Kurs_Teplovy_vologisny_rozrakhunok
.pdfРисунок 2.4 Розподіл температур, парціальних і максимальних тисків водяної пари у п’ятишаровій стіновій конструкції
де R1 |
= |
δ1 |
, |
R2 |
= |
δ2 |
, |
R3 |
= |
δ3 |
, |
R4 |
= |
δ4 |
і R5 |
= |
δ5 |
(див. підрозділ 2.2). |
|||
λ |
λ |
|
λ |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
λ |
4 |
|
|
λ |
|
|||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
21
2.За отриманими значеннями температур визначаємо парціальні тиски,
атакож максимальні тиски водяної пари E на границях шарів огородження за додатком Л. У цьому додатку значення наведено у мм. рт. ст. Для переводу тиску з мм. рт. ст. в Па необхідно користуватися співвідношенням 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.
Для п’ятишарового огородження приймаємо: EВ.П при температурі tВ.П ;
E1−2 при t1−2 ; E2−3 при t2−3 ; E3−4 при t3−4 ; E4−5 при t4−5 і EЗ−П |
відповідно при tЗ.П . |
|
||
3. Визначаємо парціальний тиск (пружність) водяної пари внутрішнього |
||||
повітря еВ , Па, |
|
|
||
еВ = |
ϕ ЕВ |
, |
(2.24) |
|
|
|
|||
100 |
|
|
|
|
де ϕ - відносна вологість внутрішнього повітря (див. вихідні дані), %; ЕВ |
- |
|||
тиск насиченої водяної пари при температурі повітря tВ |
усередині приміщен- |
ня, Па, (див. дод. Л).
4. Визначаємо за вихідніми даними парціальний тиск (пружність водяної пари) в зовнішнім повітрі еЗ для самого холодного місяця року за [4], або дод.
Б, Па.
5. Знаходимо загальний опір паропроникненню огородження RП , м2 год Па/мг, який є сумою опорів на внутрішній RВ.П , зовнішній RЗ.П поверхні
N
і опір усіх шарів огородження ∑RПІ . Тому що величини RВ.П і RЗ.П малі, в ін-
I =1
женерних розрахунках їх не враховують і тоді
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RП = ∑RПI , |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
I =1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δI |
де RПI - опір паропроникненню |
i -того |
|
шару |
|
огородження, |
RПI = |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
µ |
м2 год Па/мг, ( N - число шарів конструкції). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Наприклад, для п’ятишарового огородження (див. рис. 2.4) |
|
|
||||||||||
RП = RП1 + RП2 + RП3 + RП4 + RП5 |
= δ1 |
+ |
δ2 |
+ δ3 + |
δ4 |
+ δ5 , |
(2.25) |
|||||
|
µ |
|
µ |
2 |
µ |
3 |
µ |
4 |
µ |
5 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
де δ - товщина шару (приймаємо за вихідними даними, для утеплювача - визначаємо теплотехнічним розрахунком); µ - коефіцієнт паропроникнення ма-
теріалу шару конструкції, мг/(м год Па).
Знаходять суму опорів паропроникненню від внутрішньої поверхні огородження до перетину що розглядається RПХ , м2 год Па/мг. Оскільки опором паропроникненню у внутрішній і зовнішній поверхні конструкції нехтуємо, то вважаємо еВ.П = еВ , еЗ.П = еЗ і парціальний тиск водяної пари в перетинах 1-2,
2-3, 3-4 і 4-5 (див. рис. 2.4) визначаємо за наступними формулами. Парціальний тиск водяної пари на границі першого і другого шарів
е1−2 |
= еВ − |
еВ −еЗ |
RП1 , |
(2.26) |
|
||||
|
|
RП |
|
|
|
22 |
|
|
на границі другого і третього шарів
е2−3 |
= еВ − |
еВ −еЗ |
(RП1 + RП2 ) , |
(2.27) |
|
||||
|
|
RП |
|
на границі третього і четвертого шарів
е3−4 |
= еВ − |
еВ −еЗ |
(RП1 + RП2 + RП3 ) , |
(2.28) |
|
||||
|
|
RП |
|
на границі четвертого і п’ятого шарів
е4−5 |
= еВ − |
еВ −еЗ |
(RП1 + RП2 + RП3 + RП4 ) . |
(2.29) |
|
||||
|
|
RП |
|
За отриманим значенням температур t , тисків насиченої пари E і дійсних парціальних тисків е на розрізі конструкції в масштабі будуємо лінії розподілу цих величин. По осі абсцис відкладаємо величини опору паропроникненню шарів, а по осі ординат – значення тисків і температури (рис. 2.4). Зону конденсації пари будуємо методом дотичних, що був розглянутий вище.
Розрахунок приросту масового відношення вологи в матеріалі ∆w.
Розраховуємо потік пари, що входить до зони конденсації
I1 = |
еВ −е1 |
(2.30) |
|
RП П |
|||
|
|
Потік пари , що виходить із зони конденсації
I2 = |
е2 −еЗ |
(2.31) |
|
RП К |
|||
|
|
У даних формулах e1 і e2 - парціальні тиски пари на вході і виході із зони конденсації; RПП - опір паропроникнення між внутрішньою поверхнею огородження і входом у зону конденсації, RПК - опір паропроникнення між виходним перерізом зони конденсації і зовнішньою поверхнею огородження.
Розраховуємо кількість вологи, що конденсується у товщі огороджувальної конструкції за період накопичення вологи Z
P = (I1 − I2 )Z 10−6 |
кг/м2 |
(2.32) |
У якості Z вибирається період із середньодобовими температурами зовнішнього повітря менше ніж 8 °С за СНиП 2.01.01.,або за табл.Б.1 дод.Б.
23
Приріст масового відношення вологи розраховується для шару, у якому розташована зона конденсації. Якщо зона конденсації розташована у кількох шарах, то приріст вологи розраховується для того із цих шарів, який ближче до внутрішньої поверхні огородження.
∆w = |
|
P |
|
100% , |
(2.33) |
|
δ |
|
ρ |
|
|||
|
k |
k |
|
|||
|
|
|
|
де δk - товщина шару, ρk - густина матеріалу шару [1,табл.Л.1].
Величина ∆w порівнюється з гранично допустимим значенням ∆wД (дод.Р). Обов’язкове виконання умови ∆w ≤ ∆wД .
Зауважимо, що даний метод розрахунку визначає тільки кінцевий, термодинамічно можливий стан, характерний для завершальної стадії процесу, але не розглядає плин цього процесу в часі. Конденсація водяної пари може і не наступити, тому що для стабілізації процесу зволоження тривалість холодного періоду може виявитися недостатньою.
3. ПРИКЛАД ВИКОНАННЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ
Цей розділ уключено до складу методичних вказівок для того, шоб показати студентові, як необхідно правильно оформлювати курсовий проект.
У додатку Т показано приклад оформлення титульного аркуша пояснювальної записки курсового проекту. На наступній сторінці викладається зміст пояснювальної записки згідно з п. 1.2, потім – вступ, завдання на проектування, як показано у табл.3.1, 3.2, 3.3, а далі іде текст пояснювальної записки.
У наведеному нижче прикладі температура та відносна вологість у приміщенні були задані, як у попередніх Методичних вказівках: tВ=18 °С, φВ=68 %. Точно кажучи, ці параметри не збігаються з рекомендованими в [1], а саме tВ=20 °С, φ=50-60 % (для громадських будівель). Втім це ніяк не впливає на хід розрахунку.
24
Завдання на проектування (стінові конструкції) |
|
|
Остання |
|
Таблиця 3.1 |
|
||||||||||
Перед |
остан- |
δ1, |
δ2, |
δ4, |
δ5, |
|
Номер матеріалу |
|
Тип |
H,м |
h,м |
Місто |
||||
ня |
цифра |
м |
м |
м |
м |
|
|
шару |
|
|
цифра |
буд. |
|
|
||
шифру |
залі- |
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
шифру |
|
|
|
|
|
кової книжки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Г |
35 |
20 |
|
||
- |
|
|
0,01 |
0,25 |
0,12 |
0,02 |
73 |
84 |
142 |
87 |
71 |
4 |
|
|
Вел. Васюки |
|
Примітка 1. Тип місцевості – С [1]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Завдання на проектування (горищні перекриття і безгорищні покриття) |
|
|
|
Таблиця 3.2 |
||||||||||||
Номер за |
Номер шару |
Опис мате- |
Товщина, відпові- |
Номер матеріалу теп- |
Малюнок |
|||||||||||
журналом |
на малюнку |
ріалів шарів |
дно, δ [м] |
|
лоізоляційного шару |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
горищне перекриття з покрівлею зі штучних матеріалів |
|
|
|||||||||
- |
|
|
1 |
|
|
73 |
|
|
0,02 |
|
|
134 |
|
|
5 |
|
|
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
0,22 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|||
|
|
|
3 |
|
|
186 |
|
|
0,004 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||
|
|
|
4 |
|
за варіантом |
|
? |
|
|
|
|
|
165 |
185 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
5 |
|
|
71 |
|
|
0,02 |
|
|
|
|
|
|
|
25
Завдання на проектування (підвальне перекриття) |
|
Таблиця 3.3 |
||||
Номер за |
Номер шару |
Опис матеріалів |
Товщина, від- |
Номер матеріалу теп- |
Малюнок |
|
журналом |
на малюнку |
шарів |
повідно, δ [м] |
лоізоляційного шару |
|
|
|
|
|
|
відповідно до варіанта |
|
|
|
Перекриття над підвалом без світлових прорізів у стінах, розташоване вище рівня землі |
|
||||
- |
1 |
1 |
0,22 |
132 |
6 |
|
|
2 |
186 |
0,004 |
|
5 |
|
|
|
3 |
|
|||
|
3 |
за варіантом |
? |
|
4 |
|
|
|
2 |
|
|||
|
4 |
71 |
0,03 |
|
1 |
|
|
|
1 6 5 |
1 8 5 |
|||
|
5 |
110 |
0,04 |
|
|
|
|
6 |
188 |
0,005 |
|
|
|
26
3.1Теплотехнічний розрахунок огороджувальних конструкцій
3.1.1Вибір теплофізичних характеристик будівельних матеріалів
Теплофізичні характеристики будівельних матеріалів |
Таблиця 3.4 |
|||
|
№ |
Характеристика або розрахункова величи- |
Позначення |
Значення |
|
на |
характе- |
||
|
|
|
|
ристики |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
1 |
Вологісний режим приміщення |
|
Вологий |
|
2 |
Умова експлуатації конструкції |
|
Б |
|
3 |
Матеріал стіни: |
кг/м3 |
|
|
|
перший шар (внутрішня штукатурка) вап- |
ρ1 |
1600 |
|
|
няно-піщаний розчин |
||
|
|
|
|
|
|
|
другий шар цегла глиняна звичайна |
ρ2 |
1800 |
|
|
третій шар (утеплювач) пінополістирол |
ρ3 |
150 |
|
|
четвертий шар силікатна цегла |
ρ4 |
1800 |
|
|
п’ятий шар (зовнішня штукатурка) цемен- |
ρ5 |
1800 |
|
|
тно-піщаний розчин |
||
|
|
|
|
|
|
4 |
Коефіцієнт теплопровідності матеріалу |
Вт/(м °С) |
|
|
|
перший шар |
λ1 |
0.81 |
|
|
другий шар |
λ2 |
0.81 |
|
|
третій шар |
λ3 |
0.06 |
|
|
четвертий шар |
λ4 |
0.87 |
|
|
п’ятий шар |
λ5 |
0.93 |
|
5 |
Коефіцієнт теплозасвоєння |
Вт/(м2 °С) |
|
|
|
перший шар |
S1 |
9.76 |
|
|
другий шар |
S2 |
10.12 |
|
|
третій шар |
S3 |
0.99 |
|
|
четвертий шар |
S4 |
10.9 |
|
|
п’ятий шар |
S5 |
11.09 |
|
6 |
Коефіцієнт паропроникнення |
мг/(м год Па) |
|
|
|
перший шар |
µ1 |
0,12 |
|
|
другий шар |
µ2 |
0,11 |
|
|
третій шар |
µ3 |
0,05 |
|
|
четвертий шар |
µ4 |
0,11 |
|
|
п’ятий шар |
µ5 |
0,09 |
27
Продовження табл. 3.4
1 |
|
2 |
|
|
3 |
|
4 |
7 |
Коефіцієнт |
поглинання |
сонячної |
радіації |
|
|
0,3 |
матеріалом |
зовнішньої |
поверхні |
стінової |
χ |
|
||
|
конструкції |
|
|
|
|
|
|
8 |
Матеріал горищного перекриття |
|
кг/м3 |
|
|||
|
перший шар (внутрішня штукатурка) вап- |
ρ1 |
|
1600 |
|||
|
няно-піщаний розчин |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
другий шар з/б пустотна плита |
|
ρ2 |
|
2500 |
||
|
третій шар руберойд |
|
|
ρ3 |
|
600 |
|
|
четвертий шар плити мінераловатні тверді |
ρ4 |
|
200 |
|||
|
на бітумному сполучнику |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
п’ятий шар цементно-піщаний розчин |
ρ5 |
|
1800 |
|||
9 |
Коефіцієнт теплопровідності матеріалу |
° |
С) |
|
|||
|
|
|
|
|
Вт/(м |
|
|
|
перший шар |
|
|
|
λ1 |
|
0,81 |
|
другий шар |
|
|
|
λ2 |
|
2,04 |
|
третій шар |
|
|
|
λ3 |
|
0,17 |
|
четвертий шар |
|
|
λ4 |
|
0,08 |
|
|
п’ятий шар |
|
|
|
λ5 |
|
0,93 |
10 |
Коефіцієнт теплозасвоєння |
|
Вт/(м2 °С) |
|
|||
|
перший шар |
|
|
|
S1 |
|
9,76 |
|
другий шар |
|
|
|
S2 |
|
16,95 |
|
третій шар |
|
|
|
S3 |
|
3,53 |
|
четвертий шар |
|
|
S4 |
|
1,11 |
|
|
п’ятий шар |
|
|
|
S5 |
|
11,09 |
11 |
Матеріал підвального перекриття: |
|
кг/м3 |
|
|||
|
перший шар пустотна з/б плита |
|
ρ1 |
|
2500 |
||
|
другий шар один шар руберойду |
|
ρ2 |
|
600 |
||
|
третій шар плити тверді на синтетичному |
ρ3 |
|
350 |
|||
|
сполучнику |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
четвертий шар цементно-піщана стяжка |
ρ4 |
|
1800 |
|||
|
п’ятий шар дуб поперек волокон |
|
ρ5 |
|
700 |
||
|
шостий шар лінолеум полівінілхлоридний |
ρ6 |
|
1800 |
|||
|
на підоснові з тканини |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
12 |
Коефіцієнт теплопровідності матеріалу |
Вт/(м °С) |
|
||||
|
перший шар |
|
|
|
λ1 |
|
2,04 |
|
другий шар |
|
|
|
λ2 |
|
0,17 |
|
третій шар |
|
|
|
λ3 |
|
0,11 |
|
четвертий шар |
|
|
λ4 |
|
0,93 |
|
|
п’ятий шар |
|
|
|
λ5 |
|
0,23 |
|
шостий шар |
|
|
|
λ6 |
|
0,35 |
|
|
|
28 |
|
|
|
|
Продовження табл. 3.4
|
1 |
2 |
|
|
3 |
|
4 |
|
|
|
13 |
Коефіцієнт теплозасвоєння |
|
Вт/(м2 °С) |
|
|
|||
|
|
|
перший шар |
|
S1 |
|
16,95 |
|
|
|
|
|
другий шар |
|
S2 |
|
3,53 |
|
|
|
|
|
третій шар |
|
S3 |
|
1,72 |
|
|
|
|
|
четвертий шар |
|
S4 |
|
11,09 |
|
|
|
|
|
п’ятий шар |
|
S5 |
|
5,86 |
|
|
|
|
|
шостий шар |
|
S5 |
|
8,22 |
|
|
Кліматичні характеристики району будівництва |
|
|
Таблиця 3.5 |
||||||
|
|
№ |
Розрахункова величина |
|
Позначення |
Значення |
|
||
|
|
|
|
|
характерис- |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
тики |
|
|
|
|
1 |
2 |
|
3 |
4 |
|
||
|
|
1 |
Температурна зона за картою темпера- |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
турного зонування України |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Середня температура найбільш холод- |
|
|
°С |
-3,2 |
|
|
|
ного місяця року |
|
|
|
|||||
|
|
3 |
Пружність (парціальний тиск) водяної |
|
|
гПа |
4,8 |
|
|
|
пари у зовнішньому повітрі у найбільш |
|
|
|
|||||
|
|
|
холодному місяці року |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Географічна широта міста |
|
|
|
46 |
|
|
|
|
5 |
Мінімальна із середніх швидкість вітру |
|
|
м/с |
0 |
|
|
|
по румбах за липень |
|
|
|
|||||
|
|
6 |
Максимальна із середніх швидкостей |
|
|
м/с |
6,2 |
|
|
|
|
|
вітру по румбах за січень |
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
Максимальна сумарна (пря- |
|
|
Вт/м2 |
760 |
|
|
|
|
|
ма+розсіяна) сонячна радіація в липні |
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
Середня сумарна (пряма+розсіяна) со- |
|
|
Вт/м2 |
174 |
|
|
|
|
|
нячна радіація в липні |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальна амплітуда добових коли- |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
вань температури зовнішнього повітря |
|
|
°С |
14,7 |
|
||
|
|
|
в липні |
|
|
|
|
|
|
29
3.1.2 Розрахунок стінової огороджувальної конструкції
Ціль - визначити опір теплопередачі R0; товщину шару утеплювача в огородженні, при якому всередині приміщення забезпечується заданий температурний режим з урахуванням необхідних економічних показників.
Обчислюємо опори тепловіддавання і сприйняття теплоти на поверхнях огородження, м2°С/Вт:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RВН |
= |
1 |
= 0,114 , |
|
|
RЗОВ |
= |
1 |
= 0,043 |
|
|
[м2 °С/Вт] |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8,7 |
|
23 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
Визначаємо термічний опір окремих шарів огородження, крім шару |
|||||||||||||||||||||||||||||
утеплювача, м2°С/Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
δ5 |
|
|
|
|||||||
R = |
δ1 |
= |
0,01 |
|
= 0,012, R |
|
= |
δ2 |
= |
0,25 |
= 0,309, R |
|
= |
δ4 |
|
= |
0,12 |
= 0,138, R = |
= |
0,02 |
= 0,021, |
||||||||||
λ |
|
|
|
|
0,81 |
|
|
|
|
λ |
|
|
|||||||||||||||||||
1 |
1 |
0,81 |
|
2 |
|
λ |
2 |
|
|
|
|
4 |
|
λ |
4 |
0,87 |
5 |
5 |
0,93 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
де δ1,δ2 ,δ4 ,δ 5 |
- товщини, м; |
λ1,λ2 ,λ4 ,λ 5 - коефіцієнти теплопровідності конс- |
|||||||||||||||||||||||||||||
труктивних шарів огородження, Вт/(м°С). |
|
|
|
|
|
|
+ RЗОВ , звідси |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
RНОРМ = RВН + R1 + R2 + R3 + R4 + R5 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
R3 |
|
= RНОРМ −(RВН + R1 + R2 |
+ R4 |
+ R5 |
+ RЗОВ )= |
|
|
|
|
|
= 2,2 −(0,114 +0,012 +0,309 +0,138 +0,021+0,043)=1,563 м2°С/Вт.
Необхідну товщину утеплювача δ3 =δУТ визначаємо за формулою:
δ3 = R3 λ 3 =1,563 0,06 = 0,0937 м,
де λ 3 - коефіцієнт теплопровідності матеріалу утеплювача, ВТ/М°С.
Округляємо розрахункове значення товщини шару утеплювача до найближчого більшого нормативного типорозміру теплоізоляційних виробів (у нашому випадку до 0,1 м).
При цьому, термічний опір конструкції складає
R0 = 0,114 +0,012 +0,309 +1,66 +0,138 +0,021+0,043 = 2,3 м2°С/Вт.
Різниця між температурами у приміщенні та на внутрішній поверхні огородження
∆t = tВR−0 tЗ RВН = 18 −2(,−33,2) 0,114 =1,05 °С
З таблиці Н.2 визначаємо для стіни ∆tсг = 5 °С, тобто умова ∆t ≤ ∆tсг виконується.
30