close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Leonteva Raschet teplovoy mu

код для вставкиСкачать
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
Факультет инженерной экологии и городского хозяйства
Кафедра строительной физики и химии
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ПОМЕЩЕНИЯ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ-СТРОИТЕЛЕЙ
Методические указания
Санкт-Петербург
2018
Министерство образования и науки
Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
Факультет инженерной экологии и городского хозяйства
Кафедра строительной физики и химии
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ПОМЕЩЕНИЯ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ-СТРОИТЕЛЕЙ
Методические указания
Санкт-Петербург
2018
0
1
УДК 697.1
Введение
Рецензент д-р техн. наук, профессор Т. А. Дацюк (СПбГАСУ)
Расчет тепловой защиты помещения для студентов-строителей: метод. указания / сост. Ю. Н. Леонтьева, Е. С. Вознесенская; СПбГАСУ. – СПб., 2018. – 32 с.
Даются необходимые пояснения к выполнению теплотехнического
расчета наружной ограждающей конструкции. Рассматриваются общие
принципы расчета тепловой защиты помещения и их практическая реализация в современных Строительных нормах и правилах. Рекомендована рациональная последовательность теплотехнического расчета.
Предназначены для выполнения курсовой работы по строительной
физике студентами строительных специальностей.
Табл. 1. Ил. 2. Библиогр.: 4 назв.
© Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет, 2018
Учебное издание
РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ПОМЕЩЕНИЯ
ДЛЯ СТУДЕНТОВ-СТРОИТЕЛЕЙ
Методические указания
Составители: Леонтьева Юлия Николаевна,
Вознесенская Елена Сергеевна
Редактор О. Д. Камнева
Корректор М. А. Молчанова
Компьютерная верстка И. А. Яблоковой
Подписано к печати 06.04.2018. Формат 60×84 1/16. Бум. офсетная.
Усл. печ. л. 1,9. Тираж 100 экз. Заказ 29. «С» 17.
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет.
190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., д. 4.
Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, ул. Егорова, д. 5/8, лит. А.
2
Обитаемое здание выполняет по отношению к человеку роль
оболочки, создающей оптимальные условия жизнедеятельности
в любое время года.
Степень защиты от воздействия наружного климата зависит
от места расположения здания, физической активности (характера
деятельности) и одежды человека и предопределяется поддержанием в помещении параметров теплового микроклимата:
• температуры воздуха – tв;
• относительной влажности воздуха – φв;
• скорости движения (подвижности) воздуха – vв;
• радиационной температуры помещения – tр.
Оптимальные значения параметров микроклимата устанавливают и рекомендуют врачи-гигиенисты. Эти рекомендации приведены в Своде правил (СП) – актуализированной версии Строительных норм и правил (СНиП) [1], но не в полном объеме.
Так, поскольку для контроля радиационной температуры нет
массовой измерительной аппаратуры, этот параметр не нормируется, хотя его влияние на охлаждение человеческого тела весьма
значительно. Вместо этого СП [1] рекомендует не превышать
в помещениях максимально допустимых перепадов температур Δtн
(которые называются нормативными) между воздухом помещения
и поверхностями его ограждающих конструкций: стен, потолка,
пола. Так, в жилых помещениях этот перепад не должен превышать: для стен – 4 °С, для потолка – 3 °С, для пола – 2 °С [1, табл. 5].
Минимальная температура внутренней поверхности остекления
световых проемов с углом наклона к горизонту 45° и более должна
быть не ниже 3 °С, а в случае производственных зданий – не ниже
0 °С. Низкие температуры на поверхности остекления усугубляют
радиационный дискомфорт в помещении. Отсутствие действительного контроля за радиационной температурой помещения –
крупный недостаток существующих норм.
Обеспечение оптимальных параметров теплового микроклимата в помещениях достигается обоснованной тепловой защитой
от внешних погодных воздействий и работой отопительновентиляционных установок, мощность которых определяется ис3
ходя из приточно-сточных балансов тепла, влаги и воздуха, составляемых для помещения. Расчет тепловой защиты помещения
всегда предваряет проектирование отопительной системы и определяет нагрузки на несущие конструкции.
Концентрация водяных паров в воздухе помещения, как правило, выше, чем на улице. Они могут конденсироваться и выпадать в виде росы не только на внутренней поверхности ограждающей конструкции, но и в ее толще при диффузии водяных паров на
улицу. Поэтому наружные ограждения проверяют на возможность
выпадения росы на поверхности и в толще.
Наиболее вероятные места выпадения росы – внутренние поверхности наружных углов, теплопроводных включений, частей
конструкций, насыщенных металлической арматурой, и т. п.
Их температура не должна быть ниже точки росы. Если из-за высокой влажности (например, в банях, прачечных) выпадение росы
неизбежно, то поверхность надо облицовывать водонепроницаемыми материалами.
Если же роса выпадает в толще ограждения, то следует проверять влажностный режим увлажняемого слоя. Во-первых, материал, в котором выпадает роса, должен в теплое время года успевать высохнуть, чтобы не происходило прироста влажности. Вовторых, к концу периода влагонакопления, охватывающего месяцы с температурой 0 °С и ниже, прирост влажности не должен
превысить допустимого значения, в противном случае возникнет
временное снижение теплозащитных свойств ограждающей конструкции, что не позволит поддерживать тепловой микроклимат
помещения на должном уровне.
Параметры микроклимата снижаются при инфильтрации через конструкцию холодного воздуха с улицы, поэтому величина
инфильтрации ограничивается СП [1] и подлежит проверке.
В результате расчетов получают минимально допустимую
толщину конструкции ограждения, отвечающую всем вышеперечисленным требованиям. Проектировать конструкцию тоньше
нормативно обусловленного значения нельзя, а толще можно, если
этого требуют условия энергосбережения.
