Пример 1. Теплотехнический расчет однородной ОК

Задание: подобрать толщину утепляющего слоя для двухслойной стеновой панели, эксплуатируемой в жилом здании в г. Москве. Конструкция панели: внутренний несущий слой – железобетон, 100 мм, утепляющий слой – керамзитобетон на керамзитовом песке плотностью g₀=1600 кг/м³, наружный отделочный слой – штукатурка из цементно-песчаного раствора, 20 мм. Максимальная толщина стеновой панели – 500 мм.

1. Определяем требуемое приведенное сопротивление ОК теплопередаче из условий энергосбережения:

По СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» определяем для г. Москвы:

В соответствии с главой СНиП «Жилые здания» расчетную температуру внутреннего воздуха принимаем 18 °С, т.к. .

Вычисляем градусо-сутки отопительного периода:

По табл. 1, применяя интерполяцию, определяем значение : для стен жилых зданий при ГСОП=4000 °С×сут, м²×°С/Вт, а при ГСОП=6000 °С×сут, м²×°С/Вт. Геометрическая интерпретация линейной интерполяции представлена на рисунке. Значение , соответствующее ГСОП=4601 °С×сут, вычисляем:

.

2. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче из санитарно-гигиенических и комфортных условий:

По табл. 2 коэффициент n, учитывающий положение ОК по отношению к наружному воздуху равен 1.

По табл. 3 нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и внутренней поверхностью ОК Dt^н=4 °С.

По табл. 4 коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ОК a_в=8,7 Вт/м²×°С.

.

В дальнейший расчет вводим значение , полученное из условия энергосбережения, как максимальное.

3. По карте приложения 1 зона влажности – нормальная. Влажностный режим помещений нормальный (в соответствии с главой СНиП «Жилые здания» и табл. 6). По табл. 7 условия эксплуатации ОК – Б.

4. По приложению 2 принимаем расчетные коэффициенты теплопроводности использованных в конструкции материалов:

железобетон - l₁=2,04 Вт/м×°С;

керамзитобетон на керамзитовом песке плотностью 1600 кг/м³ - l₂=0,79 Вт/м×°С;

цементно-песчаный раствор - l₃=0,93 Вт/м×°С.

5. В основном условии теплотехнического расчета приравниваем правую и левую части, подставляем выражение для R_o и раскрываем его для случая трехслойной ОК:

.

6. Выражаем из последнего уравнения толщину утепляющего слоя и вычисляем ее:

.

7. Вывод: толщина утепляющего слоя в 2,2 м нереальна для данной конструкции, так как общая толщина стеновой панели будет составлять при этом 0,1+2,2+0,02=2,32 м, а вес панели размером 3´3 м будет не менее (0,1´2500+2,2´1600+0,02´1800)´3´3=34254 кг (2500 и 1800 кг/м³ – плотности соответственно железобетона и цементно-песчаного раствора в сухом состоянии). Таким образом, применение для утепляющего слоя керамзитобетона на керамзитовом песке плотностью 1600 кг/м³ невозможно при заданных условиях эксплуатации.

8. Определим требуемый коэффициент теплопроводности утепляющего слоя при максимальной толщине панели 500 мм. Толщина утепляющего слоя при этом может составить d₂=0,5–0,1–0,02=0,38 м.

Для этого выразим из общего условия теплотехнического расчета не толщину, а коэффициент теплопроводности утепляющего слоя:

.

По приложению 2 определяем, что из легких бетонов, применяемых в производстве двухслойных панелей, близким коэффициентом теплопроводности обладает газобетон и пенобетон плотностью 300 кг/м³ (l=0,13 Вт/м×°С).

9. Вывод: принимаем следующую конструкцию двухслойной стеновой панели для эксплуатации в жилом здании г. Москвы: несущий слой – железобетон, 100 мм, утепляющий слой – газобетон плотностью 300 кг/м³, 380 мм, отделочный слой – цементно-песчаный раствор, 20 мм.

Приведенное сопротивление теплопередаче стеновой панели данной конструкции составляет

,

что больше требуемого сопротивления теплопередаче .