Лекция №1 Подбор конструкции и материала стены, чердачного перекрытия (покрытия), их теплотехнический расчет 1.Теплотехнический расчет Формула для определения сопротивления теплопередачи по формуле ограждающей конструкции «Тепловая изоляция зданий» имеет вид: Rф=(1/αв)+ Rк+(1/ αн)≥Rqmin, где (1) αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, который принимается по прил. Е, Вт/(м2*0С). αн – коэффициент теплоотдачи внешней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м2*0С). Rqmin - минимально допустимое значение термического сопротивления ограждающей конструкции, с последовательно расположенными однородными слоями, (м2*0С)/ Вт. Пример. Rф=(1/8,7)+4,245+(1/23)=0,115+4,245+0,043=4,403≥2,5 Rк=R+(δ1λ1)+ +(δ1λ1), где (2) δ(1,2) – толщина слоев конструкции, м. λ(1,2) - коэффициент теплопроводности Вт/(м2*0С). R – коэффициент теплопроводности воздушной прослойки. Rк=0,145+(0,510/0,58)+(0,145/0,045)=0,145+0,88+3,22=4,245 Результаты расчетов заносим в таблицу 1. Таблица 1 № Наименование п/п Толщина, м λ, Вт/(м2*0С) αн Вт/(м2*0С) αв Вт/(м2*0С) Rqmin, (м2*0С)/ Вт Rфакт, (м2*0С)/ Вт 1. 2. 3. Воздушная прослойка Кирпичная стена Утеплитель «Fasrock» 0,060 R=0,145 0,510 0,58 0,145 0,045 23 8,7 2,5 4,403 Вывод – принятая в проекте конструкция стены, толщиной 510 мм, наличие воздушной прослойки и утеплителя «Fasrock» 145 мм удовлетворяет условиям строительства. Для выполнения расчетов необходимо знать для чего предназначено проектируемое здание. Например, здание предназначено для строительства в г. Гродно со следующими природно-климатическими показателями, а именно: - температура наружного воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,92 – (-26)0С; - температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 – (-24)0С; - средняя температура и продолжительность отопительного периода соответственно (-0,5)0С и 194сут. Например, проектом предусмотрены следующие исходные данные: - материал наружных стен – кирпич силикатный утолщенный; - теплоизоляционный материал стен – плиты пенополистерола; - теплоизоляционный материал полов – плиты пенопласта; - теплоизоляционный материал перекрытий –плиты волокнистые. 1.1. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций. Теплотехнический расчет основывается на выборе наибольшего из трех значений сопротивления теплопередаче: экономически целесообразного, требуемого и нормативного. Экономически целесообразное значение сопротивления теплопередаче определяем по формуле: Rэк 0,5Rтр 5, 4104 CТЭ Z ОТ t В t Н .ОТ , CМ RТР (1) где Rтр – требуемое сопротивление теплопередаче, (м оС)/Вт, определяемое по формуле: Rтр ntВВtt ВН , (2) где tв -расчетная температура внутреннего воздуха (таблица А3) [2], оС; tн -расчётная зимняя температура наружного воздуха, принимаемая с учётом тепловой инерции ограждающих конструкций (для климатических условий обычно 4<D<=7 т.е. за tн принимаем температуру наиболее холодных трёх суток обеспеченностью 0,92 таблица А4) [2], Вт/(м2 оС); n -коэффициент учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху (таблица А5) [2]; в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции (таблица А5) [2]; ∆tв-расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающих конструкций (таблица А5) [2],оС; СТЭ –стоимость тепловой энергии принимаем равной 1,8 У.