Инженерно-технологические основы дизайна среды

Дата: 2025-05-21; Просмотры: 4

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Федеральное агентство по образованию

Сыктывкарский гуманитарный университет

Институт Культуры и Искусства

Кафедра дизайна

Инженерно-технологические основы дизайна среды

Лабораторная работа:

Теплорасчет ограждающей конструкции и построение графика распределения пара в толще конструкции

Выполнил студент группы 843

Проверил П.Б. Плюснин

Сыктывкар

2014

Цель работы: ознакомление с методами расчета теплотехнических свойств ограждений наружных стен. В лабораторной работе необходимо рассчитать предложенные типы конструкции стен (рис 3).

Приборы и материалы: СНиП 23-01-99 «Строительная климатология», СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика», СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»; СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», СНиП II–3-79* «Строительная теплотехника».

Ход работы:

Тип стены – двухслойная кирпичная стена с отделочным слоем по «мокрой» штукатурке.

Район строительства – г. Сыктывкар, РК.

1) Исходные данные : t_ht =-5,6 ^оС, ×z_ht= 243 сут ( где ,t_ht – средняя температура воздуха периода со среднесуточной температурой воздуха меньше 8^о С, определяется по таблице 1 графы 11, 12 СП 131.13330.2012, см. рис.1, z_{ht –} продолжительность периода со среднесуточной температурой меньше 8 градусов). Зона влажности – нормальная (по СНип 23-02-2003, таблица 1).

Средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0.92, определяется по таблице 1 СП 131.13330.2012: t _ext = -36˚C (см. рис. 1).

2)Параметры воздушной среды для обеспечения минимально-допустимых условий комфортности внутри жилого помещения в холодный период года, определяемые согласно таблице 1 СП 23-101-2004:

Принимаем t _int = 22 ^оС- расчетная температура внутреннего воздуха в помещении, относительную влажность воздуха в помещении φ _int – 55% (см рис. 2)

Принимаем t _est = -15,2 ^оС- расчетная температура наружного воздуха (См. рис. 3, по самому холодному месяцу - январю, СП 131. 13330.2012), относительную влажность воздуха φ _est – 83% (см. рис. 1 СП 131. 13330.2012).

#G0N п.п.	Материал	Характеристики материалов в сухом состоянии			Расчетные коэффициенты (при условиях эксплуатации по #M12291 1200035109СНиП 23-02#S)
		плот- ность , кг/м	удель- ная тепло- емкость , кДж/(кг·°С)	коэф- фициент тепло- провод- ности , Вт/(м·°С)	массового отношения влаги в материале , %		тепло- провод- ности , Вт/(м·°С)		тепло- усвоения (при периоде 24 ч) , Вт/(м ·°С)		паро- про- ницае- мости , мг/ (м·ч·Па)
					А	Б	А	Б	А	Б	А, Б
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
227	Раствор цементно-песчаный	1800	0,84	0.58	2	4	0,76	0,93	9,6	11,09	0,09
206	Кирпичная кладка из сплошного кирпича Глиняного обыкновенного (ГОСТ 530)на цементно-песчаном растворе	1800	0,88	0,56	1	2	0,7	0,81	9,2	10,12	0,11
64	Плиты из стеклянного штапельного волокна "URSA"	85	0,84	0,044	2	5	0,046	0,05	0,51	0,57	0,5
215	Керамического пустотного плотностью 1000 кг/м (брутто) (ГОСТ 530) на цементно-песчаном растворе	1200	0,88	0,35	1	2	0.47	0,52	6,16	6,62	0,17

Условия эксплуатации ОК определяются по таблице 2 СНиП 23-02-2003 (см.приложение 4). Для нормального режима эксплуатации помещения и нормальной зоны влажности условия эксплуатации ограждающих конструкций соответствуют параметру «Б».

Назначаем толщину и материал слоев наружной стены (из своего задания )и из приложения Д СП 23-101-2004 выписываем показатели строительных материалов для условий эксплуатации Б.

Наружная многослойная стена жилого дома состоит из следующих слоев, считая от внутренней поверхности (меняется по заданию ):

1. Цементно-песчаный раствор с отделочным слоем по «по мокрой» штукатурке толщиной 20 мм, плотностью ρ_о=1800 кг/м³ расчетные коэффициенты теплопроводности λ_Б=0,93 Вт/(м ^оС), паропроницаемости μ=0,09 мг/(м·ч·Па);

2. Кирпичная кладка из сплошного кирпича Глиняного обыкновенного (ГОСТ 530)на цементно-песчаном растворе толщиной 380 мм, ρ_о=1800 кг/м³ ; λ_Б=0,81 Вт/(м ^оС) ; μ=0,11 мг/(м·ч·Па).

