Теплотехнический расчет стены кирпича
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СТЕН
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СТЕН
Исходные данные: г. Москва, стены выполнены из полнотелого красного кирпича , наружный слой — облицовочный кирпич, толщина слоя — 120 мм; внутренний декоративный слой
— декоративная штукатурка — 20 мм.
Сопротивление теплопередача ограждающих конструкций R0 принимается в соответствии с заданием на проектирование, но не менее требуемых значений Rо, определяемых исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле (2) и условий энергосбережения. 
t (mt) — расчётная температура внутреннего воздуха ° С, примем, согласно ГОСТ 12.1005-88 и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений, 20 ° С;
t (nt) – средняя температура наружного воздуха, ° С, определяется по СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»
Z (nt)— продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха ниже или равной 8° С по СНиП 23- 0 1-99 « Строительная климатология».
Dd = (20 + 3,6)*213 = 5027 (° С-сутки).
Rreg = a*Dd + b = 0.00035*5027 + 1.4 = 1.121
Итак, полученное значение составляет Rreg = 1,121 м 2 ° С/Вт
Термическое сопротивление R, м 2 °С/ В т, слоя многослойной ограждающей конструкции, а так же однородной (однослойной) ограждающей конструкции следует определять по формуле:
где δ — толщина слоя, м;
λ — расчётный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м ° С).
Сопротивление ограждающей конструкции определяем по формуле: Rо = (1/ αв) + Rк + (1/ αн) (5)
R к — термическое сопротивление ограждающей конструкции ;
R к = R1 + R2 +. + Rn, где R1, R2, R n — термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции.
Cтена состоит из слоев:
Декоративный облицовочный кирпич:
ρ = 1400 кг/ м 3 ; λ = 0,42 Вт/( м 2 ° С); δ = 0,12 м.
Кирпич красный полнотелый глиняный:
ρ = 1400 кг/ м 3 ; λ = 0,58 Вт/( м 2 ° С); δ = 0,51 м.
ρ = 1800 кг/ м 3 ; λ = 0,93 Вт/( м 2 ° С); δ = 0,0 2 м.
Определим термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции:
Rк =1/1 + 2/2 +3/3;
Rк = 0,12 / 0,42 + 0,51 / 0,58 + 0,03 / 0,93 = 0,286 + 0,8 + 0,022 = 1,108
Rо = (1/ αв ) + Rк + (1/ αн) = 18,7 + 1,108 + 1/23 = 0,115 + 1,108+ 0,043= 1,266 м 2 ° С/ Вт
Итак, термическое сопротивление конструкции наружной стены равно
R0 = 1,266 > 1,121, следовательно, принимаем конструкцию стены, назначенную ранее.
Таким образом, принимаем окончательно наружной толщину стены, равную 0,64 м или 640 мм.
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Теплотехнический расчет наружных стен.
Несущая способность каменных стен зависит от величины нагрузки, толщины кладки, прочности камня и раствора. В малоэтажных жилых зданиях нагрузка на стены обычно является небольшой величиной и прочность кладки оказывается вполне достаточной. Поэтому толщину каменных стен малоэтажных зданий часто определяют не расчетом на прочность, а конструктивными соображениями или теплотехническим расчетом. Например, по конструктивным требованиям для надежного опирания плит перекрытий (покрытий) кирпичная стена должна бать не тоньше 120 мм, для опирания балок – 250 мм.
Теплотехнический расчет определяет минимальную толщину стен для того, чтобы в процессе эксплуатации не было случаев промерзания или перегрева.
При строительстве малоэтажных зданий возводят либо сплошные наружные стены или облегченные:
— сплошные – чаще из эффективного кирпича и легких камней по многорядной системе кладки (по двухрядной – в случаях более удобного крепления облицовки или теплотехнических соображений). Рядность кладки определяется числом «тычковых» рядов с продольной укладкой камней. При двухрядной – каждый «ложковый» ряд перекрывается «тычковым». При многорядной кладке перевязку осуществляют через пять рядов, а в стенах из мелких камней – через два ряда. Многорядная кладка экономичнее двухрядной, так как менее трудоемка;
— облегченные наружные стены возводят путем закладки легких теплоизоляционных материалов внутрь каменной стены – между двумя рядами сплошных стенок или с помощью теплоизоляционной облицовки.
