Помощь студентам в учебе
Теплотехнический расчет строительно-монтажных узлов на дискретных связях методом конечных элементов в САЕ - системе
|
Введение
1 Информационный обзор 11
1.1 Обзор актуальных вопросовпо разработкам полноценных,
перспективных концепции строительной отрасли жилых домов 11
1.1.1 История расчетов температурных полей 13
1.1.2 Требования к оболочке здания 16
1.1.3 «Мостики холода» 17
1.1.4 Критерия предъявляемы к ограждающим конструкциям как
объектам проектирования теплозащиты зданий 19
1.1.5 Решение задач теплопроводности методом конечных элементов 21
1.1.6 Постановка задач расчёта температурных полей в строительных
конструкциях 23
1.1.7 Граничные условия в задачах расчёта температурных полей в
строительных конструкциях 24
1.1.8 Физические величины, вычисляемые при расчётах
температурных полей 26
1.1.9 Обработка результатов полученных при определении тепловых
потоков и термических сопротивлений ограждающих конструкций 35
Qg Выводы 37
2 Теплотехнический расчет строительно-монтажных узлов на дискретных связях методом конечных элементов в САЕ - системе 38
2.1.1 Исходные данные для работы 38
2.1.2 Проверка нормативных требования тепловой защиты зданий ... 41
2.1.3 Расчет приведенного сопротивления теплопередаче фрагмента
наружной ограждающей конструкции 42
2.1.4 Методология обработки результатов теплотехнических расчетов и определения параметров дополнительной плотности теплового потока .... 44
2.1.5 Геометрические характеристики проекций элементов 48
2.1.6 Расчет удельных потерь теплоты, обусловленных элементами
стеновой панели 50
2.1.7 Расчет приведенного сопротивления теплопередаче стены 52
2.1.8 Санитарно-гигиенический расчет железобетонных панельных панелей 54
2.1.9 Анализ карты распределение температурного поля стенового элемента и определение плотности теплового потока через гладь стеновой панели 55
3 Определение проблемных участков в узлах примыкания стеновых панелей Н- 52 с Н-12, Н-12 с Н-6 и Н-52 с Н-12 с плитой перекрытия 66
3.1.1 Расчетные области для вертикальных узлов соединения Н-52 с Н-12 66
3.1.2 Расчетные области для вертикальных узлов соединения Н-52 с Н-6 72
3.1.3 Расчетные области для вертикальных узлов соединения Н-52 и
Н-12 с плитой перекрытия 78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
Список литературы 86
1 Информационный обзор 11
1.1 Обзор актуальных вопросовпо разработкам полноценных,
перспективных концепции строительной отрасли жилых домов 11
1.1.1 История расчетов температурных полей 13
1.1.2 Требования к оболочке здания 16
1.1.3 «Мостики холода» 17
1.1.4 Критерия предъявляемы к ограждающим конструкциям как
объектам проектирования теплозащиты зданий 19
1.1.5 Решение задач теплопроводности методом конечных элементов 21
1.1.6 Постановка задач расчёта температурных полей в строительных
конструкциях 23
1.1.7 Граничные условия в задачах расчёта температурных полей в
строительных конструкциях 24
1.1.8 Физические величины, вычисляемые при расчётах
температурных полей 26
1.1.9 Обработка результатов полученных при определении тепловых
потоков и термических сопротивлений ограждающих конструкций 35
Qg Выводы 37
2 Теплотехнический расчет строительно-монтажных узлов на дискретных связях методом конечных элементов в САЕ - системе 38
2.1.1 Исходные данные для работы 38
2.1.2 Проверка нормативных требования тепловой защиты зданий ... 41
2.1.3 Расчет приведенного сопротивления теплопередаче фрагмента
наружной ограждающей конструкции 42
2.1.4 Методология обработки результатов теплотехнических расчетов и определения параметров дополнительной плотности теплового потока .... 44
2.1.5 Геометрические характеристики проекций элементов 48
2.1.6 Расчет удельных потерь теплоты, обусловленных элементами
стеновой панели 50
2.1.7 Расчет приведенного сопротивления теплопередаче стены 52
2.1.8 Санитарно-гигиенический расчет железобетонных панельных панелей 54
2.1.9 Анализ карты распределение температурного поля стенового элемента и определение плотности теплового потока через гладь стеновой панели 55
3 Определение проблемных участков в узлах примыкания стеновых панелей Н- 52 с Н-12, Н-12 с Н-6 и Н-52 с Н-12 с плитой перекрытия 66
3.1.1 Расчетные области для вертикальных узлов соединения Н-52 с Н-12 66
3.1.2 Расчетные области для вертикальных узлов соединения Н-52 с Н-6 72
3.1.3 Расчетные области для вертикальных узлов соединения Н-52 и
Н-12 с плитой перекрытия 78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 85
Список литературы 86
Переход строительной отрасли на повышенные нормативные требования к тепловой защиты зданий и сооружений повлекло к появлению ряда неопределенностей как спроектирование тепловой защиты ограждающих конструкций (ОК), так и его дальнейшая эксплуатация.