3. Плиты из стеклянного шпательного волокна «URSA» толщиной Х мм, ρ_о=85 кг/м³ ; λ_Б=0,05 Вт/(м ^оС) ; μ=0,5 мг/(м·ч·Па).

4. - кирпичная облицовка из керамического пустотного кирпича плотностью 1000кг/м³ толщиной 120 мм, ρ_о=1200 кг/м³ ; λ_Б=0,88 Вт/(м ^оС) ; μ=0,17 мг/(м·ч·Па).

Выполняем теплотехнический расчет стены (по СНиП 23-02-2003 пункт 5.3 и таблице 4).

Определяем градусы-сутки отопительного периода по формуле (1)

(1) D_d = (t_int –t_ht ) × z_ht= (22 – (-9,1))×306 = 6706,8 ^oC×сут;

Определяем нормированное сопротивление теплопередаче по формуле (2):

(2) R_reg = a × D_d+b = 0.00035×6706,8 +1.4=3,747»3,747 м²× ^oC/Вт;

где: a = 0,00035 ; b= 1,4 согласно «Примечания» к табл. 4 СНиП 23-02-2003 (см.приложение 5);

Определяем необходимую толщину утеплителя, для этого приравниваем R о к R_reg (по СП 23-101-2004 пункты 9.1.1-9.1.2):

R о = R_reg =1/ α _i + ∑ ( σ / λ )+1/ α _e ,

где σ толщина слоя в метрах, λ расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Rо – сопротивление теплопередаче,

1/ α _i – коэффициент сопротивления теплоотдаче внутренней поверхностиограждающих конструкций. α _i =8,7 принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02-2003 (см. приложение 6)

1/ α _e – коэффициент сопротивления теплоотдаче наружной поверхности ограждающих конструкций. α _e принимаемый по табл. 8 СП 23-101-2004 для наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами: α _e = 23 [Вт /(м2×˚С)].

3,747= 1/8,7+0,02/0,93+ 0,380/0,81+ х/0,05+0,12/0,88+1/23

3.747=0,1149+0,0215+ 0,469+ х/0,05 +0,136+0,0435

х =0,148 м, принимаем толщину утеплителя 0,15 м = 150 мм.

4) Определяем фактические значения сопротивления теплопередаче R о и общее сопротивление паропроницанию многослойного ограждения R _vr .

R о = R_reg =1/ α _i + ∑ ( σ / λ )+1/ α _e = 1/8,7+0,02/0,93+ 0,380/0,81+ 0,15/0,05+0,12/0,88+1/23 » 3,747 м²× ^oC/Вт.

R _vr = σ₁/μ₁ + σ₂/μ₂ + … + σ _n /μ _n = 0,02/0,09+0,38/0,11+0,15/0,5+0,12/0,17= 0.22+3,45+0,3+0,705 =4,67 »4,3м²×ч×Па/мг (формула 6 лаб. работы).

Вывод: фактическое приведенное сопротивление теплопередаче не меньше требуемого.

5) Определяем температуру в толще ограждения на границе слоев и на внутренней и наружной гранях стены (смотрим рисунок Рисунок 5).

τ _i ⁿ = t_int – [(t_int – t_est) (R_si + ∑ _n-1 R)/ R _о ] или

τ _i ⁿ = t_int – [(t_int – t_est) / R _о ]∙ (R_si + ∑ _n-1 R);

6) Определяем максимальную упругость водяного пара Е по таблице приложения Б соответственно температуре «Значений максимальной упругости водяного пара Е» в зависимости от температуры и строим линию насыщающего парциального давления водяного пара Е (смотрим рисунок Рисунок 6 ).

Воздух внутри помещения t _в = 22 ^оС

Внутренняя грань стены – точка 5 -

τ₁ = 22 – [(22 + 20,3) /4,73] · 0,115 = 20.93 ^оС;

Е₅ = 2488 Па.

Под штукатуркой – точка 4 –

τ₂ = 22 – [(22 + 20,3) /4,73] · (0,115 + 0,02/0,81) = 20,75 ^оС;

Е₄ = 2456 Па

С наружной стороны кирпичной кладки - точка 3

τ₃ = 22 – [(22 + 20,3) /4,73] · (0,115 + 0,02/0,81+ 0,38/0,81) = 16,6 ^оС;

Е₃ = 1889 Па

С наружной стороны утеплителя - точка 2

τ₄= 22 – [(22 + 20,3) /4,73] · (0,115 + 0,02/0,81+ 0,38/0,81+0.21/0,05) = -21 ^оС; Е₂ = 93 Па

Наружная грань стены – точка 1

τ₅= 22 – [(22 + 20,3) /4,73] · (0,115+0,02/0,81+0,38/0,81+0.21/0,05+ 0,02/0,93) = -21,2 ^оС; Е₁ = 92 Па

7) Определяем парциальное давление водяного пара е в толще ограждения на границе слоев и на внутренней и наружной гранях стены по формуле 9 лаб. работы и ∑ _{n -1} R_vr - сумму сопротивления паропроницанию (n-1) первых внутренних слоев конструкции, расположенных между помещением и плоскостью, в которой определяется значение упругости водяного пара.

е ⁿ = е _int – (е _int - е _est ) × ∑ _{n -1} R_vrⁿ / R_vr или

е ⁿ = е _int – [Δе / R_vr ] × ∑ _{n -1} R_vrⁿ , где Δе = е _int - е _est ;

Для этого сначала определяем парциальные давления внутреннего и наружного воздуха с учетом относительной влажности воздуха, используя формулу 10 лаб.работы.

φ = (е / Е) · 100% отсюда е = φ · Е / 100%.

Внутренний воздух:

t _вint = 22 ^оС, φ_int = 55%, Е_int = 2644 Па;

е_{в int} = φ _int · Е / 100% = 55∙2644/100 = 1322 ПА.

Наружный воздух:

t _est= -20,3^оС, φ_est = 81%, Е_est =101 Па;

е _est = φ _est · Е _est / 100% = 81∙101/100 = 82 Па.

Δе = е _int - е _est = 1322-82 = 1240 Па.

Внутренняя грань стены – точка 5

е₁ = е _int – [Δе / R_vr ] × ∑ _{n -1} R_vrⁿ ₌1322– (1240/4,3) · (0) = 1322Па;

R_vr ⁵ = 0 м²×ч×Па/мг.

Под штукатуркой – точка 4

е₂ = ₌ 1322– (1240/4,3) · (0,02/0,12) = 1274 Па;

R_vr ⁴ = 0,167 м²×ч×Па/мг.

С внутренней стороны утеплителя- точка 3

е₃ = ₌ 1322– (1240/4,3) · (0,02/0,12 + 0,380/0,11) = 278 Па;

R_vr ³ = 3,6215 м²×ч×Па/мг.

С наружной стороны утеплителя- точка 2

е₄ = ₌ 1322– (1240/4,3) · (0,02/0,12 + 0,380/0,11+0,21/0,5) = 156 Па;

R_vr ² = 4,0415 м²×ч×Па/мг.

Наружная грань стены – точка 1

е₅ = ₌ 1322– (1240/4,3) · (0,02/0,12 + 0,380/0,11+0,21/0,5+0,02/0,09) = 92 Па;R_vr ¹=4,2637

Вывод: согласно расчетам, с наружной стороны утеплителя в толще наружного ограждения возможна конденсация влаги.

Для устранения этого явления рекомендуется увеличить сопротивление паропроницанию слоев до утеплителя за счет всех следующих мероприятий или каких-либо из них :1) принять материалы до утеплителя с меньшим коэффициентом паропроницаемости,.2) выбрать другой тип утеплителя с меньшим коэффициентом паропроницаемости, 2) перед утеплителем разместить слой пароизоляции.

Некоторые сопротивления паропроницанию материалов и тонких слоев пароизоляции представлены в таблице

Таблица 3 – Сопротивление паропроницанию листовых материалов и тонких слоев пароизоляции

№ п.п.	Материал	Толщина слоя, мм	Сопротивление паропроницанию , м ·ч·Па/мг
1	Картон обыкновенный	1,3	0,016
2	Листы асбестоцементные	6	0,3
3	Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка)	10	0,12
4	Листы древесно-волокнистые жесткие	10	0,11
5	Листы древесно-волокнистые мягкие	12,5	0,05
6	Окраска горячим битумом за один раз	2	0,3
7	Окраска горячим битумом за два раза	4	0,48
8	Окраска масляная за два раза с предварительной шпатлевкой и грунтовкой	-	0,64
9	Окраска эмалевой краской	-	0,48
10	Покрытие изольной мастикой за один раз	2	0,60
11	Покрытие битумно-кукерсольной мастикой за один раз	1	0,64
12	Покрытие битумно-кукерсольной мастикой за два раза	2	1,1
13	Пергамин кровельный	0,4	0,33
14	Полиэтиленовая пленка	0,16	7,3
15	Рубероид	1,5	1,1
16	Толь кровельный	1,9	0,4
17	Фанера клееная трехслойная	3	0,15

Таблица 1*(по табл.1 СНиП 23-01-99 Строительная климатология) климатические параметры холодного периода года (Воркута)

Таблица 2* КЛИМАТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕПЛОГО ПЕРИОДА ГОДА

Таблица 3 СРЕДНЯЯ МЕСЯЧНАЯ И ГОДОВАЯ ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА, °С