Расчет наружной конструкции на теплоустойчивость в условиях жаркого климата

Министерство образования и науки Украины

Харьковский государственный технический университет строительства  и

 архитектуры 
 
 

Кафедра архитектурных конструкций 
 
 

Расчет  наружной стены на теплоустойчивость 

в условиях жаркого  климата 
 
 
 

Вариант

вып. ст. гр. :

.

Принял: доц. 

. 
 
 
 

Харьков 2010

                                                            Исходные данные:

                                                            Город - Николаев

                                                            Здание – жилой дом

- сложный раствор, толщиной 0,02м;

                                                           ; .

  – аглопоритобетон  на котельных шлаках,

                                                           толщиной 0,4м;

;.

  – газосиликат, толщиной 0,24м;

;.

  – цементно-песчаный  раствор,

                                                            толщиной 0,02м;  ;

                                                            .

По СНиП II-3-79** прил. 2 определяем условия эксплуатации : «А».

       Выполняем проверку на теплоустойчивость в  летнее время наружной стеновой              

       панели  жилого дома, так как среднемесячная температура наружного воздуха  в

       июле  для г. Николаева (по приложению В методических указаний):

       t_н= 23,2 ^oC > 21 ^oC.

            Минимальная из средних  скоростей ветра по румбам за июль (по приложению В

             методических указаний), V = 3,2 м/с.

       Коэффициент теплопередачи наружной поверхности  ограждающей конструкции

         определяем по  формуле:

       ) = 26,55 Вт/м^{2 o}C.

       Определяем  значение тепловой инерции слоев  конструкции ограждения по

       формуле:

       D_n = R_n S_n .

       Тепловая  инерция четырехслойной ограждающей  конструкции в целом:

       D = R₁ S₁ + R₂  S₂ + R₃ S₃ + R₄ S₄ , где

       R₁, R₂ , R₃, R₄ – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей

       конструкции, , определяемые по формуле: R = , где

- толщина слоя наружной стены, м;

 – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, , принимаемый по СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника»;

S₁ , S₂ , S₃ , S₄ – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, , принимаемые по СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника»;

R₁ = 0,02 /= 0,03;

D₁ = 0,03 9,60 = 0,29.

R₂ = 0,24 / 0,11 = 2,18;

D₂ = 2,18 1,68 = 3,66.

R₃ = 0,4 / 0,48 = 0,83;

D₃ = 0,83 7,45 = 6,18.

R₄ = 0,02 / 0,70 = 0,03;

D₄ = 0,03 8,95 = 0,27.

Тогда D = 0,29 + 3,66 + 6,18 + 0,27 = 10,4.

Так, как D₁ = 0,29 ˂ 1, коэффициент теплоусвоения наружной поверхности первого слоя Y, , определяем по формуле:

Y₁ = (R₁ S₁² + ) / (1 + R₁ , где

- коэффициент телпоотдачи внутренней поверхности стены (по табл. 4 СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника»).

Y₁ = (0,03 9,60² + 8,7) / (1 + 0,03 8,7) = 11,46 / 1,261 = 9,09 .

Следовательно,

Y₄ = (R₄ S₄² + ) / (1 + R₄ = (0,03 8,95² + 8,7) / (1 + 0,03 8,7) = 11,1 / 1,261 = 8,8 .

Так, как  D₂ = 3,66 > 1, коэффициент теплоусвоения наружной поверхности второго слоя Y, принимаем равным расчетному коэффициенту теплоусвоения S материала этого слоя конструкции (приложение 3 СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника»):

Y₂ = S₂ = 1,68 .

Следовательно,

Y₃ = S₃ = 7,45 .

Затухание расчетной амплитуды колебаний  температуры наружного воздуха ν для четырехслойной ограждающей конструкции находим по формуле:

ν₄ = 0,9 e^D/√2 (S₁ + ) (S₂ + Y₁) (S₃ + Y₂) (S₄ + Y₃) (+ Y₄) / (S₁ + Y₁) (S₂ + Y₂)   (S₃ + Y₃) (S₄ + Y₄) , где

e = 2,718 – основание натуральных логарифмов;

D - тепловая инерция четырехслойной ограждающей конструкции в целом;

e^D/√2 = К – вспомогательный коэффициент в зависимости от величины тепловой инерции (по приложению Д методических указаний);

S₁ , S₂ , S₃ , S₄ – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции, , принимаемые по СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника»;

Y₁ , Y₂ , Y₃ , Y₄ – коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции ;

  – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности наружной стены, принимаемой по СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника»;

       коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающей

       конструкции .

       При D = 10,4, принимаем значение К = К_max = 29,79.

       Тогда:

       ν₄ = 0,9 29,79 (9,60 + 8,7) (1,68 + 9,09) (7,45 + 1,68) (8,95 + 7,45) (26,55 + 8,8) /                

       (9,60 + 9,09) (1,68 + 1,68) (7,45 + 7,45) 26,55 = 1125,86

       Максимальная  амплитуда суточных колебаний наружного  воздуха в июле

       A_tн = 16,4 ^оС (по приложению В методических указаний).

       Максимальное  и среднее значение суммарной  солнечной радиации (прямой

       и рассеянной) для вертикальных поверхностей западной ориентации:

       I_max^в = 758 Вт/м² , I_cp^в = 183 Вт/м² (по приложению В методических указаний).

       Коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной

       поверхности стены ρ для цементно-песчаного раствора принимаем

       по  приложению 7 СНиП II-3-79** «Строительная теплотехника»: ρ = 0,6.

       Расчетную амплитуду колебаний наружного  воздуха определяем по формуле:

       A_tн ^расч = 0,5 A_tн + ρ (I_max^в + I_cp^в) / .

       A_tн ^расч = 0,5 16,4 + 0,6 (758 + 183) / 26,55 = 29,47 ^оС.

       Амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей

       конструкции находим по формуле:

       A_τв = A_tн ^расч / ν₄ = 29,47 / 1125,86 = 0,03 ^оС.

       Требуемая амплитуда колебаний температуры  внутренней поверхности 

         ограждающей конструкции A_τв для гражданских зданий, где по условиям

       технологии  необходимо поддерживать постоянную температуру  и влажность 

       воздуха, не должна быть более требуемой температуры :

       A_τв ^тр = 2,5 ^оС.

       Сравнивая расчетную амплитуду колебаний  температуры внутренней

       поверхности ограждающей конструкции A_τв = 0,03 ^оС с требуемой A_τв ^тр = 2,5 ^оС

       делаем вывод, что рассматриваемая ограждающая конструкция удовлетворяет

       теплозащитным качествам на теплоустойчивость  в летнее время.