На рынке строительства без серьезных научно обоснованных исследований и достаточно низкого качества экспериментальной проверки на нормативные требования распространение получали многослойные конструкции,проектирование которых основывались на методологии проектирования однослойных стен. Система образования при подготовке специалистов для данной области вооружена учебной литературой для высших учебных заведений изданные в 80х годах прошлого века, которая опирается на устаревшие научные и нормативные базы. Данная проблема была решена и изменена в 1995 и 2003 годах. Исключение составляет учебник Соловьева А.К. «Физика среды» [30], которая вышло в свет тиражом 1000 экземпляров,изданный в 2008 году не решало проблемы обеспечения вузов учебной литературой.
В современном мире ведущими специалистами накоплен определенный опыт в области исследования,проектирования и эксплуатации многослойных ОК повышенными свойствами тепловой защиты, которая стала основанием к появлению для обобщения этого опыта в различных учебных изданиях и научных трудах.
В настоящее время проекты многоквартирных многоэтажных жилых зданий стараются спроектировать максимально индивидуализированными, активно применяя современные отечественные и зарубежные технологии, в широком диапазоне архитектурные приёмы и планировочные решения. Отказ от массовости применения в строительстве типовых серий ОК, позволявших в свое время тиражирование типовых проектов многоквартирных многоэтажных домов, привязывая подрядчика в соответствии с характером строительных площадок и всевозможными существующими архитектурные изыскания, приобрел положительный эффект на приобретения внешнего облика для современных микрорайонов и застраиваемых участков.
Не смотря на это, с учётом различных негативных проявлений в экономике, для полноценного обеспечения различных слоев населения, так называемые жильё «Эконом» класса, массово внедряют типовые проекты, особенно при застройке жилых комплексов, но при всем этом многообразия не забывая уделять особое внимание в обеспечении понимания индивидуального облика уже действующих в эксплуатации гражданских зданий и его гармоничному увязыванию однотипных по конструкции зданий в оригинальную архитектурную ансамблю.
Если раньше, по внешнему облику многоквартирного жилого дома могли предугадывать расположение квартир на площадке строительной планировки, сколько в конкретной квартире жилых комнат и какие возможные планировочные решения используются в проекте, то на сегодняшней время это предугадывать практически является трудоёмкой задачей.И в связи с этим обоснованно появляется вопросы о подготовке всесторонне обоснованного проекта многоквартирного жилого дома. Причем, с учётом современных актуализированных нормативно-технических требований, в т.ч. и требований по энергоэффективности зданий и сооружений согласно федеральному закону РФ.
Современные действующие в строительной отрасли всевозможные ГОСТы, СП, СанПиНы, различные Постановления разного уровня, Законы и Указы РФ, исполняются на территории Российской Федерации, затрагивают все этапы проектирования здания и дальнейшего их эксплуатации.
Актуализированы новые нормативно-технические требования к минимальному классу энергоэффективности многоквартирных жилых домов. В перспективе с 2016 г. предполагается введение в эксплуатацию зданий с классом энергетической эффективности не ниже «Класс В+», а с 2020 г. не ниже «Класса В++»[1, 2]. Кроме всех новшеств вводимых требований, не решенной проблемой в процессе проектировании многоквартирных домов, которые бы удовлетворяли вышеизложенные поставленные требования, на сегодняшней день остаются вопросы инженерных коммуникационных систем [3].
