1. Выбор и теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций здания

Конечной целью теплотехнического расчета является определение коэффициента теплопередачи отдельных элементов ограждающих конструкций здания. В курсовой работе в результате теплотехнического расчета определяются:

• оптимальное для заданного района строительства сопротивление теплопередаче наружной стены;

• необходимая толщина теплоизоляционного слоя наружной стены, ее фактическое сопротивление и коэффициент теплопередачи;

• возможность конденсации водяных паров на внутренних поверхностях стены и в толще наружной стены;

• оптимальное заполнение световых проемов, их фактическое сопротивление теплопередаче и воздухопроницанию, а также коэффициент теплопередачи;

• требуемые термические сопротивления пола, чердачного перекрытия, наружной стены и окон, а также их коэффициенты теплопередачи.

1. Исходные данные и выбор климатических характеристик района строительства

Район строительства – Псков

Число этажей - 2

Ориентация входа –восток

Строительные размеры: а = 2,9 м б =2,9 м Н_ЭТ = 2,9м Н_Ш = 3,5 м

Расчетные климатические характеристики

Таблица 1

Район строительства	tн5, 0С	tхм, 0С	φхм, %	tоп, 0С	zоп, сут	Vв, м/с	Зона влажности
Екатеренбург	-35	-6,1	86	-1,6	212	3,9	нормальная

1. Выбор расчетных условий и характеристик микроклимата в помещениях

Температура воздуха в помещениях t_В принимается по ГОСТ 30494-96 в зависимости от значения средней температуры наиболее холодной пятидневки t_Н5 и места расположения жилых комнат

Расчетные условия и характеристика микроклимата

Таблица 2

Значение tВ для помещений, 0С							Относительная влажность φВ, %
Угловой жилой комнаты	Рядовой жилой комнаты	Лестничная клетка	Кухня	Ванная, совмещенный санузел	Туалет	Коридор квартиры	55
22	20	17	20	25	20	20

1. Выбор теплотехнических показателей строительных материалов и характеристик ограждающих конструкций

Теплотехнические показатели строительных материалов выбираются в соответствии с прил.3 СНиП II-3-79* в зависимости от условий эксплуатации ограждающих конструкций

Теплотехнические показатели строительных материалов

Таблица 3

Наименование материалов	Усл. эксплуатации ограждений	ρ, кг/м3	λ, Вт/(м. 0С)	S, Вт/(м2. 0С)	µ, кг/(м. ч. Па)
Раствор цементно-песчаный	Б	1800	0, 93	11,09	0,09
термозитобетон		1800	0,76	10,83	0,075
пенополистирол		100	0,052	0,82	0,05
керамзитобетон		1600	0,79	10,77	0,09
Раствор сложный		1700	0,87	10,42	0,098

Теплотехнические характеристики ограждающих конструкций принимаются по СНиП 2-3-79* табл. 2, 3, 4, 6

Теплотехнические характеристики ограждающих конструкций

Таблица 4

Наименование огражд. конструкции	tн, 0С	n	В, Вт/м 2. 0С	Н, Вт/(м2. 0С)
Наружная стена	4	1	8,7	23
Покрытие, чердачное перекрытие	3	0,9	8,7	12
Перекрытие над проездами, подвалами и подпольями	2	0,6	8,7	6

1.4 Расчет оптимального сопротивления теплопередаче, толщины утеплителя и коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций

Общее оптимальное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R₀, м². ⁰С/Вт, выбирается из условия R₀^пр ≥ R₀^эн_, R₀^тр, где R₀^эн и R₀^тр – энергетически целесообразное и минимальное требуемое сопротивление теплопередаче, определяемое в соответствии с пунктом 2 СНиП II-3-79*

Требуемое сопротивление ограждающих конструкций

R₀^тр=n. (t_в-t_н5)/(α_в. Δt^н), м^{2. 0}С/Вт

t_в – расчетная температура внутреннего воздуха в характерном помещении (табл. 2)

n - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху; принимаются по табл. 4

α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, принимается по табл.4

Δt^н – нормативный температурный перепад между температурой воздуха в помещении и внутренней поверхности наружного ограждения, принимается по табл. 4

Для наружных стен: R₀^тр =1. [18-(-35)]/(8,7. 4) =1,52

Для чердачных перекрытий: R₀^тр =0,9. [18-(-35)]/(8,7. 3) =1,83

Для перекрытий над подвалом: R₀^тр =0,6. [18-(-35)]/(8,7. 2) =1,82

Определяем из СНиП II-3-79*

R₀^эн = a. ГСОП + b, м² * ⁰С/Вт:

ГСОП = (t_в-t_оп). z_оп = [18-(-1,6)]. 212=4155,2

для наружных стен:

R0тр= 2,4+(3,0-2,4)∙(4155,2−4000)/2000 = 2,45(м2°с)/Вт;

надподвальное и чердачное перекрытие:

R0тр=2,7+(3,4-2,7) ∙(4155,2−4000)/2000 =2,75 (м2°C)/Вт;

для бесчердачных покрытий:

