fizika sredy

Разработать конструктивное решение наружной стены с узлами
примыкания к несущим конструкциям и обеспечить нормативный уровень
основных параметров теплозащиты для жилого дома в г.Дудинка,
Красноярский край.Тип конструкции наружной стены –трехслойная,
конструктивная система здания –каркасная. Узлы для детальной
проработки 3 и 4 для каркасной конструктивной системы.
1 Наружные климатические условия
Установлены для г. Дудинка:
а) расчетная температура наружного воздуха tн= -46 °С определена
по таблице 3.1 СП 131.13330 «Строительная климатология» как
температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;
б) средняя температура наружного воздуха за отопительный период
tот = -15,2 °С;
в) продолжительность отопительного периода zот = 296сут.
определены по таблице 3.1 СП 131.13330 для периода со среднесуточной
температурой наружного воздуха не более 8 °С (для жилогоздания);
г) зона влажности места строительства –сухая, определена по
«Картеон влажности» СП 50.13330;
t
д) средняя годовая температура наружного воздуха нгод= -9,8 °С
определена по таблице 5.1 СП 131.13330;
е) среднее годовое парциальное давление водяного пара наружного
воздуха, eн = 410 Па определено по таблице 7.1 СП 131.13330.
2 Параметры внутренней среды помещений
Расчетные параметры внутренней среды помещений установлены
для жилого здания:
а) температура внутреннего воздуха tв = 20 °С определена по
ГОСТ 30494;
б) относительная влажность внутреннего воздуха φв = 55 %
определена по СП 50.13330 как для помещений жилых зданий.
Температура внутреннего воздуха tв и его относительная влажность
φвопределяют влажностный режим помещений как нормальный (согласно
таблицы 1 СП 50.13330).
3 Определение влажностных условий эксплуатации
ограждающих конструкций
Влажностные условия эксплуатации ограждающих конструкций
определены в зависимости от нормального влажностного режима
помещения (п. 2) и сухойзоны влажности места строительства (п. 1, г) как
А (согласно таблицы 2 СП 50.13330). В соответствии с этим принимаем
теплотехнические характеристики материалов по графе А – λа и
Sа.
4 Требуемое сопротивление теплопередаче R0тр
Климатические условия места строительства
градуссутками отопительного периода ГСОП:
определяются
ГСОП =(tв-tот)⋅zот=(20-(-15,2,))⋅296=10419,2⁰С⋅сут.3
Значение ГСОП отличается от табличных значений (таблица 3 СП
50.13330) в связи с чем воспользуемся приложением к ней. Так как в
заданных узлах 3 и 4 представлено три типа ограждающих конструкций:
стена, покрытие и окно требуемое сопротивление теплопередаче
определим для каждого из них:
для стен:
R0тр =a⋅ГСОП+b =0,00035⋅10419,2+1,4 =5,04м2 ⋅⁰С Вт, где
а =0,00035 и b = 1,4 приняты для стен жилых зданий.
для покрытия:
R0тр=0,0005⋅10419,2+2,2 =7,4м2 ⋅⁰С Вт,
где а =0,0005 и b = 2,2 приняты для покрытий жилых зданий.
Для окон:
R0тр=0,00005⋅10419,2+0,3=0,82м2 ⋅⁰С Вт
5 Разработка конструктивного решения наружных стен и
определение основных параметров теплозащиты
5.1 Выбор конструктивной схемы наружной стены
Для детальной разработки задана трехслойная конструкция
наружной стены с облицовочным кирпичом. Схема этой конструкции
приведена на рисунке Д1.
Конструктивная система здания –каркасная. Наружная стена в
пределах каждого этажа опирается на
железобетонное перекрытие.
1
– Внутренняя штукатурка
2
– Конструкционный слой
3
– Теплоизоляционный слой 4 –
Облицовка.
Рисунок Д1 – Конструкция наружной стены
5.2 Подбор материалов и изделий
Материалы для функциональных слоев приняты по приложению С
СП 50.13330.2012 и приведены в таблице Д1.