Для облицовки применяют жесткие плиты из легких бетонов, пеностекла, фибролита и других материалов. Плиты из атмосферостойких материалов располагают с наружной стороны. Менее стойкие материалы прикрепляют к поверхности кладки с внутренней стороны вплотную или с образованием воздушной прослойки толщиной 20-40 мм – «на относе». Плиты «на относе» крепят к стене металлическими зигзагообразными скобами или прибивают к рейкам. Эти рейки, расположенные вертикально и горизонтально, делят пространство воздушной прослойки на отдельные отсеки, улучшающие температурно-влажностный режим стены. При внутреннем расположении утеплителя поверхности жестких плит подготавливают под окраску или оклейку обоями с учетом образования пароизоляционного слоя. Поверхность полужестких плит обшивают жесткими листами с прокладкой теплоизоляционного слоя.
При выполнении теплотехнического расчета рекомендуют принимать толщину внутренней отделки (штукатурки) – 20 мм. Толщину наружной отделки: штукатурки и керамической плитки – 20 мм, облицовочного кирпича – 120 мм. Размеры кирпича, керамических и бетонных камней представлены в прил. Все виды кладок и возможные толщины стен из различных материалов представлены в прил.
Толщина наружных стен определяется теплотехническим расчетом, толщина внутренних несущих стен и перегородок принимается в зависимости от материала стен по прил.
При выборе толщины внутренних несущих стен необходимо учесть величину опирания конструкций перекрытий.
Выполним теплотехнический расчет наружной стены.
Сопротивление теплопередаче следует принимать равным экономически целесообразному — Rт.эк., определяемому по формуле 5.1. СНБ 2.04.01-97. Строительная теплотехника, но не менее требуемого сопротивления теплопередаче Rт.тр., определяемого по формуле 5.2 , и не менее [3] нормативного сопротивления теплопередаче Rт.норм., приведенного в таблице 5.1 СНБ [3] .
где: n = 1 (для наружных стен и покрытий) — коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 5.3 [3];
tв = 18 °С — расчётная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по таблице 4.1[3] ;
tн — расчётная зимняя температура наружного воздуха, °С, принимаемая по таблице 4.3 с учётом тепловой инерции ограждающих конструкций D(за исключением заполнений проёмов) по таблице 5.2 СНБ [3];
αв = 8,7 Вт/ м 2 .°С (для стен) — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 5.4 [3];
∆ tв = 6 °С (для наружных стен жилых зданий) — расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С, принимаемый по таблице 5.5[3] ;
Тепловую инерцию ограждающей конструкции D следует определять по формуле:
D = R1 S1 + R2S2+ . + RnSn , (2)
где: R1,R2, Rn — термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м 2 0 С/Вт, определяемые по формуле (5.5) [3];
S1 , S2, Sn — расчётные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции в условиях эксплуатации, Вт/(м 2 °С), по таблице 4.2 [3], принимаемые по приложению А [3];
Ограждения считаются «лёгкими» при D 7.
Расчетный коэффициент теплоусвоения воздушных прослоек принимается равным нулю. Слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждающей конструкции, не учитываются.
Термическое сопротивление однородной ограждающей конструкции, а также слоя многослойной конструкции R м 2 0 С/Вт, определяем по формуле:
где: δ – толщина слоя, м;
λ – коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции в условиях эксплуатации, т.4.2, Вт/ м 2 .°С, принимаем по приложению А [3].
Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции Rт, м 2 0 С/Вт, определяем по формуле 5.6 [3]:
Rт = 1/ αв + 1/ αн + Rк , (4 )
где: Rк — термическое сопротивление ограждающей конструкции,
м 2 0 С/Вт, определяемое по формуле 5.7 [3]:
Rк = R1 + R2 + …+ Rn , ( 5 )
где: R1, R2 , Rn — то же, что и в формуле 2;
αн = 23 Вт/ м 2 .°С – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, принимаем по табл.5.7 [3].
Средние температуры наружного воздуха наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98 и 0,92 и наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 для определенного района строительства следует принимать по таблице 4.3 [3] или по табл.3.3.
Среднюю температуру наиболее холодных трех суток следует определять как среднее арифметическое из температур наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92
Значения средней температуры наружного воздуха
| Расчетный период | Средние температуры наружного воздуха, tн, °С по областям | |||||
| Мин-ская | Могилев- ская | Брестская | Витебская | Гомельская | Гроднен- ская | |
| Наиболее холодные сутки обес- печенностью 0,92 | -25 | -31 | -28 | -26 | -28 | -29 |
| Наиболее холодные сутки обес- печенностью 0,98 | — 31 | -37 | -32 | -31 | -33 | -34 |
| Наиболее холодная пятидневка обеспечен-ностью 0,92 | -21 | -25 | -24 | -22 | -24 | -25 |
Значение нормативного сопротивления теплопередаче Rт.норм определяем по табл.3.4.
