Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
Методическое пособие - Строительство
Другие методички по предмету Строительство
Методические указания
по выполнению теплотехнического расчета ограждений
в курсовом и дипломном проектировании
для студентов направления 550100 " Строительство"
Теплотехнический расчет ограждающих конструкций
Составитель И.В. Захарова
Рекомендованы к печати
методической комиссией
направления 550100
Протокол № 8 от 16.12.01
Кемерово 2002
Введение
Теплотехнический расчет толщины ограждающей конструкции является обязательным разделом при выполнении любого курсового проекта по архитектуре, а также архитектурно-конструктивной части выпускной работы и дипломного проекта для студентов направления 550100 Строительство.
До 1995 года эти расчеты выполнялись по СНиП II-3-79** Строительная теплотехника, в котором использовалась методика, разработанная еще в 1950-е годы.
В последние годы в нашей стране особенно остро встала проблема экономии топливно-энергетических ресурсов. В связи с этим возросли требования к эффективности строительных материалов и конструкций, позволяющих обеспечить более высокое сопротивление теплопередаче и, соответственно, меньшие затраты на отопление. Возникла необходимость в изменении методики расчета толщины ограждающих конструкций. В 1995 году издается новый СНиП II-3-79* Строительная теплотехника, в котором требуемое сопротивление теплопередаче для ограждений возросло в несколько раз.
При таких высоких теплотехнических требованиях использование традиционных однослойных ограждений (кирпич, керамзитобетон) становится невозможным, поскольку толщина стены должна достигать более метра. Стало необходимым широкое применение многослойных ограждений с эффективными утеплителями, а также новых строительных материалов, обладающих низкими коэффициентами теплопроводности.
В 2000 году взамен СНиП 2.01.01-82 Строительная климатология и геофизика был введен в действие новый СНиП 23-01-99 Строительная климатология, в котором изменены значения расчетных температур наружного воздуха.
При выполнении расчетов студенты сталкиваются с трудностями из-за недостатка новых СНиПов и методических разработок, поскольку в существующих учебниках, пособиях и справочниках изложена старая методика теплотехнического расчета. С другой стороны, в последние годы в строительстве начал использоваться целый ряд новых эффективных строительных материалов, теплотехнические характеристики которых еще не включены в СНиП II-3-79*, что тоже вызывает трудности при выполнении расчетов в курсовом и дипломном проектировании. Настоящее методическое пособие имеет целью заполнить существующие пробелы и помочь студентам в выполнении расчетов толщины ограждающих конструкций.
1. Строительная теплотехника. Основные понятия и величины
При выполнении расчета необходимо понимать физический смысл ряда понятий и величин, используемых в строительной теплотехнике.
1.1Плотность строительных материалов
?, кг/м3 - отношение массы строительного материала (P, кг) к его объему (V, м3):
. (1)
Плотность строительных материалов колеблется в очень широких пределах, от 25-30 кг/м3 у материалов из пористых пластмасс (пенополистирол, пенополиуретан) до 2800-3000 кг/м3 у гранита и мрамора.
1.2 Теплопроводность строительных материалов
Характеризуется коэффициентом теплопроводности ?, Вт/м оС, выражающим количество тепла, проходящего через 1 м2 ограждения при его толщине 1 метр и при разности температур на внутренней и наружной поверхности ограждения 1 оС.
На коэффициент теплопроводности материала влияют следующие свойства материала.
Плотность (пористость): чем больше в материале замкнутых пор, тем меньше коэффициент теплопроводности, поскольку любого плотного материала не менее чем в 100 раз превышает воздуха.
- Химико-минералогический состав. Любой строительный материал имеет в своем составе кристаллические и аморфные вещества в различных соотношениях. Чем выше процент кристаллических веществ, тем больше коэффициент теплопроводности.
- Собственная температура материала. Чем она выше, тем большей теплопроводностью обладает конструкция.
- Влажность материала. При увлажнении конструкции в поры, заполненные воздухом, попадает вода, коэффициент теплопроводности которой выше, чем у воздуха, приблизительно в 20 раз. Поэтому теплопроводность материала резко возрастает, возникает опасность промерзания ограждающей конструкции. При промерзании конструкции вода, находящаяся в порах, превращается в лёд, коэффициент теплопроводности которого выше, чем у воды, еще в 4 раза. Поэтому так важно не допускать переувлажнения ограждающих конструкций.
Наибольшим коэффициентом теплопроводности обладают металлы: сталь - 50 Вт/моС, алюминий - 190 Вт/моС, медь - 330 Вт/моС. Наименьший коэффициент теплопроводности у эффективных утеплителей, пенополистирола и пенополиуретана: 0,03-0,04 Вт/моС.
1.3 Термическое сопротивление (сопротивление теплопередаче)
R, м2оС /Вт, - важнейшее теплотехническое свойство ограждения. Оно характеризуется разностью температур внутренней и наружной поверхности ограждения, через 1 м2 которого проходит 1 ватт тепловой энерг?/p>