Для усвоения процесса теплотехнического проектирования
зданий и приобретения навыков выполнения теплотехнических
расчетов необходимо для заданного района строительства рассчитать предложенную конструкцию наружного ограждения здания,
руководствуясь излагаемой далее методикой.
Исходными данными для расчета являются данные о климате
заданного района строительства, параметры микроклимата в помещениях проектируемого здания, конструкция наружного ограждения и высота здания.
4
5
1.2. Параметры микроклимата помещения и конструкция
ограждения
1. ВЫБОРКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
1.1. Климат местности
Необходимые для теплотехнического расчета характеристики
климата для заданного пункта строительства, определенные по
СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» [2], представлены в задании.
1. Выписать средние месячные температуры tн [2, табл. 5.1]
и упругости водяных паров воздуха eн [2, табл. 7.1]:
Месяцы
I
II
III
IV
V
VI VII VIII IX
X
XI XII
tн, °С
eн , Па
Параметры микроклимата предоопределяются назначением
здания.
1. Указать назначение помещения (жилое, промышленное,
общественное и т. д.).
2. Выписать температуру внутреннего воздуха tв, °С, указанную в задании.
3. Выписать относительную влажность внутреннего воздуха
φв, %, указанную в задании.
4. Начертить разрез рассматриваемого наружного ограждения
с указанием толщин слоев. Указать наименования материалов слоев и их плотности.
Следует обратить внимание, что нумерация слоев всегда
идет из помещения на улицу.
1.3. Теплофизические характеристики материалов
2. Выписать температуры воздуха, °С [2, табл. 3.1]:
• средняя температура наиболее холодной пятидневки
(обеспеченностью 0,92) tх5;
• средняя температура отопительного периода, охватывающего дни со среднесуточными температурами ≤ 10 °С, tот;
• средняя температура отопительного периода, охватывающего дни со среднесуточными температурами ≤ 8 °С, tот.
3. Продолжительности периодов, сут [2, табл. 3.1]:
• влагонакопительного периода с температурами ≤ 0 °С, zотр;
• отопительного периода, охватывающего дни со среднесуточными температурами ≤ 10 °С, zот;
• отопительного периода, охватывающего дни со среднесуточными температурами ≤ 8 °С, zот.
4. Выписать расчетную скорость ветра, м/с, v (максимальное
значение скорости ветра из тех румбов за январь месяц, где повторяемость ветра составляет 16 % и более).
6
Теплофизические характеристики материалов, составляющих
рассматриваемое ограждение, зависят от их эксплуатационной
влажности, на которую влияют влажность воздуха в помещении
и на улице. Поэтому необходимо сначала определить влажностные
условия эксплуатации ограждения, а затем, учитывая полученные
данные, принять расчетные значения теплофизических характеристик материалов.
1. По табл. 1 [1] определить влажностный режим помещения
в зависимости от заданной температуры внутреннего воздуха tв
и его относительной влажности φв.
2. По карте зон влажности (прил. В [1]) определить зону
влажности, в которой расположен заданный населенный пункт.
Территория России разбита на три зоны влажности: влажная, нормальная и сухая зоны.
3. По табл. 2 [1] определить условия эксплуатации ограждающей конструкции.
4. Из прил. Т [1] или прил. Е [3] с учетом условий эксплуатации выписать в табличной форме значения характеристик материалов, составляющих данную конструкцию:
7
Номер
слоя
Материал
слоя
Номер
позиции
по прил.
СП
Коэффициенты
Плотность
ρ, кг/м3
теплопроводности λ,
Вт/(м ⋅ К)
паропроницания μ,
мг/
(м ⋅ ч ⋅ Па)
1
2
…
Если в конструкции имеются воздушные прослойки, то для
них вместо значений λ и μ поставить прочерк.
В случае замкнутой воздушной прослойки под таблицей следует выписать значение ее термического сопротивления Ri и ее сопротивления паропроницанию Rпi, где i – номер слоя, соответствующий воздушной прослойке. Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки следует определить, руководствуясь табл. Е.1 прил. Е [1]. Сопротивление паропроницанию замкнутых воздушных прослоек в ограждающих конструкциях в соответствии с прим. 1 к п. 8.7 [1] принимается равным нулю независимо
от расположения и толщины этих прослоек.
В случае вентилируемой воздушной прослойки следует обратить внимание на то, что слои конструкции, расположенные между
воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом,
и наружной поверхностью ограждающей конструкции, а также сама воздушная прослойка в расчете не учитываются.
2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТИЧЕСКОЙ УПРУГОСТИ ПАРА
В ПОМЕЩЕНИИ И ТОЧКИ РОСЫ
В прил. 1 и 2 настоящих указаний приведены вычисленные
по указанной формуле значения упругости насыщенного водяного
пара при положительных и отрицательных температурах воздуха.
1. По заданной температуре воздуха в помещении tв, используя указанную формулу или прил. 1 настоящих указаний, найти
упругость насыщающих воздух водяных паров Eв.
2. Вычислить фактическую упругость (парциальное давление)
водных паров eв в помещении при заданной относительной влажности φв следующим образом:
e
ϕ E
ϕ в = в 100 % , следовательно, eв = в в , Па.
100
Eв
3. По численному значению фактической упругости пара eв
обратным ходом по прил. 1 настоящих указаний определить точку
росы tр с точностью до 0,1 °С.
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМЫ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ
Для расчета требуемой толщины утепляющего слоя необходимо определить требуемое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции исходя из требований санитарных норм Rо.c
и энергосбережения Rо.э.
3.1. Определение сопротивления теплопередаче
ограждающей конструкции по условию энергосбережения
1. Определить градусо-сутки отопительного периода для рассматриваемого пункта строительства:
ГСОП = X = (tв − tот ) zот ,
В соответствии с п. 8.6 [1] парциальное давление (упругость)
насыщенного водяного пара, содержащегося в воздухе, определяется по формуле
 5330 
E = 1,84 ⋅ 1011 ⋅ exp −
 , Па ,
 273 + t 
где t – температура воздуха.
