Kopia Projekt, Fizyka Budowli - WSTiP, fizyka budowli(5), fizyka budowli, Fizyka Budowli, Grzechulski


  1. Dobranie układu warstw dla przegród ograniczających ogrzewalną kubaturę budynku.

  1. Obliczenie wartości współczynników przenikania ciepła U.

0x01 graphic

0x01 graphic

- deski sosnowe o grubości 2,5 cm;

- belki drewniane (strop drewniany);

- ocieplenie z wełny mineralnej o grubości 18 cm;

- paraizolacja o grubości 0,2 cm;

- deski sosnowe o grubości 2,5 cm.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Zestawienie wartości współczynnika λ dla materiałów zestawionych w przegrodach.

Materiał

λ [W/m⋅K]

Beton zwykły z kruszywa kamiennego

1,30

Mur z pustaków MAX (19)

0,40

Mur z cegły klinkierowej

1,05

Deski sosnowe

0,16

Parkiet dębowy

0,22

Gładź cementowa

1,00

Papa asfaltowa

0,17

Piasek

0,40

Strop DZ-3

1,00

Styropian

0,04

Tynk cementowo - wapienny

0,70

Tynk cementowy

1,00

Wełna mineralna

0,050

Obliczenia współczynnika U dla każdej przegrody.

0x01 graphic
; gdzie:

0x01 graphic
,

Rsi - opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni;

R1, R2 .. Rn - obliczeniowe opory cieplne każdej warstwy;

Rse - opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni;

dn - grubość n - tej warstwy przegrody.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Poprawki ze względu na mostki termiczne.

0x01 graphic
[W/(m2⋅K)];

0x01 graphic
[W/(m2⋅K)];

Ostateczne wartości współczynnika U

0x01 graphic

0x01 graphic

- warunek spełniony!

0x01 graphic

- warunek spełniony!

0x01 graphic

- warunek spełniony!

U = 0,425 + 0,0 = 0,425 [ W/(0x01 graphic
] < 0x01 graphic
[ W/(0x01 graphic
]

U = 0,448 + 0,0 = 0,448 [ W/(0x01 graphic
] < 0x01 graphic
[ W/(0x01 graphic
]

  1. Wyznaczenie rozkładu temperatury w ścianie zewnętrznej dla poprawnego oraz odwróconego układu warstw.

Przyjęto:

0x01 graphic

0x01 graphic

Dla poprawnego układu warstw

Nr kolejnej warstwy

n

Materiał warstwy

Grubość

Warstwy

d

Współczynnik

Przewodzenia ciepła

0x01 graphic

Opór cieplny warstwy

0x01 graphic

Różnica temp na powierzchniach przyległych warstw

0x01 graphic

Temperatura na powierzchni warstwy

0x01 graphic

m

W/(m*K)

m2*K/W

oC

oC

Powietrze w pomieszczeniu

-

-

0,13

20,00

1,03

18,97

1

Tynk cementowo - wapienny

0,02

0,82

0,024

0,19

18,78

2

Pustak MAX

0,19

0,4

0,476

3,78

15,00

3

Styropian

0,17

0,04

4,250

33,77

--18,77

4

Cegła klinkierowa

0,12

1,05

0,114

0,91

-19,68

Powietrze na zewnątrz

-

-

0,04

0,32

-20,00

0x01 graphic

Dla odwróconego układu warstw

Nr kolejnej warstwy

n

Materiał warstwy

Grubość

Warstwy

d

Współczynnik

Przewodzenia ciepła

0x01 graphic

Opór cieplny warstwy

0x01 graphic

Różnica temp na powierzchniach przyległych warstw

0x01 graphic

Temperatura na powierzchni warstwy

0x01 graphic

m

W/(m*K)

