Теплотехнический расчет

Федеральное государственное  автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

 

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

Заочное отделение

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине «строительная  теплофизика»

 

Вариант № 29

 

 

 

 

Преподаватель                  

                                      подпись, дата                        инициалы, фамилия

 

Студент    

                                                  Код (номер) группы                             подпись, дата                           инициалы, фамилия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №1

Теплотехнический расчет наружной стены

Для наружной стены определить толщину теплоизоляционного слоя коэффициент теплопередачи К, , и построить график распределения температуры в толще стены.

Исходные данные:

Назначение здания – производственный цех;

Место строительства –  Барнаул;

Условия эксплуатации ограждающих  конструкций – А;

Расчетная температура внутреннего  воздуха – ;

Конструкция наружной стены  трехслойная:

Слой 1 – сухая штукатурка: ρ = 800 кг/м³; ;

Слой 2 – пенополистирол: ρ = 100кг/м³;

Слой 3 – кирпич глиняный: ρ = 1700кг/м³; .

Рисунок 1 – конструкция  наружной стены

Решение

1. Климатические параметры района строительства по приложению 1 методических указаний «Строительная теплофизика» к контрольной работе для студентов специальности 290700 – «Теплогазоснабжение и вентиляция»/ КрасГАСА. Красноярск, 2003 (далее по тексту МУ).

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки ;

Средняя температура отопительного  периода со среднесуточной температурой воздуха ;

Продолжительность отопительного  периода 

2. Расчетные значения теплофизических характеристик строительных материалов определяются по приложению 2 МУ и сводятся в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика ограждающей конструкции
Номер слоя	Наименование материала	Толщина слоя, м	Теплопроводность, λ,
1	сухая штукатурка, ρ = 800 кг/м3	0,01	0,19
2	пенополистирол, ρ = 100кг/м3	?	0,041
3	кирпич глиняный, ρ = 1700кг/м3	0,64	0,64

 

3. Градусо-сутки отопительного периода рассчитаем по формуле:

 

где средняя температура отопительного периода, °С;

температура внутреннего  воздуха, °С;

продолжительность отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха , сут.

Подставляя цифровые значения в формулу (1), получим:

 

Используя метод интерполяции находим приведенное сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции, значения берем из таблицы 1 МУ, на основании примечания 2 к таблице 1 МУ:

 .

Исходя из санитарно-гигиенических, комфортных условий и условий  энергосбережения принимаем 

Термическое сопротивление  слоя многослойной ограждающей конструкции R, определяется по формуле:

 

где толщина слоя, м;

 расчетный коэффициент  теплопроводности материала слоя, .

В тоже время сопротивление  теплопередачи , ограждающей конструкции определяют по формуле:

 

где коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, , принимается по таблице7 СНиП 23-02;

 термическое сопротивление отдельных слоев,

коэффициент теплоотдачи  наружной поверхности ограждающей  конструкции, принимается по таблице 8 СНиП 23-101.

4. По формуле (3) рассчитывается толщина слоя утеплителя:

 

 

 

 

5. Фактическая толщина слоя утеплителя принимается 0,4м.
6. По формуле (3) рассчитывается фактическое сопротивление теплопередаче:

 

7. Коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, К, , определим по формуле:

 

где фактическое сопротивление теплопередаче,

 

Толщина наружной стены составляет 1,05 м.

8. С помощью теплотехнического расчета определим расчетные точки x и заполним таблицу 2. Распределение температуры в толще ограждающей конструкции определим по формуле:

 

где то же, что и в формуле (1);

суммарное сопротивление  теплопередаче в точке x, равное , ;

то же, что и  в формуле (4);

температура воздуха  наиболее холодной пятидневки.

Таблица 2 – Расчет распределения  температуры в толще наружной стены
Номер точки	1	2	3	4
Координата x, м	0	0,01	0,41	1,05
	0	0,01	0,4	0,64
	–	0,19	0,041	0,64
	0,115	0,168	1,144	2,144
	13,11	11,78	–12,77	–37,92

Рисунок 2 – распределение  температур в толще наружной стены.

 

 

 

 

 

 

 

Задача №2

Теплотехнический расчет чердачного перекрытия

Определить толщину засыпки  теплоизоляционного слоя и коэффициент теплопередачи К, , для чердачного перекрытия.

Исходные данные:

Назначение здания – производственный цех;

Место строительства –  Барнаул;

Условия эксплуатации ограждающих  конструкций – А;

Расчетная температура внутреннего  воздуха – ;

Конструкция пола чердачного перекрытия (см. рис. 3):

Слой 1 – сухая штукатурка: ρ = 800 кг/м³; ;

Слой 2 – пустотная плита перекрытия, условно разбитая на три слоя, верхний и нижний слой состоит из железобетона ; средний слой неоднородный, состоит из 6 каналов воздушной прослойки и железобетона, при этом площадь воздушной прослойки , м², , а площадь железобетона , м², ; ρ = 2500кг/м³;

Слой 3 – маты минераловатные прошивные: ρ = 125кг/м³; ;

Слой 4 – гравий керамзитовый: ρ = 600кг/м³;

Рисунок 3 – конструкция  пола чердачного перекрытия.

