Расчет перекрытия с кровлей

Рисунок 1.2 - Конструкция покрытия здания

Х – неизвестный материал; а = 0,25 м.

Д – битумы нефтяные строительные и кровельные; b =0,20 м.

Е –дуб поперек волокон; с =0,25 м, d =0,10 м.

Другие размеры: e =0,30 м, f =0,25 м.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПК-31.09.КР

 

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

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

- дуб поперек волокон : λ ₁ = 0,23 Вт/( м ∙°С);

- битумы нефтяные строительные и кровельные : λ ₂ = 0,17 Вт/( м ∙°С);

 

Нормативное сопротивление теплопередаче для совмещенных покрытий согласно таблице 5.1 [1] R^норм = 6,0(м²∙°С)/Вт.

Рассекаем конструкцию сечениями I, II, III, IV, V, VI

Рисунок 1.3 - Конструкция покрытия здания рассеченная сечениями I-VI

 

Находим термическое сопротивление отдельных слоев конструкции по формуле:

- битумы нефтяные строительные и кровельные 2:

;

- дуб поперек волокон:

.

 

 

Определяем площади элементов:

=0,3*1=0,3 ;

=0,25*1=0,25 .

 

Определяем :

 

;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПК-31.09.КР

где – коэффициент теплопроводности слоя рассеченного сечением V, Вт/(м∙°С);

– коэффициент теплопроводности слоя изготовленного из материала 1, Вт/(м∙°С);

– коэффициент теплопроводности слоя изготовленного из материала 2,( = , где 0,25 – толщина отверстия, ( Вт/(м∙°С);

 

Подставив значения в формулу, получим:

 

;

Находим термическое сопротивление слоя рассеченного сечением V:

;

 

Зная термическое сопротивление 3-х слоев, найдем термическое сопротивление материала в сечении III по формуле:

;

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

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

– термическое сопротивление ограждающей конструкции

;

Подставив значения в эту формулу, получим:

;

Зная термическое сопротивление, можем узнать коэффициент теплопроводности по формуле:

Подставив значения в эту формулу, получим:

Вт/(м∙°С);

По TKП 45-2.04-43-2006 определяем то, что материал Х есть 112-пенополиуретан с =0,05 Вт/(м∙°С);

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПК-31.09.КР

Зная термическое сопротивления в сечениях III, IV, V, VI определяем термическое сопротивление в сечениях I и II по формуле:

Подставив значения в эту формулу, получим:

 

 

Термическое сопротивление элемента при условии деления его плоскостями, параллельными тепловому потоку рассчитаем по формуле:

;

Подставив значения в эту формулу, получим:

;

 

Термическое сопротивление элемента при условном делении его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку рассчитаем по формуле:

Подставив значения в эту формулу, получим:

Термический расчет конструкции выполняют согласно формуле:

Подставив значения в эту формулу, получим:

Данная стена не удовлетворяет требованиям СНБ 2.04.01-97 по сопротивлению теплопередаче, так как . Следовательно, увеличим слой пенополиуретана до 0,25.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПК-31.09.КР

Зная термическое сопротивления в сечениях III, IV, V, VI определяем термическое сопротивление в сечениях I и II по формуле:

Подставив значения в эту формулу, получим:

 

 

Термическое сопротивление элемента при условии деления его плоскостями, параллельными тепловому потоку рассчитаем по формуле:

;

Подставив значения в эту формулу, получим:

;

 

Термическое сопротивление элемента при условном делении его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку рассчитаем по формуле:

Подставив значения в эту формулу, получим:

Термический расчет конструкции выполняют согласно формуле:

Подставив значения в эту формулу, получим:

Вывод:

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

 

2.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПК-31.12.КР

Расчет температурного поля в многослойной конструкции.

Определить температуры на границах слоев многослойной конструкции наружной стены , тепловой поток и глубину промерзания при следующих данных: t_в = 18 °С, t_н = -25°С.

 

 

Рисунок 2.1 - Конструкция наружной стены здания

Рассчитаем величину теплового потока по формуле:

;

где – нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из штучных материалов согласно таблице 5.1 [1] R^норм = 3,2(м²∙°С)/Вт;

–температура внутри помещения, °С;

–температура снаружи помещения, °С;

 

Подставив значения в эту формулу, получим:

 

;

Температуру на поверхности внутренней стенки узнаем по формуле:

;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПК-31.12.КР

Подставив значения в эту формулу, получим:

;

Температуру между материалами B и A узнаем по формуле:

;

Подставив значения в эту формулу, получим:

;

Температуру между материалами A и E узнаем по формуле:

;

Подставив значения в эту формулу, получим:

;

 

Температуру на поверхности наружней стенки узнаем по формуле:

 

;

Подставив значения в эту формулу, получим:

 

;

Теплопередача через плоскую стенку показана на рис. 2.2:

Рисунок 2.2 - Теплопередача через плоскую стенку

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПК-31.12.КР

Определение глубины промерзания

 

Рисунок 2.3 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию

 

;

м.

Общая глубина промерзания составляет 0,174м.

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПК-31.12.КР

Рассмотрим данную задачу в случае, когда теплоизоляционный слой находится с внутренней стороны стены.

 

Рисунок 2.4 - Конструкция наружной стены здания

Рассчитаем величину теплового потока по формуле:

;

где – нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из штучных материалов согласно таблице 5.1 [1] R^норм = 3,2(м²∙°С)/Вт;

–температура внутри помещения, °С;

–температура снаружи помещения, °С;

 

Подставив значения в эту формулу, получим:

 

;

Температуру на поверхности внутренней стенки узнаем по формуле:

;

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПК-31.12.КР

Подставив значения в эту формулу, получим:

;

Температуру между материалами 1 и 2 узнаем по формуле:

;

Подставив значения в эту формулу, получим:

;

Температуру между материалами 2 и 3 узнаем по формуле:

;

Подставив значения в эту формулу, получим:

;

 

Температуру на поверхности наружней стенки узнаем по формуле:

 

;

Подставив значения в эту формулу, получим:

 

;

Теплопередача через плоскую стенку показана на рис. 2.5:

Рисунок 2.5 - Теплопередача через плоскую стенку

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПК-31.12.КР

Определение глубины промерзания

Рисунок 2.6 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию

 

;

м.

Общая глубина промерзания составляет:

δ_пр = Х+ 0,40;

где – толщина плотного силикатного бетона,м;

Подставив Х в формулу получим:

δ_пр = 0,113+ 0,40=0,513м;

Вывод: Глубина промерзания, в первом случае (наружная теплоизоляция) составляет 0,174м. (174 мм), во втором случае (внутренняя теплоизоляция) 0,513м (513 мм). Экономически целесообразнее делать наружную теплоизоляцию, при этом точка росы переносится в теплоизоляционный слой и стена незначительно промерзает в отличие от внутренней теплоизоляции. При наружной теплоизоляции ограждающая конструкция аккумулирует тепло, потери тепла минимальны.

 

 

3.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПК-31.12.КР

Определение сопротивления паропроницанию вертикальных и горизонтальных ограждающих конструкций.

Расчет наружной стены

Исходные данные:

· Температура внутреннего воздуха - t_B =18 °С.

· Относительная влажность - φ_отн = 50 %.

· Влажностной режим - нормальный,

· Витебская область.

Требуется: Рассчитать сопротивление паропроницанию наружной стены жилого здания.

Конструкцию наружной стены принимаем из задачи №1

 

А – Щебень и песок из перлита вспученного;

b = 0,40 м.

В – Плотный силикатный бетон;

a = 0,40 м.

Е – Кладка из силикатного кирпича

c = x

Рисунок 3.1 - Конструкция наружной стены здания

 

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

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

- Плотный силикатный бетон :

λ ₁ = 1,16Вт/( м ∙°С); S₁ = 10,90 Вт/(м² ∙°С); =0,11 мг/(м ∙ ч ∙ Па);

- Щебень и песок из перлита вспученного :

λ ₂ = 0,12 Вт/( м ∙°С); S₂ = 2,20 Вт/(м² ∙°С); =0,26 мг/(м ∙ ч ∙ Па);

- Кладка из силикатного кирпича :

λ ₃ = 0,81Вт/( м ∙°С); S₃ = 9,79 Вт/(м² ∙°С); =0,120 мг/(м ∙ ч ∙ Па);

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

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПК-31.12.КР

Для Витебской области средняя температура наружного воздуха за относительный период t_нот = -2,0 °С , средняя относительная влажность наружного воздуха за относительный период φ_нот = 82% .

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

е_н=424Па,

е_в = 0,01 φ_в ∙Е_в,

где φ_в – расчетная относительная влажность внутреннего воздуха,%;

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

Тогда: е_в= 0,01∙50∙2064=1032 Па.

Положение плоскости возможной конденсации в данной конструкции находится на границе щебня и песка из перлита вспученного и плотного силикатного бетона.

Определяем температуру в плоскости возможной конденсации по формуле:

где - температура внутреннего воздуха, принимается из условия.

– термическое сопротивление слоёв ограждающей конструкции от внутренней поверхности конструкции до плоскости возможной конденсации;

– сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, , найдём по формуле:

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

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

- термические сопротивления отдельных слоев конструкции, кв.м•°С/Вт, принимаем согласно данным задачи №1.

°С.

Максимальное парциальное давление водяного пара в плоскости возможной конденсации при t_K = 1,6°С составляет:

Е_к = 685 Па.

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

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ПК-31.12.КР

(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 отвечает требованиям СНБ 2.04.01-97 по сопротивлению паропроницанию, так как R_пв=7,97>R_nн.тр=0,61(м² ∙ ч ∙ Па) /мг.