m2*K/W

oC

oC

Powietrze na zewnątrz

-

-

0,04

-20,00

0,32

-19,68

1

Tynk cementowo - wapienny

0,02

0,82

0,024

0,19

-19,49

2

Pustak MAX

0,19

0,4

0,476

3,78

-15,71

3

Styropian

0,17

0,04

4,250

33,77

18,06

4

Cegła klinkierowa

0,12

1,05

0,114

0,91

18,97

Powietrze w pomieszczeniu

-

-

0,13

1,03

20,00

0x01 graphic

3. Sprawdzenie wielkości przegród przezroczystych.

W projekcie domku jednorodzinnego przyjęto okna zespolone drewniane oszklone potrójnie o współczynniku przenikania ciepła U = 2,0 [W/m2 k], dlatego sprawdzenie wielkości przegród przezroczystych można pominąć.

  1. Sprawdzenie możliwości kondensacji pary wodnej na powierzchni przegrody od strony pomieszczenia ( przegroda nr 1 ).

ti = 20 °C - temperatura wewnątrz pomieszczenia;

te = -20 °C - obliczeniowa temperatura na zewnątrz w okresie zimowym w Opolu;

ϕi = 55% - wilgotność względna powietrza w pomieszczeniu;

Rc = 5,034 m2⋅K/W - opór przenikania ciepła ściany zewnętrznej.

Ri = 0,024 m2*K/W - opór przenikania ciepła warstwy tynku.

Temperatura na powierzchni ściany od strony pomieszczenia wynosi:

0x01 graphic
;

Dla temperatury ti = 20 °C odczytano wartość ciśnienia pary wodnej nasyconej w powietrzu ⇒ psi = 2340 Pa.

Ciśnienie cząstkowe pary wodnej zawartej w tym powietrzu oraz wartość temperatury punktu rosy dla tego ciśnienia wynosi:

0x01 graphic
;

Wniosek: ponieważ zachodzi warunek:

0x01 graphic
, - na powierzchni przegrody w pokoju dziennym od strony pomieszczenia nie wystąpi kondensacja pary wodnej.

  1. Sprawdzenie możliwości kondensacji pary wodnej wewnątrz ściany zewnętrznej dla poprawnego oraz odwróconego układu warstw.

Obliczenia rozkładu temperatur, ciśnień pary nasyconej i ciśnień cząstkowych pary wodnej przeprowadzono według następujących wzorów:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
- wilgotność względna powietrza na zewnątrz

0x01 graphic
- wilgotność względna powietrza wewnątrz

  1. Sprawdzenie stateczności cieplnej przegrody w okresie letnim i zimowym

    1. Stateczność cieplna w okresie zimowym

Tynk cementowo - wapienny

s1 =

10,60

[W/m2K]

Pustak MAX

s2 =

6,17

[W/m2K]

Styropian

s3 =

0,35

[W/m2K]

Cegła klinkierowa

s4 =

11,26

[W/m2K]

0x01 graphic

D1 = 0,024⋅10,60 = 0,254 < 1,

D1 + D2 = 0,254 + 0,476⋅6,17 = 3,191 > 1 ⇒ Strefa wyraźnych wahań temperatury obejmuje całą pierwszą warstwę i część drugiej warstwy.

Strefa wyraźnych wahań temperatury przegrody wielowarstwowej obejmuje tę część przegrody, dla której wskaźnik bezwładności cieplnej D =1. Natomiast grubość strefy wyraźnych wahań temperatury przegród jednorodnych 0x01 graphic
.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Ponieważ wskaźnik bezwładności cieplnej pierwszej warstwy D1 < 1, natomiast D1 + D2 ≥ 1, to oznacza, że współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię Ui zależy również od właściwości materiału drugiej warstwy i oblicza się go w następujący sposób:

U2 = s2 oraz 0x01 graphic

0x01 graphic

Stateczność cieplną przegrody w okresie zimowym charakteryzuje wskaźnik stateczności ψ. Wskaźnik stateczności cieplnej przegrody określany jest następującym wzorem:

0x01 graphic
.

