Тепло-влажностное состояние ограждающих конструкций и микроклимат помещений

В нашем примере:

 

 

 

Тогда,

 

Если запотевание происходит только на внутренней поверхности угла, то его можно утеплить следующим  образом:

Рисунок 2.2. Схема  утепления угла.

Где – теплопроводность теплоизоляции, .

 

Вывод:

Для исключения конденсации  влаги на внутренней поверхности  угла при заданных параметрах микроклимата, необходимо увеличить воздухообмен в 1,83 раза. При этом, относительная влажность воздуха в помещении будет снижена до 48,9 %, а температура воздуха остаётся .

По второму  варианту мероприятий.

Необходимо увеличить  сопротивление теплопередаче стены. Рекомендуемое сопротивление теплопередаче  стены, , при котором не будет происходить конденсация, может быть найдено из выражения:

 

В нашем примере:

 

Из табл.2.2 определяем большее  стандартное значение толщины утеплителя, при котором . В нашем случае: .

Выбор первого или второго  мероприятия, которое предотвращает  увлажнение угла стены, зависит от величин  их приведенных затрат «П». К реализации принимается то мероприятие, у которого меньше приведенные затраты. В данной работе этот расчёт не предусмотрен.

3. Проверка конструкции ограждения на паропроницаемость.

Воздух в помещениях зимой  обычно более влажный, чем наружный. Вследствие разности парциальных давлений водяных паров и температуры  внутреннего и наружного воздуха, а также из-за воздухопроницаемости конструкций, происходит перенос влаги  через ограждения. Порой это приводит к накоплению влаги внутри конструкции. Увлажнение материала ограждения приводит к увеличению теплопроводности конструкции  и перерасходу тепловой энергии системами отопления. Кроме того, сырье конструкции ухудшают санитарно-гигиенические условия в помещениях, а их промерзание может вызвать разрушение стен.

Рисунок 2.3. Разрез расчётной стены.

1 – облицовка; 2,4 – несущий  слой; 3 – теплоизоляция.

Сопротивление паропроницанию, , ограждающей констукции в пределах от внутренней  поверхности до плоскости возможной конденсации должно отвечать неравенству:

 

Где - требуемого сопротивления паропроницанию из условия эксплуатации. Значение этого сопротивления определяется из формулы:

 

- требуемое сопротивление  паропроницанию из условия ограничения  влаги в ограждении за период  с отрицательными среднемесячными  температурами наружного воздуха.  Величина этого сопротивления  вычисляется по формуле:

 

Где в формулах приняты  следующие обозначения:

- упругость водяных  паров внутреннего воздуха, в  нашем примере 

- сопротивление  паропроницанию части ограждения, расположенной между наружной  поверхностью конструкции и плоскостью  возможной конденсации. Значение  этого сопротивления определяется  из выражения:

 

Где – соответственно, коэффициенты паропроницаемости каждого слоя и его толщина, начиная от наружной поверхности до плоскости возможной конденсации. Для нашего примера,

- средняя упругость  водяного пара наружного воздуха  за годовой период. Для Нижнего  Новгорода 

- продолжительность  периода влагонакопления, которая принимается равной периоду с отрицательными среднемесячными температурами наружного воздуха,

- упругость водяных  паров в плоскости возможной  конденсации, которая определяется  при средней температуре наружного  воздуха, , за период с отрицательными среднемесячными температурами. В нашем примере , и находим значение из формулы:

 

- плотность материала  теплоизоляции, 

- толщина теплоизоляции.  Согласно нашим расчётам 

- предельно допустимое  приращение расчётного массового  отношения влаги в материале  теплоизоляции, за период влагонакопления  ,

- упругость водяных паров  в плоскости возможной конденсации  паров за годовой период эксплуатации  ограждения. Её значение определяем  из выражения:

 

Где - упругости водяных паров, соответственно зимнего, весеннее-осеннего и летнего периодов года. Значения упругости водяных паров в плоскости возможной конденсации определяем по температуре наружного воздухам , в соответствующий период года;

- продолжительность  месяцев зимнего, весеннее-осеннего  и летнего периодов.  Для Нижнего  Новгорода  и значения средней температуры наружного воздуха по периодам года .

Температура в плоскости  возможной конденсации  определяется по формуле:

 

 

 

 

Для летнего периода года температуру в плоскости возможной  конденсации следует принимать  не ниже средней температуры наружного  воздуха, а упругость водяных  паров внутри помещения , не ниже средней упругости водяных паров наружного воздуха за этот период.

Для примера, который рассмотрен в курсовой работе, определяем упругость  водяных паров в плоскости  возможной конденсации по периодам года.

 

 

 

Тогда, значение среднегодовой  упругости водяных паров определяем по формуле:

 

 – коэффициент, который  определяется по формуле:

 

Где - средняя упругость водяных паров наружного воздуха за период с отрицательными среднемесячными температурами. Для данного примера

 

Вычисляем значение требуемого сопротивления паропроницанию,

 

Так как 

Вычисляем требуемое сопротивление 

 

Определяем сопротивление  паропроницанию части стены, расположенной между внутренней её поверхностью и плоскостью возможной конденсации,

 

В нашем примере,

 

, то есть сопротивление паропроницанию внутренней конструкции стены, не удовлетворяет требованиям СНиП II-3-79**.

Для выполнения требований необходимо увеличить сопротивление  паропроницанию путём установки перед теплоизоляцией пароизоляционного слоя с общим сопротивлением . Значение сопротивления дополнительного слоя пароизоляции определяется из формулы:

 

В нашем примере,

 

В связи с тем, что найденное  значение сопротивления дополнительного  слоя пароизоляции отрицательное, следовательно пароизоляция не требуется.

4. Определение основных теплотехнических параметров ограждающих конструкций и теплопотерь помещения.

В этом разделе необходимо определить коэффициенты теплопередачи  кровли, окон и, после уточнения найденных  значений, определить теплопотери помещения.

1. Расчёт толщины утеплителя кровли.

Для определения действительного термического сопротивления кровли находим по числу ГСОП, минимальное нормативное значение сопротивления теплопередаче . Для нашего примера, при . уточняем конструкцию кровли и сводим исходные данные по конструкции кровли в таблицу 2.4.

Таблица 2.4. Теплотехнические показатели материалов кровли.

№ слоя	Материал
1	ДСП	800	0,230	6,13	0,020
2	Плита ж/б	2400	1,860	17,88	0,220
3	Рубероид	600	0,170	3,53	0,004
4	Мин. Вата	75	0,064	0,61
5	Раствор песчанно-цементный	1800	0,930	11,09	0,050
6	Рубероид	600	0,170	3,53	0,008
7	Битум	1000	0,170	4,56	0,010

Рисунок 2.4. Разрез кровли.

Определяем минимальную  толщину утеплителя кровли по формуле:

 

В нашем примере,

 

Округлим полученную толщину  в большую сторону до стандартного ближайшего значения и получим . Находим действительное термическое сопротивление кровли, , которое согласно формуле равно:

 

В нашем примере,

 

При этом коэффициент теплопередачи  кровли будет равен:

 

2. Подбор конструкции окон и определение коэффициентов теплопередачи пола.

Конструкция окон подбирается  следующим образом. По числу градус дней находим минимальное нормативное сопротивление теплопередачи . в нашем примере, при

Из перечня конструкции  окон выбираем ту, у которой  Основные конструкции окон и их термическое сопротивление согласно перечню следующие:

• Одинарное остекление в деревянном переплёте
• Двойное остекление в деревянных спаренных переплётах
• Двойное остекление в деревянных раздельных переплётах
• Тройное остекление в деревянных раздельно-спаренных переплётах

В нашем примере выбираем тройное остекление в деревянных раздельно-спаренных переплётах

Согласно заданию, в курсовой работе рассматриваются не утеплённые полы, для которых коэффициент  теплопередачи определяется по зонам  термической однородности. Для первой зоны для второй зоны , для третьей зоны , и для четвёртой .

3. Расчёт теплопотерь помещения.

Для расчёта систем отопления, вентиляции и кондиционирования  воздуха необходимо знать, сколько  тепла теряет каждое помещение. Теплопотери помещения, складываются из теплопотерь через отдельные ограждающие конструкции, , которые вычисляются с точностью до 10 Вт по формуле:

 

Где - коэффициент теплопередачи ограждения;

- площадь ограждения;

- коэффициент, учитывающий добавочные теплопотери на ветер. При скорости ветра, до 5 м/с

- коэффициент учитывающий положение конструкции в пространстве.

Тепло в помещении также расходуется на подогрев инфильтрующегося воздуха, , которое вычисляется по формуле:

 

Где - площадь пола расчётного помещения;

- высота помещения.

 

Результаты расчёта теплопотерь представляем в виде таблицы 2.5.

Таблица 2.5. Теплопотери расчётного помещения.

	Вид огражде-ния
+14	Н.С.С.	3	8	18	44	0,750	13,50	1,05	623,7	3191,25	6762	9953,25
	2 О.К.	1,5	2	6		1,820	10,90		503,58
	Н.С.З.	3	19	57		0,750	42,80		1977,36
	Кровля	8	19	152		0,366	55,63		50,06
	Пол I	-	-	54		0,465	25,10		22,59
	II	-	-	42		0,232	9,74		8,77
	III	-	-	34		0,116	3,94		3,55
	IV	-	-	26		0,070	1,82		1,64

 

5. Анализ тепловой обстановки в отапливаемом помещении.

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха  должны обеспечивать в закрытых помещениях требуемые микроклиматические условия. Микроклиматические условия в помещении характеризуются температурой воздуха, , средней радиационной температурой на внутренней поверхности ограждения, , подвижностью, и относительной влажностью воздуха . В зависимости от тяжести выполняемых человеком работ, нормами регламентируются определённые сочетания этих величин. Не соблюдение этих рекомендаций вызывает дискомфортное состояние человека, что в свою очередь приводит к заболеваниям, снижению производительности труда людей, к нарушению технологических процессов. Таким образом, при проектировании любой системы отопления, вентиляции или кондиционирования воздуха необходимо обязательно проверять воздействие этих систем на основные показатели микроклимата помещения.