

Общее термическое сопротивление наружной стены, находим по формуле:

Найдём требуемое термическое сопротивление, по формуле:

где  - коэффициент, учитывающий положение  наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 5.3[1], ;

- расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей  конструкции, °С, принимаемый по таблице 5.5, ;

Подставив значения в формулу, получим:

;

Найдем экономически целесообразное сопротивление теплопередаче по формуле:

:

где  – стоимость тепловой энергии, руб/ГДж ( руб/ГДж);

– продолжительность отопительного периода согласно таблице 4.4[1], сут. (;

– средняя температура за отопительный период, температура наружнего воздуха, принимаемая по 4.4[1], ;

– стоимость материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции, принимаемая по действующим ценам, руб/;

Подставив значения в формулу, получим:

= 2,297

Вывод: Расчетная температура наружного воздуха составляет . Сопротивление теплопередаче слоя (плиты торфяные теплоизоляционные ) равно R2=1,873 (м2 ∙ ºС)/Вт. тепловая инерция наружной стены из штучных материалов равна D = 10,63. Толщина теплоизоляционного слоя равна, общая толщина стены .

Данная стена удовлетворяет требованиям  СНБ 2.04.01-97 по сопротивлению теплопередаче, так как .

  1.  Расчет перекрытия с кровлей.

                                 

Рисунок 1.2- схема конструкции горизонтального перекрытия

Исходные данные:

- изделия из вспученного перлита на битумном связующем

λ 1 = 0,13 Вт/( м ∙°С); S1 =1,61 Вт/(м2 ∙°С);

-неизвестный материал

λ 2 = х Вт/( м ∙°С);

- Сосна и ель вдоль волокон

λ 3 = 0,18 Вт/( м ∙°С); S3 = 4,54 Вт/(м2 ∙°С);

- Сосна и ель вдоль волокон

λ 4 = 0,18 Вт/( м ∙°С); S4 = 4,54 Вт/(м2 ∙°С);

Предварительно для нахождения неизвестного материала определяем термическое сопротивление перекрытия. Для этого по таблице 5.1(1) выбираем нормативное сопротивление теплопередаче:

(м2∙°С)/Вт.

Следовательно, термическое сопротивление отдельных слоёв:

Термическое сопротивление неизвестного материала R1

Находим из формулы:

где  αв  – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности, выбираем по табл.5.4[1],   αв=8,7 Вт/(м2∙°С);

      αн  – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, выбираем по табл. 5.7[1],  αн=12 Вт/(м2∙°С);

– термическое сопротивление ограждающей конструкции

(м2∙°С)/Вт.

Тогда:

(м2∙ ºС)/Вт;

Определим теплопроводность неизвестного слоя:

Вт/(м2∙°С); S2 =1,48 Вт/(м2∙°С)

Данный слой из пенобетона.

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/(м2∙°С).

D=R1∙S1+ R2∙S2+ R3∙S3+ R4∙S4;

D=1,15*1,61+2,993*1,48+0,83*4,54+0,83*4,54=13,79

Разделим конструкцию на повторяющиеся элементы, приняв, что данные элементы имеют правильную геометрическую форму прямоугольника.

Определим термическое сопротивление элемента при условном делении его плоскостями параллельными тепловому потоку.

Рисунок 1.3 – Элементы перекрытия при условном делении его плоскостями, параллельными тепловому потоку:

1)без воздушной прослойки;

2)с воздушной прослойкой;

   Определим численные значения :

(м2∙°С)/Вт

(м2∙°С)/Вт

Площадь элементов 1 и 2 соответственно равны:

F1=0,2 ∙ 1=0,2 м2

F2=0,5 ∙1=0,5 м2

Тогда термическое сопротивление элемента при условии деления его плоскостями , параллельными тепловому потоку будет равно:

(м2∙°С)/Вт

(м2∙°С)/Вт

Находим термическое сопротивление элемента при условии деления его плоскостями , перпендикулярным тепловому потоку

Рисунок 4 - Конструкция перекрытия при условии деления его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку

Термическое сопротивление элементов 1 и 2:

(м2∙°С)/Вт

(м2∙°С)/Вт

Тогда термическое сопротивление слоя в:

(м2∙°С)/Вт

(м2∙°С)/Вт

Следовательно ,

(м2∙°С)/Вт

Находим разницу между R11 и R┴

Значит , термический расчет конструкции выполняем согласно формуле:

(м2∙°С)/Вт

Вывод: данная конструкция совмещенного покрытия административного

здания удовлетворяет требованиям СНБ 2.04.01-96по теплопроводности так как нормативное сопротивление конструкции 3 .