Przy ocenie wskaźnika stateczności cieplnej φ przegrody wprowadza się założenie, że średnia temperatura powietrza ti wewnątrz pomieszczenia oraz temperatura powietrza te na zewnątrz pomieszczenia są ustalone w czasie, a wahaniom ulega jedynie temperatura na wewnętrznej powierzchni przegrody od 0x01 graphic
do 0x01 graphic
.

Przy obliczaniu wskaźnika stateczności cieplnej przegrody wykorzystuje się zależność:

0x01 graphic
, gdzie:

ψ - wskaźnik stateczności cieplnej przegrody,

Rc - opór przenikania ciepła przez przegrodę, m2⋅K/W,

Ri - opór przejmowania ciepła powierzchni od strony pomieszczenia, m2⋅K/W,

m - współczynnik nierównomierności oddawania ciepła przez urządzenia ogrzewcze. Przyjęto centralne ogrzewanie wodne czynne z przerwami w ciągu doby 8 h/d ⇒ m = 5;

Ui - współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię przegrody od strony pomieszczenia, W/(m2⋅K).

0x01 graphic

Wniosek: Warunek stateczności cieplnej jest spełniony.

    1. Stateczność cieplna w okresie letnim

Ocena stateczności cieplnej przegród budowlanych w okresie letnim polega na określeniu zdolności tych przegród do tłumienia wahań temperatury, spowodowanych wahaniami temperatury powietrza na zewnątrz i nasłonecznieniem. Wahania temperatury powierzchni przegrody od strony pomieszczenia są określone wahaniami temperatury powietrza na zewnątrz pomieszczenia. Wahania te mają charakter harmoniczny i taki sam okres (24 h), a ponadto są przesunięte w fazie.

W ocenie stateczności cieplnej przegród budowlanych w okresie letnim przyjmuje się zazwyczaj wartość współczynnika przejmowania ciepła na powierzchni od strony otoczenia αe = 11,6 W/(m2K), ponieważ obliczenia dokonuje się przy założeniu bezwietrznej pogody. Natomiast w celu uwzględnienia różnicy spowodowanej wiatrem można również przyjmować wartość αe = 20,0 W/(m2K).

Wartości współczynników przyswajania ciepła dla kolejnych powierzchni ograniczających warstwy materiału oblicza się w zależności od wskaźnika bezwładności cieplnej D odpowiedniej warstwy.

Tynk cementowo - wapienny

s1 =

10,60

[W/m2K]

D1 =

0,259

Pustak MAX

s2 =

6,17

[W/m2K]

D2 =

2,931

Styropian

s3 =

0,35

[W/m2K]

D3 =

1,487

Cegła klinkierowa

s4 =

11,26

[W/m2K]

D4 =

1,287

0x01 graphic

5,964

0x01 graphic
, gdzie: 0x01 graphic
.

0x01 graphic
, ponieważ D2 > 1.

0x01 graphic
.

0x01 graphic
.

.

Wartość współczynnika ν dla przegród można obliczyć stosując przybliżoną metodę opracowaną przez Szkłowera, według której współczynnik tłumienia określony jest wzorem:

0x01 graphic
,

0x01 graphic

0x01 graphic
, Warunek spełniony.

Przybliżoną wartość przesunięci faz fal temperatur dla przegród wielowarstwowych można obliczyć według zależności:

0x01 graphic
gdzie:

η - przesunięcie faz fal temperatur, h,

D - wskaźnik bezwładności cieplnej,

Ui - współczynnik przyswajania ciepła przez powierzchnię przegrody od strony pomieszczenia, obliczany dla okresu letniego,

Ue - współczynnik przyswajania ciepła przez n-tą powierzchnię warstwy umieszczonej od strony zewnętrznej przegrody, obliczany dla okresu letniego,

αi, αe - współczynniki przejmowania ciepła.

0x01 graphic

Zalecane wartości przesunięcia faz fal temperatury η dla ściany skierowanej na zachód wynoszą 10 - 12 godzin.

