Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практические занятия по курсу «Архитектурная физика»
.pdf
Н.А. Сташевская, М.И. Харун, Д.Д. Коротеев
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
ПО КУРСУ
«АРХИТЕКТУРНАЯ
ФИЗИКА»
Москва
Российский университет дружбы народов
2017
УДК 624.04:72(072.8)
ББК 38.1
С78
Российского университета
У т в е р ж д е н о
РИС Ученого совета
дружбы народов
Сташевская, Н. А.
С78 Практические занятия по курсу «Архитектурная физика» /
Н. А. Сташевская, М. И. Харун, Д. Д. Коротеев. – Москва : РУДН, 2017. –
66 с. : ил.
Пособие обеспечивает реализацию бакалаврских
программ «Архитектура», «Строительство» и предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 07.03.01 «Архитектура», 07.03.03 «Дизайн архитектурной среды» и
08.03.01 «Строительство».
ISBN 978-5-209-08197-5 © Сташевская Н.А., Харун М.И., Коротеев Д.Д., 2017
© Российский университет дружбы народов, 2017
О Г Л А В Л Е Н И Е
Введение.3
1. Теплотехнический расчёт наружного стенового ограждения. 4
2. Теплотехнический расчёт чердачного холодного перекрытия. 8
3.
Расчёт на теплоустойчивость ограждающих конструкций
10
в теплый период года.
4.
Глоссарий основных терминов и понятий.
14
5. Варианты для самостоятельной работы.15
6. Справочные и нормативные данные. 21
7. Приложения. 65
8. Список используемой литературы. 66
3
Введение
Учебное пособие обеспечивает выполнение требований к тепловой защите зданий в
целях экономии энергии при обеспечении санитарно-гигиенических и оптимальных
параметров микроклимата помещений и долговечности ограждающих конструкций зданий
и сооружений согласно СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
Требования к повышению тепловой защиты зданий и сооружений, основных
потребителей энергии, являются важным объектом государственного регулирования в
большинстве стран мира. Эти требования рассматриваются также с точки зрения охраны
окружающей среды, рационального использования невозобновляемых природных ресурсов
и уменьшения влияния «парникового» эффекта и сокращения выделений двуокиси
углерода и других вредных веществ в атмосферу [1].
4
1. Теплотехнический расчёт наружного стенового ограждения.
Рис. 1. Фрагмент разреза наружного стенового
ограждения
1
плотностью ρ0=
1600кг/м
2
пустотного кирпича ρ
= 0,38 м;
3
утеплитель из минераловатных полужестких
плит ρ
4
лицевого керамического кирпича ρ
1600кг/м3;
δ
Пример 1. Место строительства жилого дома – г. Сочи; конструкция наружной
кирпичной стены приведена на рис. 1.
– известково-песчаный раствор
3
, толщиной δ1= 0,015 м;
– кирпичная кладка из керамического
= 1200кг/м3; δ
0
2
–
= 100кг/м3; δ2= х м;
0
– кирпичная кладка с наружной стороны из
=
0
= 0,12 м.
4
Исходные данные принимаем согласно варианта (табл.1).
1. По ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в
помещениях» определяем для жилых домов температуру воздуха в помещении 18-24
величину влажности внутреннего воздуха до 60%(табл.4). Для производственных зданий
параметры микроклимата приведены в исходных данных (табл.1).
В расчётах принимаем температуру внутреннего воздуха t
внутреннего воздуха φ = 55%.
2. Определяем влажностный режим помещений (табл.5).
Для величины влажности внутреннего воздуха до 60% и температуры в помещении
о
18-24
С, влажностный режим помещений – нормальный.
3. Определяем зону влажности г. Сочи: 1 зона – влажная зона (приложение 1).
Находим, что по условию эксплуатации ограждающих конструкций наша стена
Порядок расчета:
о
= +21оC и влажность
в
С и
должна быть отнесена к группе «Б» (табл.6).
4. Определяем среднюю температуру наружного воздуха t
продолжительность отопительного периода z
пятидневки обеспеченностью 0,92, которая равна t
суточной температурой наружного воздуха не более 8
= 6,4oC,
от
= 72 суток и температуру холодной
от
= –3oC, для периода со средней
н
о
С (табл.19).