где tв – расчетная температура внутреннего воздуха, °С; tот – средняя температура отопительного периода, °С; zот – продолжительность отопительного периода, сут.
Средняя температура наружного воздуха tот, °С, и продолжительность zот, сут, отопительного периода принимаются для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха ≤ + 8 °С,
а при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых – не более + 10 °С.
8
9
2. Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче по условию энергосбережения определить в зависимости от градусо-суток отопительного периода по формуле
Rо.э = R + β X , м2 ⋅ К/Вт,
где R и β – коэффициенты, определяемые по таблице в соответствии с назначением ограждающей конструкции и условиями ее
эксплуатации.
Таблица
Значения коэффициентов для определения значения приведенного
сопротивления теплопередаче по условию энергосбережения
2,2
1,9
фонарей
1,4
покрытий
и перекрытий
над проездами
перекрытий
чердачных
и подвальных
R
окон
и балконных
дверей
Жилые, лечебнопрофилактические,
детские, школы
стен
Здания
и помещения
Величина
Значения, R, м2К/Вт, и β, м2/(Вт∙сут), для
0,15 (0,3)*
0,2
β 0,00035 0,0005 0,00045 0,000075 0,00025
(0,00005)*
0,18
0,2
1,3
1,6
R
1,2
Общественные, кроме
указанных выше, административные и бытовые, производствен- β
ные и другие здания
и помещения с влажным или мокрым режимом
R
Производственные
с сухим и нормальным
режимом
β
0,0003 0,0004 0,00035
1,5
1,0
1,0
0,0002 0,00025 0,0002
0,00005
0,2
0,00025
0,16
0,000025 0,00015
*Для жилых зданий, зданий лечебно-профилактических и детских
учреждений, школ значения без скобок – для ГСОП менее 6000, в скобках
при ГСОП более 6000.
10
3.2. Определение сопротивления теплопередаче
ограждающей конструкции по условию санитарии
1. По табл. 4 [1] найти коэффициент теплоотдачи внутренней
поверхности ограждающей конструкции αв, Вт/(м2 ∙ К).
2. По табл. 5 [1] определить нормативный (максимально допустимый) перепад между температурой воздуха в помещении
и температурой на внутренней поверхности ограждающей конструкции Δtн , °С.
3. Вычислить нормативное сопротивление теплопередаче по
условию санитарии по формуле
Rо.с =
(t в − t н )
α в Δt н
, м2 ∙ К/Вт,
где tн – расчетная температура наружного воздуха, равная средней
температуре наиболее холодной пятидневки tх5, °С.
Расчеты значений сопротивлений теплопередаче следует
проводить с точностью до трех знаков после запятой, соблюдая
правила округления результатов вычисления.
3.3. Норма тепловой защиты
Из вычисленных нормативных значений сопротивлений теплопередаче Rо.э и Rо.c следует выбрать наибольшее, назвав его требуемым значением сопротивления теплопередаче Rотр .
4. РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ УТЕПЛИТЕЛЯ
Утепляющим слоем (утеплителем) следует считать тот из
слоев ограждения, который имеет наименьшее значение коэффициента теплопроводности λ. Толщина δ этого слоя не задана, ее
следует определить. При этом в этой части расчета этот слой и его
характеристики удобно обозначить индексом «ут» вместо индекса
i , соответствующего номеру слоя.
1. По табл. 6 [1] определить коэффициент теплоотдачи
наружной поверхности ограждения внешней среде (наружному
воздуху) αн, Вт/(м2 ∙ К).
11
2. Вычислить значения сопротивлений теплообмену:
• на внутренней поверхности
Rв =
1
, м2 ∙ К/Вт;
αв
• на наружной поверхности
Rн =
1
, м2 ∙ К/Вт.
αн
3. Определить термические сопротивления слоев конструкции с известными толщинами:
δ
Ri = i , м2 ∙ К/Вт,
λi
где δi и λi – толщина и коэффициент теплопроводности i-го слоя
ограждения соответственно.
4. Вычислить требуемое (минимально допустимое) термическое сопротивление утеплителя:
тр
Rут
= Rотр − (Rв + Rн +  Riиз ), м2 ∙ К/Вт,
где  Riиз – суммарное сопротивление слоев с известными толщинами.
5. Вычислить требуемую (минимально допустимую) толщину
утепляющего слоя:
тр
δ тр
ут = Rут λ ут , м.
6. Округлить толщину утеплителя до унифицированного значения, кратного строительному модулю:
• для минераловатных, древесно-стружечных и пенопластовых слоев до значения, кратного 2 см;
• для бетонов и насыпных слоев – 5 см;
• для кирпичных кладок – 1/2 кирпича (12 см) плюс 1 см.
Следует обратить внимание, что округление толщины утеплителя производится всегда в большую сторону.
В дальнейших расчетах следует использовать принятое
(округленное) значение δут, м.
12
7. Вычислить термическое сопротивление утеплителя (полученное после унификации толщины):
Rут =
δ ут
λ ут
, м2 ∙ К/Вт.
В дальнейших расчетах обозначение полученного сопротивления утеплителя Rут можно заменить на Ri, где i – порядковый
номер утепляющего слоя в рассматриваемом ограждении.
8. Определить общее термическое сопротивление ограждения
с учетом унификации толщины:
Rо = Rв + Rн +  Ri , м2 ∙ К/Вт,
где  Ri – сумма сопротивлений всех слоев конструкции, включая
утепляющий слой.
Полученное значение сопротивления теплопередаче Rо должно быть не менее требуемого значения Rотр .
5. ПРОВЕРКА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
ОГРАЖДЕНИЯ НА ВЫПАДЕНИЕ РОСЫ
1. Вычислить температуру на внутренней поверхности
ограждения по формуле
t −t
τв = tв − в н Rв , °С,
Rо
где tн – расчетная температура наружного воздуха, равная средней
температуре наиболее холодной пятидневки tх5, °С.
Значения температур следует вычислять с точностью до десятых долей.
2. Сравнить значение температуры на внутренней поверхности τв с точкой росы tр и сделать вывод о возможности выпадения
росы на этой поверхности.
3. Определить термическое сопротивление конструкции:
R =  Ri , м2 ∙ К/Вт.
4. Вычислить температуру в углу стыковки наружных стен
для R = 0,6–2,2 м2 ∙ К/Вт по эмпирической формуле
13
Обратить внимание, что общее сопротивление паропроницанию конструкции состоит только из сопротивлений слоев; сопротивления паропроницанию на внутренней и наружной поверхностях ограждения принимаются равными нулю.
2. Вычислить температуру на поверхности ограждения τвI по
формуле 5, п. 1 при температуре наружного воздуха, равной средней температуре самого холодного месяца (обычно января) tн = tнI.
3. По прил. 1 методических указаний найти максимальную
упругость Eв* , соответствующую температуре τвI.
4. Графическим методом определить изменение температуры
по толщине ограждения при температуре наружного воздуха, равной средней температуре самого холодного месяца tнI.
Для этого на миллиметровой бумаге построить координатные
оси «t – R». Выбрать масштаб и нанести шкалы. На оси абсцисс –
шкалу термических сопротивлений (рекомендуемый масштаб:
5 мм – 0,1 м2 ∙ К/Вт), на оси ординат – шкалу температур (рекомендуемый масштаб: 5 мм – 1 °С).
По оси абсцисс последовательно (друг за другом) отложить
значения сопротивлений Rв, R1, R2, R3, … и Rн, составляющих
в целом сопротивление теплопередаче ограждения Rо. Через концы
полученных отрезков провести вертикальные тонкие линии. Получился разрез ограждения в масштабе сопротивлений теплопередаче.
На оси ординат (т. е. линии, проходящей через левый конец
сопротивления Rв) отложить значение температуры внутреннего
воздуха tв, а на линии, соответствующей правому концу Rн, – значение средней температуры самого холодного месяца tнI (рис. 1).
Точки tв и tнI соединить прямой линией. По точкам пересечения полученной линии с границами слоев определить значения
температур: на границе Rв и R1 определить значение τв, на границе
R1 и R2 – значение t12, на границе R2 и R3 – значение t23, на границе последнего слоя и Rн – значение τн. Обратить внимание на то,
что значение температуры на внутренней поверхности ограждения
τв должно совпасть со значением τвI, вычисленным в 6, п. 2. Расхождение в указанных значениях говорит о неправильном или неточном построении графика.
Следует также обратить внимание, что прямолинейное проведение температурной линии в графическом методе обусловлено
тем, что в последовательной цепи сопротивлений падение потенциала переноса (в данном случае температуры) пропорционально
сопротивлению прохождению потока (в данном случае тепла).
Этот закон последовательной цепи проявляется во многих процессах переноса (электричества, тепла, пара, газа, воздуха и т. д.),
имеющих разную физическую основу.
5. По полученным графическим методом значениям температур на границах слоев по прил. 1 и 2 методических указаний определить соответствующие значения максимальных упругостей водяных паров Εв* , E12, E23, …, Εн* .
14
15
τу = τв – (0,175 – 0,039R)(tв – tн), °С.
Если R =  Ri > 2,2 м2 ∙ К/Вт, то в формулу подставить R = 2,2 м2 ×
× К/Вт.
5. Сравнить значение τу с точкой росы tр и сделать вывод
о возможности выпадения росы в углу.
6. Если выпадение конденсата в углу возможно, следует решить следующие две задачи.
6.1. Определить значение уличной температуры tн, при которой в углу достигается точка росы tр, то есть начнет конденсироваться влага. Для этого следует использовать формулы пунктов 1
и 4 данной части расчета с подстановкой вместо τу значения tр.
6.2. По значению τу найти из прил. 1 настоящих указаний
максимально допустимую упругость пара eв* и соответствующую
ей максимально допустимую относительную влажность ϕ*в , которую необходимо поддерживать вентиляцией.
6. ПРОВЕРКА НА ВЫПАДЕНИЕ РОСЫ В ТОЛЩЕ
ОГРАЖДЕНИЯ
1. Определить сопротивление паропроницанию каждого слоя:
Rпi =
δi
, м2 ∙ ч ∙ Па/мг,
μi
и конструкции в целом:
Rп =  Rпi , м2 ∙ ч ∙ Па/мг.
6. Для проверки графическим методом возможности выпадения конденсата в толще ограждения следует построить линии
снижения фактической и максимальной упругостей водяных паров
в ограждении.
Для этого на миллиметровой бумаге построить координатные
оси «E – Rп». Выбрать масштаб и нанести шкалы. На оси абсцисс –
шкалу сопротивлений паропроницанию (рекомендуемый масштаб:
5 мм – 0,1 м2 ∙ ч ∙ Па/мг, однако в случае высоких значений сопротивлений паропроницанию можно принять более мелкий), на оси
ординат – шкалу упругостей водяных паров (рекомендуемый масштаб: 10 мм – 100 Па).
По оси абсцисс последовательно (друг за другом) отложить значения сопротивлений паропроницанию всех слоев Rп1, Rп2, Rп3, …,
составляющих в целом сопротивление паропроницанию ограждения Rп. Через концы полученных отрезков провести вертикальные
тонкие линии. Получился разрез ограждения в масштабе сопротивлений паропроницанию.
На оси ординат (т. е. линии, проходящей через левый конец
сопротивления Rп1 и соответствующей внутренней поверхности
ограждения) отложить значение фактической упругости водяных
паров в помещении eв (см. 2, п. 2), а на линии, соответствующей
наружной поверхности ограждения (проходящей через правый конец сопротивления паропроницанию последнего слоя), – значение
фактической упругости на улице eн, которое следует принять равным eн = 0,9 Εн* (рис. 2).
