Задачи по строительной физике

Контрольная работа

Задание 1. Определить достаточность сопротивления теплопередачи наружной кирпичной стены слоистой кладки с внутренним утепляющим слоем из пенополистирольных плит с объемной массой 100 кг/м 3 . Место строительства: Казань. Параметры кладки: Х1 = 250 мм, Х2 = 150 мм, Х3 = 120 мм.

Исходные данные, принятые согласно СНиП 23-01-99 (2003) «Строительная климатология» и ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

Место строительства – г. Казань;

  • Зона влажности – нормальная;

Продолжительность отопительного периода z ht = 215 суток

Средняя расчетная температура отопительного периода tht = -5,2 о С.

Температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 t ext = — 32 о С.

Расчетная температура внутреннего воздуха здания t int = + 20 о С

Влажность воздуха: = 55 %;

  • Влажностный режим помещения – нормальный.

Условия эксплуатации ограждающих

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения а int = 8,7 Вт/м2 °С

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения a ext = 23 Вт/м2 °С.

Рис.1 Расчётная схема

Необходимые данные о конструктивных слоях стены для теплотехнического расчёта сведены в таблицу.

п/п

Наименование материала

, кг/м 3

δ, м

, Вт/(м*°С)

R, м 2 *°С/Вт

1

Кирпичная кладка из пустотного кирпича (облицовочного)

1600

0,120

0,47

0,255

2

Плиты пенополистирольные

100

0,150

0,041

3,659

3

Кирпичная кладка из пустотного кирпича

1200

0,250

0,35

0,714

Нормируемые теплотехнические показатели материалов стены определяются по приложению Д СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий».

Порядок расчета

1. Определение градусо-суток отопительного периода (ГСОП) по формуле (2) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»:

D d = (tint – tht )·zht

D d = (20–(–5,2)) * 215 = 5418 о С сут.

где t int — расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t ht — средняя температура наружного воздуха, °С;

z ht — продолжительность, сут, отопительного периода.

2. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен по формуле (1) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»:

R req = a * Dd + b

R req = 0,00035 * 5418 + 1,4 = 3,30 м2 *°С/Вт

где a, b — коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы (4) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» для соответствующих групп зданий, принимаемые a = 0,00035 и b = 1,4.

Для наружных стен из кирпича с утеплителем следует принимать приведенное сопротивление теплопередаче Rr 0 с учетом коэффициента теплотехнической однородности r, который для стен толщиной 510 мм равен 0,74 (согласно п.8.17 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»)

R r 0 = R0 * r

где R 0 – общее сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, м2 *°С/Вт

Расчёт ведётся из условия равенства R r 0 = Rreq следовательно

R 0 = Rreq / r

R 0 = 3,30 / 0,74 = 4,0 м2 *°С/Вт

Для многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями формула принимает вид:

R 0 = Rsi + Rk + Rse

где R si = 1/аint , аint – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения Вт/м2 *°С.

R se = 1/aext , aext — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения Вт/м2 *°С .

R k – термическое сопротивление ограждающей конструкции, м2 *С/Вт, с последовательно расположенным однородными слоями, определяемое по формуле:

Rk = R1 + R2 +….. + Rn

где R 1 + R2 +….. + Rn – термические сопротивления отдельных слоев ограждающий конструкции.

R 0 = 1/8,7+0,255+3,659+0,714+1/23 = 4,79 м2 *°С/Вт.

Условие R 0 = 4,79 м2 *°С/Вт > = 3,30 м2 *°С/Вт выполняется.

Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований

тепловой защиты здания

1. Проверяем выполнение условия .

Расчетный температурный перепад Dt 0 , °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин Dtn ,°C, установленных в таблице 5 СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий», и определяется по формуле:

где n – коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 6 СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»,

t int — расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t ext — температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92;

R 0 — приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций, м2 ·°С/Вт;

a int — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м2 ·°С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий».

= º С.

Согласно таблице 5 СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» , условие, = 1,248 < , выполняется.

2. Проверяем выполнение условия

Температура внутренней поверхности должна быть больше температуры точки росы.

Для расчета используем формулу 25 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»

= t

int

  • [n (t

int

  • t

ext

] / (R

o

a

int

= º С.

Согласно приложению Р СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» для температуры внутреннего воздуха = 20ºС и относительной влажности = 55 % температура точки росы = 10,69ºС, следовательно, условие, 10,69ºС, выполняется.

Вывод

Ограждающая конструкция удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.

Задание 8. Определить расчетную температуру воздуха в теплом подвале t bc int , °C 9-этажного жилого дома. Высота подвала – 2,5 м. Наружные стены выполнены из бетонных блоков толщиной 600 мм и заглубленные в грунт на 1,25 м. В подвале проходит трубопровод отопительной системы диаметром 100 мм с температурой теплоносителя 95°С. Пол в подвале бетонный. Здание оборудовано газовыми плитами. Город строительства: Казань. Размеры подвала: ширина 10,5 м, длина 36 м. Длина трубопровода 72 метра.

Исходные данные.

Исходные данные, принятые согласно СНиП 23-01-99 (2003) «Строительная климатология» и ГОСТ 30494-96 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях».

Место строительства – г. Казань;

  • Зона влажности – нормальная;

Продолжительность отопительного периода z ht = 215 суток;

Средняя расчетная температура отопительного периода tht = -5,2 о С;

Температура наиболее холодной пятидневки t ext = — 32 о С;

Расчетная температура внутреннего воздуха здания t int = + 20 о С;

  • Влажность воздуха: = 55 %;
  • Влажностный режим помещения – нормальный;

Условия эксплуатации ограждающих

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения (стен) а int = 8,7 Вт/м2 °С;

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения (стен) a ext = 23 Вт/м2 °С;

Расчетная температура воздуха в теплом подвале t b int = + 2 о С.

Порядок расчета.

Определяют температуру воздуха в подвале t int , °С, по формуле:

Сначала определяем все компоненты формулы:

  • t int – расчетная температура воздуха в помещении над подвалом, принимаемая tint = + 20 °С;
  • t ext – расчетная температура наиболее холодной пятидневки, принимаемая text = -32 °С;
  • q pi – нормативная плотность теплового потока через поверхность теплоизоляции, приходящаяся на 1 п.м трубопровода i-го диаметра с учетом теплопотерь через изолированные опоры, фланцевые соединения и арматуру, Вт/м;
  • принимается по СНиП 2.04.14-88*;
  • для подвала значение qpi = 35,2 Вт/м;
  • l pi – длина трубопровода i-го диаметра, м, принимается по проекту, в данном случае lpi = 72 м;
  • c – удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг * °С);
  • A b — площадь подвала (цокольного перекрытия), Ab = 378 м2 ;
  • R 0 b.c – сопротивление теплопередаче наружных стен подвала над уровнем земли принимают согласно п. 9.3.4 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» и определяют согласно формуле:

R o b.c = n * Ro req ;

где R 0 req — нормируемое сопротивление теплопередаче перекрытий над подвалом, определяемое согласно СНиП 23-02 в зависимости от градусо-суток отопительного периода климатического района строительства. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен по формуле (1) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»:

R 0 req = a * Dd + b

R 0 req = 0,00035 * 5418 + 1,4 = 3,30 м2 *°С/Вт

где a, b — коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы (4) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» для соответствующих групп зданий, принимаемые a = 0,00035 и b = 1,4.

n — коэффициент, определяемый по формуле:

n = (t int — tb int ) / (tint — text )

где t int — расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С;

t ext — температура наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92;

t b int — расчетная температура воздуха в чердаке, = + 2°С,

n = (20 — 2) / (20 – (-32)) = 0,35

R o b.c = 0,35 * 3,30 = 1,16 м2 *°С/Вт;

  • V b — объем воздуха, заполняющего пространство подвала, м3 ;
  • Vb = 10,5*36*2,5 = 945 м3 ;
  • I — кратность воздухообмена в подвале, ч -1 : при прокладке в подвале газовых труб I = 1,0 ч-1 , в остальных случаях I = 0,5 ч-1 ;
  • γ — плотность воздуха в подвале, кг/м 3 , принимаемая равной γ = 1,2 кг/м3 ;
  • A b.w — площадь наружных стен подвала над уровнем земли, м2 ;
  • Ab.w = 2*(12,6*1,25) + 2*(37,2*1,25) = 124,5 м2 ;
  • R o b.w — сопротивление теплопередаче наружных стен подвала над уровнем земли принимают согласно 9.3.2 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» равным сопротивлению теплопередаче наружных стен.

Определение градусо-суток отопительного периода (ГСОП) по формуле 2 СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий»:

D d = (tb int – tht )·zht

D d = (2 – (–5,2)) * 215 = 1548 о С сут.

где t b int — расчетная средняя температура внутреннего воздуха подвала, равная +2°С;

t ht — средняя температура наружного воздуха, °С;

z ht – продолжительность отопительного периода, сут.

R 0 b.w = a * Dd + b

R 0 b.w = 0,00035 * 1548 + 1,4 = 1,94 м2 *°С/Вт

где a, b — коэффициенты, значения которых следует принимать по данным таблицы (4) СНиП 23-02–2003 «Тепловая защита зданий» для соответствующих групп зданий, принимаемые a = 0,00035 и b = 1,4.

  • A s — площадь пола и стен подвала, контактирующих с грунтом, м2 ;
  • Аs = 12,6*37,2 + 2*(12,6*1,25) + 2*(37,2*1,25) = 593,22 м2 ;

— R 0 s — приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций заглубленной части подвала определим согласно 9.3.3 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» как для неутепленных полов на грунте в случае, когда материалы пола и стены имеют расчетные коэффициенты теплопроводности l ³ 1,2 Вт/(м·°С).