Контрольная работа по строительной теплофизике, ТулГУ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА по дисциплине СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА Задание Конструкция наружной стены Ограждающая конструкция жилого здания, состоящая из трех слоев: керамзитобетона плотностью 1000 кг/м3 толщиной 0,120 м; слоя утеплителя; керамзитобетона плотностью 1000 кг/м3 толщиной 0,08 м. Конструкция совмещенного покрытия Ограждающая конструкция, совмещенное многослойное покрытие, -железобетонная плита шириной 1 м с пятью пустотами плотностью 2500 кг/м3 и толщиной 0,2 м; пароизоляция — битумная мастика плотностью 1400 кг/м3 и толщиной 0,003 м; утеплитель; выравнивающий слой цементно-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м3 и толщиной 0,05 м; гидроизоляция — три слоя рубероида плотностью 600 кг/м3 и толщиной 0,009 м. Конструкция перекрытия над неотапливаемым подвалом Многослойная конструкция: железобетонная плита без пустот плотностью 2500 кг/м3 и толщиной 0,25 м; пароизоляция — битумная мастика плотностью 1400 кг/м3 и толщиной 0,003 м; утеплитель; выравнивающий слой — цементно-песчаный раствор плотностью 1800 кг/м3 и толщиной 0,05 м; паркет из дуба плотностью 700 кг/м3 и толщиной 0,025 м. Влажностный режим помещения — нормальный. Расчетная температура внутреннего воздуха tB = 20 °С. Район строительства, марку утеплителя принять по табл. 7 в соответствии со своим вариантом. Утеплитель стен — Пенополистирол плотность 40кг/м3 Утеплитель перекрытий и покрытий – Маты минераловатные прошивные, плотностью 50 кг/м2 Решение На основании исходных данных сформируем параметры для решения задачи Природно-климатические условия строительства представлены в таблице 1 Таблица 1 Наименование характеристики Характеристика Источник Место строительства Курск по заданию Климатический район и подрайон IIВ [4] рис.1 Зона влажности района Нормальная [2] прил. В Влажностный режим помещения Нормальный По заданию Расчетная температура внутреннего воздуха 20оС По заданию Условия эксплуатации ограждающих конструкций Б [2] табл. 2 Расчётная зимняя температура наружного воздуха: средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0.92 -24оС [4] Нормативное значение веса снегового покрова 1,5 кПа [3] Продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха ниже 8ºС 194 [4] Средняя температура периода со среднесуточной температурой воздуха ниже 8ºС -2,3 оС [4] Условия эксплуатации ограждающих конструкций – Б по таблице 2 [2] Физические и теплотехнические свойства материалов стены представлены в таблице 2. Характеристика материалов принята по [5] Таблица 2 Материал Толщина, мм Плотность, кг/м3 Коэффициент теплопроводности, Вт/(м2·°С) Наружная стена Ксрамзитобетон на керамзитовом песке и керамзитопенобетон 120 1000 0,41 Пенополистирол Х=? 40 0,05 Ксрамзитобетон на керамзитовом песке и керамзитопенобетон 80 1000 0,41 Конструкция совмещенного покрытия Железобетонная плита шириной 1м, с пятью пустотами 200 2500 2,04 Битумная мастика 3 1400 0,27 Маты минераловатные прошивные Плотности 50 кг/м3 в СП 23-101-2004 нет примем утеплитель плотностью 75 кг/м3 Х=? 75 0,064 выравнивающий слой цементно-песчаного раствора 50 1800 0,93 Три слоя рубероиода 9 600 0,17 Перекрытие над неотапливаемой подвалом Железобетонная плита без пустот 250 2500 2,04 Битумная мастика 3 1400 0,27 Маты минераловатные прошивные Х=? 