По аналогии с 6, п. 4 точки eв и eн соединить прямой линией.
Получилась предполагаемая линия снижения фактической упругости в толще ограждения.
7. На границах слоев отложить найденные в 6, п. 5 значения
максимальных упругостей водяных паров Εв* , E12, E23, …, Εн* . Значение Εв* , соответствующее τв, расположится на внутренней поверхности ограждения (на границе с помещением), а Εн* , соответствующее τн, – на наружной (на границе с улицей).
По полученным точкам следует построить линию снижения
максимальной упругости водяных паров в толще ограждения.
В пределах слоя линия максимальной упругости изменяется по вогнутой экспоненте, монотонно убывающей при понижении тем16
17
пературы в сторону улицы. В тех слоях, где эта линия «E» заведомо пройдет выше линии предполагаемой фактической упругости
«e», ее можно провести по лекалу или от руки в виде плавной кривой (см. рис. 2).
Если же в слое возможно пересечение линии «E» с линией
«e», то для более точного построения нужны вспомогательные
промежуточные точки. Для их построения на температурной линии «t – R» (см. рис. 1) в пределах этого слоя надо наметить через
равные интервалы три промежуточные точки (деля слой пополам
и еще раз пополам каждую половину), определить температуры t1,
t2 и t3, соответствующие промежуточным точкам, а по температурам найти максимальные упругости E1, E2 и E3, используя прил. 1
и 2 методических указаний. Найденные упругости отложить на
графике «E – Rп» (см. рис. 2) в том же слое через равные интервалы (деля аналогично слой на четыре равные части), а затем по полученным промежуточным точкам провести линию «E».
8. Условием отсутствия выпадения конденсата в толще
ограждения служит прохождение во всех его слоях линии максимальной упругости «E» выше линии фактической упругости водяных паров «e». В этом случае влажностный режим ограждения
в норме и не нуждается в дополнительных проверках.
Признаком возможности выпадения конденсата в толще
ограждения служит пересечение или касание линий максимальной
упругости «E» и фактической упругости «e». В этом случае влажностный режим ограждения нуждается в дальнейших проверках.
7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПЛОСКОСТИ
ВОЗМОЖНОЙ КОНДЕНСАЦИИ ГРАФИЧЕСКИМ
МЕТОДОМ
1. В случае возможности выпадения конденсата в толще
ограждения следует определить границы зоны возможной конденсации.
Для этого из точек eв и eн провести касательные к линии снижения максимальной упругости водяных паров «E». Точки касания
определят границы зоны возможной конденсации (см. рис. 2).
2. В зоне возможной конденсации найти и выделить плоскость, в которой линия максимальной упругости «E» максимально
18
19
провисает под линией фактической упругости «e». Это плоскость
возможной конденсации.
Следует уяснить, что в теплое время года линия снижения
максимальной упругости «E» в толще ограждения располагается
выше линии снижения фактической упругости «e». С понижением
наружной температуры линии «E» и «e» сближаются и, наиболее
вероятно, соприкоснутся именно в отмеченной плоскости, называемой плоскостью возможной конденсации, так как именно в ней
начинается появление капель росы.
С дальнейшим понижением температуры плоскость, расширяясь, превращается в зону. В этом случае снижение фактической
упругости водяных паров в толще ограждения происходит уже не
по прямой линии «e» (фактическая упругость не может быть выше
максимальной), а из точки eв по касательной к линии «E» до границы зоны конденсации, в пределах зоны конденсации по линии
«E» и далее по касательной к линии «E» до точки eн.
С повышением температуры зона может вырождаться в плоскость, а затем линии расходятся и условия для выпадения конденсата исчезают.
Весьма часто плоскость возможной конденсации располагается на наружной поверхности теплоизоляционного слоя, т. е. на
стыке утеплителя с защитным наружным слоем.
3. По графику «E – Rп» (см. рис. 2) определить сопротивление
паропроницанию внутренних слоев, расположенных между внутренней поверхностью ограждения и плоскостью возможной конденсации Rпв, м2 ∙ ч ∙ Па/мг, а также сопротивление паропроницанию наружных слоев – между этой плоскостью и наружной поверхностью ограждения Rпн, м2 ∙ ч ∙Па/мг.
8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПЛОСКОСТИ
ВОЗМОЖНОЙ КОНДЕНСАЦИИ ДЛЯ ПЕРИОДА
С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМИ СРЕДНЕМЕСЯЧНЫМИ
ТЕМПЕРАТУРАМИ В СООТВЕТСТВИИ С СП 50.13330.2012
f i (tм.у ) = 5330
Rп (tв − tн.отр ) μi
,
Rо ( eв − eн.отр ) λ i
где Rп – общее сопротивление паропроницанию ограждающей
конструкции (6, п. 1), м2 ∙ ч ∙ Па/мг; Rо – сопротивление теплопередаче однородной многослойной ограждающей конструкции
(4, п. 8), (м2 ∙ К)/Вт; tн.отр и eн.отр – средние температура наружного
воздуха, °С, и упругость водяных паров на улице, Па, периода
с отрицательными среднемесячными температурами; λi и μi – расчетные значения коэффициентов теплопроводности, Вт/(м ∙ К),
и паропроницаемости, мг/(м ∙ ч ∙ Па), материала слоя.
2. Для каждого слоя по полученным значениям комплекса
fi(tм.у), пользуясь табл. 11 [1], определить соответствующие значения температур в плоскости максимального увлажнения tм.уi .
