Розрахункова температура зовнішнього повітря проектування. будівельна теплотехніка
В будівельна теплотехніка використовуються дані суміжних наукових областей (Теорії тепло- і масообміну, фізичної хімії, термодинаміки незворотних процесів і ін.), Методи моделювання і теорії подібності (зокрема, для інженерних розрахунків перенесення тепла і речовини), що забезпечують досягнення практичного ефекту при різноманітних зовнішніх умовах і різних співвідношеннях поверхонь і об'ємів в будівлях. Велике значення в будівельна теплотехніка мають натурні і лабораторні дослідження полів температури і вологості в конструкціях будівель, а також визначення теплофізичних характеристик будівельних матеріалів і конструкцій.
Методи і висновки будівельна теплотехніка використовуються при проектуванні огороджувальних конструкцій, які призначені для створення необхідних температурно-вологісних і санітарно-гігієнічних умов (з урахуванням дії систем опалення, вентиляції та кондиціонування повітря) в житлових, громадських і виробничих будівлях. значення будівельна теплотехніка особливо зросла у зв'язку з індустріалізацією будівництва, значних збільшенням масштабів застосування (в різноманітних кліматичних умовах) полегшених конструкцій і нових будівельних матеріалів.
Завдання забезпечення необхідних теплотехнічних якостей зовнішніх огороджувальних конструкцій вирішується наданням їм необхідних теплотривкості і опору теплопередачі. Допустима проникність конструкцій обмежується заданим опором повітропроникності. Нормальне стан вологості конструкцій досягається зменшенням початкового вологовмісту матеріалу і пристроєм вологоізоляції, а в шаруватих конструкціях, крім того, - доцільним розташуванням конструктивних шарів, виконаних з матеріалів з різними властивостями.
Опір теплопередачі повинне бути досить високим, з тим щоб в найбільш холодний період року забезпечувати гігієнічно допустимі температурні умови на поверхні конструкції, зверненої до приміщення. Теплотривкість конструкцій оцінюється їх здатність зберігати відносну сталість температури в приміщеннях при періодичних коливаннях температури повітряного середовища, Що межує з конструкціями, і потоку що проходить через них тепла. Ступінь теплотривкості конструкції в цілому значною мірою визначається фізичними властивостями матеріалу, з якого виконаний зовнішній шар конструкції, що сприймає різкі коливання температури. При розрахунку теплотривкості застосовуються методи будівельна теплотехніка, Засновані на рішенні диференціальних рівнянь для періодично змінюються умов теплообміну. Порушення одномірності передачі тепла всередині огороджувальних конструкцій в місцях теплопровідних включень, в стиках панелей і кутах стін викликає небажане зниження температури на поверхнях конструкцій, звернених до приміщення, що вимагає відповідного підвищення їх теплозахисних властивостей. Методи розрахунку в цих випадках пов'язані з чисельним рішенням диференціального рівняння двовимірного температурного поля ( Лапласа рівняння ).
Розподіл температур в конструкціях будівель змінюється і при проникненні всередину конструкцій холодного повітря. Фільтрація повітря відбувається в основному через вікна, стики конструкцій та ін. Нещільності, але в деякій мірі і крізь товщу самих огорож. Розроблено відповідні методи розрахунку змін температурного поля при сталій фільтрації повітря. Опір повітропроникності у всіх елементів огороджень повинна бути більше нормативних величин, встановлених Будівельними нормами і правилами.
При вивченні вологісного стану огороджувальних конструкцій в будівельна теплотехніка розглядаються процеси перенесення вологи, що відбуваються під впливом різниці потенціалів перенесення. Перенесення вологи в межах гигроскопической вологості матеріалів відбувається в основному внаслідок дифузії в парообразной фазі і в адсорбованому стані; за потенціал перенесення в цьому випадку приймається парціальний тиск водяної пари в повітрі, що заповнює пори матеріалу. В СРСР набув поширення графоаналітичний метод розрахунку ймовірності і кількості що конденсується всередині конструкцій вологи при дифузії водяної пари в сталих умовах. Більш точне рішення для нестаціонарних умов може бути отримано рішенням диференціальних рівнянь переносу вологи, зокрема за допомогою різних пристроїв обчислювальної техніки, в тому числі використовують методи фізичної аналогії (гідравлічні інтегратори).
