Загрузил Елена Бельская-Ефремова

УП-01(САПР)-24-04

реклама
Лекция №1
Подбор конструкции и материала стены, чердачного перекрытия
(покрытия), их теплотехнический расчет
1.Теплотехнический расчет
Формула для определения сопротивления теплопередачи по формуле
ограждающей конструкции «Тепловая изоляция зданий» имеет вид:
Rф=(1/αв)+ Rк+(1/ αн)≥Rqmin, где
(1)
αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих
конструкций, который принимается по прил. Е, Вт/(м2*0С).
αн – коэффициент теплоотдачи внешней поверхности ограждающих
конструкций, Вт/(м2*0С).
Rqmin - минимально допустимое значение термического сопротивления
ограждающей конструкции, с последовательно расположенными однородными
слоями, (м2*0С)/ Вт.
Пример.
Rф=(1/8,7)+4,245+(1/23)=0,115+4,245+0,043=4,403≥2,5
Rк=R+(δ1λ1)+ +(δ1λ1), где
(2)
δ(1,2) – толщина слоев конструкции, м.
λ(1,2) - коэффициент теплопроводности Вт/(м2*0С).
R – коэффициент теплопроводности воздушной прослойки.
Rк=0,145+(0,510/0,58)+(0,145/0,045)=0,145+0,88+3,22=4,245
Результаты расчетов заносим в таблицу 1.
Таблица 1
№ Наименование
п/п
Толщина,
м
λ,
Вт/(м2*0С)
αн
Вт/(м2*0С)
αв
Вт/(м2*0С)
Rqmin,
(м2*0С)/
Вт
Rфакт,
(м2*0С)/
Вт
1.
2.
3.
Воздушная
прослойка
Кирпичная
стена
Утеплитель
«Fasrock»
0,060
R=0,145
0,510
0,58
0,145
0,045
23
8,7
2,5
4,403
Вывод – принятая в проекте конструкция стены, толщиной 510 мм, наличие
воздушной прослойки и утеплителя «Fasrock» 145 мм удовлетворяет условиям
строительства.
Для выполнения расчетов необходимо знать для чего предназначено
проектируемое здание. Например, здание предназначено для строительства в
г. Гродно со следующими природно-климатическими показателями, а именно:
- температура наружного воздуха наиболее холодных суток
обеспеченностью 0,92 – (-26)0С;
- температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 –
(-24)0С;
- средняя температура и продолжительность отопительного периода
соответственно (-0,5)0С и
194сут.
Например, проектом предусмотрены следующие исходные данные:
- материал наружных стен – кирпич силикатный утолщенный;
- теплоизоляционный материал стен – плиты пенополистерола;
- теплоизоляционный материал полов – плиты пенопласта;
- теплоизоляционный материал перекрытий –плиты волокнистые.
1.1. Теплотехнический расчет наружных ограждающих конструкций.
Теплотехнический расчет основывается на выборе наибольшего из трех
значений сопротивления теплопередаче: экономически целесообразного,
требуемого и нормативного. Экономически целесообразное значение
сопротивления теплопередаче определяем по формуле:
Rэк  0,5Rтр 
5, 4104 CТЭ Z ОТ t В t Н .ОТ 
,
CМ   RТР
(1)
где Rтр – требуемое сопротивление теплопередаче, (м оС)/Вт, определяемое
по формуле:
Rтр  ntВВtt ВН  ,
(2)
где tв -расчетная температура внутреннего воздуха (таблица А3) [2], оС;
tн -расчётная зимняя температура наружного воздуха, принимаемая с учётом
тепловой инерции ограждающих конструкций (для климатических условий
обычно 4<D<=7 т.е. за tн принимаем температуру наиболее холодных трёх
суток обеспеченностью 0,92 таблица А4) [2], Вт/(м2 оС);
n -коэффициент учитывающий положение наружной поверхности
ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху (таблица А5)
[2];
в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей
конструкции (таблица А5) [2];
∆tв-расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и
температурой внутренней поверхности ограждающих конструкций (таблица
А5) [2],оС;
СТЭ –стоимость тепловой энергии принимаем равной 1,8 У.Е. за 1Гдж;
ZОТ –продолжительность отопительного периода (таблица А6) [2];
См –стоимость материала однослойной или теплоизоляционного слоя
многослойной ограждающей конструкции (таблица А7) [2];
λ – коэффициент теплопроводности материала однослойной или
теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции (таблица
А7) [2], Вт/(м оС);
tн. от –средняя за отопительный период температура наружного воздуха
(таблица А6) [2], оС
Получив значение термического сопротивления Rо, равного наибольшему
из значений сопротивлений, определяемых по формулам (1) и (2) и
нормативам РБ, используя формулу:



Ro  1В  11  22      nn  1Н ,
(3)
где λn – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м 2 оС); n –толщина
слоёв ограждающей конструкции, м; в, н – коэффициенты теплообмена на
внутренней и наружной поверхностях ограждающей конструкции (таблица
А7) [2], Вт/(м 2 оС);
Задаваясь значениями толщин не теплоизоляционных слоев, находим
толщину слоя теплоизоляционного материала, выражая ее из формулы (3):
 т   Ro  1В  11  22      nn  1Н    ,
(4)
Получив значения толщины теплоизоляционного слоя конструкции,
округляем его до величины, кратной модулю размеров строительной
конструкции. Подставляя значения т испр в формулу (3), уточняем
сопротивление теплопередачи конструкции R o. Далее находим значения
коэффициента теплообмена по формуле:
K  R1o , (5)
где Rо – фактическое сопротивление теплопередаче, (м 2 оС)/ Вт.
1.2 Расчёт наружной стены.
В качестве теплоизоляционного материала используем плиты
пенополистерола плотностью
50 кг/м3, коэффициентом теплопроводности равным 0,052 Вт/м оС. Принятая
конструкция стены изображена на рисунке 1.1.
Определим требуемое сопротивление теплопередаче по формуле(2):
Rтр  1188, 7626   0,84 (м2 ОС)/Вт
По формуле (1) находим экономически целесообразное сопротивление
теплопередаче:
1,819418  0 , 5 
Rэк  0,5  0,84  5, 410 143
 0,98 (м2 ОС)/Вт
0 , 0520 ,84
4
Рисунок 1.1 – Конструкция наружной стены
1- кирпич силикатный утолщенный пустотелый λn =1,28 Вт/(м 2 оС);
2-воздушная прослойка λn =0,286 Вт/(м 2 оС);
3- плиты пенополистерола λn =0,052 Вт/(м 2 оС);
4- кирпич силикатный утолщенный пустотелый λn =1,28 Вт/(м 2 оС);
5-Цементно-песчаная штукатурка λn =0,93 Вт/(м 2 оС).
Задание 1.
Выполнить теплотехнический расчет стены.
№
варианта
1
2
3
4
5
Город
г. Воронеж
г. Донецк
г. Ростов на Дону
г. Москва
г. Уфа
n –толщина слоёв
1 = 0, 065, 2 = 0, 015, 4 = 0, 38, 5 = 0, 002
1 = 0, 12, 2 = 0, 02, 4 = 0, 25, 5 = 0, 002
1 = 0, 12, 2 = 0, 015, 4 = 0, 25, 5 = 0, 002
1 = 0, 065, 2 = 0, 02, 4 = 0, 38, 5 = 0, 002
1 = 0, 065, 2 = 0, 025, 4 = 0, 25, 5 = 0, 002
Расчеты выпонить вручную, сделать проверку с помощью программы:
http://rascheta.net/
или
https://calcstroy.ru/teplotekhnika/teplotekhnicheskij-raschet
Сделать вывод.
Нормативное
сопротивление
теплопередаче
наружной
стены
2 о
Rн=2(м  С)/Вт. Таким образом, за расчётное сопротивление теплопередаче
принимаем наибольшее из трёх вышеперечисленных, т.е. 2,0 (м 2 оС)/ Вт.
По формуле (4) находим толщину утеплителя:
 т   2,0 
1
0,120 0,020 0,250 0,020
1





8,7 1,28
0,286
1,28
0,93
23
  0,052  0,081
м
Принимаем толщину утеплителя т=0,1м. Определим сопротивление
теплопередаче, с учетом принятой толщины утеплителя, по формуле (3):
Ro 
1 0,120 0,020 0,250 0,100 0,020 1






 2,46 (м2 ОС)/Вт
8,7 1,28 0,286 1,28 0,052 0,93 23
По формуле (5) находим значение коэффициента теплообмена:
K  2,146  0,41 Вт/м оС
Проверяем значение тепловой инерции по формуле:
D  R1  S1  R2  S2      Rn  Sn ,
(8)
где: D-тепловая инерция; Rn – термическое сопротивление отдельных слоёв,
(м С)/Вт;
S1-коэффициенты теплоусвоения материала слоёв, (таблица А7) [2], Вт/м оС;
Подставляя значения, получим:
2О
D  0,09  9,91  1,92  0,55  0,20  9,91  0,02 11,09  4,15
Из расчета видно, что тепловая инерция находится в пределах от 4 до 7, это
значит, что взятая конструкция наружной стены выбрана верно для данного
района строительства.
По i - d– диаграмме определяем точку росы: tp = 8оС [1], сравниваем ее с
температурой внутренней поверхности наружной стены tвп, определяемой по
формуле (7):
  26 
tвп  18  1218, 46
 15,94 оС.
8, 7
Сравнивая полученные результаты мы видим, что условие (6) выполняется.
Делаем вывод, что влага на поверхности конденсироваться не будет.
1.2 Расчет чердачного перекрытия.
Для утепления чердачного покрытия используем плиты волокнистые с
плотностью 175 кг/м3 и с коэффициентом теплопроводности 0,118 Вт/м0С
Принятая конструкция чердачного покрытия изображена на рисунке 1.2.
Рисунок 1.2 - Конструкция чердачного покрытия.
1- цементно-песчаная стяжка λn =0,93 Вт/(м 2 оС); 2- плиты волокнистые λn
=0,118 Вт/(м 2 оС) ;
3-битум λn =0,27 Вт/(м 2 оС) ; 4-ж/б плита λn =2,04 Вт/(м 2 оС).
Определяем требуемое сопротивление теплопередаче по формуле (2):
Rтр  0,9818, 744   0,57 (м С)/Вт;
20
Экономически целесообразное сопротивление находим по формуле (1):
Rэк  0,5  0,57 
5, 4104 1,819418  0 , 5 
220 ,1180 , 57
 2,64 (м2 0С)/Вт.
Нормативное значение сопротивления Rн=3 (м2 0С)/Вт;
Таким образом, принимаем R0=3(м2 0С)/Вт. По формуле (4) находим
толщину утеплителя:
  0,118  0,313 м.
 т   3  81,7  00,,9303  02,,2204  121  00,,002
27
Принимаем =320мм.
По формуле (3):
0,02 0,03 0,32 0,22 1
R  1 




 3,12 (м 2 оС)/ Вт
o 8,7 0,27 0,95 0,118 2,04 12
По формуле (5) определяем коэффициент теплообмена:
K  3,112  0,32 Вт/м оС
По формуле (7) определим температуру внутренней поверхности:
18  4 
tвп  18  0,93,12
 17,27  8 0С.
8, 7
Таким образом, при сравнении tвп и tр по условию (6) делаем вывод, что влага
на поверхности конденсироваться не будет.
Задание 2.
Выполнить теплотехнический расчет стены
№
варианта
1
2
3
4
5
Город
г. Воронеж
г. Донецк
г. Ростов на Дону
Г. Москва
Г. Уфа
n –толщина слоёв
1 = 0, 03, 2 = 0, 30, 3 = 0, 02, 4 = 0, 22
1 = 0, 035, 2 = 0, 35, 3 = 0,0 25, 4 = 0, 22
1 = 0, 02, 2 = 0, 32, 3 = 0, 025, 4 = 0, 22
1 = 0, 03, 2 = 0, 35, 3 = 0, 03, 4 = 0, 22
1 = 0, 035, 2 = 0, 30, 3 = 0, 025, 4 = 0, 22
1.3 Подбор элементов наслонных стропил, вычерчивание
стропильной системы;
Крыша - верхняя ограждающая конструкция здания, защищающая
его от атмосферных воздействий и солнечного излучения. Различают
односкатные, двускатные, вальмовые (четырехскатные), полувальмовые,
шатровые и др.
Угол наклона скатных крыш зависят от материала кровли: для
оцинкованных и неоцинкованных металлических листов – 16-22°,
волнистых асбестоцементных листов – 19 - 20°, керамической черепицы –
40-60°, металлочерепицы – 14 - 90°, гибкой черепицы– 10 - 90°.
Наслонные стропила применяют в зданиях, имеющих внутренние
несущие стены или колонны, которые являются основанием под
промежуточные опоры. Их проектируют под односкатные и двускатные
крыши. Основными элементами наслонных стропил являются стропильные
ноги с прибитыми к ним кобылками, стойки, подкосы, коньковые и
подстропильные прогоны, схватки, настенные брусья – мауэрлаты, опорные
элементы, лежни. Стропильные ноги (их ширина 100-180, высота – 150-200
мм) располагают вдоль ската крыши с шагом 0,8 – 2, м. в нижней части их
опирают на мауэрлаты, в верхней – на коньковый или подстропильный
прогоны, уложенные по ряду стоек. Мауэрлаты сечением 150х150 мм
укладывают на верхнюю часть стен на высоте 600 мм от чердачного
перекрытия. Стойки и подкосы имеют размеры сечений 140-180 мм. Схватки
выполняют из досок толщиной 50-60 мм. Стойки устанавливают с шагом 36 м. Устойчивость стропил обеспечивают подкосы. Стойки и подкосы
устанавливают на опорные элементы: брус – лежень, уложенный по верху
внутренней стены или небольшие брусья длиной 700 – 1000 мм,
укладываемые на внутренние колонны или опоры. Для удобства
организации свеса кровли, в нижней части стропильных ног прибивают
кобылку из досок толщиной 50 – 60 мм. По стропилам и кобылкам
укладывают обрешетку, по ней устаивают кровлю.
Основание под стальную кровлю - обрешетка из брусков 50х50 мм
или досок, на расстоянии 240 – 270 мм друг от друга. Для свеса карниза
делают сплошную обрешетку из досок толщиной 50 мм.
Обрешетка под волнистые асбестоцементные листы- разреженный
настил из брусков 50х50 мм или досок 50х120 мм с интервалом 350 мм. Для
свеса карниза делают сплошную обрешетку из досок толщиной 50 мм.
Обрешетка под металлочерепицу - из антисептированных досок
сечением 32х100 мм с расстоянием по осям 350 или 400 мм. Выходящая на
карниз доска должна быть на 10 – 15 мм толще других.
Под кровлю из гибкой черепицы устраивается сплошная обрешетка
из досок или фанеры. А при уклонах более 18° - настилается слой
рубероида.
План стропил
Схемы несущих конструкций двускатных деревянных крыш с наслонными
стропилами
в)
Порядок работы:
1 этап Для вычерчивания схемы расположения элементов стропил
тонкими сплошными основными линиями показывают контуры стен или
колонн, сплошными основными линиями элементы стропил.
2 этап На одном листе со схемой или на отдельном листе вычерчивается
сечение крыши, на котором также показываются все элементы стропил.
Масштаб схемы и разреза 1:100.
3 этап На схеме дают маркировку стропил, указывают шаг стропил,
проставляют размеры между разбивочными осями и марки осей. На
сечении проставляют размеры между осями капитальных стен и колонн
и марки осей.
4 этап Заполняют таблицу спецификаций по форме 1(пример заполнения
спецификаций элементов стропил таблица 1)
Таблица 1 Спецификация элементов к схеме расположения стропил
Поз.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Обозначение
ГОСТ 24454-80* Е
ГОСТ 24454-80* Е
ГОСТ 24454-80* Е
Наименование
Кол.
Объем
м3
Мауэрлат 150х150, п.м
26,0
0,59
Лежень 100х100, п.м
13,0
0.13
Стойка 100х100, l = 3500, 3
0,11
шт.
ГОСТ 24454-80* Е
Прогон 100х100, п.м 13,2
0,13
ГОСТ 24454-80* Е Стропильная
нога, 182,
2,73
150х100,
п.м
0
ГОСТ 24454-80* Е Кобылка
50х100,
l 26
0,18
=1400,
шт.
ГОСТ 24454-80* Е Подкос, 100х100,
l
6
0,21
=3500,
шт.
ГОСТ 24454-80* Е Обрешетка 25х100, кв. м
42
1,05
ГОСТ 24454-80* Е Обрешетка 50х50, кв. м
33
1,65
Итого:
6,78
Схема расположения элементов стропил
Примечание
Рисунок Схема расположения элементов стропил
Рисунок Сечение чердачной скатной крыши
Форма 1
15
Пози
Обозначение Наименование
ция
15
60
65
Кол-во
Объем, м3
Примечание
10
15
20
Рисунок Таблица спецификации элементов к схеме расположения стропил
Задание 3.
Выполнить чертеж стропильной системы (шаг промежуточных осей
выбрать самостоятельно)
№
варианта
1
2
3
4
5
Город
г. Воронеж
г. Донецк
г. Ростов на
Дону
г. Москва
г. Уфа
L1, мм
L2,мм
H чердака.мм
10000
12000
8000
18000
16000
12000
2500
3000
2500
14000
6000
16000
12000
3200
2800
Обратная связь: связь с преподавателем для проведения индивидуальных
консультаций осуществляется посредством Viber, WhatsApp, Telegram (+7949309-80-70) или в телефонном режиме, посредством личных сообщений в
группе в ВКонтакте. Выполненные задания присылать на электронную почту.
Скачать