Определение приведенного сопротивления теплопередаче неоднородных участков трехслойных панелей из листовых материалов

 

В зонах соединительных элементов трехслойных панелей из листовых материалов (тавров, двутавров, швеллеров, z -образных профилей, стержней, болтов, обрамляющих торцы панелей элементов и прочее) условно полагается, что теплопередача через ограждение происходит двумя путями: преобладающая — через металлические включения и через утеплитель. Такое расчленение теплового потока позволяет представить прохождение теплоты через цепь, состоящую из последовательно и параллельно соединенных тепловых сопротивлений r _i, °С/Вт, для которой возможно рассчитать общее сопротивление по следующим элементарным зависимостям:

r ' + r " = r, °С/Вт; (П.1)

1 / r ' + 1 / r " = 1 / r, Вт/°С; (П.2)

R_o = r А, м²·°С/Вт. (П.3)

Наиболее распространенные тепловые сопротивления, встречающиеся в трехслойных панелях из листовых материалов, следует определять по формулам для:

1) примыкания полки профиля к облицовочному металлическому листу

 

 

, (П.4)

где ;

a — коэффициент теплоотдачи поверхности панели, Вт/(м²·°С);

l _m — теплопроводность металла, Вт/(м·°С);

А = BL — площадь зоны влияния теплопроводного включения, м², шириной В и длиной L; для профилей, когда В превышает ширину зоны теплового влияния профиля, L = 1 м;

d — толщина облицовочного листа, м;

при b B / 2 > 2 th (b B / 2)» 1.

При примыкании полки металлического профиля теплопроводностью l _m к неметаллическому листу с теплопроводностью l _nm при l _m >> l _nm

r = r ' r " / (r ' + r ") - 1 / (А a);

r ' – (d / l _nm + 1 / a) / (BL);

при В >> d; (П.5)

2) примыкания торца металлического стержня (болта) к облицовочному листу

 

 

r = {1 / [2p l _m d f (b, r ₁, r ₂)]} – n / (A a), (П.6)

где n — число болтов на расчетной площади;

r ₁ — радиус стержня, м;

r ₂ — радиус влияния болта, м.

Значения функции f (b, r ₁, r ₂) получают из графика рисунка П.1.

При r ₂ >> r ₁ f (b, r ₁, r ₂) = 1 / [0,1 - ln (b r ₁)];

 

 

Рисунок П.1 — Функция f (b, r ₁, r ₂)

 

3) стенки профиля

r = h / (l _m d L). (П.7)

 

 

Для стенки с перфорацией (круглые, прямоугольные, треугольные отверстия) в формулу следует подставлять

l _eqv = x l _m,

где x — коэффициент, принимаемый по таблице П.1, h = r / с; r = у / (2 с).

Для стенки с перфорацией (круглыми отверстиями радиусом с с расстоянием между центрами соседних отверстий 2 с) в формулу (П.7) вместо l _m следует подставить l _eqv = x l _m;

4) металлического стержня

 

 

; (П.8)

5) примыкания металлического стержня к полке профиля

 

 

r = [ln (b / r ₁)] / (2p l _m d) при b >> r ₁; (П.9)

6) термовкладышей между облицовочным листом и полкой профиля

 

 

r = 1 / { L [l₁ (b / h ₁) + l₂ (2 / p)]}; (П.10)

7) теплоизоляционного слоя

 

 

r = h / (l _ins BL), (П.11)

где l _ins — теплопроводность материала теплоизоляционного слоя, Вт/м·°С;

8) наружной и внутренней поверхностей панели

r _ext = 1 / (a _ext A); r _int = 1 / (a _int A). (П.12)