  1. Sprawdzenie stateczności cieplnej wybranego pomieszczenia.

0x01 graphic

Konstrukcja przegród i wartości współczynników charakteryzujących własności fizyczne zestawiono w tabeli na następnej stronie.

L.p

Nazwa

przegrody

i warstwy

0x01 graphic

[kg/m3]

d

[m]

0x01 graphic

[W/mK]

S24

[W/m2K]

R

[m2K/W]

D

[-]

1

2

3

4

Ściany zewnętrzne

Tynk cem-wap

Mur z pustaków MAX

Styropian

Cegła klinkierowa

1850

1110

30

1900

0,02

0,19

0,17

0,12

0,82

0,40

0,04

1,05

10,60

6,17

0,35

11,26

0,024

0,475

4,250

0,114

0,259

2,931

1,487

1,287

0x01 graphic

0x01 graphic

1

Ściany wewnętrzne

Ścianki gipsowo-kartonowe

1000

0,12

0,23

4,08

0,522

2,130

0x01 graphic

0x01 graphic

1

2

3

4

5

Strop nad piwnicą

Parkiet dębowy

Gładź cementowa

Styropian

Strop DZ-3

Tynk cementowy

800

2000

40

2000

0,022

0,035

0,05

0,23

0,015

0,22

1,20

0,04

1,00

1,20

5,65

12,07

0,35

9,28

12,07

0,100

0,029

1,250

0,230

0,013

0,565

0,350

0,438

2,134

0,157

0x01 graphic

0x01 graphic

1

2

3

Strop poddasza

Deski sosnowe

Wełna mineralna

Deski sosnowe

550

50

550

0,025

0,18

0,025

0,16

0,05

0,16

3,99

0,35

3,99

0,156

3,600

0,156

0,622

1,260

0,622

0x01 graphic

0x01 graphic

  1. Współczynniki przyswajania ciepła przez powierzchnię Ui oraz przenikania ciepła U

Strefa wyraźnych wahań temperatury obejmuje tynk cementowo - wapienny i częściowo mur z pustaków MAX.

U2 = s2 = 6,17 W/(m2K),

0x01 graphic

0x01 graphic
.

Przekrój ściany jest symetryczny, założono więc, że w środku przekroju współczynnik przyswajania ciepła przez materiał s = 0. Opór cieplny połowy grubości ściany wynosi:

0x01 graphic
.

0x01 graphic
,

0x01 graphic
.

Suma wskaźników bezwładności cieplnej 0x01 graphic
. Umowny środek przekroju stropu wyznacza połowa wartości sumy wskaźników bezwładności, która wynosi 0x01 graphic
. Od powierzchni sufitu do umownego środka przekroju przegrody wchodzą następujące warstwy:

Opór cieplny wełny mineralnej:

0x01 graphic
, natomiast grubość tej warstwy

0x01 graphic

0x01 graphic
,

0x01 graphic
.

0x01 graphic
.

Umowny środek przekroju stropu nad piwnicą wyznacza połowa wartości sumy wskaźników bezwładności, która wynosi 0x01 graphic
. Od powierzchni podłogi do umownego środka przekroju przegrody wchodzą następujące warstwy:

Opór cieplny części stropu DZ-3 wynosi:

0x01 graphic
, natomiast grubość tej warstwy

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic
,

0x01 graphic
,

0x01 graphic
.

0x01 graphic
.

  1. Współczynnik pochłaniania ciepła

0x01 graphic
,

0x01 graphic
,

0x01 graphic
,

0x01 graphic
,

0x01 graphic
.

  1. Zestawienie wyników obliczeń strat ciepła i pochłaniania ciepła przez poszczególne przegrody

Przegrody

Straty ciepła

Pochłanianie ciepła

k

[W/m2K]

A

[m2]

ti-te

[K]

0x01 graphic

[%]

Qp

[W]0x01 graphic

B

[W/m2K]

A

[m2]

B*A

[W/K]

Ściany zewnętrzne:

Skierowana na północ

Skierowana na zachód

Okna:

Skierowane na północ

Skierowane na zachód

Strop nad piwnicą

Strop nad parterem

Ściany wewnętrzne

0,192

0,192

2,0

2,0

0,591

0,183

1,279

8,507

12,13

2,86

1,80

27,7

27,7

26,33

40

40

40

40

10

40

0

20

15

20

25

15

20

0

65,33

93,16

228,8

144

163,71

202,76

0

3,854

3,854

1,852

1,852

2,818

2,072

3,277

8,507

12,13

2,86

1,80

27,7

27,7

26,33

32,786

46,749

5,297

3,334

78,059

57,39

86,283

0x01 graphic
0x01 graphic

0x01 graphic

Wniosek: Stateczność cieplna pomieszczenia jest wystarczająca, gdyż amplituda wahań temperatury powietrza w pomieszczeniu Ati = 1,12 K i jest mniejsza od 3 K.

  1. Sprawdzenie aktywności cieplnej podłogi

Podłoga, która będzie sprawdzana składa się z parkietu dębowego ułożonego na stropie DZ-3 o grubości 23 cm za pośrednictwem gładzi cementowej o grubości 3,5 cm.

d1 = 0,022 m, ρ1 = 800 kg/m3, cp1 = 2510 J/(kgK), λ1 = 0,22 W/(mK),

d2 = 0,035 m, ρ2 = 2000 kg/m3, cp2 = 840 J/(kgK), λ2 = 1000 W/(mK),

Czas kontaktu stopy z podłogą τ = 720 s.

0x01 graphic

0x01 graphic

Wniosek: Ponieważ V1 > 3 na aktywność cieplną podłogi ma wpływ tylko warstwa desek podłogowych.

0x01 graphic

Wniosek: Ze względu na aktywność cieplną parkiet dębowy o grubości 2,5 cm może być stosowany we wszystkich grupach pomieszczeń.

  1. Zestawienie zastosowanych materiałów termoizolacyjnych

Strop nad piwnicą

(9,07*7,68) m2 0,05 m =

3,48 m3

Posadzka na gruncie

(9,98*5,32) m2 0,05 m =

2,65 m3

Ściany zewnętrzne bez okien i drzwi

(10,96 m 3,00 m + 11,76 m 3,00 m + 14,12 m 3,00 m + 13,25 m2 2 - 2,43 m2 - 15,81 m2 - 11,67 m2) 0,17 m =

18,21 m3

Σ = 24,34 m3

Strop nad parterem

(30,4+9,51+2,43+1,98+6,7+7,2+3,5+10,65+27,7+13,8)0,18 m =

20,37 m3

Σ = 20,37 m3

  1. Wyznaczenie wartości wskaźnika sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynku (wskaźnik E [kWh/(m2a)]) metodą uproszczoną wg Załącznika G normy „PN-B-02025:1999, Obliczanie sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania budynków mieszkalnych i zamieszkania zbiorowego”

Pole powierzchni przegród ( w osiach przegród prostopadłych), przez które następują straty ciepła przez przenikanie:

- kuchnia 70 [m3/h]

- łazienka + oddzielne WC 80 [m3/h]

całkowity strumień powietrza wentylacyjnego 150 [m3/h]

Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania

1. Dane geometryczne budynku

Kubatura ogrzewana, m3 V = 365,031

Pole powierzchni przegród zewnętrznych, m2 A =413,64

Współczynnik kształtu, m-1 A/V = 1,133

      1. Straty ciepła przez przenikanie w sezonie ogrzewczym

0x01 graphic

Rodzaj przegrody

Ai

[m2]

Ui

[W/m2K]

Mnożnik stały

Ai*Ui*mnożnik stały

[kWh/a]