Літ .: Ликов А. В., Теоретичні основи будівельної теплофізики, Мінськ, 1961; Богословський В. Н., Будівельна теплофізика, М., 1970; Фокін К. Ф., Будівельна теплотехніка огороджувальних частин будівель, 4 видавництва., М., 1973; Іллінський В. М., Будівельна теплофізика, М., 1974.
В. М. Ільїнський.
Стаття про слово " будівельна теплотехніка"У Великій радянської Енциклопедії була прочитана 2797 раз
Лабораторна робота №1
завдання: Підібрати товщину шару, що утеплює для горищного перекриття з штучних матеріалів, в житловому будинку в м Стародуб. Конструкція панелі: внутрішній несучий шар - залізобетон, 120 мм, утеплюючий шар - гравій керамзитовий щільністю g 0\u003d 600 кг / м 3, Стяжка -з цементно-вапняний розчину, 40 мм. Максимальна товщина утеплювача - 300 мм.
Визначаємо необхідну приведений опір ОК теплопередачі з умов енергозбереження:
За СНиП 2.01.01-82 «Будівельна кліматологія і геофізика» визначаємо для м Стародуб:
Відповідно до глави СНиП «Житлові будинки» розрахункову температуру внутрішнього повітря приймаємо 18 ° С, тому що
За табл. 1, застосовуючи інтерполяцію, визначаємо значення:
для горищного перекриття, житлових будинків при ГСОП \u003d 4000 ° С × добу, м2 × ° С / Вт, а при ГСОП \u003d 6000 ° С × добу, м2 × ° С / Вт. Геометрична інтерпретація лінійної інтерполяції представлена \u200b\u200bна малюнку. Значення, що відповідає ГСОП \u003d 4121 ° С × добу, обчислюємо:
Визначаємо необхідний опір теплопередачі з санітарно-гігієнічних і комфортних умов:
За табл. 2 коефіцієнт n, що враховує положення ОК по відношенню до зовнішнього повітря дорівнює 1.
За табл. 3 нормативний температурний перепад між температурою внутрішнього повітря і внутрішньою поверхнею ОК покриттів і горищних перекриттів Dtн \u003d 3 ° С.
За табл. 4 коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні ОК aв \u003d 8,7 Вт / м2 × ° С.
По карті додатки 1 зона вологості - нормальна. вологісний режим приміщень нормальний (відповідно до глави СНиП «Житлові будинки» і табл. 6). За табл. 7 умови експлуатації ОК - Б.
За додатком 2 приймаємо розрахункові коефіцієнти теплопровідності використаних в конструкції матеріалів:
залізобетон 2500 кг / м3-l1 \u003d 2,04 Вт / м × ° С;
гравій керамзитовий (ГОСТ9759-83) 600 кг / м3 - l2 \u003d 0,20 Вт / м × ° С;
цементно вапняний розчин - l3 \u003d 0,81 Вт / м × ° С.
В основному умови теплотехнічного розрахунку прирівнюємо праву і ліву частини, підставляємо вираз для Ro і розкриваємо його для випадку тришарової ОК:
Висловлюємо з останнього рівняння товщину шару, що утеплює і обчислюємо її:
Висновок: товщина шару, що утеплює в 0,6967 м нереальна для даної конструкції, так як загальна товщина горищного перекриття буде складати при цьому 0,12 + 0,6967 + 0,04 \u003d 0,857 м, а вага панелі розміром 3 ´ 3 м буде не менше (0,12 ´ 2500+0,697´ 600+0,04´ 1600)´ 3´ 3 \u003d 7040 кг (2500 і 1600 кг / м 3 - щільності відповідно залізобетону і цементно вапняного розчину в сухому стані). Таким чином, застосування для утеплювального шару гравію керамзитового щільністю 600 кг / м 3 неможливо при заданих умовах експлуатації.