Е. за 1Гдж; ZОТ –продолжительность отопительного периода (таблица А6) [2]; См –стоимость материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции (таблица А7) [2]; λ – коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции (таблица А7) [2], Вт/(м оС); tн. от –средняя за отопительный период температура наружного воздуха (таблица А6) [2], оС Получив значение термического сопротивления Rо, равного наибольшему из значений сопротивлений, определяемых по формулам (1) и (2) и нормативам РБ, используя формулу: Ro 1В 11 22 nn 1Н , (3) где λn – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м 2 оС); n –толщина слоёв ограждающей конструкции, м; в, н – коэффициенты теплообмена на внутренней и наружной поверхностях ограждающей конструкции (таблица А7) [2], Вт/(м 2 оС); Задаваясь значениями толщин не теплоизоляционных слоев, находим толщину слоя теплоизоляционного материала, выражая ее из формулы (3): т Ro 1В 11 22 nn 1Н , (4) Получив значения толщины теплоизоляционного слоя конструкции, округляем его до величины, кратной модулю размеров строительной конструкции. Подставляя значения т испр в формулу (3), уточняем сопротивление теплопередачи конструкции R o. Далее находим значения коэффициента теплообмена по формуле: K R1o , (5) где Rо – фактическое сопротивление теплопередаче, (м 2 оС)/ Вт. 1.2 Расчёт наружной стены. В качестве теплоизоляционного материала используем плиты пенополистерола плотностью 50 кг/м3, коэффициентом теплопроводности равным 0,052 Вт/м оС. Принятая конструкция стены изображена на рисунке 1.1. Определим требуемое сопротивление теплопередаче по формуле(2): Rтр 1188, 7626 0,84 (м2 ОС)/Вт По формуле (1) находим экономически целесообразное сопротивление теплопередаче: 1,819418 0 , 5 Rэк 0,5 0,84 5, 410 143 0,98 (м2 ОС)/Вт 0 , 0520 ,84 4 Рисунок 1.1 – Конструкция наружной стены 1- кирпич силикатный утолщенный пустотелый λn =1,28 Вт/(м 2 оС); 2-воздушная прослойка λn =0,286 Вт/(м 2 оС); 3- плиты пенополистерола λn =0,052 Вт/(м 2 оС); 4- кирпич силикатный утолщенный пустотелый λn =1,28 Вт/(м 2 оС); 5-Цементно-песчаная штукатурка λn =0,93 Вт/(м 2 оС). Задание 1. Выполнить теплотехнический расчет стены. № варианта 1 2 3 4 5 Город г. Воронеж г. Донецк г. Ростов на Дону г. Москва г. Уфа n –толщина слоёв 1 = 0, 065, 2 = 0, 015, 4 = 0, 38, 5 = 0, 002 1 = 0, 12, 2 = 0, 02, 4 = 0, 25, 5 = 0, 002 1 = 0, 12, 2 = 0, 015, 4 = 0, 25, 5 = 0, 002 1 = 0, 065, 2 = 0, 02, 4 = 0, 38, 5 = 0, 002 1 = 0, 065, 2 = 0, 025, 4 = 0, 25, 5 = 0, 002 Расчеты выпонить вручную, сделать проверку с помощью программы: http://rascheta.net/ или https://calcstroy.ru/teplotekhnika/teplotekhnicheskij-raschet Сделать вывод. Нормативное сопротивление теплопередаче наружной стены 2 о Rн=2(м С)/Вт. Таким образом, за расчётное сопротивление теплопередаче принимаем наибольшее из трёх вышеперечисленных, т.е. 2,0 (м 2 оС)/ Вт. По формуле (4) находим толщину утеплителя: т 2,0 1 0,120 0,020 0,250 0,020 1 8,7 1,28 0,286 1,28 0,93 23 0,052 0,081 м Принимаем толщину утеплителя т=0,1м. Определим сопротивление теплопередаче, с учетом принятой толщины утеплителя, по формуле (3): Ro 1 0,120 0,020 0,250 0,100 0,020 1 2,46 (м2 ОС)/Вт 8,7 1,28 0,286 1,28 0,052 0,93 23 По формуле (5) находим значение коэффициента теплообмена: K 2,146 0,41 Вт/м оС Проверяем значение тепловой инерции по формуле: D R1 S1 R2 S2 Rn Sn , (8) где: D-тепловая инерция; Rn – термическое сопротивление отдельных слоёв, (м С)/Вт; S1-коэффициенты теплоусвоения материала слоёв, (таблица А7) [2], Вт/м оС; Подставляя значения, получим: 2О D 0,09 9,91 1,92 0,55 0,20 9,91 0,02 11,09 4,15 Из расчета видно, что тепловая инерция находится в пределах от 4 до 7, это значит, что взятая конструкция наружной стены выбрана верно для данного района строительства. По i - d– диаграмме определяем точку росы: tp = 8оС [1], сравниваем ее с температурой внутренней поверхности наружной стены tвп, определяемой по формуле (7): 26 tвп 18 1218, 46 15,94 оС. 8, 7 Сравнивая полученные результаты мы видим, что условие (6) выполняется. Делаем вывод, что влага на поверхности конденсироваться не будет. 1.2 Расчет чердачного перекрытия. Для утепления чердачного покрытия используем плиты волокнистые с плотностью 175 кг/м3 и с коэффициентом теплопроводности 0,118 Вт/м0С Принятая конструкция чердачного покрытия изображена на рисунке 1.2. Рисунок 1.2 - Конструкция чердачного покрытия. 1- цементно-песчаная стяжка λn =0,93 Вт/(м 2 оС); 2- плиты волокнистые λn =0,118 Вт/(м 2 оС) ; 3-битум λn =0,27 Вт/(м 2 оС) ; 4-ж/б плита λn =2,04 Вт/(м 2 оС). Определяем требуемое сопротивление теплопередаче по формуле (2): Rтр 0,9818, 744 0,57 (м С)/Вт; 20 Экономически целесообразное сопротивление находим по формуле (1): Rэк 0,5 0,57 5, 4104 1,819418 0 , 5 220 ,1180 , 57 2,64 (м2 0С)/Вт. Нормативное значение сопротивления Rн=3 (м2 0С)/Вт; Таким образом, принимаем R0=3(м2 0С)/Вт. По формуле (4) находим толщину утеплителя: 0,118 0,313 м. т 3 81,7 00,,9303 02,,2204 121 00,,002 27 Принимаем =320мм. По формуле (3): 0,02 0,03 0,32 0,22 1 R 1 3,12 (м 2 оС)/ Вт o 8,7 0,27 0,95 0,118 2,04 12 По формуле (5) определяем коэффициент теплообмена: K 3,112 0,32 Вт/м оС По формуле (7) определим температуру внутренней поверхности: 18 4 tвп 18 0,93,12 17,27 8 0С. 8, 7 Таким образом, при сравнении tвп и tр по условию (6) делаем вывод, что влага на поверхности конденсироваться не будет. Задание 2. Выполнить теплотехнический расчет стены № варианта 1 2 3 4 5 Город г. Воронеж г. Донецк г. Ростов на Дону Г. Москва Г. Уфа n –толщина слоёв 1 = 0, 03, 2 = 0, 30, 3 = 0, 02, 4 = 0, 22 1 = 0, 035, 2 = 0, 35, 3 = 0,0 25, 4 = 0, 22 1 = 0, 02, 2 = 0, 32, 3 = 0, 025, 4 = 0, 22 1 = 0, 03, 2 = 0, 35, 3 = 0, 03, 4 = 0, 22 1 = 0, 035, 2 = 0, 30, 3 = 0, 025, 4 = 0, 22 1.3 Подбор элементов наслонных стропил, вычерчивание стропильной системы; Крыша - верхняя ограждающая конструкция здания, защищающая его от атмосферных воздействий и солнечного излучения. Различают односкатные, двускатные, вальмовые (четырехскатные), полувальмовые, шатровые и др. Угол наклона скатных крыш зависят от материала кровли: для оцинкованных и неоцинкованных металлических листов – 16-22°, волнистых асбестоцементных листов – 19 - 20°, керамической черепицы – 40-60°, металлочерепицы – 14 - 90°, гибкой черепицы– 10 - 90°. Наслонные стропила применяют в зданиях, имеющих внутренние несущие стены или колонны, которые являются основанием под промежуточные опоры. Их проектируют под односкатные и двускатные крыши. Основными элементами наслонных стропил являются стропильные ноги с прибитыми к ним кобылками, стойки, подкосы, коньковые и подстропильные прогоны, схватки, настенные брусья – мауэрлаты, опорные элементы, лежни. Стропильные ноги (их ширина 100-180, высота – 150-200 мм) располагают вдоль ската крыши с шагом 0,8 – 2, м. в нижней части их опирают на мауэрлаты, в верхней – на коньковый или подстропильный прогоны, уложенные по ряду стоек. Мауэрлаты сечением 150х150 мм укладывают на верхнюю часть стен на высоте 600 мм от чердачного перекрытия. Стойки и подкосы имеют размеры сечений 140-180 мм. Схватки выполняют из досок толщиной 50-60 мм. Стойки устанавливают с шагом 36 м. Устойчивость стропил обеспечивают подкосы. Стойки и подкосы устанавливают на опорные элементы: брус – лежень, уложенный по верху внутренней стены или небольшие брусья длиной 700 – 1000 мм, укладываемые на внутренние колонны или опоры. Для удобства организации свеса кровли, в нижней части стропильных ног прибивают кобылку из досок толщиной 50 – 60 мм. По стропилам и кобылкам укладывают обрешетку, по ней устаивают кровлю. Основание под стальную кровлю - обрешетка из брусков 50х50 мм или досок, на расстоянии 240 – 270 мм друг от друга. Для свеса карниза делают сплошную обрешетку из досок толщиной 50 мм. Обрешетка под волнистые асбестоцементные листы- разреженный настил из брусков 50х50 мм или досок 50х120 мм с интервалом 350 мм. Для свеса карниза делают сплошную обрешетку из досок толщиной 50 мм. Обрешетка под металлочерепицу - из антисептированных досок сечением 32х100 мм с расстоянием по осям 350 или 400 мм. Выходящая на карниз доска должна быть на 10 – 15 мм толще других. Под кровлю из гибкой черепицы устраивается сплошная обрешетка из досок или фанеры. А при уклонах более 18° - настилается слой рубероида. План стропил Схемы несущих конструкций двускатных деревянных крыш с наслонными стропилами в) Порядок работы: 1 этап Для вычерчивания схемы расположения элементов стропил тонкими сплошными основными линиями показывают контуры стен или колонн, сплошными основными линиями элементы стропил. 2 этап На одном листе со схемой или на отдельном листе вычерчивается сечение крыши, на котором также показываются все элементы стропил. Масштаб схемы и разреза 1:100. 3 этап На схеме дают маркировку стропил, указывают шаг стропил, проставляют размеры между разбивочными осями и марки осей. На сечении проставляют размеры между осями капитальных стен и колонн и марки осей. 4 этап Заполняют таблицу спецификаций по форме 1(пример заполнения спецификаций элементов стропил таблица 1) Таблица 1 Спецификация элементов к схеме расположения стропил Поз. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Обозначение ГОСТ 24454-80* Е ГОСТ 24454-80* Е ГОСТ 24454-80* Е Наименование Кол. Объем м3 Мауэрлат 150х150, п.м 26,0 0,59 Лежень 100х100, п.м 13,0 0.13 Стойка 100х100, l = 3500, 3 0,11 шт. ГОСТ 24454-80* Е Прогон 100х100, п.м 13,2 0,13 ГОСТ 24454-80* Е Стропильная нога, 182, 2,73 150х100, п.м 0 ГОСТ 24454-80* Е Кобылка 50х100, l 26 0,18 =1400, шт. ГОСТ 24454-80* Е Подкос, 100х100, l 6 0,21 =3500, шт. ГОСТ 24454-80* Е Обрешетка 25х100, кв. м 42 1,05 ГОСТ 24454-80* Е Обрешетка 50х50, кв. м 33 1,65 Итого: 6,78 Схема расположения элементов стропил Примечание Рисунок Схема расположения элементов стропил Рисунок Сечение чердачной скатной крыши Форма 1 15 Пози Обозначение Наименование ция 15 60 65 Кол-во Объем, м3 Примечание 10 15 20 Рисунок Таблица спецификации элементов к схеме расположения стропил Задание 3. Выполнить чертеж стропильной системы (шаг промежуточных осей выбрать самостоятельно) № варианта 1 2 3 4 5 Город г. Воронеж г. Донецк г. Ростов на Дону г. Москва г. Уфа L1, мм L2,мм H чердака.мм 10000 12000 8000 18000 16000 12000 2500 3000 2500 14000 6000 16000 12000 3200 2800 Обратная связь: связь с преподавателем для проведения индивидуальных консультаций осуществляется посредством Viber, WhatsApp, Telegram (+7949309-80-70) или в телефонном режиме, посредством личных сообщений в группе в ВКонтакте. Выполненные задания присылать на электронную почту.
