Однородной ограждающей конструкции

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время на отопление зданий расходуется 40 % всего добываемого топлива. В связи с этим при проектировании ограждающих конструкций зданий необходимо учитывать не только санитарно-гигиенические требования, но и экономические, включающие в себя единовременные затраты на создание конструкций и ежегодные расходы на возмещение потерь тепла за отопительный период.

Целью настоящих указаний является практическое освоение студентами при выполнении курсового и дипломного проектов методики решения теплотехнических задач, возникающих в процессе проектирования зданий.

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ.

Теоретические предпосылки

Сопротивление теплопередаче следует принимать равным экономически целесообразному R_{Т эк}., определяемому по формуле (5.1) [1], но не менее требуемого сопротивления теплопередаче R_{Т тр}, определяемого по формуле (5.2) [1], и не менее нормативного сопротивления теплопередаче R_{Т норм.}, приведенного в таблице 5.1 [1]

м²•⁰С, (1)

где n – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 5.3 [1];

t_В - расчётная температура внутреннего воздуха, ^оС, принимаемая по таблице 4.1 [1];

t_Н - расчётная зимняя температура наружного воздуха, ^оС, принимаемая по таблице 4.3 с учётом тепловой инерции ограждающих конструкций D (за исключением заполнений проёмов) по таблице 5.2 [1];

λ_В - коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²·^оС), принимаемый по таблице 5.4 [1];

t_В - расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, ^оС, принимаемый по таблице 5.5 [1];

Тепловую инерцию ограждающей конструкции D следует определять по формуле:

D = R₁·s₁+ R₂·s₂+……+ R_n·s_n , (2)

где R₁, R₂,.. R_n - термические сопротивления отдельных слоёв ограждающей конструкции, м²·^оС/Вт, определяемые по формуле (5.5) [1];

s₁, s₂,… s_n - расчётные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоёв ограждающей конструкции в условиях эксплуатации, Вт/(м²·^оС), по таблице 4.2, принимаемые по приложению А [1];

Ограждения считаются "лёгкими" при D ≤ 1,5; "малой массивности" при 1,5≤ D ≤ 4; "средней массивности" при 4≤ D≤7 и массивными при D > 7.

Определение сопротивления теплопередаче

однородной ограждающей конструкции

В соответствии с требованиями СНБ 2.04.01-97 "Строительная теплотехника" сопротивление теплопередаче наружного ограждения определяется, исходя из стационарных условий теплопередачи, которые характеризуются постоянством во времени величины теплового потока и температуры ограждения.

Общее сопротивление теплопередаче определяется по формуле:

, м²•⁰С/Вт (3)

где λ_В - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²·^оС), для стен, полов и гладких потолков λ_В = 8,7 Вт/(м²·^оС), (таблица 5.4 СНБ 2.04.01-97);

R_к - термическое сопротивление ограждающей конструкции, м²·^оС/Вт, определяемое: однородной - по формуле (5.5); многослойный в соответствии с 5.10 и 5.11 (СНБ 2.04.01 - 97).

λ_н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий. Для наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами λ_н =23 Вт/(м²·^оС) (табл. 5.7 СНБ 2.04.01-97);

δ - толщина слоя, м;

λ - коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции в условиях эксплуатации, согласно таблице 4.2, Вт/(м²·^оС), принимаемый по приложению А [1].

ПРИМЕР 1.

Рассчитать общее сопротивление теплопередаче однослойной наружной стены из газосиликатных блоков, имеющей с обеих сторон защитно-отделочные слои из известково песчаного и цементно-песчаного раствора

1- известково-песчаная штукатурка

δ = 0,02 м, ρ = 1600 кг/м³,

2- газосиликатные блоки, δ = 0,39 м,

ρ = 600 кг/м³,

3- цементно-песчаная штукатурка,

δ = 0,02 м, ρ = 1800 кг/м³.

Данные конструктивного решения стены и величины теплотехнических показателей сводятся в таблицу

№ слоя	Материал	Толщина слоя δ, м	Плотность материала, ρ, кг/м3	Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м•оС)
1.	Известково-песчаная штукатурка	0,02		0,81
2.	Газосиликатные блоки	0,39		0,19
3.	Цементно-песчаная штукатурка	0,02		0,93

Решение.

Общее сопротивление теплопередаче рассчитываем по формуле (3)

ПРИМЕР 2

Определить толщину утеплителя наружной стены кирпичного жилого дома в условиях зимы г. Новополоцка.

Конструкция стены:

1- известково-песчаная штукатурка

ρ= 1600 кг/м³ , δ=0,02 м

2- блоки из ячеистого бетона

ρ=800 кг/м³ ,δ=0,19 м

3- пенополистирол

ρ=35 кг/м³ ,δ=Х м

4- кирпич керамический

ρ=1600 кг/м³ ,δ=0,25 м

5- цементно - песчаная штукатурка

ρ=1800 кг/м³ ,δ=0,02 м

№ слоя	Материал	Толщина слоя δ, м	Плотность материала , ρ кг/м3	Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м•оС)
1.	Известково-песчаная штукатурка	0,02		0,81
2.	Ячеистый бетон	0,19		0,37
3.	Пенополистирол	х		0,05
4.	Кирпич керамический	0,25		0,78
5.	Цементно-песчаная штукатурка	0,02		0,93

Решение.

1. Производим определение величины требуемого сопротивления теплопередаче

R_{т тр}

где n = 1 (табл. 5.3) [1];

t_в=18^оС

α _в = 8,7 (табл. 5.4) [1];

Δt_в = 6^оС (табл. 5.5) [1];

Для определения t_н задаёмся величиной тепловой инерции ограждения 4<Д≤7,

t_н=(-26-30) : 2 = -28^оС;

R_{т тр}= м^{2 о}С/Вт

2. Определение толщины утеплителя. Так как R_{т тр} меньше R_{т норм.} производим расчёт по определению толщины утеплителя на основе величины

R_{т норм} ≥ 2,0 м^{2 0}С/Вт (табл. 5.1) [1].

Откуда Х = δ₃0,048 ≈ 0,05 (м)

Принимаем толщину утеплителя 0,05м, при этом толщина стены будет 0,49 м.

3. Производим расчёт по определению величины сопротивления теплопередаче на основе принятой толщины утеплителя:

R_Т = 0,114 + 0,027 + 0,513 + 1 + 0,321 + 0,021 + 0,043 = 2,039 м^{2 0}С/Вт.

ПРИМЕР 3

Определить толщину утеплителя наружной трёхслойной стеновой панели

1. Керамзитобетон ρ=1800 кг/м³, δ = 0,11м.

2. Пенополистирол ρ = 35 кг/м³, δ = Х м.

3. Керамзитобетон ρ= 1800 кг/м³, δ=0,08 м

№ слоя	Материал	Толщина слоя δ, м	Плотность материала , ρ, кг/м3	Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м•оС)
	Керамзитобетон	0,11		0,92
	Пенополистирол	Х		0,05
	Керамзитобетон	0,08		0,92

Решение:

1. Производим определение требуемого сопротивления теплопередаче по формуле (1)

,

где n = 1 (табл. 5.3) [1];

t_в=18^оС

α _в = 8,7 (табл. 5.4) [1];

Δt_в = 6^оС (табл. 5.5) [1];

Для определения t_н задаёмся величиной тепловой инерции ограждения 4<Д≤7,

t_н=(-26-30) : 2 = -28^оС;

R_{т тр}= м^{2 о}С/Вт