Визначимо необхідне значення коефіцієнта теплопровідності утеплювального шару при максимальній товщині 300 мм. Товщина шару, що утеплює при цьому може скласти d 2 \u003d 0,46-0,12-0,04 \u003d 0,3 м.
Для цього висловимо із загального умови теплотехнічного розрахунку не товщину, а коефіцієнт теплопровідності утеплювального шару:
За додатком 2 визначаємо, що гравію керамзитового, що застосовуються у виробництві двошарових панелей, близьким коефіцієнтом теплопровідності володіє Вермикуліт спучений (ГОСТ 12865-67) 100 кг / м3 (l \u003d 0,08 Вт / м × ° С).
Висновок: приймаємо наступну конструкцію горищного перекриття для експлуатації в житловому будинку м Стародуб: несучий шар - залізобетон, 120 мм, утеплюючий шар - гравій керамзитовий щільністю 100 кг / м3, 300 мм, стяжка - цементно-вапняного розчин, 40 мм.
Приведений опір теплопередачі стіновий панелі даної конструкції складає
що більше необхідного опору теплопередачі.
Лабораторна робота №2
Визначення можливості утворення конденсату на внутрішній поверхні ОК
завдання: для захисної конструкції, запроектованої в прикладі 1, перевірити можливість утворення конденсату на її внутрішній поверхні для двох випадків:
- Конструкція не містить теплопровідних включень.
- Конструкція має залізобетонне теплопровідних включень типу IV розмірами а \u003d 85 мм, з \u003d 250 мм.
Вихідні дані для розрахунку:
температура зовнішнього повітря t н \u003d -31 ° С;
температури по психрометри Августа:
сухого термометра (температура внутрішнього повітря) tв =21 ° С;
вологого термометра t вл \u003d 19 ° С.
Визначаємо температуру внутрішньої поверхні ОК для конструкції без теплопровідних включень. Загальна приведений опір ОК теплопередачі вже визначено в прикладі 1: R про \u003d 4,02 м 2×° З / Вт. Значення коефіцієнтів n і a в також збігаються з прийнятими в прикладі 1. За формулою (11) маємо
Визначаємо температуру внутрішньої поверхні ОК в районі теплопровідного включення за формулою (12).
Опір ОК теплопередачі поза теплопровідного включення збігається із загальним приведеним опором ОК теплопередачі Rо:
Опір ОК теплопередачі в районі теплопровідного включення визначаємо за формулою (4) як для теплотехнічне однорідного багатошарового (тришарового) огорожі з урахуванням (5), (6):
М2 × ° С / Вт.
Для визначення коефіцієнта h обчислюємо і. За табл. 9, інтерполіруя, визначаємо h \u003d 0,39.
За формулою (12) визначаємо температуру внутрішньої поверхні ОК в районі теплопровідного включення
Визначаємо температуру точки роси
За даними психрометра (tсух \u003d tв \u003d 21 ° С, TВЛ \u003d 19 ° С, Dt \u003d tсух-TВЛ \u003d 2 ° С) визначаємо відносну вологість повітря за допомогою табл. 11:
j \u003d 81%.
За температурі внутрішнього повітря t в =21 ° С, користуючись табл. 12, визначаємо максимальну пружність водяної пари:
Е \u003d 18,65 мм. рт. ст.
За формулою (14) визначаємо дійсну пружність водяної пари:
мм. рт. ст.
Користуючись табл. 12 «в зворотному порядку», визначаємо: при якій температурі дане значення дійсної пружності стане максимальним. Як випливає з таблиці, значення 15,09 мм. рт. ст. відповідає температура 17,6 ° С. Вона і є температурою точки роси.
tр \u003d 17,6 ° С. утеплювач перекриття конденсат стіна
а) Так як температура точки роси нижча за температуру внутрішньої поверхні ОК поза теплопровідного включення (tр \u003d 17,6< tв=19,51 °С), в этих местах образования конденсата при данных температурно-влажностных условиях не ожидается.