Таблица Д1 – Теплотехнические характеристики материалов наружной
стены
№
сло
я
Наименование
материала
Плот Теплопроводност Паропроницаемос
ть μ, мг/(м·ч·Па) Теплоусвоени
ь λБ,
е SБ,
ность
Вт/(м·°С)
Вт/(м2·°С)
ρ,
3
кг/м
Внутренняя
штукатурка
1
1700
0,87
0,098
10,42
Конструкционны
й слой
2
1000
0,41
0,11
6,49
100
0,045
0,032
0,59
1400
0,76
0,44
9,01
Теплоизоляция
3
4
Облицовочный
кирпич
5.3 Обеспечение необходимого сопротивления теплопередаче по
глади наружной стены
Зададимся толщинами функциональных слоев:
внутренняя штукатурка – δ1 = 20 мм = 0,02 м;
конструкционный слой из кирпича – δ2 = 250 мм = 0,25 м;
облицовочный кирпич – δ4 = 120 мм = 0,12 м.
Толщину теплоизоляционного слоя δ3 определим по формуле:
δ3 =(𝑅тр δ3 = (5,04 −
0,02
0,87
−
δ1
ʎ1
0,25
0,41
−
−
δ2
ʎ2
−
0,12
0,76
δ4
ʎ4
−
−
1
8,7
1
𝛼н
−
−
1
23
1
𝛼в
) ∗ ʎ3=
) ∗ 0,045=0,18~0,2 м.
Так как плиты из минеральной ваты выпускают ограниченного
типоразмера, принимаем толщину плиты теплоизоляции 0,2 м = 20 см.
Уточняем сопротивление теплопередаче наружной стены с δ3 = 0,2 м:
𝑅ок =
1
8,7
+
1
23
+
0,02
0,87
+
0,25
0,41
+
0,2
0,045
+
0,12
=5,376
0,76
Условие обеспечения необходимого сопротивления теплопередаче по
глади наружной стены выполняется.
тр
𝑅ок ≥𝑅0
5,376 > 5,04
5.3.1 Уточнение расчетной температуры наружного воздуха
Рассчитаем тепловую инерцию проектируемой наружной стены:
δ1 𝑠1
δ2 𝑠2
δẟ3 𝑠3
δẟ 𝑠
+ 44
ʎ1
ʎ2
ʎ3
ʎ4
0,02∗10,42
0,25∗6,49
0,2∗0,59
0,12∗9,01
D=
+
+
+
=8,22
0,87
0,41
0,045
0,76
D=∑ 𝑅𝑖 𝑆𝑖 =
+
+
Так как 4≤8,22> 7, то согласно п. 1а) tн принимается как средняя
температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СП
131.13330 «Строительная климатология»:
tн= -46 °С.
5.4 Защита от переувлажнения ограждающих конструкций
5.4.1 Определение плоскости максимального увлажнения
Разделяем проектируемую конструкцию наружной стены на две
зоны по плоскости максимального увлажнения, которая располагается на
границе облицовочного и теплоизоляционного слоев согласно п. 5.4.1 и
рисунку 2 (рисунок Д2).
5.4.2 Определение дополнительных расчетных данных
а) парциальное давление насыщенного водного пара внутреннего воздуха:
(−5330)
𝐸в =1,84*1011 ∗ 2,72(273+𝑡в)
11
𝐸в =1,84*10
∗ 2,72
(−5330)
(273+20)
=2281,6,Па
Рисунок Д2 – Плоскость максимального увлажнения
б) парциальное давление водного пара внутреннего воздуха
ев =
𝜑в Ев 55 ∗ 2281,6
=
= 1254,88Па
100
100
в) сопротивление паропроницанию наружных слоев до плоскости
максимального увлажнения
𝑅пн =
δн
µн
=
0,12
0,44
= 0,28м ∗ ч ∗ Па/мг
г) температура в плоскости максимального увлажнения при
температуре
воздуха tнгод
наружного
20−9,8 0,12
𝑡𝑥 = −9,8+
5,376
1
(0,76 + 23) = −8,7·°С
д) парциальное давление насыщенного водного пара в плоскости
максимального увлажнения при температуре наружного воздуха tнгод
11
𝐸в =1,84*10
11
𝐸в =1,84*10
∗ 2,72
∗ 2,72
(−5330)
(273+𝑡х )
(−5330)
(273+(−8,7))
=319,09Па
5.4.3 Требуемое сопротивление паропроницанию внутренних
слоев
Определяем требуемое сопротивление паропроницанию внутренних слоев:
тр (𝑒в −Ех )∗𝑅пн
, (м2 ∗ ч ∗ Па)⁄мг
Ех −ен
тр (1254,88−319,09)∗0,28
𝑅пв =
=-2,88
319,09−410
𝑅пв =
Проверяем условие
тр
𝑅пв ≥ 𝑅пв
𝑅пв = (
0,02 0,25 0,2
−
−
) = 3,19
0,098 0,11 0,32
3,19 ≥ −2,88
Условие защиты от переувлажнения ограждающей конструкции
выполняется.
5.5 Обеспечение санитарно-гигиенических показателей тепловой
защиты
5.5.1 Обеспечение теплового комфорта в помещении
Определим расчетный перепад Δt0 между температурой внутреннего
воздуха tви температурой внутренней поверхности наружной стены по
глади τв:
1∗(20−(−46))
Δt0=
5,376∗8,7
=1,5°С
Оценка соответствия теплового комфорта в помещении нормативным
требованиям идет путем сравнения расчетного перепада температур Δt0 с
нормируемым Δtн(для жилых 4,5):
Δt0≤Δtн
1,5≤4,5
Условие обеспечения теплового комфорта выполняется.
5.5.2 Обеспечение недопустимости выпадения конденсата на
внутренних поверхностях наружных стен
Температура внутренней поверхности ограждающей конструкции в в
местах теплотехнических неоднородностей τв' должна быть не ниже
температуры точки росы внутреннего воздуха tр при расчетной
температуре наружного воздуха –tн °C:
Определим величину температуры точки росыtр при температуре tви
относительной влажностиφв внутреннего воздуха по Приложению В: tр=
10,69 °C при tв= 20°C и φв = 55 %.
Для определения величины температуры τв' для заданных узлов 1 и 4
необходимо произвести расчет температурных полей. С этой целью
необходимо разработать конструкцию данных узлов (рисунок Д3).
Рисунок Д3 – Конструкции узлов 3 и 4
Рисунок Д4 – Конструкция
покрытия
Таблица Д2 – Теплотехнические
характеристики материалов
покрытия
№
сло
я
1
2
3
4
5
Наименование
материала
Плита
перекрытия:
железобетон
Пароизоляция
Теплоизоляция:
плиты
минераловатные из
каменного волокна
Цементнопесчаная
стяжка: раствор
цементнопесчаны
й
Гидроизоляция:
4 слоя гидроизола
Плот Теплопроводност Паропроницаемост Теплоусвоени
ь μ, мг/(м·ч·Па)
е SБ,
ь λБ,
ность
Вт/(м2·°С)
Вт/(м·°С)
ρ,
кг/м3
2500
2,04
0,03
18,95
100
0,045
0,32
0,59
1800
0,93
0,09
11,09
Толщины функциональных слоев:
Железобетонная плита перекрытия – δ1 = 200 мм = 0,2 м;
Цементно-песчаная стяжка – δ4 = 50 мм = 0,05 м;
Толщиной и сопротивлением теплопередаче слоев пароизоляции и
гидроизоляционного ковра пренебрежем в силу их малых значений.
Толщину теплоизоляционного слоя δ3 определим по формуле:
Принимаем толщину плиты теплоизоляции 0,25 м = 25
см.
Уточняем сопротивление теплопередаче покрытия с δ2 = 0,25 м: