Теплотехнический расчет наружных стен
Раздел энерго- и ресурсосбережения
В условиях нарастающей экологической напряженности в мире проблема рационального использования и эффективного сбережения природных ресурсов становится важнейшей задачей жизнедеятельности любого государства.
Исключительно важное значение имеет не только сбережение сырьевых ресурсов, но и их повторное использование. Значение вторичных сырьевых ресурсов для поддержания экологически безопасного уровня воздействия на окружающую среду весьма значительно, в частности, их использование является одним из необходимых условий внедрения малоотходных и безотходных технологий.
Важную роль в утилизации (использовании) вторичных сырьевых ресурсов играет строительство и промышленность строительных материалов. Как известно, эти отрасли промышленности используют два вида сырья: природное и техногенное (вторичное).
В строительной индустрии находят широкое применение многие виды промышленных отходов и побочных продуктов. Приводим несколько примеров их использования.
В последние годы в нашей стране использование промышленных отходов, как в строительстве, так и в промышленности строительных материалов, заметно сократилось, что связано как с общим падением уровня промышленного производства, так и с отсутствием должного стимулирования использования вторичных ресурсов в производстве.
Ряд негативных показателей в мировом масштабе. За последние 100-130 лет бурного роста энергопотребления произошли глобальные изменения в природе:
1. более чем в три раза выросла концентрация углекислого газа в атмосфере;
2. содержание диоксида серы в атмосфере выросло почти на 80%;
3. содержание оксида углерода в атмосфере выросло почти на 100% (увеличилось вдвое).
В данной дипломной проекте при строительстве для эффективного использования ресурсов и энергии были приняты следующие меры:
1. установлены энергосберегающие окна ПВХ;
2. рассчитаны конструкции покрытия и наружной ограждающей стены для установления необходимой теплоизоляции;
3. установлены энергоэффективные лампы;
4. регулирование подачи тепла;
5. использование системы вентиляции с рекуперацией тепла;
Энергосберегающие окна
В целом энергосберегающие окна обладают рядом положительных качеств и преимуществ по сравнению с обычными:
1. более высокие показатели сопротивления теплопередаче (энергосберегающие стеклопакеты отражают энергию солнца в 3-4 раза больше, чем обычные стеклопакеты);
2. конденсат на внутренней стороне окна отсутствует;
3. за счет уменьшения теплопотерь снижаются расходы на тепло и электроэнергию, идущую на нужны отопления;
4. уменьшение тяги и холодного излучения;
5. отражение нейтрального цвета и большая светопропускаемость, вплоть до 80%;
Сравнительный анализ характеристик и эксплуатационных свойств стеклопакетов показывает: через ПВХ окна с обычным стеклопакетом уходит из помещений около 30-40% тепла от общего числа теплопотерь, использование же ПВХ окон с энергосберегающими стеклопакетами, теплопотери уже составят всего 10-20%.
Таким образом подобный оборот речи предполагает, что ранее изложенное приводит к далее изложенному выводу. Ну и где? , внедрение энергоэффективных окон без конструктивного решения всего оконного проема с учетом конвекции и организации воздухообмена зачастую приводит к обратному эффекту, т. е. к снижению теплозащитных качеств окон в условиях эксплуатации и ухудшению условий для проживания. Решение вопроса адекватного воздухообмена потребует применения систем механической вентиляции.
Теплоизоляция
Структура применяемых в Беларуси теплоизоляционных материалов достаточно близка к структуре, сложившейся в передовых зарубежных странах. В основном это минераловатные изделия (более 65%), на стекловатные материалы приходится 8%, еще 20% - на пенопласты, доля теплоизоляционных бетонов не превышает 3%, вспученного перлита, вермикулита и изделий на их основе - 2-3, а на остальные виды эффективных теплоизоляционных материалов приходится 1-2%. При использовании эффективных теплоизоляционных материалов по периметру здания с каждого его метра за счет уменьшения толщины наружных ограждающих конструкций высвобождается примерно по 0,25 кв. м полезной площади. Также многослойные системы наружного утепления позволяют снизить нагрузку на фундамент, а стало быть, сократить расходы на его возведение.
Одним из наиболее динамично развивающихся считается сегмент экструдированного пенополистирола, ежегодный рост которого оценивается в 25-30%. Он отличается самым низким коэффициентом теплопроводности 0,03 и практически нулевым показателем влагопоглощения (за 30 суток в воде набирает всего 2-5% влаги).
Основной проблемой является то, что в настоящее время малоизученным остается вопрос долговечности теплоизоляционного материала при эксплуатации в ограждающих конструкциях. В первую очередь это относится к волокнистым утеплителям и пенопластам. Имеющиеся результаты свидетельствуют о том, что срок службы теплоизоляционного материала из стекловолокна или на основе минеральной ваты составляет 25-30 лет. По прошествии этого срока начинает возрастать коэффициент теплопроводности.
Теплотехнический расчет наружных стен
Это здесь зачем? Уже один раз просчитали в архитектурном разделе
Исходные данные:
1. Здание расположено в городе Гомеле;
2. Конструкция стены предоставлена на рисунке 1;
3. Расчетная температура внутреннего воздуха жилых зданий tн=18оС; относительная влажность воздуха φв=55%, таблица 4.1. [ТКП 45-2.04-43-2006* (02250)], условия эксплуатации покрытия общественного здания в зимний период: А, таблица 4.2 [ТКП 45-2.04-43-2006*(02250)];
4. Теплотехнические характеристики материалов, принимаемые по приложению А [ТКП 45-2.04-43-2006*(02250)] (таблица А.1, графа А), представлены в таблице 1.
Рис 7.2.1. - Наружная стена: 1 – наружный слой штукатурки, 2 – кирпич керамический, 3 – утеплитель типа «Пеноплекс», 4 – кирпич керамический, 5 – внутренний слой штукатурки
Таблица 7.2.1 – Теплотехнические показатели строительных материалов стены
№ | Наименование материала | λ,Вт/ м·̊С | δ,м | S, Вт/ (м2·̊С) | γ,кг/м3 |
Штукатурка | 0,13 | 0,02 | 2,03 | ||
Кирпич керамический | 0,63 | 0,38 | 7,91 | ||
Утеплитель типа «Пеноплекс» | 0,051 | 0,33 | |||
Кирпич керамический | 0,63 | 0,12 | 7,91 | ||
Штукатурка | 0,13 | 0,02 | 2,03 |
Теплотехнический расчет плиты покрытия выполняем исходя из условия:
,
где Ro – приведенное сопротивление теплопередаче теплотехнически однородного покрытия, м2·оС/Вт, определяемое по формуле:
,
где – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2·оС), принимаемый по таблице 5.4 [ТКП 45-2.04-43-2006* (02250)],
=8,7 Вт/(м2·оС);
,
,
,
,
– толщина материала слоя плиты покрытия, м;
,
,
,
– коэффициент теплопроводности материалов слоя плиты покрытия в условиях эксплуатации;
– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2·оС), принимаемый по таблице 5.7 [ТКП 45-2.04-43-2006* (02250)],
=12 Вт/(м2·оС);
– нормативное сопротивление теплоотдаче плиты покрытия, (м2·оС)/Вт, согласно таблице 5.1 [ТКП 45-2.04-43-2006* (02250)];
=3,2 (м2·оС)/Вт.
Для нахождения толщины слоя утеплителя из пенополистирольных плит (δ3) принимаем приведенное сопротивление теплопередаче теплотехнически однородной плиты покрытия равным нормативному сопротивлению теплопередаче плиты покрытия:
Ro=Rт.норм. = 3,2(м2·оС)/Вт ,
или
,
Отсюда
Тепловую инерцию ограждающей конструкции следует рассчитывать по формуле:
,
где R1, R2, R3, R4 — термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции, м2×°С/Вт, определяемое по формуле
,
где d — толщина слоя, м;
l— коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м·°С;
S1, S2, S3, S4 — расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции в условиях эксплуатации по таблице 4.2, Вт/(м2×°С), принимаемый по приложению А[ ].
Тепловая инерция стены
тогда tн определяем по средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.
tн= −24 °С
Принимаем
Тогда
Проверять условие не требуется, так как согласно пункту 5.16 [ТКП 45-2.04-43-2006*(02250)] это условие учитывается при расчете приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных) для зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или зимой), и зданий с расчетной температурой воздуха 12 оС и ниже.