Ściany zewnętrzne

32,29

33,42

33,51

32,49

0,290

0,290

0,290

0,290

100

100

100

100

936,41

969,18

971,79

942,21

Okna

10,19

1,8

8,97

2,73

2,00

2,00

2,00

2,00

100

100

100

100

2038

360

1794

546

Strop nad parterem

113,87

0,232

100

2641,78

Strop nad piwnicą nieogrzaną

62,850

0,591

70

2600,1

Ściany oddzielające pomieszczenia ogrzewane od nieogrzewanych

24,36

0,253

70

431,42

Podłoga na gruncie w pomieszczeniach ogrzewanych - strefa 1

34,82

0,425

100

1479,85

Podłoga na gruncie w pomieszczeniach ogrzewanych - strefa 2

22,34

0,448

70

700,58

Ściany pomieszczeń ogrzewanych w piwnicy stykające się z gruntem

-

-

100

-

Strop nad przejazdem

-

-

100

-

Razem straty ciepła przez przenikanie w sezonie ogrzewczym, Qt [kWh/a]

16411,32

3. Straty ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego w sezonie ogrzewczym Qv

[kWh/a]

Strumień powietrza wentylacyjnego

150 [m3/h]

Straty ciepła na podgrzanie powietrza wentylacyjnego w sezonie ogrzewczym

5700 [kWh/a]

4. Zyski ciepła od promieniowania słonecznego w sezonie grzewczym Qs [kWh/a]

Orientacja

Pole powierzchni okien

Aoi

[m2]

Współcz.

przep.

promien.

TRi

Suma promieniowania całkowitego, Si

[kWh/m2*a]

Aoi*TRi*Si

[kWh/a]

S

10,19

0,62

350

2211,23

W

1,80

0,62

220

245,52

N

8,97

0,62

145

606,40

E

2,73

0,62

235

397,76

Razem zyski ciepła od promieniowania słonecznego w sezonie ogrzewczym

0x01 graphic
[kWh/a]

2076,55

5. Wewnętrzne zyski ciepła w sezonie ogrzewczym

Liczba osób N

80 N

Liczba mieszkań

Lm

275Lm

5,3(80N+275Lm)

[kWh/a]

4

320

1

275

3153,5

6. Sezonowe zapotrzebowanie na ciepło do ogrzewania Qh [kWh/a]

Qh = Qt + Qv - 0,9(Qs + Qi) = 16411,32 + 5700 - 0,9(2076,55 + 3153,5)

17404,77

7. Sprawdzenie wymagań

7.1. Wskaźnik sezonowego zapotrzebowaniana ciepło do ogrzania budynku

[kWh/m3a]

E = Qh/V = 17404,77/365,031 = 47,68

7.2. Wymagania

Współczynnik kształtu

A/V

[m-1]

Graniczny wskaźnik sezonowego zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania Eo

[kWh/m3a]

0x01 graphic

Eo = 29

Eo = 26,6 + 12A/V = 30,34

Eo = 37,4

Wskaźnik E =

0x01 graphic

= Eo

Fizyka Budowli



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Projekt fizyka budowli nr 2 Kopia
Projekt2, Fizyka Budowli - WSTiP
obrona projektu, Fizyka budowli
tabelki na fizyke, Budownictwo UTP, semestr 3, Fizyka Budowli, projekt 4 fizyka bud
Projekt fizyka budowli
Projekt 2 fizyka budowli
Projekt FIZYKA BUDOWLI
projekt fizyka budowli PLAN zaoczni?ww
Projekt 2 fizyka budowli
Projekt fizyka cyngiel, fizyka budowli- projekt autocad
FB Strona tytulowa projektu, Fizyka Budowli
Fizyka Budowli-projekt, fizyka budowli- projekt autocad, Fizyka budowli
fizyka budowli bilans, Budownictwo UTP, semestr 3, Fizyka Budowli, projekt 4 fizyka bud
projekt 4 fizyka budowli W, Budownictwo
Projekt fizyka budowli
Kopia 11111BADANIE FIZYKALNE

więcej podobnych podstron