Лабораторная работа
Здания и сооружения
Задача
Требуется проверить наружную стену здания расположенного в городе на теплоустойчивость по амплитуде колебания температуры. Стена однослойная с фактурными слоями из раствора на цветном цементе.
Исходные данные:
Город: Ставрополь;
Максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха 19,7;
Материал стен – перлитобетон;
Плотность материала стен 1200 кг/м³;
Методика решения
В жилых зданиях, помещениях больниц, поликлиник, детских яслей и садов, а так же в ряде производственных помещений, в которых по условиям производства необходима постоянная температура внутреннего воздуха, должна проводиться проверка ограждений в районах, где наружная среднемесячная температура воздуха в июле 21˚С и больше, а тепловая инерция стен D < 4.
Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждений не должна быть более требуемой амплитуды .
≤ , (1)
Требуемую амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности определяют по формуле:
= 2,5 – 0,1( – 21˚), (2)
где - среднемесячная температура наружного воздуха за июль, ˚С,[1].
Амплитуду колебания температуры на внутренней поверхности ограждения определяют в зависимости от климатических условий по формуле:
= , (3)
где - расчетная амплитуда колебания температуры наружного воздуха с учетом солнечной радиации, ˚С;
– величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха.
= + 0,5, (4)
где - коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждения, принимается по приложению 7СНиП [2].
, – соответсвенно максимальное и среднее значения суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной) за июль на наружные поверхности ограждения, Вт/м²;
- максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле, ˚С, принимается по табл.1 приложения;
- коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения в летних условиях, Вт/(м² * ˚С), определяемый по формуле:
= 1,16(5 + 10), (5)
где - минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, принимаемая по СНиП [1], но не менее 1м/с. ( =1)
Величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в ограждении приблизительно определяют по формуле (
= 0,9, (6)
где е – основание натурального логарифма, равное 2,718;
D – тепловая инерция ограждающей конструкции определяется по формуле (7);
,,…, – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждения, Вт/(м² * ˚С), определяется по СНиП [2] (порядок нумерации слоев принят в направлении от внутренней поверхности к наружной);
,,…, – коэффициенты теплоусвоения наружных поверхностей слоев ограждения, начиная с внутренней стороны, Вт/(м² * ˚С), определяются по формулам (9)-(11);
- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, определяется по СНиП [2].
Для определения коэффициентов теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающей конструкции предварительно вычисляют тепловую инерцию D ограждающей конструкции, начиная с первого слоя (считая от внутренней поверхности ограждающей конструкции), по формуле (7).
D = …, (7)
где ,,…, - термические сопротивления отдельных слоев ограждения, (м² * ˚С)/Вт, определяется по формуле (8).
, (8)
где δ – толщина слоя ограждения,м;
λ – расчетный коэффциент теплопроводности материала слоя ограждения, Вт/(м * ˚С), принимается по СНиП [2].
Если слой имеет тепловую инерцию D ≥ 1, то для этого слоя:
Y = S (9)
для слоев с тепловой инерцией D < 1 коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности находят следующим образом:
, (10)
для i-го слоя
= , (11)
Затем определяются величина затухания амплитуды колебания температуры наружного воздуха и амплитуда колебания температуры на внутренней поверхности ограждения . После чего проверяется, удовлетворяет ли данная конструкция требованию ≤ .
Решение:
δ 1= 0,025(3) δ2= 0,35 (2)
λ 2 = 0,50
λ 1= λ3= 0,93
S1= S3 = 11,09 = S3
S2 = 8,01
=R3=0,025/0,93=0,027
=0,35/0,5=0,7
D1=D3=0,027*11,09=0,299; 0,299 < 1 значит Y1 по формуле 10 считаем, а Y3 по формуле 11
D2=0,7*8,01=5,607, значит Y2=S2=8,01
… 6,205
=8,7
=
=0,9
= 1,16(5 + 10 ) = 17,4;
= 648, = 155; = 0,4;
Аtн = 19,7;
= + 0,5;
=
= 2,5 – 0,1(21,9 – 21) = 2,41;
0,2 ≤ 2,41
Вывод: Данная конструкция удовлетворяет требованиям.