Значение нормативного сопротивления теплопередаче
| № п/п | Ограждающие конструкции | Нормативное сопротив-ление Rт норм,м 2 0 С/Вт |
| А. Строительство Наружные стены крупнопанельных, каркасно-панельных и объемно-блочных зданий | 2,5 | |
| Наружные стены монолитных зданий | 2.2 | |
| Наружные стены из штучных материалов (кирпич, шлакоблоки и т.п.) | 2,0 | |
| Совмещенные покрытия, чердачные пере- крытия (кроме теплых чердаков) и пере- крытия над проездами | 3,0 | |
| Покрытия теплых чердаков | По расчету | |
| Перекрытия над неотапливаемыми подва- лами и техническими подпольями | По расчету | |
| Заполнения световых проемов | 0,6 | |
| Б. Реконструкция, ремонт Наружные стены | 2,0 | |
| Остальные конструкции | Такие же требования, как и для нового строительства |
Определение коэффициента обеспеченности в зависимости от
значения тепловой инерции
| Тепловая инерция D | Расчетная зимняя температура наружного воздуха, tн, °С |
| До 1,5 включительно | Средняя температура наиболее холодных суток обеспеченностью 0,98 |
| Св.1,5 до 4,0 включ. | То же, обеспеченностью 0,92 |
| Св.4,0 до 7,0 включ. | Средняя температура наиболее холодных трех суток |
| Свыше 7,0 | Средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 |
В соответствии с прил.А для решения примера по расчету наружной стены из мелкоразмерных элементов принимаем вид кладки 3.1.
Необходимые исходные данные определяем по прил.А [3] и сводим в табл. 3.5.
| №п/п | Наименование слоя | Плотность слоя,ρ,кг/м³ | Толщина слоя, δ, м | Коэффици-ент теплоп- роводности λ,Вт/м 2 °С | Коэффици- ент тепло- усвоения, S, Вт/м 2 °С |
| Цементно-песчаная Штукатурка | 0,02 | 0,93 | 11,09 | ||
| Кирпич | 0,120 | 0,81 | 10,12 | ||
| Утеплитель засыпной (гравий керамический) | Х | 0,20 | 2,91 | ||
| Кирпич | 0,120 | 0,81 | 10,12 | ||
| Известково-песчаная Штукатурка | 0,02 | 0,81 | 9,76 |
Принимаем значение D от 4 до 7. Тогда tн принимаем по средней температуре наиболее холодных трех cуток обеспеченностью 0,92 (для Могилевской области):
tн = [ (-31°С) + (-25°С)] / 2 = — 28°С
Так как Rт.тр.= 0,881 м 2 0 С/Вт 2 0 С/Вт, то решаем :
2,0 = 1/8,7 + 1/23 + 0,02/0,93 + 0,12/0,81 + Х/0,20 + 0,12/0,81 + 0,02 /0,81
Находим Х = 0,068 м.
Принимаем Х = δут. = 230 мм. Тогда толщина стены – 510 мм.
Проверяем значение D:
D = 0,02/0,93 .11,09 + 0,12/0,81 . 10,12 + 0,23/0,20 .2,91 + 0,12/0,81.10,12 + 0,02/0,81. 9,76 = 6,83
Следовательно значение D принято верно.
Проверяем условие Rт ≥ Rт.норм. :
Rт = 1/8,7 + 1/23 + 0,02/0,93 + 0,12/0,81 + 0,23/0,20 + 0,12/0,81 + 0,02/0,81 = 2,41 м 2 0 С/Вт ≥ Rт.норм.= 2,0 м 2 0 С/Вт
Следовательно, толщину утеплителя и толщину стены приняли верно.
Вопросы для самоконтроля
1. Что представляет собой конструктивная система?
2. Каким требованиям должны удовлетворять конструктивные системы?
3. Что относится к горизонтальным и вертикальным несущим конструкциям?
4. Какие основные конструктивные системы вы знаете?
5. Какие комбинированные конструктивные системы вы знаете?
6. Что представляет собой конструктивная схема?
7. Какие конструктивные схемы применяются в каркасных зданиях?
8. Какие конструктивные схемы применяются в бескаркасных зданиях?
9. Дайте определение понятию «строительная система»?
10. Как осуществляется классификация строительных систем?
11. Какие конструктивные системы рекомендуется применять при строительстве гражданских зданий в Республике Беларусь?
1. РДС 1.01.14-2000. Технические указания по экономному расходованию основных строительных материалов в гражданском строительстве.- Мн.: Минстройархитектуры Республики Беларусь, 2001. — 8 с.