R0тр=3,2+(4-3,2)∙(4155,2−4000)/2000 =3,26(м2°с)/Вт;

для окон

R0тр =0.4 + (0,5- 0,4)∙(4155,2−4000)/2000 = 0,41 (м2°C)/Вт;

Таблица 5

Наименование ограждающей конструкции	R0тр, м2. 0C/Вт	R0эн, м2. 0C/Вт
Наружная стена	1,52	2,45
Покрытие и перекрытие над проездами	1,83	2,75
Перекрытие чердачное над холодными подвалами	1,82	3,26
Окна, балконные двери	-	0,41

R₀^эн > R₀^тр следовательно принимаем R₀^пр = R₀^эн

R₀^р= 1/α_в+δ₁/λ₁+R_ут+δ₂/λ₂+δ₃/λ₃+1/α_н = R₀^пр/r, м^2.

⁰С/Вт – расчетное сопротивление теплоотдаче однородного наружного ограждения

r = 0,8– коэффициент теплотехнической однородности для наружных стен

r = 0,95– коэффициент теплотехнической однородности для покрытий

α_в – коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждения

α_н – коэффициент теплообмена на наружной поверхности ограждения, принимается

δ_i и λ_i – соответственно толщина, м, и коэффициент теплопроводности отдельных слоев

Термическое сопротивление теплопередаче слоя утеплителя

R_ут= (R₀^пр/r) - (1/α_в+δ₁/λ₁+δ₂/λ₂+δ₃/λ₃+1/α_н)

Для наружных стен:

R_ут = 2,45/0,8 – (1/8.7+0,02/0,93+0,25/0,76+0,3/0,79+0,05/0,87+1/23)= 2,12

Для чердачных перекрытий:

R_ут = 3,26/0,95 – (1/8.7+0,02/0,93+0,25/0,76+0,3/0,79+0,05/0,87+1/12)= 2,44

Для перекрытий над проездами:

R_ут = 2,75/0,95 – (1/8.7+0,02/0,93+0,25/0,76+0,3/0,79+0,05/0,87+1/6)= 1,82

Расчетная толщина утеплителя δ_ут^р = R_ут.λ_ут, м

Для наружных стен: δ_ут^р = 2,12. 0,13 = 0,276 → 0,3 = δ_ут^ок

Для чердачных перекрытий: δ_ут^р = 2,44. 0,13 = 0,32 → 0,4 = δ_ут^ок

Для перекрытий над проездами: δ_ут^р = 1,82. 0,13 = 0,24 → 0,3 = δ_ут^ок

Окончательное расчетное сопротивление теплопередаче

R₀^пр.ок = [(1/α_в+δ₁/λ₁+δ₂/λ₂+δ₃/λ₃+1/α_н)+δ_ут^ок/λ_ут]. r = R₀^р.ок. r

Для наружных стен:

R₀^пр.ок = (1/8.7+0,02/0,93+0,25/0,76+0,3/0,79+0,05/0,87+1/23)+0,3/0,052))=6,72 м2°С/Вт

Для чердачных перекрытий:

R₀^пр.ок = (1/8.7+0,02/0,93+0,25/0,76+0,3/0,79+0,05/0,87+1/12)+0,4/0,052) =8,68 м2°С/Вт

Для перекрытий над проездами:

R₀^пр.ок = (1/8.7+0,02/0,93+0,25/0,76+0,3/0,79+0,05/0,87+1/6)+0,3/0,052))=6,84 м2°С/Вт

Фактическое приведенное сопротивление теплопередачи равно:

= R₀^усл,ф ∙r= 6,72∙ 0,8=5,38 м²°С/Вт

Коэффициент теплопередачи К = 1/ R0^пр.ок, Вт/(м². ⁰С)

Для наружных стен: К = 1/ 5,38 = 0,186

Для чердачных перекрытий: К = 1/ 8,25 = 0,121

Для перекрытий над проездами: К = 1/ 6,498 =0,154

Выбор заполнения светопроема осуществляется из условия того, что расчетное требуемое сопротивление теплопередаче для окна равно R_о^тр = 0,41 м^{2 0}С/Вт.

По приложению 6 к СНиП II-3-79* "Строительная теплотехника"

Конструкцией окна, подходящей для данного типа здания, с равным требуемому(или ближайшим большим) сопротивлением теплопередаче является: Двойное остекление в раздельных переплетах, (в деревянных или ПВХ переплетах) R₀=0,44 м²°С/Вт

Коэффициент теплопередачи выбранного окна: К=1/0,44=2,273Вт/м²°С.

Для определения необходимого уплотнения окна найдем требуемое сопротивление воздухопроницанию:

где GH- нормативная воздухопроницаемость, для жилых и общественных зданий при пластиковых переплетах в соответствии с таблицей 12* СНиП II-3-79*

GH= 5 кг/ч*м2;

∆Р0 - разность давлений воздуха по обе стороны окна, при которой проводятся исследования воздухопроницания окон, ∆Р0 = 10 Па;

∆Р - разность давлений воздуха по обе стороны окна первого этажа: