2. Основы методики выполнения курсового проекта:

2.1. Теплотехнический расчет наружных ограждений.

2.1.1. Основы теории

При проектировании систем отопления большое внимание уделяется конструкциям наружных ограждений и оценке их сопротивления теплопередаче.

Правильно выбранная конструкция ограждения и строго обоснованная величина его сопротивления теплопередаче обеспечивают требуемый микроклимат и экономичность конструкции здания.

Теплозащитные свойства ограждения определяют в первую очередь его термическим (тепловым) сопротивлением R, которое оказывает ограждение прохождению через него теплоты:

, м^2оС/Вт (2.1)

где δ – толщина слоя материала, м;

λ – расчетный коэффициент теплопроводности строительного материала, Вт/м^оС.

Коэффициент теплопроводности материала не является постоянной величиной даже для одного и того же материала. Его величина зависит от плотности материала, его влажности, влажностного режима помещения и зоны влажности, в которой находится здание.

Чем больше плотность материала, тем меньше в нем воздушных пор, являющихся плохим проводником теплоты, тем выше коэффициент его теплопроводности. Чем больше влажность материала, тем больше воздушные поры заполняются водой, теплопроводность которой примерно в 25 раз больше теплопроводности неподвижного воздуха, тем выше коэффициент теплопроводности материала. Аналогично на теплопроводность материала влияет повышение влажности воздуха внутри помещения и снаружи (зоны влажности).

Процесс теплопроводности представляет собой непосредственное соприкосновение частиц вещества (молекул, атомов и свободных электронов), которое сопровождается обменом энергии и их теплового движения.

Закон Фурье является основным законом теплопроводности, устанавливающих прямую пропорциональность между поверхностью теплового потока и температурным градиентом:

(2.2)

где λ – множитель пропорциональности, который называется коэффициент теплопроводности, Вт/м^оС.

В теплотехнике часто тепловой поток от одной жидкости (или газа) к другой передается через стенку. Такой суммарный процесс теплообмена, в котором теплоотдача соприкосновением является необходимой составной частью, называется теплопередачей.

Теплопередачу можно охарактеризовать коэффициентом теплопередачи k – представляет собой мощность теплового потока проходящего от более нагретой среды к менее нагретой через 1 м² поверхности стенки за 1 час при разнице температур 1 ⁰С между средами.

(2.3)

где - требуемое термическое сопротивление является минимально допустимым сопротивлением теплопередачи удовлетворяющих в зимних условиях санитарно-гигиеническим требованиям.

Значительное повышение требований к уровню теплозащиты зданий приводит к необходимости широкого использования в однослойных ограждающих конструкциях легких и ячеистых бетонов с низкой плотностью от 400 до 1000 кг/м³, а в многослойных ограждениях – эффективных утеплителей из пенопласта и минваты с плотностью 40-100 кг/м³ и других современных утеплителей.

2. Исходные данные и расчетные параметры внутреннего и наружного воздуха.

В качестве исходных данных для выполнения теплотехнического расчета, определения теплозащитных свойств ограждающих конструкций и проектирования систем отопления принимаются термодинамические параметры внутреннего и наружного воздуха и теплофизические характеристики строительных материалов ограждений.

Район строительства характеризуется расчетными параметрами наружного воздуха для холодного и теплого периодов года, которые представлены в табл. 1. прил. 2.

В холодный период в качестве исходных данных принимают:

t_ср, ^оС, - средняя температура наружного воздуха для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 8 ^оС;

z_от, сут, - продолжительность отопительного периода;

t_н, ^оС, - расчетная температура наружного воздуха в холодный период года, принимаемая равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

υ_хп, м/с, - максимальная средняя скорость ветра за январь;

φ, %, - относительная влажность наружного воздуха;

В теплый период в качестве исходных данных принимают:

υ_тп, м/с, - минимальная средняя скорость ветра за июль;

t_н^лето, ^оС, средняя месячная температура наружного воздуха за июль;

J_max, Вт/м² – максимальное значение суммарной солнечной радиации, прямой и рассеянной;

J_cр, Вт/м² – среднее значение суммарной солнечной радиации, прямой и рассеянной;

А_tн, ^оС, - максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха за июль.

Все расчетные параметры принимаются по [10].

При выполнении теплотехнического расчета ограждений важно учитывать назначение и условия эксплуатации помещения, которые определяются внутренней температурой t_в, ^оС, и относительной влажностью φ_в, %, внутреннего воздуха, значения которых регламентируются санитарными нормами, строительными нормами и правилами (табл. 1 [6]).

Известно, что строительные материалы являются капиллярно-пористыми телами и интенсивно поглощают влагу из окружающей среды. Следовательно, теплофизические характеристики материалов при расчетах строительных ограждений (расчетные коэффициенты теплопроводности и теплоусвоения), следует принимать с учетом зоны влажности и влажностного режима помещения. Зона влажности района застройки может быть сухая, нормальная и влажная и определяется по схематической карте территории РФ [11, прил. В]. Влажностный режим помещения бывает сухой, нормальный, влажный и мокрый. Для холодного периода в жилых зданиях принимается режим нормальный, для других помещений он выбирается по табл. 3 прил. 2.

С учетом зоны влажности и влажностного режима помещения выбирают условия эксплуатации ограждающих конструкций здания (табл. 4 прил. 2).

Все теплофизические характеристики материалов слоев заносим в табл. 1. по [12, прил. 3*].

Таблица 1. «Теплофизические характеристики материала слоев ограждающей конструкции»

Вид ограждения	№ слоя	Наименование слоя	, м	, Вт/(мС)	S, Вт/(м2С)	µ, м2/чМПа
1	2	3	4	5	6	7
Стена	1
	2
	…
	i-ый
Покрытие	1
	2
	…
	i-ый

1	2	3	4	5	6	7
Перекрытие	1
	2
	…
	i-ый