5
5. Определяем коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения: α
№
п/п
Наименование материала
слоя
Плотность
материала
слоя,
ρ
о,
кг/м
3
Толщина
слоя
δ
i
,
м
Расчетный
коэффициент
теплопроводности
слоя, λi,
Вт/(м·оС)
Термическое
сопротивление
слоя
R
i
= δi/λ
i
,
м
2·о
С/Вт
1
Известково-песчаный
раствор
1600
0,015
0,81
0,019
2
Кирпичная кладка из
керамического пустотного
кирпича
1200
0,380
0,52
0,731
3
Минераловатные
полужесткие плиты
100-0,065
-
4
Кирпичная кладка из
лицевого керамического
кирпича
1600
0,120
0,7
0,171
= 8,7 Вт/(м2· оС) (табл.7).
6. Определяем коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения:
α
=23Вт/(м2· оС) (табл.8).
н
в
7. Определяем величину градусо-суток отопительного периода по формуле 5.2
50.13330.2012
:
ГСОП=(tв-tот)ˑz
= (21 – 6,4)·72 = 1051,2 oC·сут.
от
СП
8. Определяем нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен по
таблице 3 СНиП 23-02-200
СП 50.13330.20123, предварительно взяв из табл.9a= 0,00035
и b = 1,4:
= a·ГСОП+ b = 0,00035·1051,2 + 1,4 = 1,77 м
ܴ
˕˓
2 о
С/Вт.
9. Для наружных стен следует принимать приведенное сопротивление теплопередаче
˒˓
c учетом коэффициента теплотехнической однородности r, т.е. ܴ
ܴ
˒˓
= ܴ
˖˔ˎ
ˑ
r = ܴ
·
˕˓
.
Коэффициент теплотехнической однородности r принимается:
- для стен жилых зданий из кирпича, как правило, не менее 0,74 при толщине стены 510
мм, 0,69 - при толщине стены 640 мм и 0,64 - при толщине стены 780 мм (СП 23-101-2004,
п. 8. 17).
- для панелей индустриального изготовления, как правило, не менее величин,
установленных в СП 23-101-2004 (табл.10).
Откуда ܴ
˖˔ˎ
ˑ
= ܴ
/r = 1,77/0,74 = 2,39 м2·оС/Вт.
˕˓
10. Нормируемые теплотехнические показатели материалов стены λ определяем
согласно СП 23-101-2004 (табл. 20) и сводим их в отдельную таблицу А.
Таблица А
Расчёт термического сопротивления
6
11. Общее термическое сопротивление стены без учета утеплителя:
ଵ
ܴ
ൌ 1/αв +R1 + R2 + R4 + 1/αн =
= 1/8,7 + 0,019 + 0,731 + 0,171 + 1/23 = 1,079 м
2·о
С/Вт.
Вычисляем термическое сопротивление утеплителя R
R3 = Rут = ܴ
˖˔ˎ
ˑ
ଵ
– ܴ
= 2,39 – 1,079 = 1,311 м2·оС/Вт.
ут
= R3:
12. По формуле 6 СП 23-101-2004 находим толщину утеплителя:
δ
= λ3R3 = 0,065·1,311 = 0,085 м ൎ 10 см.
3
13. Определяем общее фактическое сопротивление теплопередаче ограждения с
учетом принятой толщины утеплителя:
˗
ܴ
14. Находим фактическое приведенное сопротивление теплопередаче ܴ
Условие ܴ
˒˓
ൌ 1,94 > ܴ
ଵ
ൌܴ
δ3/λ3 = 1,079 + 0,1/0,065 = 2,62 м
˒˓
ܴ
= 2,62·0,74 = 1,94 м
= 1,77 м2·оС/Вт выполняется.
˕˓
2·о
С/Вт.
2·о
С/Вт.
:
15. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты
здания. Расчетный температурный перепад Δt
(oC) между температурой внутреннего
0
воздуха и температурой поверхности ограждающей конструкции не должен превышать
нормируемых величин Δt
Согласно табл.11 принимаем Δt
o
(
C), т.е. Δt0 < Δt
n
= 4o C.
n
.
n
По формуле 4 СНиП 23-02-2003 находим
ttn
)(
в
t
'
0
н
R
D
впро
)321(1
7,894,1
o
,42,1
C
где n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности
ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху (табл.12).
Тогда Δt
Проверяем выполнение условия τ
t
– температура точки росы. По формуле 25 СП 23-101-2004 определяем τвп однородной
d
= 1,42 < Δt
0
= 4o C. Условие выполняется.
n
> td, где τ
вп
– температура внутренней поверхности,
вп
или многослойной ограждающей конструкции:
= tв – [n(tв – tн)]/(ܴ
τ
вп
Для температуры внутреннего воздуха t
φ = 55% температура точки росы t
Следовательно, условие τ
˒˓
α
) = 21 – [1(21 – (–3)]/(1,94·8,7) = 21 – 1,42 = 19,58o C.
int
= 21о С и относительной влажности воздуха
в
= 11,62 оС (табл.13).
d
= 19,58
вп
о
С > t
= 11,62о С выполняется.
d
Таким образом, принятая ограждающая конструкция (рис. 1) с толщиной утеплителя
10 см, удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.
7
7
Рис. 2. Фрагмент разреза чердачного
перекрытия
1
,
δ
2
= 0,005
м;
3 – минераловатные полужесткие плиты
ρ
4
= 1800
кг/м
2. Теплотехнический расчёт чердачного холодного перекрытия.
Пример 2. Определим толщину утеплителя для чердачного холодного перекрытия
жилого дома в г. Сочи (рис.2).
– железобетонная плита ρ0 = 2500 кг/м
= 0,22 м;
1
– слой рубитекса ρ0 = 600кг/м3; δ2
= 75 кг/м3;
0
– цементно-песчаная стяжка ρ0
3
; δ4 = 0,02 м.
3
Исходные данные принимаем согласно варианта (табл.2).
1-5. Расчёт пунктов ведём аналогично примера 1.
6. Определяем коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения:
α
= 12 Вт/(м2· оС) (табл.8).
н
7. Определяем величину градусо-суток отопительного периода по формуле 5.2
50.13330.2012
:
8. Определяем нормируемое сопротивление теплопередаче чердачного перекрытия
по формуле 1 из СНиП 23-02-2003, предварительно взяв из табл. 9 a = 0,00045 и b = 1,9:
ܴ
= a·ГСОП+ b = 0,00045·1051,2 + 1,9 = 2,37 м
˕˓
9. Термическое сопротивление чердачного перекрытия R
8 СП 23-101-2004 из условия равенства общего термического сопротивления ܴ
нормируемому ܴ
R
к
может быть представлена как сумма термических сопротивлений отдельных слоев
но R
к
т.е. ܴ
,
˕˓
= ܴ
– (Rв + Rн)= 2,37 – (1/8,7 + 1/12) = 2,37 - 0,198 = 2,172 м2· оС/Вт,
˕˓
Порядок расчета:
ГСОП=(tв- tот)ˑz
˖˔ˎ
ˑ
= ܴ
, тогда, приняв Rв = 1/ αв и Rн = 1/ αн, получаем:
˕˓
R
= R1 + R2 + R3 + R
к
= (21 – 6,4)·72 = 1051,2 oC·сут.
от
2 о
С/Вт.
определяем по формулам 7,
к
,
4
СП
˖˔ˎ
ˑ
8
8
где R1 – термическое сопротивление железобетонной плиты перекрытия, R2 –термическое
№
п/п
Наименование материала
слоя
Плотность
материала
слоя,
о,
Толщина
слоя
,
Расчетный
коэффициент
теплопроводности
слоя
λ
i
,
Вт/(м·оС)
Термическое
сопротивление
слоя
R
i
= δ
i /λ i
,
м2·оС/
Вт
1
Железобетон
2500
0,22
2,04
0,108
2
Пароизоляция из 1-го слоя
рубитекса
600
0,005
0,17
0,029
3
Минераловатные
полужесткие плиты
75 - 0,063
-
4
Цементно-песчаная
стяжка
1800
0,02
0,93
0,022
сопротивление слоя пароизоляции, R
– термическое сопротивление утеплителя, R4 –
3
термическое сопротивление стяжки.
10. Нормируемые теплотехнические показатели материалов чердачного перекрытия
определяем согласно СП 23-101-2004 (табл.20) и сводим их в отдельную таблицу Б.
Таблица Б
Расчёт термического сопротивления
кг/м
ρ
3
δ
i
м
11. Термическое сопротивление утеплителя определяем из выражения
= Rк – R1 – R2 – R4 = 2,172 – 0,108 – 0,029 – 0,022 = 2,013 м2· оС/Вт.
R
3
12. Определяем толщину утеплителя из минераловатных полужестких плит:
δ
= δ3 = R3 λ3 = 2,013·0,063 = 0,127 м.
ут
Окончательно принимаем толщину утеплителя равную 130 мм.
13. В этом случае общее фактическое сопротивление теплопередаче ограждения с
учетом принятой толщины утеплителя будет
˗
Условие ܴ
ൌ R1 + R2 + R3 + R4 + 1/αв + 1/α
ܴ
= 0,108 + 0,029 + 0,13/0,063 + 0,022 + 1/8,7 + 1/12 = 2,42 м
˗
ൌ 2,42 > ܴ
= 2,37 м2· оС/Вт выполняется.
˕˓
=
н
2· о
С/Вт.
14. Проверка выполнения санитарно-гигиенических требований тепловой защиты
здания. Расчетный температурный перепад Δt
(oC) между температурой внутреннего
0
воздуха и температурой поверхности ограждающей конструкции не должен превышать
нормируемых величин Δt
Согласно табл.11 принимаем Δt
o
(
C), т.е. Δt0 < Δt
n
= 3o C.
n
.
n
Из формулы 4 СНиП 23-02-2003 находим
)(
ttn
н
в
'
t
0
R
D
0
в
)321(1
7,842,2
o
,14,1
C
9
9
где n – коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности
ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху (табл.12).
Тогда Δt
Проверяем выполнение условия τ
– температура точки росы. По формуле 25 СП 23-101-2004 определяем τвп однородной
t
d
= 1,14 < Δt
0
= 3o C. Условие выполняется.
n
> td, где τ
вп
– температура внутренней поверхности,
вп
или многослойной ограждающей конструкции:
τ
= tв – [n(tв – tн)]/(ܴ
вп
Для температуры внутреннего воздуха t
φ = 55% температура точки росы t
Следовательно, условие τ
˗
α
) = 21 – [1(21 – (–3)]/(2,42·8,7) = 21 – 1,14 = 19,86o C.
int
= 21о С и относительной влажности воздуха
в
= 11,62 о С (табл.13).
d
= 19,86
вп
о
С > t
= 11,62о С выполняется.
d
Таким образом, чердачное перекрытие (рис. 2) с толщиной утеплителя 13 см,
удовлетворяет нормативным требованиям тепловой защиты здания.
3. Расчёт на теплоустойчивость ограждающих конструкций
в теплый период года.
Расчет ведется для районов со среднемесячной температурой июля 21°С и выше.
Пример 3. Место строительства жилого дома – г. Сочи; конструкция наружной
кирпичной стены приведена на рис. 1.
Исходные данные принимаем согласно варианта (табл.1).
Порядок расчета:
1. Определяем среднюю месячную температуру наружного воздуха наиболее жаркого
месяца (июля) tн = 22.8 °С (табл.14).
2. Определяем максимальную амплитуду суточных колебаний температуры наружного
воздуха в июле A
=14.6°С (табл.15).
tн
3. Определяем максимальное и среднее значения суммарной (прямой и рассеянной)
солнечной радиации в июле при ясном небе для вертикальной поверхности западной
ориентации I
=756 Вт/м2, Iср=180 Вт/м2, принимаемые: для наружных стен - как для
max
вертикальной поверхности западной ориентации, для покрытий - как для горизонтальной
поверхности (табл.16).
»
4. Определяем минимальную из средних скоростей ветра по румбам за июль v
=1 м/с,
повторяемость которых составляет 16 % и более, но не менее 1 м/с (табл.17).
5. Выписываем термические сопротивления R отдельных слоев стены по условиям
эксплуатации Б согласно примера 1.
10
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]