Методика расчета толщины утепляющего слоя покрытия

Вначале расчета задаются конструкцией покрытия и определяют величину , м²×°С/Вт, по уравнению (2.1).

Определяют D и выбирают [7, табл. 3], (см. табл. 2.6).

Затем определяют полное термическое сопротивление железобе­тонной конструкции плиты.

По формуле (2.3) определяют предварительную толщину слоя утеплителя и корректируют её в соответствии с требованиями унификации конструкции ограждения (см. п. 2.1).

Определяют фактическое общее термическое сопро­тив­ление теп­ло­передаче , м²×°С/Вт, по уравнению (2.4)

.

После выбора значения d_ут м, проверяют условие (2.5). Если условие (2.5) > не выполняется, корректируют значение d_ут и осуществляют перерасчет по формулам (2.1–2.3).

Коэффициент теплопередачи многослойной конструкции полов над подвалом k_п, Вт/(м²×°С), определяют по уравнению (2.6)

.

Пример 2

Теплотехнический расчет наружного ограждения (покрытия)

Исходные данные

1. Ограждающая конструкция, совмещенное многослойное по­кры­­тие (рис. 2) – четыре слоя рубероида, d₁ = 0,02 м, γ₁ = 600 кг/м³, цементно-песчаная стяжка, d₂ = 0,03 м, γ₂ = 1800 кг/м³, утепли-
тель – маты минераловатные с γ_ут = 125 кг/м³, пароизоляция –
(2 слоя толи), d₄ = 0,012 м, γ₄ = 600 кг/м³, ж/б плита покрытия, (s₁ = 160 мм_, s₂ = 20 мм), d₆ = 0,24 м, γ₆ = 2500 кг/м³ .

Рисунок 2 – Ограждающая конструкция:
а – покрытие; б – элемент плиты покрытия

2. Район строительства – г. Пенза.

3. Влажностный режим помещения – нормальный.

4. Расчетная температура внутреннего воздуха t_в = 20 °С.

5. Зона влажности района – сухая.

6. Условие эксплуатации – А [4, прил. 2], (см. прил.3, 4)

7. Значение теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах: t_хп(0,92) = –27° С (см. прил. 6); t_оп = –4,1 °С (см. прил. 6); Z_оп = 200 (см. прил. 6); λ₁ = 0,17 Вт/(м²×°С) [4, прил. 3], (см. прил. 5); λ₂ = 0,76 Вт/(м²×°С) [4, прил. 3], (см. прил. 5); l_ут = 0,06 Вт/(м²×°С) [4, прил. 3], (см. прил. 5); λ₄ = 0,17 Вт/(м²×°С) [4, прил. 3], (см. прил. 5); λ₅ = 1,92 Вт/(м²×°С) [4, прил. 3], (см. прил. 5); a_в = 8,7 Вт/(м²×°С) (см. табл. 2.4); Dt^н = 3 °С (см. табл. 2.3); n = 1 (см. табл. 2.2); a_н = 23 Вт/(м²×°С) (см. табл. 2); r = 0,7 (см. табл. 2.7).

Порядок расчета

1. Рассчитывают требуемое общее термическое сопротивление теп­ло­­передаче покрытия при t_н = t_хп = –29 °С по формуле (2.1)

Вт/(м²×°С).

2. Определяют градусо-сутки отопительного периода D по формуле (2.2)

D = (20 + 4,1) × 200 = 4820 °С×сут.

3. Определяют приведенное сопротивление теплопередаче с уче­том энергосбережения по [7]

м×°С/Вт.

4. Сравнивают и и для дальнейших расчетов выбирают большие, т.е. .

5. Находят термическое сопротивление теплопередаче железо­бе­тонной конструкции многопустотной плиты по формуле (2.1). Для упрощения круглые отверстия – пустоты плиты диа­метром
150 мм – заменяют равновеликими по площади квадратными со стороной

мм. (2.7)

6. Термическое сопротивление теплопередаче плиты вычисляют отдельно для слоев, параллельных А-А и Б-Б и перпенди­кулярных В-В; Г-Г; Д-Д движению теплового потока.

А. Термическое сопротивление плиты R_А, м²×°С/Вт, в направ­лении, параллельном движению теплового потока, вычисляем для двух характерных сечений (А-А; Б-Б) (рис. 2).

В сечении А-А (два слоя железобетона толщиной

0,098 м

с коэффициентом теплопроводности l_жб = 1,92 Вт/(м×°С) и воз­душ­ная прослойка d_вп = 0,142 м с термическим сопротивлением R_вп = 0,15 м²×°С/Вт (см. табл. 2.7)), термическое сопротивление составит

м²×°С/Вт. (2.8)

В сечении Б-Б (слой железобетона м с коэффи­ци­ен­том теплопроводности l_жб = 1,92 Вт/(м×°С)) термическое со­про­тивление составит

м²×°С/Вт.

Затем по уравнению (2.9) получим

м²×°С/Вт. (2.9)

где A_А-А – площадь слоев в сечении А-А, равная

м²; (2.10)

A_Б-Б – площадь слоев в сечении Б-Б, равная

м². (2.11)

Б. Термическое сопротивление плиты R_Б, м²×°С/Вт, в на­прав­лении, перпендикулярном движению теплового потока, вы­чис­ляют для трех характерных сечений (В-В; Г-Г; Д-Д)(см. рис. 2).

Для сечения В-В и Д-Д(два слоя железобетона) по формуле (2.8)

0,098 м с Вт/(м×°С);

м²×°С/Вт.

Для сечения Г-Г термическое сопротивление по формуле (2.9) составит

м²×°С/Вт,

где –	площадь воздушных прослоек в сечении Г-Г, равная
м2;
–	площадь слоев из железобетона в сечении Г-Г, равная
м2;
–	термическое сопротивление воздушной прослойки в сечении Г-Г с (см. табл. 2.7), равное

м²×°С/Вт;

–	термическое сопротивление слоя железобетона в се­че­нии Г-Г м с м2×°С/Вт, равное

м²×°С/Вт.

Затем определяют

м²×°С/Вт. (2.12)

Разница между величинами R_А и R_Бсоставляют

< 25 %. (2.13)

Отсюда полное термическое сопротивление железобетонной кон­струкции плиты определится из уравнения (2.1)

м²×°С/Вт. (2.14)

7. Определяют предварительную толщину утеплителя по урав­нению (2.3)

В соответствии с требованиями унификации принимают общую толщину слоя утеплителя 0,25 м.

8. Уточняют фактическое общее сопротивление теплопередаче покрытия по выражению (2.4)

Из расчетов следует, что условие (2.5) теплотехнического расче­та выполнено, так как > , т.е. 4,73 > 4,61.

9. Коэффициент теплопередачи для принятой конструкции по­кры­тия определяют по уравнению (2.6)

Вт/(м²×°С).

2.3. Методика расчета толщины утепляющего слоя
конструкции полов над подвалом и подпольем

Вначале расчета задаются конструкцией пола и определяют величину , м²×°С/Вт, по уравнению (2.1).

Далее определяем D и выбирают [7, табл. 3], (см. табл. 7).

По формуле (2.3) определяют предварительную толщину слоя утеплителя и корректируют её в соответствии с требованиями унификации конструкции ограждения (см. п. 2.1).

Определяют величину фактического общего термического сопро­тивление теплопередаче , м²×°С/Вт, по уравнению (2.4)

.

После выбора значения d_ут, м, проверяют условие (2.5). Если условие (2.5) > не выполняется, корректируют значение d_ут и осуществляют перерасчет по формулам (2.1)–(2.3).

Коэффициент теплопередачи многослойной конструкции полов над подвалом k_п, Вт/(м²×°С), определяют по уравнению (2.6)

.

Пример 3

Теплотехнический расчет конструкции полов
над подвалом и подпольем

Исходные данные

1. Многослойная конструкция: бетон на гравии с g₁ = 2400 кг/м³ толщиной d₁ = 0,22 м; пароизоляция – рубероид с g₂ = 600 кг/м³ и d₂ = 0,01 м; утеплитель – плиты минераловатные с g_ут = 125 кг/м³; выравнивающий слой – цементно-песчаная стяжка с g₄ = 1800 кг/м³,
d₄ = 0,02 м; паркет из дуба с d₅ = 0,04 м, g₅ = 500 кг/м³

Рисунок 3 – Конструкция пола

2. Район строительства –
г. Пен­за.

3. Расчетная температура внут­рен­­­него воздуха t_в = 20 °C
(см. таб­л. 1.1).

4. Условие эксплуатации – А [4, прил. 2], (см. прил. 3, 4).

5. Значение теплотехнических ха­­рак­теристик и коэффициентов в фор­­мулах: t_хп = –27 °C (см. прил. 6); t_оп = –4,1 °С (см. прил. 6); Z_оп = 200 (см. прил. 6); λ₁ = 1,74 Вт/(м²×°С) [4, прил. 3], (см. прил. 6), λ₂ = 0,17 Вт/(м²×°С) [4, прил. 3], (см. прил. 6); λ_ут = 0,06 Вт/(м²×°С) [4, прил. 3], (см. прил. 5); λ₄ = 0,76 Вт/(м²×°С) [4, прил. 3], (см. прил. 5); λ₅ = 0,14 Вт/(м²×°С) [4, прил. 3], (см. прил. 5); a_в = 8,7 Вт/(м²×°С) (см. табл. 2.4); a_н = 17 Вт/(м²×°С) (см. табл. 2.5); Dt^н = 2°С (см. табл. 2.3); n = 0,9 (см. табл. 2.2).

Порядок расчета

1. Задаются конструкцией перекрытия над подвалом и опреде­ляют требуемое общее термическое сопротивление по урав­нению (2.1)

м²×°С/Вт.

2. По формуле (2.2) рассчитывают градусо-сутки отопительного периода

D = (20 + 4,1)×200 = 4820 °С×сут.

3. Величина сопротивления теплопередаче перекрытия над под­валом с учетом энергосбережения по [7, табл. 3], (см. табл. 7)

= 0,00045 × 4820 + 1,9 = 4,069 м²×°С/Вт.

4. Сравнивают = 2,43 м²×°С/Вт и = 4,069 м²×°С/Вт и для дальнейших расчетов выбирают .

5. Вычисляют предварительную толщину утеплителя d_ут по урав­нению (2.4)

В соответствии с требованиями унификации принимают общую толщину слоя утеплителя d_ут = 0,25 м.

6. Определяют фактическое сопротивление теплопередаче конструкции перекрытия над подвалом по уравнению (2.5)

м²×°С/Вт.

Таким образом, принятая конструкция с d_ут = 0,25 м отвечает теплотехническим требованиям, так как выполняется условие (2.5) > (4,84 > 2,43).

7. Коэффициент теплопередачи k_под многослойного перекрытия над подвалом определяют по уравнению (2.6) как

Вт/(м²×°С).