б) У той же час в районі теплопровідного включення температура внутрішньої поверхні ОК нижче температури точки роси (tв \u003d 19,87\u003e tр \u003d 17,6 ° С). Таким чином, в районі теплопровідного включення на внутрішній поверхні ОК неможливе утворення конденсату.
Лабораторна робота №3
завдання : Підібрати утеплювач для зовнішньої стіни житлового будинку в м Тулі. Стіна виконана у вигляді полегшеної (колодцевой) кладки товщиною в 2 цегли з матеріалом, що утеплює шаром.
Зовнішній і внутрішній шари кладки мають товщину Ѕ цеглини. Перев'язка між зовнішнім і внутрішніми шарами здійснюється через 6 цегли (між гранями стінок колодязів). Цеглу глиняну звичайну на цементно-піщаному розчині. Орієнтовно прийняти в якості утеплювача шлакопемзобетон щільністю 1200 кг / м 3. Оздоблювальними шарами знехтувати.
Визначаємо необхідну приведений опір ОК теплопередачі, як це показано в прикладі розрахунку однорідної ОК.
Визначаємо необхідну приведений опір ОК теплопередачі з умов енергозбереження:
За СНиП 2.01.01-82 «Будівельна кліматологія і геофізика» визначаємо для г.Тула:
Відповідно до глави СНиП «Житлові будинки» розрахункову температуру внутрішнього повітря приймаємо 18 ° С.
Обчислюємо градусо-добу опалювального періоду:
За табл. 1, застосовуючи інтерполяцію, визначаємо значення: для стін житлових будинків при ГСОП \u003d 4000 ° С × добу, м2 × ° С / Вт, а при ГСОП \u003d 6000 ° С × добу, м2 × ° С / Вт. Геометрична інтерпретація лінійної інтерполяції представлена \u200b\u200bна малюнку. Значення, що відповідає ГСОП \u003d 4513 ° С × добу, обчислюємо:
В подальший розрахунок вводимо значення, отримане з умови енергозбереження, як максимальне.
Умови експлуатації ОК (як і в тому ж прикладі) Б.
За додатком 2 приймаємо розрахункові коефіцієнти теплопровідності використаних в конструкції матеріалів:
Цеглу глиняну звичайну на цементно-піщаному розчині - lкірп \u003d 0,81 Вт / м × ° С; шлакопемзобетон щільністю 1200 кг / м3 - lутепл \u003d 0,47 Вт / м × ° С;
Для розрахунку приймаємо частина конструкції, що містить в собі стінку «колодязя» і по половині «колодязя» з кожного боку. По висоті конструкція однорідна, тому розрахунок проводимо для ділянки висотою 1 м.
Площинами, паралельними напрямку теплового потоку, розрізаємо конструкцію на 3 теплотехнічне однорідних ділянки, з яких 1 й і 3 й є багатошаровими (і однаковими в даному випадку), а 2 й - одношаровим.
Визначаємо термічні опору ділянок: для одношарового ділянки 2 по формулі (6):
для однакових тришарових ділянок 1 і 3 за формулою (5)
Визначаємо термічний опір ОК R а за формулою (8). Так як розрахунок ведеться для ділянки конструкції висотою 1 м, площі ділянок чисельно рівні їх довжині.
= м2 ×° З / Вт.
Площинами, перпендикулярними напрямку теплового потоку, розрізаємо конструкцію на 3 одношарових ділянки (умовно позначимо їх як 4 й, 5й і 6 й), З яких 4 й і 6 й є теплотехнічне однорідними (і однаковими в даному випадку), а 5 й - неоднорідним.
Обчислюємо термічні опору кожної ділянки:
для теплотехнічне однорідних ділянок за формулою (6):
для неоднорідної ділянки слід скористатися процедурою, застосованої в п. 4:
Розглядаючи тільки цю ділянку, площинами, паралельними напрямку теплового потоку, розрізаємо його на три однорідних одношарових ділянки (5-1, 5-2 і 5-3, ділянки 5-1 і 5-3 однакові).
