Теплотехнического расчета однородной ограждающей конструкций.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

В простейшем виде ограждающая конструкция здания по своей расчетной схеме представляет плоскую конструкцию (стенку, плиту), ограниченную параллельными поверхностями. Она разделяет воздушные среды с различными температурами.

Цель теплотехнического расчета ограждающих конструкций - предание им необходимых теплозащитных качеств.

Ограждающая конструкция называется однородной, если выполнена из одного материала, и - слоистой, если состоит из нескольких материалов, слои которых расположены параллельно внешним поверхностям ограждения.

Коэффициент теплопроводности – одна из основных теплофизических характеристик строительных материалов. Он представляет собой количество тепла, которое проходит в единицу времени через 1м² ограждения толщиной 1м при разности температур на его поверхностях в 1°С.

Коэффициент теплопроводности зависит от объемной массы (плотности) и влажности материала.

Через плоскую, однородную ограждающую конструкцию поток тепла проходит перпендикулярно к ее поверхности. Термическое сопротивление однородного ограждения или отдельного конструктивного слоя, входящего в состав слоистой конструкции определяется выражением:

м²·°С/Вт, (1.1)

где δ - толщина ограждения, м;

λ - коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м²·°С)

Термическое сопротивление слоистой конструкции равно сумме термических сопротивлений слоев.

, (1.2)

где δ ₁ … δ _n - толщина отдельных слоев, м;

λ ₁ … λ _n - коэффициенты теплопроводности материала слоев с учетом условий эксплуатации ограждающих конструкций.

При передаче тепла через ограждающую конструкцию в холодный период года происходит падение температуры от t_В до t_Н.

При этом общий температурный перепад (t_В - t_Н) состоит из суммы трех частных перепадов.

Температура внутренней поверхности τ _В ограждающей конструкции в холодный период года более низка, чем температура воздуха помещения t_В, т.е. имеет место температурный перепад (t_В - τ _В). В пределах толщины ограждающей конструкции температурный перепад равен (τ _В - τ _Н). Температура наружной поверхности конструкции τ _Н несколько выше температуры наружного воздуха t _Н, и перепад у этой поверхности составляет (τ _Н - t _Н).

Каждый из этих температурных перепадов вызван конкретным сопротивлением переносу тепла:

перепад (t _В – τ _В) - сопротивлением тепловосприятию R_B;

перепад (τ _В – τ _Н) - термическим сопротивлением конструкции R;

перепад (τ _Н – t _Н) - сопротивлением теплоотдачи R_H.

Общее сопротивление ограждающей конструкции теплопередаче

R_O равно сумме всех отдельных сопротивлений:

м²·°С/Вт, (1.3)

Сопротивление тепловосприятию ;

Сопротивление теплоотдаче ,

где α _B и α _H – соответственно коэффициент тепловосприятия и коэффициент теплоотдачи принимаются по таблице № 4*, 6* (3).

Основное условие расчета на зимний период ;

т.е. сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции должно быть больше или равно требуемому сопротивлению, определяемому, исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий и из условий энергоснабжения.

Требуемое сопротивление теплопередачи ограждающих конструкций, отвечающих санитарно-гигиеническим и комфортным условиям, определяют по формуле:

; (1.4)

где n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по табл.3*(3);

t_B - расчетная температура внутреннего воздуха °C, принимаемая согласно ГОСТ 30494-96(5);

t_H - расчетная зимняя температура наружного воздуха равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0, 92 по СНиП 2.01.01-82(2);

Δ t^H - нормативный температурный период между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице №2*(3);

α _B - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемой по таблице № 4*(3).

Для нахождения требуемого сопротивления ограждающей конструкции их условий энергосбережения необходимо определить градусосутки отопительного периода района строительства и по полученной величине по таблице № 1^Б найти требуемое сопротивление элементов ограждающей оболочки, ;

; (1.5)

где t_B - расчетная температура внутреннего воздуха;

t_от.пер - соответственно средняя температура °C и продолжительность отопительного периода, сутки.

Из двух найденных требуемых сопротивлений теплопередачи ограждающей конструкции в формулу основного условия расчета подставляем большее значение, решаем уравнение и определяем толщину утеплителя.

ПРИМЕР №1.1

Задание: Определить толщину кирпичной стены с термовкладышем

Жилого дома для климатических условий г. Краснодара.

Рисунок 1.1 – Схема наружной стены

Климатические характеристики района строительства:

1.Температура наружного воздуха t_H=(-19 °С).

2.Температура внутреннего воздуха t_B=+20 °С.

3.Нормативный температурный перепад Δ t_B=4 °С.

4.Средняя температура наружного воздуха за отопительный период t_от.пер=+1, 5 °С.

5. Продолжительность отопительного периода z=152 сут.

Теплотехнические характеристики материалов:

Условия эксплуатации «А»

1.Внутренняя штукатурка – известково-песчаный раствор:

плотность γ =1600 кг/м³

коэффициент теплопроводности λ =0, 7 Вт/(м·°С)

2.Кирпич:

плотность γ =1800 кг/м³

коэффициент теплопроводности λ =0, 7 Вт/(м·°С)

3.Утеплитель – пенополистирол:

плотность γ =100 кг/м³

коэффициент теплопроводности λ =0, 041 Вт/(м·°С

РЕШЕНИЕ.

Определяем требуемое сопротивление теплопередаче стены, исходя из санитарно-гигиенических и комфортных условий.

м²·°С/Вт

Требуемое сопротивление теплопередачи, исходя из условий энергосбережения находим по таблице № 1^Б (СНиП II-3-79*) предварительно определив градусосутки отопительного периода для района строительства.