Таблица П.1 — Значения коэффициента x

 

h b	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
0,4	0,932
0,5	0,954	0,829
0,6	0,966	0,869	0,731
0,7	0,973	0,895	0,777	0,638
0,8	0,978	0,913	0,811	0,684	0,547	0,412	0,286
0,9	0,982	0,926	0,836	0,720	0,618	0,479	0,322	0,201
1,0	0,984	0,936	0,856	0,750	0,625	0,491	0,355	0,226	0,107
1,1	0,986	0,944	0,873	0,774	0,655	0,523	0,385	0,249	0,119
1,2	0,988	0,950	0,885	0,794	0,681	0,552	0,413	0,272	0,131
1,3	0,989	0,955	0,895	0,811	0,703	0,577	0,438	0,291	0,143
1,4	0,990	0,959	0,904	0,825	0,723	0,600	0,462	0,310	0,155
1,5	0,991	0,962	0,912	0,838	0,740	0,620	0,487	0,328	0,166

 

Пример расчета

 

Ограждающая конструкция образована трехслойными панелями из листовых материалов шириной В = 6 м, примыкающих торцами друг к другу. Панель выполнена из стальных оцинкованных облицовочных листов толщиной 1 мм, между которыми расположен слой утеплителя из пенополиуретана толщиной 150 мм. Торцы панели выполнены из того же стального листа без разрыва мостика холода.

Определить приведенное сопротивление теплопередаче 1 м ограждения (L = 1 м).

 

Исходные данные

 

 

Порядок расчета

 

Расчет тепловых сопротивлений

 

1. По формуле (П.12) найдем тепловое сопротивление поверхностей панели:

 

 

2. По формуле (П.4) найдем тепловое сопротивление обшивок:

а) наружной

м^-1,

°С/Вт;

б) внутренней

м^-1,

°С/Вт.

3. По формуле (П.7) найдем тепловое сопротивление стенки, образованной торцевыми листами:

r _w = 0,152 / (58 · 0,002 · 1) = 1,31 °С/Вт.

4. По формуле (П.11) найдем тепловое сопротивление теплоизоляционного слоя:

r _ins = 0,15 / (0,04 · 6 · 1) = 0,625 °С/Вт.

 

Расчет цепи тепловых сопротивлений

 

1. Сумма последовательно соединенных тепловых сопротивлений правой ветви [формула (П.1)] равна:

r _m = r _se + r _w + r _si = 0,426 + 1,31 + 0,685 = 2,421 °С/Вт.

2. Суммарное тепловое сопротивление параллельных ветвей по формуле (П.2) равно:

1 / r = 1 / r _m + 1 / r _ins = 1 / 2,421 + 1 / 0,625 = 2,013 Вт/°С;

r = 1 / 2,013 = 0,497 °С/Вт.

3. Результирующее приведенное сопротивление теплопередаче ограждения всей панели определим по формуле (П.3)

= r₀ A = (r _ext + r " + r _int) А = (0,007 + 0,497 + 0,019) 6 = 3,138 м²·°С/Вт.

ПРИЛОЖЕНИЕ Р

(справочное)

 

ТЕМПЕРАТУРЫ ТОЧКИ РОСЫ t_d, °C, ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ТЕМПЕРАТУР t_int И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ j _int, %, ВОЗДУХА В ПОМЕЩЕНИИ

 

tint	td, °С, при j int, %
-5	-15,3	-14,04	-12,9	-11,84	-10,83	-9,96	-9,11	-8,31	-7,62	-6,89	-6,24	-5,6
-4	-14,4	-13,1	-11,93	-10,84	-9,89	-8,99	-8,11	-7,34	-6,62	-5,89	-5,24	-4,6
-3	-13,42	-12,16	-10,98	-9,91	-8,95	-7,99	-7,16	-6,37	-5,62	-4,9	-4,24	-3,6
-2	-12,58	-11,22	-10,04	-8,98	-7,95	-7,04	-6,21	-5,4	-4,62	-3,9	-3,34	-2,6
-1	-11,61	-10,28	-9,1	-7,98	-7,0	-6,09	-5,21	-4,43	-3,66	-2,94	-2,34	-1,6
	-10,65	-9,34	-8,16	-7,05	-6,06	-5,14	-4,26	-3,46	-2,7	-1,96	-1,34	-0,62
	-9,85	-8,52	-7,32	-6,22	-5,21	-4,26	-3,4	-2,58	-1,82	-1,08	-0,41	0,31
	-9,07	-7,72	-6,52	-5,39	-4,38	-3,44	-2,56	-1,74	-0,97	-0,24	0,52	1,29
	-8,22	-6,88	-5,66	-4,53	-3,52	-2,57	-1,69	-0,88	-0,08	0,74	1,52	2,29
	-7,45	-6,07	-4,84	-3,74	-2,7	-1,75	-0,87	-0,01	0,87	1,72	2,5	3,26
	-6,66	-5,26	-4,03	-2,91	-1,87	-0,92	-0,01	0,94	1,83	2,68	3,49	4,26
	-5,81	-4,45	-3,22	-2,08	-1,04	-0,08	0,94	1,89	2,8	3,68	4,48	5,25
	-5,01	-3,64	-2,39	-1,25	-0,21	0,87	1,9	2,85	3,77	4,66	5,47	6,25
	-4,21	-2,83	-1,56	-0,42	-0,72	1,82	2,86	3,85	4,77	5,64	6,46	7,24
	-3,41	-2,02	-0,78	0,46	1,66	2,77	3,82	4,81	5,74	6,62	7,45	8,24
	-2,62	-1,22	0,08	1,39	2,6	3,72	4,78	5,77	7,71	7,6	8,44	9,23
	-1,83	-0,42	0,98	1,32	3,54	4,68	5,74	6,74	7,68	8,58	9,43	10,23
	-1,04	0,44	1,9	3,25	4,48	5,63	6,7	7,71	8,65	9,56	10,42	11,22
	-0,25	1,35	2,82	4,18	5,42	6,58	7,66	8,68	9,62	10,54	11,41	12,21
	0,63	2,26	3,76	5,11	6,36	7,53	8,62	9,64	10,59	11,52	12,4	13,21
	1,51	3,17	4,68	6,04	7,3	8,48	9,58	10,6	11,59	12,5	13,38	14,21
	2,41	4,08	5,6	6,97	8,24	9,43	10,54	11,57	12,56	13,48	14,36	15,2
	3,31	4,99	6,52	7,9	9,18	10,37	11,5	12,54	13,53	14,46	15,36	16,19
	4,2	5,9	7,44	8,83	10,12	11,32	12,46	13,51	14,5	15,44	16,34	17,19
	5,09	6,81	8,36	9,76	11,06	12,27	13,42	14,48	15,47	16,42	17,32	18,19
	6,0	7,72	9,28	10,69	12,0	13,22	14,38	15,44	16,44	17,4	18,32	19,18
	6,9	8,62	10,2	11,62	12,94	14,17	15,33	16,4	17,41	18,38	19,3	20,18
	7,69	9,52	11,12	12,56	13,88	15,12	16,28	17,37	18,38	19,36	20,3	21,6
	8,68	10,43	12,03	13,48	14,82	16,07	17,23	18,34	19,38	20,34	21,28	22,15
	9,57	11,34	12,94	14,41	15,76	17,02	18,19	19,3	20,35	21,32	22,26	23,15
	10,46	12,75	13,86	15,34	16,7	17,97	19,15	20,26	21,32	22,3	23,24	24,14
	11,35	13,15	14,78	16,27	17,64	18,95	20,11	21,22	22,29	23,28	24,22	25,14
	12,24	14,05	15,7	17,19	18,57	19,87	21,06	22,18	23,26	24,26	25,22	26,13
	13,13	14,95	16,61	18,11	19,5	20,81	22,01	23,14	24,23	25,24	26,2	27,12
	14,02	15,86	17,52	19,04	20,44	21,75	22,96	24,11	25,2	26,22	27,2	28,12
	14,92	16,77	18,44	19,97	21,38	22,69	23,92	25,08	26,17	27,2	28,18	29,11
	15,82	17,68	19,36	20,9	22,32	23,64	24,88	26,04	27,14	28,08	29,16	30,1
	16,71	18,58	20,27	21,83	23,26	24,59	25,83	27,0	28,11	29,16	30,16	31,19
	17,6	19,48	21,18	22,76	24,2	25,54	26,78	27,97	29,08	30,14	31,14	32,19
	18,49	20,38	22,1	23,68	25,14	26,49	27,74	28,94	30,05	31,12	32,12	33,08
	19,38	21,28	23,02	24,6	26,08	27,64	28,7	29,91	31,02	32,1	33,12	34,08

ПРИЛОЖЕНИЕ С

(справочное)

 

ЗНАЧЕНИЯ ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННОГО ВОДЯНОГО ПАРА Е, Па, ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ТЕМПЕРАТУР ПРИ В = 100,7 кПа

 

Таблица С.1 — Значения парциального давления насыщенного водяного пара Е, Па, для температуры t от 0 до минус 41 °С (надо льдом)

 

t, °С	Е	t, °С	Е	t, °С	Е	t, °С	Е	t, °С	Е
		-5,4		-10,6		-16		-23
-0,2		-5,6		-10,8		-16,2		-23,5
-0,4		-5,8		-11		-16,4		-24
-0,6		-6		-11,2		-16,6		-24,5
-0,8		-6,2		-11,4		-16,8		-25
-1		-6,4		-11,6		-17		-25,5
-1,2		-6,6		-11,8		-17,2		-26
-1,4		-6,8		-12		-17,4		-26,5
-1,6		-7		-12,2		-17,6		-27
-1,8		-7,2		-12,4		-17,8		-27,5
-2		-7,4		-12,6		-18		-28
-2,2		-7,6		-12,8		-18,2		-28,5
-2,4		-7,8		-13		-18,4		-29
-2,6		-8		-13,2		-18,6		-29,5
-2,8		-8,2		-13,4		-18,8		—	—
-3		-8,4		-13,6		-19		-30
-3,2		-8,6		-13,8		-19,2		-31
-3,4		-8,8		-14		-19,4		-32
-3,6		-9		-14,2		-19,6		-33
-3,8		-9,2		-14,4		-19,8		-34
-4		-9,4		-14,6		—	—	-35
-4,2		-9,6		-14,8		-20		-36
-4,4		-9,8		-15		-20,5		-37
-4,6		—	—	-15,2		-21		-38
-4,8		-10		-15,4		-21,5		-39
-5		-10,2		-15,4		-22		-40
-5,2		-10,4		-15,8		-22,5		-41

 

Таблица С.2 — Значения парциального давления насыщенного водяного пара Е, Па, для температуры t от 0 до +30 °С (над водой)

 

t, °С		0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9

 

Таблица С.3 — Значения парциального давления водяного пара Е_р, Па, и относительной влажности воздуха j _p над насыщенными растворами солей при В = 100,7 кПа

 

Химическая формула соли	Парциальное давление водяного пара Ер, Па, при температуре, °С	Относительная влажность j р, %, при t = 20 °С
ZnBr2	—	—	230,6	286,6	305,3
MgCl2	—	—	—	—
Na2S2O3		761,3
Mg(NO3)2	—	—
Ca(NO3)2	746,6	954,6
NaBr	—	959,9
NH4NO3	917,3
NaNO3	950,6
NaCl	923,6
NH4C1	969,3
Ca(NH2)2	997,2
(NH4)2SO4	971,9
Na2SO4	909,3
KC1
NaSO3
CdSO4
Na2CO3	—
CdBr2	—	—
ZnSO4
NH4H2PO4
KNO3
CaH4(PO4)2
KH2PO4
MgSO4	—	—	—	—
K2SO4

ПРИЛОЖЕНИЕ Т

(рекомендуемое)

 

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ТЕПЛЫХ ЧЕРДАКОВ И ТЕХПОДПОЛИЙ

 

Пример 1