3. Составить таблицу с указанием для каждого слоя многослойной конструкции номера слоя, комплекса fi(tм.у), соответствующей температуры в плоскости максимального увлажнения tм.уi,
а также значений температур на границах слоя (при средней температуре наружного воздуха периода с отрицательными среднемесячными температурами):
Номер слоя,
материал
Температура на границе слоев, °С
fi (tм.у)
tм.уi, °С
Внутренняя
поверхность слоя
Наружная
поверхность слоя
1
2
…
1. Для каждого слоя многослойной конструкции вычислить
значение комплекса fi (tм.у), характеризующего температуру
в плоскости возможной конденсации (максимального увлажнения), по формуле
Значения температур на границах слоев определить в соответствии с 6, п. 4 при температуре наружного воздуха, равной средней
температуре наружного воздуха периода с отрицательными среднемесячными температурами tвл.
4. Для определения слоя, в котором находится плоскость возможной конденсации, следует сравнить полученные значения tм.уi
в каждом слое с температурами на его границах.
20
21
Если температура tм.уi в каком-то из слоев расположена в интервале температур на его границах, то плоскость возможной конденсации расположена в этом слое. Зная температуры на границах
рассматриваемого слоя и в плоскости возможной конденсации
и предполагая линейное распределение температуры внутри слоя,
определить положение плоскости конденсации (координату плоскости xм.у).
Если в каждом из двух соседних слоев конструкции отсутствует плоскость с температурой tм.уi, при этом у более холодного
слоя значение tм.уi выше его температуры, а у более теплого слоя
значение tм.уi ниже его температуры, то плоскость возможной конденсации находится на границе этих слоев.
Если внутри конструкции плоскость возможной конденсации
отсутствует, то она расположена на наружной поверхности конструкции.
Если в конструкции обнаружилось две плоскости с tм.уi, то за
плоскость возможной конденсации принимается плоскость, расположенная в слое утеплителя.
5. Сравнить полученный результат с результатом определения положения плоскости возможной конденсации графическим
методом.
9. ПРОВЕРКА ВЛАЖНОСТНОГО РЕЖИМА ОГРАЖДЕНИЯ
1. В случае возможности выпадения конденсата в толще
ограждения следует выполнить проверки на возможность накопления влаги в ограждении в течение года и на возможность избыточного приращения влажности увлажняемого слоя при конденсации в течение периода с отрицательными среднемесячными температурами (периода влагонакопления).
Для этого необходимо найти положение плоскости возможной конденсации на температурном графике «t – R» (см. рис. 1).
Если плоскость возможной конденсации оказалась на границе слоев, это не составляет труда. Если же плоскость возможной конденсации не совпадает с поверхностью какого-либо слоя, то она поделит увлажняемый слой на графике «t – R» в той же пропорции, что
и на графике «E – Rп» (см. рис. 2). При этом очевидно, что значе22
нию максимальной упругости Eп.к в плоскости конденсации на
графике «E – Rп» соответствует значение температуры tп.к в этой
плоскости на графике «t – R», по которой можно проконтролировать правильность перенесения плоскости возможной конденсации
на температурный график.
2. Определить средние температуры наружного воздуха:
• зимнего периода tн.зим, °С, охватывающего месяцы со
средними температурами ниже –5 °С,
• весенне-осеннего периода tн.во, °С, включающего месяцы
со средними температурами от –5 до +5 °С,
• летнего периода tн.лет, °С, охватывающего месяцы со средними температурами более +5 °С,
• периода влагонакопления tн.отр, °С, к которому относятся
месяцы со средними температурами 0 °С и ниже.
3. Средние температуры перечисленных периодов отложить
на температурном графике на линии, проходящей через наружную
границу сопротивления Rо и соответствующей температурам
наружного воздуха (см. рис. 1). Полученные точки соединить
с точкой tв. Пересечения линий с плоскостью возможной конденсации дадут значения температур в этой плоскости для соответствующих периодов года. По полученным значениям температур
в плоскости конденсации следует определить соответствующие
значения максимальной упругости водяных паров. Результаты записать в табличной форме:
Наименование
периода
Индекс
Месяцы периода
Число
месяцев
в периоде, z
Средняя
наружная
температура периода
Температура
и максимальная
упругость в плоскости конденсации
t, °С
Зимний
Весеннеосенний
Летний
Влагонакопления
«зим»
«во»
«лет»
«отр»
23
E, Па
4. Используя таблицу (9, п. 3), вычислить среднюю за год
максимальную упругость водяных паров в плоскости возможной
конденсации:
E z + Eво zво + Eлет z лет
E = зим зим
, Па.
12
5. Определить среднегодовую упругость водяных паров
в наружном воздухе:
12
eн.г =
 ei
i =1
12
, Па,
где ei – среднемесячные значения упругости водяных паров
в наружном воздухе.
6. Вычислить требуемое (минимально допустимое) сопротивление паропроницанию внутренних слоев конструкции, при котором обеспечивается ненакопление влаги в увлажняемом слое в течение года:
е −Е
тр -1
Rп.в
Rп.н , м2 ∙ ч ∙ Па/мг,
= в
Е − енг
где eв – фактическая упругость водных паров в помещении (2, п. 2),
Rп.н – сопротивление паропроницанию наружных слоев (7, п. 3).
Сравнить полученное значение с располагаемым Rп.в (определенным по графику «E – Rп») и сделать вывод о возможности или
невозможности накопления влаги в течение года. Дать заключение
о соответствии или несоответствии нормативным требованиям.
7. Определить среднюю упругость водяных паров в наружном воздухе для периода влагонакопления:
eн.отр =
 eн.oтр i , Па,
zотр
где eн.отр i – среднемесячные значения упругости водяных паров
в наружном воздухе для месяцев со среднемесячными температурами tн ≤ 0 °С; zотр – число таких месяцев года.
8. Для материала увлажняемого слоя по табл. 10 [1] определить
значение предельно допустимого приращения влажности Δωср.