75 0,064 цементно-песчаный раствор 50 1800 0,93 Паркет из дуба (Дуб поперек волокон (ГОСТ 9462, ГОСТ 2695) 25 700 0,23 Расчёт толщины утеплителя производится по формуле 〖 σ〗_ут=(R_req-R_к-1/α_int -1/α_ext )∙λ_ут , (1) где R_req — требуемое приведённое сопротивление теплопередаче стен, определяемое по формуле (1) [2] R_req=a∙D_d+b , где a, b – коэффициенты, значения которых принимаются по [2, табл.3] для наружной стены а=0,0002, b=1 для перекрытия над неотапливаемым подвалом а=0,0002, b=1 для покрытия а=0,00025, b=1,5 〖 D〗_d – градусо-сутки отопительного периода, определяемые по формуле (2) [2] D_d=(t_int-t_ht )∙z_ht , где t_int — расчётная средняя температура внутреннего воздуха принимается по заданию равной 20℃; t_ht — средняя температура отопительного периода; z_ht — продолжительность отопительного периода. α_int — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций по [2, табл.7]; α_int=8,7 Вт/(м ·°С) α_ext — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода по [5, табл.8]; Для стен и перекрытий α_ext=23 Для перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов α_ext=6 λ_ут — коэффициент теплопроводности материала утеплителя. Термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоёв. Для наружной стены R_k=R_1+R_2+R_3 , где R_1 — термическое сопротивление керамзитобетона толщиной 120мм; R_2 — термическое сопротивление утеплителя; R_3 — термическое сопротивление керамзитобетона толщиной 80мм; С учётом перечисленного формула 1 приобретает вид 〖 σ〗_ут=(R_req-(R_1+R_2 )-1/α_int -1/α_ext )∙λ_ут D_d=[20-(-2,3)]∙194=4326,2∙сут R_req=0.0002·4326,2+1=1.865 (м^2·℃)/Вт σ_ут=[1,865-(0.12/0.41)-(0.08/0.41)-1/8.7-1/23]*0.05=0.061м Требуемая толщина утеплителя по расчёту составляет 6,1см. Принимаю толщину утеплителя равной 10см. Проверяю принятую толщину утеплителя. R_1=1/8,7+(0.12/0.41)+(0.08/0.41)+(0.1/0.05)+1/23=2,64 (м^2∙℃)/Вт R_1=2,64 (м^2∙℃)/Вт > R_req=1,865 (м^2∙℃)/Вт Условие выполняется. Толщина утеплителя подобрана верно Коэффицент теплопередачи наружной стены k=1/R_req =1/1,865=0.536 Вт/(м^2·℃) Для совмещенного покрытия R_k=R_1+R_2+R_3+R_4+R_5 , где R_1 — термическое сопротивление железобетона толщиной 200мм; R_2 — термическое сопротивление мастики; R_3 — термическое сопротивление утеплителя; R_4 — термическое сопротивление цементо-песчаного раствора; R_5 — термическое сопротивление трех слоев рубероида; С учётом перечисленного формула 1 приобретает вид 〖 σ〗_ут=(R_req-(R_1+R_2+R_4+R_5 )-1/α_int -1/α_ext )∙λ_ут D_d=4326,2℃∙сут R_req=0.00025·4326,2+1,5=2,582 (м^2·℃)/Вт σ_ут=[2,582-(0.2/2,04)-(0.003/0.27)-(0.05/0.93)-(0.009/0.17)-1/8.7-1/23]*0.064=0.141м Требуемая толщина утеплителя по расчёту составляет 14,1см. Принимаю толщину утеплителя равной 15см. Проверяю принятую толщину утеплителя. R_1=1/8,7+(0.2/2,04)+(0.003/0.27)+(0.05/0.93)+(0.009/0.17)+(0.15/0.064)+1/23=2,718 (м^2∙℃)/Вт R_1=2,718 (м^2∙℃)/Вт > R_req=2,582 (м^2∙℃)/Вт Условие выполняется. Толщина утеплителя подобрана верно Коэффициент теплопередачи совмещенного покрытия k=1/R_1 =1/2,718=0.368 Вт/(м^2·℃) Для перекрытия над неотапливаемым подвалом R_k=R_1+R_2+R_3+R_4+R_5 , где R_1 — термическое сопротивление железобетона толщиной 250мм; R_2 — термическое сопротивление мастики; R_3 — термическое сопротивление утеплителя; R_4 — термическое сопротивление цементо-песчаного раствора; R_5 — термическое сопротивление паркета из дуба; С учётом перечисленного формула 1 приобретает вид 〖 σ〗_ут=(R_req-(R_1+R_2+R_4+R_5 )-1/α_int -1/α_ext )∙λ_ут D_d=4326,2℃∙сут R_req=0.0002·4326,2+1=1,865 (м^2·℃)/Вт σ_ут=[1,865-(0.25/2.04)-(0.003/0.27)-(0.05/0.93)-(0.025/0.23)-1/8.7-1/6]*0.064=0.082м Требуемая толщина утеплителя по расчёту составляет 8,2см. Принимаю толщину утеплителя равной 10см. Проверяю принятую толщину утеплителя. R_1=1/8.7+(0.25/2.04)+(0.003/0.27)+(0.05/0.93)+(0.025/0.23)+(0.10/0.064)+1/6=2,140 (м^2∙℃)/Вт R_1=2,140 (м^2∙℃)/Вт > R_req=1,914 (м^2∙℃)/Вт Условие выполняется. Толщина утеплителя подобрана верно Коэффициент теплопередачи совмещенного покрытия k=1/R_1 =1/2,140=0.467 Вт/(м^2·℃)  Список использованной литературы Строительная климатология и геофизика: СНиП 2.01.01-82*; СП.50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная версия СНиП 23-02-2003; СП.20.13330.2016 Нагрузки и воздействия. Актуализированная версия СНиП 2.01.07-85*; СП.131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная версия СНиП 23-01-99* ; Проектирование тепловой защиты зданий. Актуализированная версия СП 23-101-2004;