Визначаємо термічний опір кожної ділянки за формулою (6):
Визначаємо термічний опір 5-го ділянки за формулою (8):
Визначаємо термічний опір ОК Rб \u200b\u200bяк суму опорів окремих ділянок:
Оцінимо застосовність даної методики в нашому випадку.
що менше припустимих 25%. Крім того, конструкція стіни плоска. Таким чином, розрахункова методика може бути застосована в даному випадку.
Обчислюємо термічний опір ОК за формулою (9):
Обчислюємо загальний опір ОК теплопередачі за формулою (7):
висновок: Застосування в даній конструкції як утеплювач керамзиту щільністю 800 кг / м3 не забезпечує достатню для житлового будинку в м Москві опір теплопередачі:
Потрібно застосувати більш ефективні в теплотехнічному відношенні матеріали, або збільшити товщину кладки, або збільшити відстань між стінками «колодязів».
література
- СНиП II-3-79 **. Будівельна теплотехніка / Держбуд СРСР. - ЦІТП Держбуду СРСР, 1986. - 32 с.
- СНиП 2.01.01-82. Будівельна кліматологія і геофізика / Держбуд СРСР. - М .: Стройиздат, 1983. - 136 с.
БУДІВЕЛЬНІ НОРМИ І ПРАВИЛА
Будівельна теплотехніка engineering heat technology Дата введення - 01.03.2003 р
ПЕРЕДМОВА
1. РОЗРОБЛЕНІ: НИИСФ Держбуду СРСР з участю НІІЕС і ЦНІІпромзданій Держбуду СРСР, ЦНДІЕП житла Госгражданстроя, ЦНІІЕПсельстроя СРСР, МІСД ім. В. В. Куйбишева Мінвузу СРСР, ВЦНИИОТ ВЦРПС, НДІ загальної та комунальної гігієни ім. А. Н. Сисіна Академії медичних наук СРСР, НДІ Мосстроя і МНІІТЕП Мосгорисполкома.
2. ПІДГОТОВЛЕНО: Проектної академією "KAZGOR" в зв'язку з переробкою державних нормативів в галузі архітектури, містобудування та будівництва і перекладом на державну мову.
3. ПРЕДСТАВЛЕНІ: Управлінням технічного нормування і нових технологійв будівництві Комітету у справах будівництва Міністерства індустрії і торгівлі Республіки Казахстан (МІІТа РК).
5. Справжні СНиП РКпредставляют собою автентичний текст СНиП ІІ-3-79 * «Будівельна теплотехніка» російською мовою, продовженої дії на території РК з 1.01.1992 р листом Госархстроя РК від 6.01.1992 р № АК-6-20- 19 і рекомендованого до застосування зі * листом Мінбуду РК від 03.03.97 р № АК-12-1-9-318 і переклад на державну мову.
6. ЗАМІСТЬ: СНиП ІІ-3-79 *.
1. Загальні положення
2. Опір теплопередачі огороджувальних конструкцій
3. Теплотривкість огороджувальних конструкцій
4. теплозасвоєння поверхні підлоги
5. Опір повітропроникності огороджувальних конструкцій
6. Опір паропроніцанію огороджувальних конструкцій
Додаток 1*. Зони вологості території Казахстану та СНД
Додаток 2. Умови експлуатації огороджувальних конструкцій в залежності
від вологісного режиму приміщень і зон вологості
Додаток 3 *. Теплотехнічні показники будівельних матеріалів і конструкцій
Додаток 4. Технічне опір замкнутих повітряних прошарків
Додаток 5 *. Схеми теплопровідних включень в огороджувальних конструкціях
Додаток 6 *. Довідкове. Приведений опір теплопередачі вікон,
балконних дверей і ліхтарів
Додаток 7. Коефіцієнти поглинання сонячної радіації матеріалом зовнішньої
Поверхні огороджувальної конструкції
Додаток 8. Коефіцієнти теплопропусканія сонцезахисних пристроїв
Додаток 9 *. Опір повітропроникності матеріалів і конструкцій
Пріложеніе10 *. виключено
Додаток 11 *. Опір паропроніцанію листових матеріалів
і тонких шарів пароізоляції
Додаток 12 *. виключено
Додаток 13 *. Довідкове. Коефіцієнт теплотехнічної однорідності r
панельних стін
1. Загальні положення
1.1. Ці норми будівельної теплотехніки повинні дотримуватися при проектуванні огороджувальних конструкцій (зовнішніх і внутрішніх стін, Перегородок, покриттів, горищних і міжповерхових перекриттів, підлог, заповнень прорізів: вікон, ліхтарів, дверей, воріт) нових і реконструйованих будівель і споруд різного призначення (житлових, громадських 1, виробничих і допоміжних промислових підприємств, сільськогосподарських та складських 2) з нормованими температурою або температурою і відносною вологістю внутрішнього повітря.
1.2. З метою скорочення втрат тепла в зимовий період і надходжень тепла в літній період при проектуванні будинків і споруд слід передбачати:
а) об'ємно-планувальні рішення з урахуванням забезпечення найменшої площі огороджувальних конструкцій;
б) сонцезахист світлових прорізів відповідно до нормативної величиною коефіцієнта теплопропусканія сонцезахисних пристроїв;
в) площа світлових прорізів відповідно до нормованим значенням коефіцієнта природної освітленості;
г) раціональне застосування ефективних теплоізоляційних матеріалів;
д) ущільнення притворів і фальців в заповненнях прорізів і сполучень елементів (швів) в зовнішніх стінах і покриттях.
1.3. Вологісний режим приміщень будівель і споруд в зимовий період в залежності від відносної вологості і температури внутрішнього повітря слід встановлювати по табл. 1.
Таблиця 1
1 Номенклатура громадських будівель в цій главі СНіП прийнята відповідно спріл. 1 * до СНіП РК 3.02-02-2001.
2 Далі в тексті для стислості будівлі і споруди: складські, сільськогосподарські та виробничі промислових підприємств, коли норми відносяться до всіх цих будівель і споруд, об'єднуються терміном «виробничі».
Зони вологості території Казахстану та СНД слід приймати за додатком. 1 *.
Умови експлуатації огороджувальних конструкцій в залежності від вологісного режиму приміщень і зон вологості району будівництва належить встановлювати по дод. 2.
1.4. Гідроізоляцію стін від зволоження грунтовою вологою слід передбачати (з урахуванням матеріалу і конструкції стін):
горизонтальну - в стінах (зовнішніх, внутрішніх і перегородках) вище вимощення будівлі або споруди, а також нижче рівня підлоги цокольного або підвального поверху;
вертикальну - підземної частини стін з урахуванням гідрогеологічних умов і призначення приміщень.
1.5*. При проектуванні будинків і споруд слід передбачати захист внутрішньої і зовнішньої поверхонь стін від впливу вологи (виробничої і побутової) і атмосферних опадів (пристроєм облицювання або штукатурки, забарвленням водостійкими складами і ін.) З урахуванням матеріалу стін, умов їх експлуатації і вимог нормативних документів по проектування окремих видів будівель, споруд і будівельних конструкцій.
У багатошарових зовнішніх стінах виробничих будівель з вологим або мокрим режимом приміщень допускається передбачати влаштування вентильованих повітряних прошарків, а при безпосередньому періодичному зволоженні стін приміщень - пристрій вентильованого прошарку із захистом внутрішньої поверхні від впливу вологи.
1.6. У зовнішніх стінах будівель і споруд з сухим або нормальним режимом приміщень допускається передбачати не вентильовані (замкнуті) повітряні прошарки і канали заввишки не більше висоти поверху і не більше 6 м.
1.7. Підлоги на грунті в приміщеннях з нормованою температурою внутрішнього повітря, розташовані вище вимощення будівлі або нижче її не більше ніж на 0,5 м, повинні бути утеплені в зоні примикання підлоги до зовнішніх стін шириною 0,8 м шляхом укладання по грунту шару неорганічного вологостійкого утеплювача товщиною, яка визначається з умови забезпечення термічного опору цього шару утеплювача не менше термічного опору зовнішньої стіни.