24
9. Вычислить требуемое (минимально допустимое) сопротивление паропроницанию внутренних слоев конструкции, при котором приращение влажности в материале увлажняемого слоя в период влагонакопления не превышает допустимых значений:
тр-2
Rп.в
=
eв − Eотр
, м2 ∙ ч ∙ Па/мг,
Eотр − eн.отр ρ δ Δωср
+
Rп.н
100 zотр
где δ – толщина увлажняемого слоя, м; Eотр – упругость насыщающих водяных паров (максимальная упругость) в плоскости возможной конденсации в период влагонакопления (9, п. 3), Па; zотр –
продолжительность периода влагонакопления, выраженная в часах; ρ – плотность увлажняемого материала, выраженная в мг/м3
(единицы измерения массы в величинах ρ и Rп.в должны быть одинаковы); Δωср – предельно допустимое приращение влажности
в материале увлажняемого слоя, %, определяемое по табл. 10 [1].
Сравнить полученное значение с располагаемым Rп.в и сделать вывод о возможности или невозможности переувлажнения
материала рассматриваемого слоя в период влагонакопления. Дать
заключение о соответствии или несоответствии нормативным требованиям.
Если зона конденсации распространяется на два слоя, то при
тр-2
следует рассматривать слой утеплителя, увлажрасчете Rп.в
нение которого сопряжено с большей потерей термического сопротивления.
10. В случае несоответствия нормативным требованиям, когда располагаемое сопротивление Rп.в ниже хотя бы одного из требуемых значений, дефицит сопротивления паропроницанию внутренних слоев конструкции следует восполнить устройством пароизоляции. Выбрать пароизоляционный слой, используя табл. М.1
прил. М [1]. Сопротивление выбранной пароизоляции должно
быть не менее упомянутого дефицита.
Указать место расположения пароизоляционного слоя.
25
10. ПРОВЕРКА ОГРАЖДЕНИЯ НА
ВОЗДУХОПРОНИЦАНИЕ
1. Определить плотность воздуха в помещении ρв при заданной температуре tв и на улице ρн при температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки
tх5, используя формулу
μP
ρ=
, кг/м3,
RT
где μ – молярная масса воздуха, равная 0,029 кг/моль; P – барометрическое давление, равное 101 кПа; R – универсальная газовая
постоянная, равная 8,31 Дж/(моль К); T = t + 273 – абсолютная
температура воздуха, К; t – температура воздуха, °С.
2. Вычислить тепловой перепад давления:
ΔPt = 0,56 (ρн − ρв ) gH , Па,
где g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с2; H – высота здания, м.
3. Вычислить ветровой перепад давления:
ΔPv = 0,3ρ н v 2 , Па,
где v – расчетная скорость ветра (максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь, где повторяемость ветра составляет 16 % и более), м/с.
4. Вычислить суммарный (расчетный) перепад давления, действующий на ограждение:
7. Определить значения сопротивления воздухопроницанию
каждого слоя ограждения, пользуясь табл. С.1 прил. С [1], и выписать их в табличной форме:
Номер
слоя
Материал
№ п/п
по табл. С.1
Обратить внимание, что при определении сопротивлений
воздухопроницанию следует учитывать фактические толщины
слоев ограждения.
8. Найти располагаемое сопротивление воздухопроницанию
ограждения в целом как сумму сопротивлений слоев:
Rи =  Rи i .
i
Сравнить полученное значение с требуемым и сделать вывод
о соответствии или несоответствии ограждения нормативным требованиям по инфильтрации (воздухопроницанию).
В случае несоответствия нормативным требованиям, когда
располагаемое сопротивление Rи ниже требуемого значения, дефицит сопротивления инфильтрации следует восполнить устройством дополнительного слоя ветрозащиты.
5. Определить максимально допустимую воздухопроницаемость ограждения G н , кг/(м2 · ч), воспользовавшись табл. 9 [1].
6. Определить требуемое (минимально допустимое) сопротивление инфильтрации (воздухопроницанию):
ΔР 2
, м · ч · Па/кг.
Gн
26
Сопротивление
воздухопроницанию
Rи, м2 · ч · Па/кг
1
2
…
ΔP = ΔPt + ΔPv , Па.
Rитр =
Толщина
слоя, мм
27
Заключение
Список литературы
В заключении указать назначение помещения, пункт строительства, а также условия (толщина утеплителя, дополнительные
слои пароизоляции или ветрозащиты и т. д.), при которых конструкция будет отвечать нормативным требованиям по тепловой
защите, влажностному режиму поверхности и толщи, по инфильтрации.
Указать выходные данные для смежных расчетов сооружения:
• общую толщину ограждения, м;
• массу 1 м2 ограждения m =  ρ i δ i , кг/м2;
1. СП 50.13330.2012. Актуализированная версия СНиП 23-02–2003.
Тепловая защита зданий, 2012.
2. СП 131.13330.2012. Актуализированная версия СНиП 23-01–99*.
Строительная климатология, 2012.
3. СП 23-101-2003. Свод правил по проектированию и строительству.
Проектирование тепловой защиты зданий. М., 2004.
4. Фокин К. Ф. Строительная теплотехника ограждающих частей зданий. М. : Стройиздат, 1973. 240 с.
i
• сопротивление теплопередаче Rо, м2 ⋅ К/Вт;
1
, Вт/(м2 · К);
• коэффициент теплопередачи k =
Rо
• действующий перепад давления ΔP, Па.