Решение

1. Климатические параметры района строительства определяются по приложению 1 МУ.

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки ;

Средняя температура отопительного  периода со среднесуточной температурой воздуха ;

Продолжительность отопительного  периода 

2. Расчетные значения теплофизических характеристик строительных материалов определяются по приложению 2 МУ и сводятся в таблицу 3.

Таблица 3 – Характеристика ограждающей конструкции
Номер слоя	Наименование материала	Толщина слоя, м	Теплопроводность, λ,
1	сухая штукатурка, ρ = 800 кг/м3	0,01	0,19
2	пустотная железобетонная плита, ρ = 2500кг/м3	0,22	1,92
3	маты минераловатные прошивные , ρ = 125кг/м3	0,1	0,064
4	гравий керамзитовый                          ρ = 600кг/м3	?	0,17

3. Градусо-сутки отопительного периода рассчитаем по формуле:

 

где средняя температура отопительного периода, °С;

температура внутреннего  воздуха, °С;

продолжительность отопительного периода со среднесуточной температурой воздуха , сут.

Подставляя цифровые значения в формулу (1), получим:

 

Используя метод интерполяции находим приведенное сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции, значения берем из таблицы 1 МУ, на основании примечания 2 к таблице 1 МУ:

 .

Исходя из санитарно-гигиенических, комфортных условий и условий  энергосбережения принимаем 

4. По формуле (2) рассчитываем термическое сопротивление однородных

слоев R, :

 

 

5. В конструкции перекрытия находится неоднородный слой. Для неоднородного слоя ограждающей конструкции (пустотелая плита) термическое сопротивление участков неоднородного слоя определяется по формуле:

 

где то же, что и в формуле (3)

площади  отдельных  участков неоднородного слоя ограждающей  конструкции, м².

При толщине слоя толщина воздушной прослойки составляет , термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки , определяется по таблице 5 МУ.

Площадь воздушной прослойки:

 

Площадь железобетона:

 

Термическое сопротивление  участков железобетона:

 

 

Термическое сопротивление  неоднородного слоя определяется по

формуле:

 

где то же, что и в формуле (3)

 то же, что  и в формуле (6).

Термическое сопротивление неоднородного слоя:

 

6. По формуле (3) рассчитываем толщину засыпки теплоизоляционного слоя.

Принимаем по таблице 6 МУ

 

 

 

 

 

7. Фактическая толщина слоя засыпки принимается 0,1м.
8. По формуле (3) рассчитывается фактическое сопротивление теплопередаче:

 

9.  По формуле (4) рассчитаем коэффициент теплопередачи чердачного перекрытия:

 

Толщина чердачного перекрытия составляет 0,43м.

 

Задача №3

Теплотехнический расчет пола нижнего этажа.

Для пола нижнего этажа жилого дома определить толщину теплоизоляционного слоя коэффициент теплопередачи К, , и показатель теплоусвоения .

Исходные данные:

Конструкция пола нижнего  этажа – см рис. 4;

Место строительства –  Барнаул;

Условия эксплуатации ограждающих  конструкций – А;

Расчетная температура внутреннего  воздуха – ;

Конструкция пола чердачного перекрытия:

Слой 1 – плиты древесностружчатые: ρ = 1000кг/м³; ;

Слой 2 – воздушная прослойка, лаги деревянные высотой 40мм, шириной 80мм;

Слой 3 – маты минераловатные прошивные: ρ = 50кг/м³;

Слой 4 – железобетон: ρ = 2500кг/м³;

Рисунок 4 – конструкция  пола нижнего этажа.

Решение

1. Климатические параметры района строительства определяются по приложению 1МУ.

Температура воздуха наиболее холодной пятидневки ;

Средняя температура отопительного  периода со среднесуточной температурой воздуха ;

Продолжительность отопительного  периода 

2. Расчетные значения теплофизических характеристик строительных материалов определяются по приложению 2 МУ и сводятся в таблицу 4.

Таблица 4 – Характеристика ограждающей конструкции
Номер слоя	Наименование материала	Толщина слоя, м	Теплопроводность, λ,
1	плиты древесностружчатые,              ρ = 1000кг/м3	0,01	0,23
2	Воздушная прослойка	0,04	-
3	Маты минераловатные прошивные , ρ = 50кг/м3	?	0,052
4	Плита железобетонная, ρ=2500кг/м3	0,22	1,92

 

3. Градусо-сутки отопительного периода рассчитаем по формуле (1):