Определение распределения температуры по сечению наружной стены и на ее поверхностях

Связи практически изменяют сопротивления теплопередаче тех слоев, в которые они заложены. Однако считают, что сопротивление теплопередаче равномерно уменьшается в каждом слое и на поверхностях с коэффициентом пропорциональности, равным коэффициенту теплотехнической однородности r =0,83.

Рисунок 2. Схема обозначения температуры по сечению стены

Распределение температуры по толщине конструкции, схема которогопредставлена на рисунке (2) определяется по формуле:

(13)

Температура на внутренней поверхности наружного угла определяется по формуле [8]:

(14)

Пример определения приведенного сопротивления теплопередаче непрозрачной неоднородной ограждающей конструкции

Рассматривается четырехслойная стена (рисунок П1), строительный материал, его плотность и толщина каждого слоя которой указаны в таблица П3 (нумерация слоев снаружи внутрь):

0,5 м – шаг раскладки гибких связей.

Рисунок П1. Схема сечения наружной стены (номера слоев соответствуют таблице П3)

Район строительства здания относится к нормальной влажностной зоне (п.1.1.1). В здании поддерживается сухой влажностный режим (п. 1.1.2).

По таблице 9 определяем, что при сухом влажностном режиме помещения и нормальной зоне влажности района строительства все ограждения объекта находятся в условиях эксплуатации, относящихся к градации А.

По таблице 10 находим теплотехнические показатели строительных материалов и заносим их в таблицу П3:

Таблица П3

Материал слоя	Плот-ность матери-ала ρо, кг/м3	Толщина слоя , м	Удельная теплоемкость материала , кДж/(кг.оС)	Характеристики материалов
теплопро-водность , Вт/(м.оС)	теплоус-воение , Вт/(м2.оС)	паропро-ница-емость , мг/(м.ч.Па)
1. Штукатурка (сложный раствор)		0,02	0,84	0,7	8,95	0,098
2. Плиты минераловатные из каменного волокна		?	0,84	0,042	0,53	0,32
3. Кладка из сплошного глиняного кирпича на цементно-песчанном растворе		0,25	0,88	0,7	9,2	0,11
4. Штукатурка (цементно-песчаный раствор)		0,02	0,84	0,76	9,6	0,09

Геометрические и конструктивные особенности рассчитываемого здания:

Периметр одного окна: 7 м.

Площадь окна: 3 м².

Количество окон в здании: 20 шт.

Суммарная длина оконных откосов: 140 м.

Суммарная площадь окон: 60 м².

Периметр одной двери: 5,8 м.

Площадь двери: 1,8 м².

Количество дверей: 2 шт.

Суммарная длина дверных откосов:11,6 м.

Суммарная площадь дверей: 3,6 м².

Общая площадь фасада (с учетом площади занимаемой оконными и дверными проемами)/(без учета окон и дверей): 889,2/825,6 м².

Отапливаемый объем:3330 м³.

Количество дюбелей для крепления теплоизоляции :5 шт на 1м².

Удельные потери теплоты (таблица 11):

- через оконные и дверные откосы: Ψ=0,18 Вт/(м ^оС);

- через дюбели: χ=0,006 Вт/ ^оС.

Общая протяженность линейных неоднородностей (дверных и оконных откосов):140+11,6=151,6 м.

Протяженность линейных неоднородностей на 1 м² фасада определяется как отношение общей протяженности линейных неоднородностей к общей площади фасада без учета окон и дверей:l_j=151,6/825,6 = 0,184 м/м².

Количество точечных неоднородностей (дюбелей) на 1 м² фасада

n_k=5шт/м².

Площадь глади стены считаем без иных плоских элементов, тогда Ai=ΣAi.

м²/м².

Толщина теплоизоляционного слояпо формуле (5):

С учетом номенклатурного ряда теплоизоляционных изделий принимаем толщину теплоизоляционного слоя: 0,11 м, т. к. отбрасываемые 2 мм толщины утеплителя составляют менее 2% (допустимо).

Коэффициент теплопередачи однородной части наружной стены здания по формулам (7) и (9):

Вт/м^{2 о}С.

Приведенное сопротивление теплопередаче наружной стены здания по формуле 6:

R_o^пр=1/(1^.0,314+0,18^.0,184+5^.0,006)=2,65 м^2.оС/Вт .

Для наружной стены здания м^2.оС/Вт < м^2.оС/Вт, но величина снижения приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены по сравнению с требуемым сопротивлением теплопередаче составляет менее 2% (допустимо).

Коэффициент теплотехнической однородности по формуле (11):

2,65/3,19=0,83.

Коэффициент теплопередачи стены по формуле (12):

.

Пример определения распределения температуры в толще стены и на ее поверхностях при температуре наружного воздуха, равной = - 31^оС.

Связи практически изменяют сопротивления теплопередаче трех слоев 1,2,3. Однако будем считать, что сопротивление теплопередаче равномерно уменьшается в каждом слое и на поверхностях с коэффициентом пропорциональности,равным коэффициенту теплотехнической однородности r =0,83.

.

Таким образом, значения температуры во всех интересующих сечениях при температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холод­ной пятидневки обеспеченностью 0,92 - = - 31^оС, найдены. Убедимся в том, что наибольший темп падения температуры происходит в слое утеплителя (наиболее крутая линия), построив график (рисунок П2) распределения температуры в сечении стены в М 1:10.

По температуре масштаб удобно принять таким, чтобы по вертикали рисунок занимал около 8-15 см. В нашем случае удобно принять в 1см 5 ^оС.

Рисунок П2. Распределение температуры по сечению наружной стены

Температура на внутренней поверхности наружного углаопределяется по формуле (14):

τ_уг=19-0,75^.(0,115^.0,83/2,65)^2/3(19+31) =14,9^оС.