Поэтому, в целях обеспечения нововводимых требований проектировщики в строительной отрасли применяют всевозможные инновационные решения, как в области проектирования, так и в области внедрения в строительстве современных энергосберегающих материалов. Тем не менее, в настоящее время отсутствие все различных законодательных актов затрудняет его продвижению.Явным упущением в решаемых задачах является особые требования к местам застойных зон в жилых комнатах многоквартирного дома, что является головной проблемой на стадии проектирования из-за не учета особенности подвижности воздушных масс в комнатах и тем более не корректной организации скорости воздушного потока. Проектировщики, не имея инструмента для успешной реализации своих проектов, зачастую ограничивались лишь укрупненными теплотехническими расчётами ОК с использованием теплотехническими атласами, изданные еще в прошлом веке для типовых конструкций здания. Такой минимизационный подход к создаваемым проектам не позволительно в современном мире. Не экономическими и финансовыми затратами в получении сверхприбыли в полной мере застройщики должны думать, а активно вносить в план мероприятий решения задач в обеспечении комфортности среды обитания для эксплуатирующего населения, что в последующем позволит повышению продолжительности жизни, и как следствие приобретает ценность в создаваемых проектах.
В данной выпускной квалификационной работе проведены классические теплотехнические расчеты общеизвестные проектировщикам и специалистам в данной области по методике СП, а также численным моделированием методом конечных элементов решены ряд актуальнейших задач застройщика в проблемных зонах с различной комбинацией теплотехническими неоднородностями, которые возникают, как правило,уже в процессе эксплуатации.
Поставленная задача решается программным инструментом численного моделирования с различной постановкой сложных многокретериальных условий, как например, организация воздушных потоков, как внутреннего, так и наружного воздуха. А также решается задачи по тепло- массообменным процессам на основе метода конечных объемов с использованием программных комплексов в симбиозе STAR-CCM+ v8.02.011, а также в процессе теплотехнического расчёта в программном продукте ELCUT 6.1.
На рынке строительства без серьезных научно обоснованных исследований и достаточно низкого качества экспериментальной проверки на нормативные требования распространение получали многослойные конструкции,проектирование которых основывались на методологии проектирования однослойных стен. Система образования при подготовке специалистов для данной области вооружена учебной литературой для высших учебных заведений изданные в 80х годах прошлого века, которая опирается на устаревшие научные и нормативные базы. Данная проблема была решена и изменена в 1995 и 2003 годах. Исключение составляет учебник Соловьева А.К. «Физика среды» [30], которая вышло в свет тиражом 1000 экземпляров,изданный в 2008 году не решало проблемы обеспечения вузов учебной литературой.
В современном мире ведущими специалистами накоплен определенный опыт в области исследования,проектирования и эксплуатации многослойных ОК повышенными свойствами тепловой защиты, которая стала основанием к появлению для обобщения этого опыта в различных учебных изданиях и научных трудах.
В настоящее время проекты многоквартирных многоэтажных жилых зданий стараются спроектировать максимально индивидуализированными, активно применяя современные отечественные и зарубежные технологии, в широком диапазоне архитектурные приёмы и планировочные решения. Отказ от массовости применения в строительстве типовых серий ОК, позволявших в свое время тиражирование типовых проектов многоквартирных многоэтажных домов, привязывая подрядчика в соответствии с характером строительных площадок и всевозможными существующими архитектурные изыскания, приобрел положительный эффект на приобретения внешнего облика для современных микрорайонов и застраиваемых участков.
Не смотря на это, с учётом различных негативных проявлений в экономике, для полноценного обеспечения различных слоев населения, так называемые жильё «Эконом» класса, массово внедряют типовые проекты, особенно при застройке жилых комплексов, но при всем этом многообразия не забывая уделять особое внимание в обеспечении понимания индивидуального облика уже действующих в эксплуатации гражданских зданий и его гармоничному увязыванию однотипных по конструкции зданий в оригинальную архитектурную ансамблю.
Если раньше, по внешнему облику многоквартирного жилого дома могли предугадывать расположение квартир на площадке строительной планировки, сколько в конкретной квартире жилых комнат и какие возможные планировочные решения используются в проекте, то на сегодняшней время это предугадывать практически является трудоёмкой задачей.И в связи с этим обоснованно появляется вопросы о подготовке всесторонне обоснованного проекта многоквартирного жилого дома. Причем, с учётом современных актуализированных нормативно-технических требований, в т.ч. и требований по энергоэффективности зданий и сооружений согласно федеральному закону РФ.
Современные действующие в строительной отрасли всевозможные ГОСТы, СП, СанПиНы, различные Постановления разного уровня, Законы и Указы РФ, исполняются на территории Российской Федерации, затрагивают все этапы проектирования здания и дальнейшего их эксплуатации.
Актуализированы новые нормативно-технические требования к минимальному классу энергоэффективности многоквартирных жилых домов. В перспективе с 2016 г. предполагается введение в эксплуатацию зданий с классом энергетической эффективности не ниже «Класс В+», а с 2020 г. не ниже «Класса В++»[1, 2]. Кроме всех новшеств вводимых требований, не решенной проблемой в процессе проектировании многоквартирных домов, которые бы удовлетворяли вышеизложенные поставленные требования, на сегодняшней день остаются вопросы инженерных коммуникационных систем [3].
Поэтому, в целях обеспечения нововводимых требований проектировщики в строительной отрасли применяют всевозможные инновационные решения, как в области проектирования, так и в области внедрения в строительстве современных энергосберегающих материалов. Тем не менее, в настоящее время отсутствие все различных законодательных актов затрудняет его продвижению.Явным упущением в решаемых задачах является особые требования к местам застойных зон в жилых комнатах многоквартирного дома, что является головной проблемой на стадии проектирования из-за не учета особенности подвижности воздушных масс в комнатах и тем более не корректной организации скорости воздушного потока. Проектировщики, не имея инструмента для успешной реализации своих проектов, зачастую ограничивались лишь укрупненными теплотехническими расчётами ОК с использованием теплотехническими атласами, изданные еще в прошлом веке для типовых конструкций здания. Такой минимизационный подход к создаваемым проектам не позволительно в современном мире. Не экономическими и финансовыми затратами в получении сверхприбыли в полной мере застройщики должны думать, а активно вносить в план мероприятий решения задач в обеспечении комфортности среды обитания для эксплуатирующего населения, что в последующем позволит повышению продолжительности жизни, и как следствие приобретает ценность в создаваемых проектах.
В данной выпускной квалификационной работе проведены классические теплотехнические расчеты общеизвестные проектировщикам и специалистам в данной области по методике СП, а также численным моделированием методом конечных элементов решены ряд актуальнейших задач застройщика в проблемных зонах с различной комбинацией теплотехническими неоднородностями, которые возникают, как правило,уже в процессе эксплуатации.
Поставленная задача решается программным инструментом численного моделирования с различной постановкой сложных многокретериальных условий, как например, организация воздушных потоков, как внутреннего, так и наружного воздуха. А также решается задачи по тепло- массообменным процессам на основе метода конечных объемов с использованием программных комплексов в симбиозе STAR-CCM+ v8.02.011, а также в процессе теплотехнического расчёта в программном продукте ELCUT 6.1.
Стеновые панели Н-52, Н-12 и Н-6 в многоквартирном доме со строительным номером 21-24 ж.р. Замелекесье города Набережные Челны»полностью удовлетворяет требованиям СП 50.13330.2012.
Узлы примыкания стеновых панелей как горизонтальных, так и вертикальных Н-52, Н-12 удовлетворяют требованиям частично.При высоких значениях влажности в среде помещения расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности,паропроницаемости увеличиваются. За отопительный период эксплуатации здания доля влагонасыщения строительными материалами может достичь максимальных значений. Перестановка отопительного прибора на торцевую стену Н-52 и Н-12 позволяет защитить данный элемент.
Узлы примыкания стеновых панелей как горизонтальных, так и вертикальных Н-12, Н-6 не удовлетворяют требованиям.При высоких значениях влажности в среде помещения расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности,паропроницаемости увеличиваются.
Узлы примыкания стеновых панелей как горизонтальных, так и вертикальных Н-52, Н-12 удовлетворяют требованиям частично.При высоких значениях влажности в среде помещения расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности,паропроницаемости увеличиваются. За отопительный период эксплуатации здания доля влагонасыщения строительными материалами может достичь максимальных значений. Перестановка отопительного прибора на торцевую стену Н-52 и Н-12 позволяет защитить данный элемент.
Узлы примыкания стеновых панелей как горизонтальных, так и вертикальных Н-12, Н-6 не удовлетворяют требованиям.При высоких значениях влажности в среде помещения расчетные теплотехнические показатели строительных материалов и изделий, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности,паропроницаемости увеличиваются.