2. СНБ 3.02.04-03. Жилые здания .- Мн.: Минстройархитектуры Республики Беларусь, 2003. — 21 с.
3. СНБ 2.04.01-97. Строительная теплотехника. — Мн.: Минстройархитектуры Республики Беларусь, 2001. — 32с.
4. Маклакова Т.Г., Нанасова С.М. Конструкции гражданских зданий. –М.: АСВ, 2004.-294 с.
5. Конструкции гражданских зданий / Под ред. Т.Г.Маклаковой. — М:
6. Архитектура гражданских и промышленных зданий. — Жилые
здания. Т.З Под ред. К.К.Шевцова. — М.: Стройиздат, 1983.- 239 с.
7. Шерешевский И.А. Конструкции гражданских зданий. — Л.:
Стройиздат 1981.-176 с.
8. Адхам Гиясов. Конструирование гражданских зданий. –
М.:АСВ, 2005. – 431 с.
9. Сербинович П.П. Архитектура гражданских и промышленных
зданий. Гражданские здания массового строительства. – М.:
Высшая школа, 1975. – 319 с.
10. Миловидов Н.Н., Орловский Б.Я., Белкин А.Н. Архитектура
гражданских и промышленных зданий. Гражданские здания. – М.:
Высшая школа, 1987. – 352 с.
11. С.М.Нанасова. Архитектурно-конструктивный практикум. (Жилые
здания).: Учебное пособие. – М.: АСВ, 2005. – 200 с.
12. Архитектура гражданских и промышленных зданий. Т.3. Жилые
здания/ под общ.ред К.К.Шевцова. – М.: Стройиздат, 1983. – 239 с.
13. Благовещенский Ф.А., Букина Е.Ф. Архитектурные конструкции. –
Теплотехнический расчёт стены
Теплотехнический расчёт однородной наружной стены здания
Исходные данные
Назначение здания — административное.
Расчетная температурой наружного воздуха в холодный период года, text = -40 °С;
Расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, tint = +20 °С;
Средняя температура наружного воздуха отопительного периода, tht = -8 °С;
Продолжительность отопительного периода, zht = 241 сут.;
Нормальный влажностный режим помещения и условия эксплуатации ограждающих конструкций — А (сухой режим помещения в нормальной зоне влажности).
Коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху, n = 1;
Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, αext = 23 Вт/(м²•°С);
Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, αint = 8.7 Вт/(м²•°С);
Состав наружной стены:
| № слоя | Слой | δ, мм | λ, Вт/(м °С) | γ, кг/м 3 |
| 1 | Кладка из кирпича керамического пустотного | 120 | 0.64 | 1300 |
| 2 | Минераловатный утеплитель | 150 | 0.039 | 60 |
| 3 | Кладка из кирпича керамического полнотелого | 380 | 0.81 | 1600 |
| 4 | Штукатурка ц.п. | 20 | 0.91 | 1800 |
Определение требуемого сопротивления теплопередаче
Определим величину градусо-суток Dd в течение отопительного периода по формуле 1 [СП 23-101-2004]:
где tint — расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания [табл.1, СП 23-101-2004];
tht — средняя температура наружного воздуха отопительного периода [табл.1, СП 23-101-2004];
zht — продолжительность отопительного периода [табл.1, СП 23-101-2004].
Определим требуемое значение сопротивления теплопередачи Rreq по табл. 3 [СП 50.13330.2012]
где Dd — градусо-сутки отопительного периода;
а=0,0003 [табл.3, СП 50.13330.2012]
b=1,2 [табл.3, СП 50.13330.2012]
Rreq = 0.0003*6748+1.2=3.2244 м 2 *°С/Вт,
Определение приведённого сопротивления теплопередаче стены
где αв — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м 2 *°С), принимаемый по табл. 4 СП 50.13330.2012;
αн — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкций для условий холодного периода, Вт/(м 2 *°С), принимаемый по таблице 6 СП 50.13330.2012;
Rs — термическое сопротивление слоя однородной части фрагмента (м 2 *°С)/Вт, определяемое по формуле:
δs — толщина слоя, м;
λs — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м*°С), принимаемый согласно приложения Т СП 50.13330.2012.
ys уэ — коэффициент условий эксплуатации материала слоя, доли ед. При отсутствии данных принимается равным 1.
Расчетное значение сопротивления теплопередаче, R0:
R0 > Rreq — Условие выполняется
Толщина конструкции, ∑t =675 мм;
Определение температурного перепада между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции
Значение выразим из формулы (5.4) СП 50.13330.2012
Δt н > Δt, 4.5 °C > 1.469 °C — условие выполняется.
Моделирование однородной стены в ЛИРА САПР. Решение стационарной задачи
Схема ограждающей конструкции:
Создаём задачу в 15-м признаке схемы. Рассмотрим участок стены, длиной 1 м
Шаг 1 геометрия
Шаг 2 Создание элементов конвекции
Моделируем стержни по наружной и внутренней граням стены. Стержням следует присвоить тип КЭ №1555. Они являются своего рода граничными условиями и, в то же время, воспринимают температуру воздуха.
Шаг 3 характеристики материалов
В окне задания типов жёсткости следует создать жёсткость: пластины Теплопроводность (пластины). В окне характеристик жёсткости вводятся параметры Н — толщина пластины, К — коэффициент теплопроводноти, С — коэффициент теплопоглощения, R0 — удельный вес.
Характеристики слоёв стены:
Кирпич облицовочный пустотелый Н=100 см, К=0.64 Дж/(м*с*°С);
Теплоизоляция Н=100 см, К=0.039 Дж/(м*с*°С);
Кирпич полнотелый Н=100 см, К=0.81 Дж/(м*с*°С);
Штукатурка ц.п. Н=100 см, К=0.76 Дж/(м*с*°С);
Для элементов конвекции, следует создать типы жёсткости Конвекция (двухузловые). Для таких элементов задаются коэффициенты конвекции внутреннего и внешнего слоя.
Шаг 4 Внешняя нагрузка
Через внешнюю нагрузку задаётся температура воздуха для элементов конвекции. Для этого, в разделе нагрузки, нужно открыть Заданная t.
Температура на внутренней поверхности ограждающей конструкции составляет 18.531 °С (результат замера температуры в узле).
Определение сопротивления теплопередачи конструкции по результатам расчёта ЛИРА САПР
Сопротивление теплопередачи определяется по формуле (5.4) СП 50.13330.2012:
Теплотехнический расчёт наружной стены здания с учётом неоднородности
Исходные данные
Для расчёта принимается конструкция стены, рассмотренная в предыдущем примере. Неоднородностью будет выступать кладочная сетка, служащая для крепления облицовки к несущему слою кладки. Параметры сетки: d=3 мм, шаг стержней 50х50 мм.
Определение приведённого сопротивления теплопередаче с учётом неоднородностей
Приведённое сопротивление теплопередаче фрагмента теплозащитной оболочки здания R пр 0, (м 2 *°C)/Вт, следует определять по формуле:
где R усл 0 — осреднённое по площади условное сопротивление теплопередаче фрагмента теплозащитной оболочки здания либо выделенной ограждающей конструкции, (м 2 *°C)/Вт;
lj — протяжённость линейной неоднородности j-го вида, приходящаяся на 1 м 2 фрагмента теплозащитной оболочки здания, или выделенной ограждающей конструкции, м/м 2 ;
ΨI — удельные потери теплоты через линейную неоднородность j-го вида, Вт/(м*°С);
nk — количество точечных неоднородностей k-го вида, приходящихся на 1 м 2 фрагмента теплозащитной оболочки здания, или выделенной ограждающей конструкции, шт./м 2 ;
χk — удельные потери теплоты через точечную неоднородность k-го вида, Вт/°С;
ai — площадь плоского элемента конструкции i-го вида, приходящаяся на 1 м 2 фрагмента теплозащитной оболочки здания, или выделенной ограждающей конструкции, м 2 /м 2 ;
где Ai — площадь i-й части фрагмента, м 2 ;
Ui — коэффициент теплопередачи i-й части фрагмента теплозащитной оболочки здания (удельные потери теплоты через плоский элемент i-го вида), Вт/(м 2 *°С);
Определение удельных потерь теплоты кладочной сетки
Кладочная сетка, через которую осуществляется связь между облицовкой и несущим слоем, является линейной неоднородностью. Удельные потери теплоты через линейную неоднородность, определяются по СП 230.1325800.2015, приложение Г.7 Теплозащитные элементы, образуемые различными видами связей в трёхслойных железобетонных панелях.
Удельное сечение металла на 1 м.п. в рассматриваемом примере составит S*(1000/50)=3.14159*d 2 /4*(1000/50)=1.41372 см 2 /м
Удельные потери теплоты будут определяться по интерполяции между значениями, найденными по таблицам Г.42 и Г.43 СП 230.1325800.2015
Таблица Г.42 — Удельные потери теплоты Ψ, Вт/(м*°С). Сетка с удельным сечением металла на 1 п.м 0,53 см 2 /м
| dут, мм | λ0 = 0,2 | λ0 = 0,6 | λ0 = 1,8 |
| 50 | 0,005 | 0,008 | 0,011 |
| 80 | 0,005 | 0,007 | 0,009 |
| 100 | 0,004 | 0,007 | 0,008 |
| 150 | 0,004 | 0,005 | 0,006 |
Таблица Г.43 — Удельные потери теплоты Ψ, Вт/(м*°С). Сетка с удельным сечением металла на 1 п.м 2,1 см 2 /м
| dут, мм | λ0 = 0,2 | λ0 = 0,6 | λ0 = 1,8 |
| 50 | 0,018 | 0,031 | 0,043 |
| 80 | 0,018 | 0,028 | 0,035 |
| 100 | 0,017 | 0,026 | 0,031 |
| 150 | 0,015 | 0,021 | 0,024 |
Обозначения в таблицах:
— толщина слоя утеплителя dут, мм;
— теплопроводность основания λ0, Вт/(м*°С), для кирпичной кладки из полнотелого керамического кирпича принимается λ0 = 0.56;
— удельное сечение металла на 1 м.п. сетки, см 2 /м.
Потери теплоты по таблице Г.42:
Потери теплоты по таблице Г.43:
Итоговое значение потерь теплоты:
Суммарная протяжённость линейных неоднородностей Σlj = 2 м.
Подставив полученные значения в формулу (Е.1), получим:
Моделирование неоднородной стены в ЛИРА САПР. Решение стационарной задачи
Для построения модели неоднородной стены, принимается модель, созданная на предыдущем этапе. Теплопроводные включения моделируются как стержневые элементы теплопроводности, которые пересекают три слоя стены: кладка, теплоизоляция, облицовка. Стержни расположены с шагом 40 см по высоте. Теплопроводность арматурной стали 58 м 2 *°С/Вт.
Температура на внутренней поверхности ограждающей конструкции составляет 18.087 °С. (среднее значение температуры на внутренней поверхности стены).
Определение сопротивления теплопередачи конструкции по результатам расчёта ЛИРА САПР
Сопротивление теплопередачи определяется по формуле (5.4) СП 50.13330.2012:
Сравнение результатов расчёта
Сравнение будем выполнять в табличной форме:
Теплотехничекий расчет здания
Главная > Курсовая работа >Строительство
1 Исходные данные для проектирования
3 Теплотехничекий расчет здания
3.1 Теплотехнический расчет стены
3.2 Теплотехнический расчет перекрытий над подвалом
3.3 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия
3.4 Теплотехнический расчет окон
4 Расчет теплопотерь наружными ограждениями помещений
4.1 Расчет теплопотерь
5 Гидравлический расчет системы отопления
5.1 Размещение отопительных приборов
5.2 Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца
6 Расчет отопительных приборов
6.1 Расчет площади отопительных приборов в однотрубных системах отопления
7 Расчет естественной вентиляции
1 Исходные данные для проектирования
Из эффективного глиняного кирпича
Ориентация фасада здания
Срок начала строительства
Многопустотная ж/б плита -220 мм, керамзит =400 кг/м ,
Перекрытие над техподпольем
Многопустотная ж/б плита -220 мм, легкий бетон =600 кг/м , цементно-песчаный раствор – 20мм, линолеум
Присоединение системы водяного отопления к наружным теплопроводам
Со смешением воды с помощью водоструйного элеватора
Располагаемая разность давлений на вводе , кПа
Тип отопительных приборов
Температура теплоносителя в системе отопления
3 Теплотехничекий расчет здания
Район строительства – Курск.
Здание – жилое, 10-этажное башенного типа.
Согласно СНиП 23-01 имеем:
-климатический район II В;
-зона влажности – нормальная;
-условия эксплуатации – Б;
-расчетная температура наружного воздуха =-26 С;
-средняя температура отопительного периода =-2.4 С;
-продолжительность отопительного периода (продолжительность периода со средней температурой 8 С) = 198 сут.
3.1 Теплотехнический расчет стены
Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:
Конструируем наружную стену (рис. №1) и оперделяем ее параметры (таблица №1).
Таблица №1 – Характеристика наружной стены
Эффективный керамический кирпич
Теплоизоляционный слой — пенополистирол
Эффективный силикатный кирпич
Оперделяем условное сопротивление теплопередаче наружной стены:
где — термическое сопротивление ограждающей конструкции:
=8.7 Вт/(м С) – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции;
=23 Вт/(м С) – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции.
Определяем приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены с учетом наличия стыков из железобетона:
где r – коэффициент теплотехнической однородности железобетонной трехслойной панели.
Поскольку условия соблюдаются, принятая конструкция стены является удовлитворительной. Принимаем толщину стены 510 см.
3.2 Теплотехнический расчет перекрытий над подвалом
Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:
Конструируем цокольное перекрытие (рис. №2) и определяем его параметры (таблица №2).
Таблица №2 – характеристика цокольного перекрытия
Теплоизоляционный слой – минераловатные плиты (ГОСТ 9573-96)
Пароизоляция из поливинилхлоридной пленки
Определяем сопротивление теплотередаче:
где — термическое сопротивление ограждающей конструкции:
Поскольку условия соблюдаются, принятая конструкция перекрытия является удовлитворительной.
3.3 Теплотехнический расчет чердачного перекрытия
Определяем требуемое сопротивление теплопередаче:
Конструируем цокольное перекрытие (рис. №3) и определяем его параметры (таблица №3).
Таблица №3 – характеристика цокольного перекрытия
Теплоизоляционный слой – минераловатные плиты (ГОСТ 9573-96)
Пароизоляция из поливинилхлоридной пленки
Определяем сопротивление теплотередаче:
где — термическое сопротивление ограждающей конструкции:
Поскольку условия соблюдаются, принятая конструкция перекрытия является удовлитворительной.
3.4 Теплотехнический расчет окон
Определяем требуемое сопротивление теплопередаче и температурному перепаду:
Принимаем двойное остекление в раздельных переплетах.
4 Расчет теплопотерь наружными ограждениями помещений
В отапливаемых зданиях при наличии разности температур между внутренним и наружным воздухом постоянно происходят потери тепла через ограждающие конструкции: наружные стены, покрытия, полы и проемы (окна, двери). Системы отопления должны восполнять эти потери, поддерживая в помещениях внутреннюю температуру, требующуюся по санитарным нормам.
4.1 Расчет теплопотерь
Потери тепла оперделяются для каждого отапливаемого помещения (кроме санитарных узлов) и лестнечных клеток последовательно через отдельные оргаждения и состоят из основных и добавочных.
Расчет потерь сводится в таблицу №4 (приложение).
Каждое помещение нумеруется трехзначным числом, в котором первая цифра – этаж, вторая и третья – номер помещения на этаже.
Наименования ограждений обозначаются следующим образом:
НС – наружная стена;
ДО – двойное остекление;
ДН – дверь наружная.
Теплопотери для лестничноц клетки определяются для всех этажей сразу, через все ограждающие конструкции, как для одного помещения.
где — расход удаляемого воздуха, не компенсируемый приточным воздухом: 3 м /ч на 1 м площади жилых помещений и кухни =3 ;
— удельная теплоемкость воздуха, равная 1 кДж/(кг С);
— коэффициент, учитывающий влияние встречного теплого потока в конструкциях;
— плотность наружного воздуха, кг/м .
5 Гидравлический расчет системы отопления
5.1 Размещение отопительных приборов
При проектировании систем отопления необходимо обеспечить температуру и равномерное нагревание воздуха помещения, гидравлическую и тепловую устойчивость, взрывопожарную безопасность и доступность очистки и ремонта.
5.2 Гидравлический расчет главного циркуляционного кольца
Задача гидравлического расчета состоит в обоснованном выборе экономичных диаметров труб с учетом принятых перепадов давлений и расходов теплоносителя. При этом должа быть гарантирова подача его во все части системы отопления для обеспечения расчетных тепловых нагрузок отопительных приборов.
На основании расчета теплопотерь на аксонометрической схеме наносят тепловые нагрузки отопительных приборов и стояков.
Далее выбирают главное циркуляционное кольцо.
Выбранное циркуляционное кольцо разбивают на участки по ходу движения теплоносителя, начиная от теплового пункта.
За расчетный участок принимают отрезок трубопровода с постоянным расходом теплоносителя.
Расход теплоносителя на участке оперделяется по формуле:
гле — тепловая нагрузка участка, Вт;
и — поправочные коэффициенты, учитывающие дополнительную теплоотдачу в помещение.
— удельная массовая теплоемкость воды, равная 4.187 кДж/(кг С);
и — температуры падающей и обратной воды.
Результаты расчета заносятся в таблицу №5 (приложение).
После гидравлического расчета главного циркуляционного кольца должно выполняться условие:
Условие выполняется, т.к. 4.6 кПа ,
так как А 15 % — условие не удовлетворяется. Устанавливаем регулирующе-балансировочный кран STAD .
6 Расчет отопительных приборов
Для поддержания в помещении требуемой температуры необходимо, чтобы количество тепла, отдаваемого отопительными приборами, установленными в помещении, соответствовало расчетным теплопотерям помещения.
6.1 Расчет площади отопительных приборов в однотрубных системах отопления
Поверхность нагрева отопительных приборов в однотрубных системах отопления рассчитывается с учетом температуры теплоносителя на входе в каждый прбор.
Расчет площади каждого отопительного прибора осуществляется в определенной последовательности:
Оперделяем суммарное понижение расчетной температуры воды на участках падающей магистрали:
где — теплопередача 1 м открытого положения труб в помещении с температурой ;
— расход воды на участке, принимается согласно гидравлическому расчету;
— длина расчетного стояка, м;
Имея расчет тепловой нагрузки стояка, рассчитываем расход или количество теплоносителя, циркулирующего по стояку по формуле:
где — суммарные теплопотери в помещениях, обслуживаемых стояком.
Рассчитаем расход воды, проходящий через каждый отопительный прибор с учетом затекания по формуле:
где — коэффициент затекания в прибор, для двухстороннего присоединения прибора к стояку =0.5.
Определяем температуру воды на входе в каждый отопительный прибор по ходу движения теплоносителя:
-для первого прибора:
— для i -го прибора:
Определяем среднюю температуру воды в каждом отопительном приборе по фоду движения теплоносителя по формуле:
Рассчитываем средний температурный напор в каждом отопительном приборе по ходу движения теплоносителя:
Определяем плотность теплового потока для каждого отопительного прибора по ходу движения теплоносителя:
где — поминальная плотность теплового потока, полученная при стандартных условиях;
— показатели для определения теплового потока отопительного прибора.
Рассчитываем полезную теплоотдачу труб стояка, подводок к отопительным приборам, проложенных в помещении, по формуле:
где — теплоотдача 1 м неизолированных труб;
— длина вертикальных и горизонтальных труб в пределах помещения, м.
Определяем требуемую теплоотдачу отопительного прибора в рассматриваемом помещении с учетом полезной теплоотдачи проложенных в помещении труб:
где — поправочный коэффициент при открытой площадке труб, равный 0.9.
Определяем расчетную площадь отопительного прибора по ходу движения теплоносителя по формуле:
Результаты расчета занесены т таблицу №6 (приложение).
7 Расчет естественной вентиляции
В настоящее время в жилищном строительстве почти исключительно применяются системы вентиляции с естественным побуждением.
В канальных системах естественной вытяжной вентиляции воздух перемещается в каналах и воздуховодах под действием естественного давления, возникающего вследствии разности давлений холодного наружного и теплого внутреннего воздуха.
Естественное давление , Па, определяется по формуле:
где – высота воздушного столба, принимаемая от центра вытяжного отверстия до усья вытяжной шахты, м;
– плотность наружного и внутреннего воздуха, кг/м ;
Расчетное естественное давление для систем вентиляции жилых зданий определяеся для температуры наружного воздуха +5 С.
Для нормальной работы системы естественной вентиляции необходимо сохранение равенства
где – удельная потеря давления на трение, Па/м;
– длина воздуховодов, м;
– потеря давления на трение расчетной ветви, Па;
– потеря давления на местные сопротивления, Па;
– коэффициент запаса, равный 1,1-1,5;
– поправочный коэффициент на шереховатость поверхности;
– располагаемое давление, Па.
Задача естественной вентиляции – подобрать сечения вытяжных решеток, вентиляционных каналов, которые обеспечивали бы необходимый воздухообмен при расчетном, естественном давлении.
Расчет выполняется в следующей последовательности:
Определяем расчетное естественное давление по формуле
Задаваясь скоростью движения воздуха , м/с, вычисляем предварительное живое сечение канала и вытяжной решетки, м ,
где – объем вентиляционного воздуха, перемещаемого по каналу, м /ч;
– скорость движения воздуха, м/с.
Определив предварительное сечение канала, находим фактическую скорость движения воздуха, м/с:
Находим эквивалентный диаметр , канала круглого сечения, мм, равновеликий прямоугольному по скорости воздуха и потерям давления на трение:
где – размеры сторон прямоугольного канала, мм.
Используя номограмму, по известным значениям и определяем удельные потери давления , фактическую скорость движения и динамическое давление
Оперделяем потери давления на трение с учетом коэффициента шереховатости стенок канала .
Находим потери давления в местных сопротивлениях , Па, по формуле
где – коэффициент местных сопротивлений на участках.
Сравниваем суммарные потери давления в каналах и . Если условие проверки не выполнено, то изменяем размеры канала или число каналов и повторяем расчет.