2Расчет температурного поля в многослойной конструкции

Определить температуры на границах слоев многослойной конструкции наружной стены , тепловой поток и глубину промерзания при следующих данных: tв = 18 °С, tн = -21 °С.

Рисунок 2.1 – Наружная стена здания

- Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией (А)

λ 1 = 0,47 Вт/( м ∙°С); S1 = 6,35 Вт/(м2 ∙°С);

 

- Плиты торфяные теплоизоляционные шлаках (Б)

λ 2 = 0,064Вт/( м ∙°С); S2 = 1,71 Вт/(м2 ∙°С)

Определяем термическое сопротивление каждого слоя материала:

Нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из штучных материалов согласно таблице 5.1 [1] Rнорм = 2,0(м2∙°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:

- Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией

(м2 ∙ ºС)/Вт;

- Плиты торфяные теплоизоляционные

( м2 ∙ ºС)/Вт; 

Термическое сопротивление все й конструкции:

(м2 ∙ ºС)/Вт 

Определим тепловой поток через трехслойную конструкцию при разности температур двух сред:

Вт/м2,

где  tв - температура внутреннего воздуха, °С;

  tн - температура наружного воздуха, °С .

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где   tx - температура в любой точке конструкции, °С;

Rx - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t1 и tx, (м2 ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

Граница промерзания находится в слое керамзитобетона на кварцевом песке.

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

Отсюда =0,267 м;

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δпр = δ1+0,01 =0,55+0,267=0,817 м.

Рассмотрим данную задачу в случае,когда теплоизоляционный слой находится вблизи внутренней стены

Рисунок 2.2 – Изменение температуры в наружной стене

Значение термического сопротивления всей конструкции и теплового потока в этом случае останется прежним.

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где   tx - температура в любой точке конструкции, °С;

Rx - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t1 и tx, (м2 ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

Граница промерзания находится в слое плит торфяных теплоизоляционных.

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

Рисунок 2.5 – Слой в котором температура меняет свой знак

;

Отсюда =0,14 м;

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δпр = δ1- δx=0,119-0,014=0,105 м.

Вывод: данная конструкция будет отвечать требованиям по теплопроводности, если слой теплоизоляционного материала будет находится с наружной стороны стены, граница промерзания в этом случае составит 0,105 м. Если керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией находится с внутренней стороны стены глубина промерзания составляет 0,817 м.

3. Определение сопротивления паропроницанию

вертикальных ограждающих конструкций

3.1 Расчет сопротивления паропроницанию наружной стены

Исходные данные:

  •  Температура внутреннего воздуха -  tB =18 °С.
  •  Относительная влажность - φотн = 80 %.
  •  Влажностной режим - нормальный,
  •  г. Гомель

Влажностной режим нормальный, условия эксплуатации ограждающих конструкций «Б» по таблице 4.2[1].

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности λ, теплоусвоения S и паропроницаемостиμ материалов принимаем по таблице А.1[1] для условий эксплуатации ограждений «Б»:

- Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией:

λ 1 = 0,47 Вт/( м ∙°С); S1 = 6,35 Вт/(м2 ∙°С);

- Плиты торфяные теплоизоляционные

λ 2 = 0,064Вт/( м ∙°С); S2 = 1,71 Вт/(м2 ∙°С);

Расчетные параметры наружного воздуха для расчета сопротивления паропроницанию – среднее значение температуры и относительная влажность за отопительный период:

Для Гомельской области средняя температура наружного воздуха за отопительный период tнот = -1,6 °С ,таблица 4,4 [1]; средняя относительная влажность наружного воздуха за отопительный период φнот = 83% .

Рисунок 3.1- конструкция наружной стены здания.

Парциальные давления водяного пара внутреннего и наружного воздуха при расчетных значениях температуры и относительной влажности составляют:

ен=444Па,

ев = 0,01φв ∙Ев,

где   φв – расчетная относительная влажность внутреннего воздуха,  %;

Ев  - максимальное парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, [Па]; при расчетной температуре воздуха tв = 18 °С ,

Ев = 2064 Па.

Тогда:ев= 0,01∙80∙2064 =1651,2=1651 Па.

Положение плоскости возможной конденсации в данной конструкции находится на границе Керамзитобетона на кварцевом песке с поризацией и плитой торфяной.

Определяем температуру в плоскости возможной конденсации по формуле:

где   RT - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м ∙°С)/Вт

RTi - термические сопротивления слоев многослойной конструкции или части однослойной конструкции, расположенных в пределах внутренней поверхности конструкции до плоскости возможной конденсации, (м∙°С)/Вт.

°С.

Максимальное парциальное давление водяного пара в плоскости возможной конденсации при tK = -0,672°С составляет:   Ек = 591 Па.

Сопротивление паропроницанию до плоскости возможной конденсации до наружной поверхности стены составляет:

(м2 ∙ ч ∙ Па) /мг.

Определяем требуемое сопротивление паропроницанию стены от её внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:

(м2 ∙ ч ∙ Па) /мг.

Сопротивление паропроницанию рассчитываемой конструкции стены в пределах от её внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации составляет:

(м2 ∙ ч ∙ Па) /мг.

Вывод: Данная конструкция наружной стены не отвечает требованиям СНБ 2.04.01-97 по сопротивлению паропроницанию, так как

Rпв=18,3<Rnн.тр=52,85(м2 ∙ ч ∙ Па) /мг

Для выполнения требований СНБ 2.04.01.97 необходимо предусмотреть пароизоляцию с сопротивлением паропроницанию

Rп из  ≥  Rn.тр  - Rп.в   =  52,85-18,3 = 34,55 м2 ∙ ч ∙ Па /мг

Этому условию отвечает 5 слоёв полиэтиленовой пленки толщиной   0.8 мм , имеющий Rп  = 36,5 м2 ∙ ч ∙ Па /мг, который нужно расположить между керамзитобетоном на кварцевом песке с поризацией и плитами торфяными теплоизоляционными.

Так как термическое сопротивление такого слоя полиэтиленовой пленки незначительно в сравнении с сопротивлением теплопередаче панели, то он не скажется на распределении температур  по сечению панели и делать проверочный расчет нет необходимости.

3.2  Расчет сопротивления паропроницанию чердачного перекрытия

Исходные данные:

Температура внутреннего воздуха -  tB =18 °С.

Относительная влажность - φотн = 80 %.

Влажностной режим - нормальный,

г.Гомель.

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности λ, теплоусвоения S и паропроницаемости   материалов принимаем по таблице А.1[1] для условий эксплуатации ограждений «Б»:

- изделия из вспученного перлита на битумном связующем

λ 1 = 0,13 Вт/( м ∙°С); S1 =1,61 Вт/(м2 ∙°С);

-Пенобетон

Вт/(м2∙°С); S2 =1,48 Вт/(м2∙°С)

- Сосна и ель вдоль волокон

λ 3 = 0,18 Вт/( м ∙°С); S3 = 4,54 Вт/(м2 ∙°С);

- Сосна и ель вдоль волокон

λ 4 = 0,18 Вт/( м ∙°С); S4 = 4,54 Вт/(м2 ∙°С);

Расчетные параметры наружного воздуха для расчета сопротивления паропроницанию – среднее значение температуры и относительная влажность за отопительный период:

Для Гомельской области средняя температура наружного воздуха за относительный период tнот = -1,6 °С , средняя относительная влажность наружного воздуха за относительный период φнот = 83% .

Парциальные давления водяного пара внутреннего и наружного воздуха при расчетных значениях температуры и относительной влажности составляют:

ен=444Па,

ев = 0,01 φв ∙Ев,

где   φв – расчетная относительная влажность внутреннего воздуха,  %;

Ев  - максимальное парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, [Па]; при расчетной температуре воздуха tв = 18 °С , Ев = 2064 Па.

Тогда:  ев= 0,01∙80∙2064 =1651 Па.

Положение плоскости возможной конденсации в данной конструкции находится на границах слоя вспученного перлита и пенобетоном. Определяем температуру в плоскости возможной конденсации по формуле:

где RT - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м ∙°С)/Вт

     RTi - термические сопротивления, слоев многослойной конструкции или части однослойной конструкции, расположенных в пределах внутренней поверхности конструкции до плоскости возможной конденсации, (м∙°С)/Вт.

 °С.

Максимальное парциальное давление водяного пара в плоскости возможной конденсации при tK = -19,9 °С составляет:

                                      Ек = 105 Па.

Сопротивление паропроницанию до плоскости возможной конденсации до наружной поверхности перекрытия составляет:

(м2 ∙ ч ∙ Па) /мг.

Определяем требуемое сопротивление паропроницанию перекрытия от её внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:

(м2 ∙ ч ∙ Па) /мг.

Сопротивление паропроницанию рассчитываемой конструкции перекрытия в пределах от её внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации составляет:

  (м2 ∙ ч ∙ Па) /мг.  

Вывод: Данная конструкция чердачного перекрытия с холодным чердаком производственного здания отвечает требованиям СНБ 2.04.01-97 по сопротивлению паропроницанию, так как Rпв=9,9>Rnн.тр=--39,9(м2 ∙ ч ∙ Па) /мг.

4. Определение сопротивления воздухопроницанияю

Исходные данные

tB=18°C,tH=-21°C;

Н=21м;

физические свойства материалов слоев:

 1 - δ1 = 0,55 м;

 2 - δ2=x = 0,119 м;

Конструктивное решение рассчитываемой схемы приведём на рисунке 4.1

Рисунок 4.1 - Наружная стена здания

Определяем требуемое сопротивление воздухопроницанию RTp , (м2 ∙ ч ∙ Па) /мг  

RТp= ∆Р/Gнорм,

где ∆Р - расчетная разность давлений на наружной и внутренней поверхности здания , определяемая по формуле :

∆Р = 0,55∙Н∙(γн -γв) + 0,03 ∙ γн ∙ vср2;

Н - высота здания , м ;

γп , γв - удельный вес соответственно наружного и внутреннего воздуха, Н/м3,

определенный по формуле: γн(в) = 3463/(273 +t);

t - температура воздуха, °С ;

vcp - максимальная из средних скоростей ветра за январь, постоянность которых составляет 16% и более , принимаем по таблице 4.5[1], м/с;

Gнорм - нормальная воздухопроницаемость ограждающих конструкций , выбираем по таблице 8.1[1], кг/(м2 ∙ ч)

γн = 3463/(273+( - 21)) = 13,74 Н/м2

γв = 3463/(273+18) = 11,9 Н/м2

∆Р= 0,55 ∙ 21 ∙ (13,74 - 11,9) + 0,03 ∙ 13,74 ∙ 4,12 = 28,18 Па

(м2 ∙ ч ∙ Па) /кг

Вывод: согласно расчету сопротивление воздухопроницанию наружной стены составляет RТр = 56,36(м2 ∙ ч ∙ Па) /кг

 

5  Список используемой литературы

1 TKП 45-2.04-43-2006Строительная теплотехника. Минск, 1994.

2 СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование. Госстрой СССР. – М., 1992.

3 Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – М.: Энергоиздат, 1981.

4 ГОСТ 2.105-95 Общие требования к текстовым документам. Изд. Стандартов, 1996.

5        Цены на тепловую энергию взяты с интернет ресурса  www.tarify.by/

       Цены на теплоизоляционный материал взяты с интернет ресурса    

       www.onliner.by

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Файл

Chausov_Georgy_PK-31 (2).doc

Chausov_Georgy_PK-31 (2).doc
Размер: 1.7 Мб

.

Пожаловаться на материал

Расчёт температурного поля в многослойной конструкции. Определение сопротивления паропроницанию. Расчёт сопротивления воздухопроницанию

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Коммуникация в малой группе

Понятие, виды и функции коммуникации в малой группе. Структура и динамика коммуникации в малой группе. Семья как коммуникативная система. Технология принятия группового решения. Особенности коммуникации в психокоррекционных (тренинговых) группах.

Правописание НЕ с глаголами

Урок по Русскому языку для 5 класса «Правописание НЕ с глаголами». Повторить правописание частицы НЕ с глаголами.

Технология подготовки горных пород в выемке

Процесс подготовки горных пород к выемке. Подготовка мягких горных пород. Механический способ. Взрывной способ. Рыхление массива.

Первый художественный музей России - Петергофский Эрмитаж

Работа по промежуточной аттестации По предмету \'\'История культуры Санкт-Петербурга\'\' на тему «Первый художественный музей России - Петергофский Эрмитаж»

Экономические циклы

Когда люди говорят о бизнес-циклах, они говорят о таких понятиях как \"Процветание\" и \"депрессия\". Причины деловых циклов? Бизнес инвестиции

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok