Теплотехнический расчет наружного ограждения (покрытия)

 

Однородность слоя материала применяемых в современной практике однослойных и многослойных строительных ограждений (стен, покрытий, перекрытий) нарушается теплоизоляционными или теплопроводными включениями, воздушными прослойками.

 

 

Предварительная толщина теплоизоляционного слоя утеплителя покрытия δ_ут, м, определяется из уравнения (3.5):

 

 

где ά_в; δ_i; λ_i; ά_н; λ_ут - то же, что и в уравнении (3.5).

Исходные данные:

1.Железобетонная плита шириной 1,8 м с девятью пустотами δ₁ = 0,22 м, битумная мастика γ = 1200 кг/м³ δ₂ = 0,003м , пенопласт γ₂ = 125 кг/м³,цементно-шлаковый раствор δ₃ = 0,07 м, толь δ₄ = 0,009 м.

2. Район строительства – г. Семфирополь.

3. Влажностный режим помещения – нормальный.

4. Отопление осуществляется от ТЭЦ.

5. Расчетная температура внутреннего воздуха - t_B =20 ⁰С.

6. Зона влажности района – сухая.

7. Условия эксплуатации – А.

8. Значение теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах: t_xп(0,92)= -16 ° С; t_oп= 1,9°С [3, табл.1]; z_оп=158 сут [3,табл.1]; λ₁= 1,92 Вт/(м °С) [4, прил. 3*]; λ₂= 0,27 Вт/(м °С) [4,прил. 3^*]; λ_ут =0,06 Вт/(м °С) [4, прил. 3*]; λ₃= 0,52 Вт/(м °С) [4, прил. 3*]; λ₄ = 0,17 Вт/(м °С) [4, прил. З*]; ά_в =8,7 Вт/(м² °С) (см. табл. 6); ά_н = 23 Вт/(м² °С) (см. табл. 8); ∆t^н = 3°С; n = 1 (см. табл. 7); δ₁ = 0,22 м; δ₂ = 0,003 м; δ₃ = 0,07 м; δ₄ = 0,009 м.

Порядок расчета

1. Рассчитываем требуемое общее термическое сопротивление теплопередаче R₀^тр покрытия при t_H - t_xп =-29°С по формуле (3.1):

 

 

2. По формуле (3.2) рассчитываем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), °С сут:

 

ГСОП =(t_B- t_on) z_от= (20 -1,9) • 158 = 2860 °С сут.,

 

3. Определяем приведенное сопротивление теплопередаче с учетом энергосбережения по СНиП Н 3-79^** R₀^тр, зная значение ГСОП по табл.1а^*: R_0.эн^тр = 1,14 м² °С/Вт.

4. Сравниваем R₀^тр и R_0.эн^тр и для дальнейших расчетов выбираем большие, т.е R_0.эн^тр.

5. Находим термическое сопротивление теплопередаче железобетонной конструкции многопустотной плиты R_к^пр по формуле (3.1).

Для упрощения круглые отверстия - пустоты плиты диаметром 150 мм — заменяем равновеликими по площади квадратными со стороной

 

 

6. Термическое сопротивление теплопередаче плиты вычисляем 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. 3).

 

 

В сечении А-А (два слоя железобетона толщиной δ_жб^А-А = 0,043 + 0,043 = 0,086м с коэффициентом теплопроводности λ_жб ⁼1,92 Вт/(м °С) и воздушная прослойка δ_вп = 0,134 м с комическим сопротивлением R_вп=0,15 (м²-°С)/Вт (табл. 11) термическое сопротивление составит

 

В сечении Б-Б слой железобетона δ_жб^Б-Б= 0,22 м с коэффициентом теплопроводности λ_жб=1,92 Вт/(м °С) термическое сопротивление составит

 

 

Затем по уравнению (3.9) получим

 

 

где А_А-А - площадь слоев в сечении А-А, равная

 

А_А-А =(0,134*1)*9 = 1,206 м²;

 

А_Б-Б - площадь слоев в сечении Б-Б, равная

 

А_Б-Б =(0,071*1)*8 = 0,568 м².

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. 3).

Для сечения В-В и Д-Д (два слоя железобетона)

 

Для сечения Г-Г термическое сопротивление составит

 

 

где А_(г-г)вп- площадь воздушных прослоек в сечении Г-Г, равная

 

А(г-г)вп = А_А-А= 1,2 м²;

 

А_(г-г)ж6 — площадь слоев из железобетона в сечении Г-Г, равная

 

А(г-г)жб = А_Б-Б= 0,568 м²;

 

R_(г-г)вп - термическое сопротивление воздушной прослойки в сечении

 

Г-Гс δ_вп= 0,134 (см. табл. 10), равная

R(г-г) вп = R_вп = 0,15 (м²-°С)/Вт;

 

R_(г-г)жб -термическое сопротивление слоя железобетона в сечении

 

Г-Г δ_жб^Г-Г= 0,134 м с λ_ж6= 1,92(м² °С)/Вт, равное

R_(Г-Г)=0,11(м²⁰С)/Вт.

 

Затем определяем

 

R_Б = R_{В-В и Д-Д} + R_Г-Г =0,04 + 0,11 = 0,15 (м² °С)/Вт.

 

Разница между величинами R_А и R_Б составляет

 

 

Отсюда полное термическое сопротивление железобетонной конструкции плиты определится из уравнения (3.1):

 

 

7. Определяем предварительную толщину утеплителя δ_ут по уравнению

(3.5).

 

 

принимаем 0,20 м.

8. Уточняем фактическое общее сопротивление теплопередаче R₀^ф

покрытия по выражению (3.6):

 

 

Из расчетов следует, что условие (3.7) теплотехнического расчета выполнено, так как R₀^ф >R_0.эн^тр, т.е. 3,78 > 2,82.

 

9. Коэффициент теплопередачи для принятой конструкции покрытия определяем по уравнению (3.8):