28
29
Приложение 1
Максимальная упругость водяных паров (упругость насыщенного
пара) Е, Па, в воздухе при положительных температурах t, °С
t
0,0
0,1
0,2
Десятые доли
0,4
0,5
Упругость, Па
624
628
633
670
675
679
719
724
729
771
776
782
826
832
838
886
892
898
0,3
0
1
2
3
4
5
611
656
704
755
809
867
615
660
709
760
815
873
619
665
714
766
821
879
6
7
8
9
10
929
995
1064
1139
1217
936
1002
1072
1146
1225
942
1008
1079
1154
1233
948
1015
1086
1162
1242
955
1022
1094
1169
1250
11
12
13
14
15
1301
1389
1483
1583
1688
1309
1398
1493
1593
1699
1318
1407
1502
1603
1710
1327
1417
1512
1614
1721
16
17
18
19
20
1800
1918
2043
2175
2315
1811
1930
2056
2189
2329
1823
1942
2069
2202
2344
21
22
23
24
25
2463
2619
2783
2957
3141
2478
2635
2800
2975
3160
26
27
28
29
30
3335
3539
3754
3981
4219
3355
3560
3776
4004
4244
0,6
0,7
0,8
0,9
637
684
734
787
844
904
642
689
739
793
850
910
646
694
744
798
856
916
651
699
750
804
861
923
961
1029
1101
1177
1258
968
1036
1108
1185
1267
975
1043
1116
1193
1275
981
1050
1123
1201
1284
988
1057
1131
1209
1292
1335
1426
1522
1624
1732
1344
1435
1532
1634
1743
1353
1445
1542
1645
1754
1362
1454
1552
1656
1765
1371
1464
1562
1666
1777
1380
1473
1572
1677
1788
1834
1954
2082
2216
2358
1846
1967
2095
2230
2373
1858
1979
2108
2244
2388
1870
1992
2121
2258
2402
1882
2004
2135
2272
2417
1894
2017
2148
2286
2432
1906
2030
2161
2300
2447
2493
2651
2817
2993
3179
2508
2667
2835
3011
3198
2524
2683
2852
3030
3217
2540
2700
2869
3048
3237
2555
2716
2887
3066
3256
2571
2733
2904
3085
3275
2587
2750
2922
3103
3295
2603
2767
2940
3122
3315
3375
3581
3798
4027
4269
3395
3602
3821
4051
4293
3415
3623
3843
4075
4318
3435
3645
3866
4098
4343
3456
3667
3889
4122
4369
3476
3688
3911
4146
4394
3497
3710
3934
4171
4419
3518
3732
3957
4195
4445
30
Приложение 2
Максимальная упругость водяных паров (упругость насыщенного
пара) Е, Па, в воздухе при температуре 0 °С и ниже
t, °С
0,0
–0,2
–0,4
–0,6
–0,8
Е, Па
611
602
593
585
577
t, °С
–5,0
–5,2
–5,4
–5,6
–5,8
Е, Па
424
418
412
406
400
t, °С
–10,0
–10,2
–10,4
–10,6
–10,8
Е, Па
291
286
282
277
273
t, °С
–15,0
–15,2
–15,4
–15,6
–15,8
Е, Па
196
193
190
187
184
–1,0
–1,2
–1,4
–1,6
–1,8
568
560
552
544
536
–6,0
–6,2
–6,4
–6,6
–6,8
394
388
382
376
371
–11,0
–11,2
–11,4
–11,6
–11,8
269
265
261
257
253
–16,0
–16,2
–16,4
–16,6
–16,8
181
178
175
172
170
–24
–25
–26
–27
–28
93
85
78
72
66
–2,0
–2,2
–2,4
–2,6
–2,8
529
521
513
506
499
–7,0
–7,2
–7,4
–7,6
–7,8
365
360
354
349
344
–12,0
–12,2
–12,4
–12,6
–12,8
249
245
241
237
234
–17,0
–17,2
–17,4
–17,6
–17,8
167
164
162
159
156
–29
–30
–31
–32
–33
60
55
50
46
42
–3,0
–3,2
–3,4
–3,6
–3,8
491
484
477
470
463
–8,0
–8,2
–8,4
–8,6
–8,8
339
334
329
324
319
–13,0
–13,2
–13,4
–13,6
–13,8
230
226
223
219
216
–18,0
–18,2
–18,4
–18,6
–18,8
154
151
149
146
144
–34
–35
–36
–37
–38
38
35
31
29
26
–4,0
–4,2
–4,4
–4,6
–4,8
457
450
443
437
431
–9,0
–9,2
–9,4
–9,6
–9,8
314
309
304
300
295
–14,0
–14,2
–14,4
–14,6
–14,8
213
209
206
203
199
–19,0
–19,2
–19,4
–19,6
–19,8
142
139
137
135
133
–39
–40
–41
–43
–45
24
21
19
16
13
31
t, °С Е, Па
–20,0 130
–20,5 125
–21,0 120
–22
110
–23
101
Оглавление
Введение………….…………………….…………………….………………
1. Выборка исходных данных………….…………………….…………….
1.1. Климат местности………….…………………….………………..
1.2. Параметры микроклимата помещения и конструкция
ограждения…………………………………………………………….
1.3. Теплофизические характеристики материалов………….………
2. Определение фактической упругости пара в помещении
и точки росы………………………………………………………………….
3. Определение нормы тепловой защиты………………………………….
3.1. Определение сопротивления теплопередаче ограждающей
конструкции по условию энергосбережения………….……………..
3.2. Определение сопротивления теплопередаче ограждающей
конструкции по условию санитарии………………………………….
3.3. Норма тепловой защиты……………………………………….....
4. Расчет толщины утеплителя………….…………………….……………
5. Проверка внутренней поверхности ограждения на выпадение
росы…………………………………………………………………………..
6. Проверка на выпадение росы в толще ограждения…………………….
7. Определение положения плоскости возможной конденсации
графическим методом………….……………………………………………
8. Определение положения плоскости возможной конденсации
для периода с отрицательными среднемесячными температурами
в соответствии с СП 50.13330.2012………………………………………..
9. Проверка влажностного режима ограждения…………..……………….
10. Проверка ограждения на воздухопроницание…………………………
Заключение………………………………………….……………………….
Список литературы………………………………………….………………
Приложение 1………………………………………….…………………….
Приложение 2………………………………………….…………………….
32
3
6
6
7
7
8
9
9
11
11
11
13
14
19
20
22
26
28
29
30
31
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
594 Кб
Теги
leonteva, teplovoj, raschet
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа