Расчет температурного поля в многослойнойконструкции

Определим температуры на границах слоёв многослойной конструкции наружной стены, тепловой поток и глубина промерзания при следующих данных:

Рисунок 2.1–Наружная стена здания

- кирпич силикатный

λ₁ = 1,63 Вт/( м ∙°С); S₁ = Вт/(м² ∙°С);

- плиты пенополистирольные

λ₂ = 0,05 Вт/( м ∙°С); S₂ = 0,48Вт/(м² ∙°С);

Рисунок 2.2–Изменение температуры в наружной стене

Направление теплового потока? Определяем термическое сопротивление каждого слоя материала:

Для определения тепловой инерции стены находим термическое сопротивление отдельных слоев конструкции по формуле:

,

где δ – толщина рассматриваемого слоя, м;

λ – коэффициент теплопроводности данного слоя, Вт/(м∙°С).

Вычислим термическое сопротивление отдельных слоев:

- кирпич силикатный

(м²∙ ºС)/Вт;

- плиты пенополистирольные

(м²∙ ºС)/Вт;

- кирпич силикатный

(м²∙ ºС)/Вт;

=0,073+2,81+0,153=3,036(м²∙ ºС)/Вт.

Определим тепловой поток через трехслойную конструкцию при разности температур двух сред:

Вт/м²,

где t_в - температура внутреннего воздуха, °С;

t_н- температура наружного воздуха, °С .

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где t_x- температура в любой точке конструкции, °С;

R_x- часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями cтемпературами t₁ и t_x, (м² ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

ºС;

ºС;

Граница промерзания находится в слое кирпича глиняного обыкновенного.

Определяем глубину промерзания в слое и составляем пропорцию:

;

Отсюда х=0,067 м;

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δ_пр= х+0,25= 0,317 м.

Рисунок 2.3 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

Рассмотрим данную задачу в случае, когда температура наружного и внутреннего воздуха заменены друг с другом.

Направление теплового потока?

Рисунок 2.4 - Изменение температуры в наружной стене

Значение термического сопротивления всей конструкции и теплового потока в этом случае останется прежним:

0,073+2,81+0,153=3,036(м²∙ ºС)/Вт.

Вт/м².

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где t_x- температура в любой точке конструкции, °С;

R_x- часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями cтемпературами t₁ иt_x, (м² ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

ºС;

ºС;

Граница промерзания находится в слое бетона.

Определяем глубину промерзания в слое бетона и составляем пропорцию:

;

Отсюда х=0,068 м

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δ_пр= х+0,12=0,188 м.

Рисунок 2.5 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

Вывод: Глубина промерзания, в первом случае составляет 317 мм, во втором случае 188 мм. Экономически целесообразнее делать теплоизоляцию как представлено во втором случае, при этом точка росы переносится в наружный слой и стена незначительно промерзает в отличие от теплоизоляции, которая представлена во втором случае. При наружной теплоизоляции ограждающая конструкция аккумулирует тепло, потери тепла минимальны.