Расчет сопротивления теплопередаче ограждений

При разности температур воздуха с одной и с другой стороны ограждения темпе­ратурная линия непрерывно понижается. Графически изменение температуры при прохождении теплового потока через плоскую однородную стенку показано на рис.

 

 

                                        Твоз вн

            

                                                  Tвн

 

 

                                                                                                              Tвнеш

                                                                                                                              Твоз.нар

 

 

Воздух с внутренней стороны стены имеет темпе­ратуру Твоз вн, а с наружной стороны Твоз.нар, причем Твоз вн > Твоз.нар

 Температурная линия показывает, что падение температуры происходит не только в толще са­мой стены, но и у ее поверхностей, Так как падение температуры при прохождении тепло­вого потока вызывается термическими сопро­тивлениями, то из температурной кривой видно, что сопротивление теплопередаче ограждения состоит из трех отдельных сопротивлений:

1) сопротивления при переходе теплоты от внутреннего воздуха к внутренней поверхности ограждения; это сопротивление называется сопротивлением тепловосприятию Rв и вызывает температурный перепад Твоз вн - Tвн

2) сопротивление при прохождении теплоты через толщу самого ограждения; это сопротивление называется термическим сопротивлением ограждения R и вызывает температурный перепад

Tвн — Tвнеш

3) сопротивление при переходе теплоты от наружной поверхности к наружному воздуху; это сопротивление называется сопротивлением теплоотдаче Rн и вызывает температурный перепад

Tвнеш — Твоз.нар.

Таким образом, сопротивление теплопередаче ограждения может быть выражено как сумма этих сопротивлений:

R = Rв +R +Rн

Сопротивления тепловосприятию и теплоотдаче объединяют общим названием сопротивлений теплоотдаче у внутренней и наружной поверхностей, а иногда прос­то—   сопротивлением теплопереходу. Размерность этих сопротивлений та же, что и сопротивления теплопередаче, т. е. м2 • °С/Вт. Они выражаются разностью темпе­ратур, которую необходимо создать между воздухом и поверхностью ограждения, чтобы тепловой поток между воздухом и поверхностью был равен 1 Вт/м2.

Величины, обратные сопротивлениям теплопереходу, называются коэффициен­тами теплоотдачи и обозначаются: коэффициент теплоотдачи у внутренней

поверхности αв и коэффициент теплоотдачи у наружной поверхности αн, причем αв = 1/ Rв и αн, =1/ Rн. Размерность этих коэффициентов Вт/(м2 • °С); они выражают тепловой

поток в Вт/м2, проходящий между воздухом и поверхностью ограждения при разно­сти температур между ними, равной 1 °С.

Если известны значения коэффициентов теплоотдачи α и перепады температур между воздухом и поверхностью ограждения Δt, то тепловой поток Q, Вт/м2, прохо­дящий через 1 м2 ограждения в 1 с, определится по формуле, аналогичной:

Q= α* Δt

Передача теплоты к поверхности ограждения или отдача ею теплоты осуществляется  конвекцией с прилегающим воздухом.

Характер передачи теплоты конвекцией различен у внутренней и у наружной поверхностей ограждения. У внутренней поверхности ограждения — естественная конвекция, вызываемая разностью температур воздуха и поверхности.У наружной поверхности ограждения — вынужденная конвекция, вызываемая действием ветра. Поэтому и формулы для определения αк будут разными для внутренней и для наруж­ной поверхности ограждения.

СНиП «Строительная теплотехника» устанавливает расчетные величины коэф­фициентов и сопротивлений теплоотдаче, приведенные в табл..

Таблица
!         Значеения коэффициентов

Поверхности ограждений и их расположение	αв или αн, Вт/(м2 • °С)
Внутренние поверхности стен и полов, а так­же потолков, имеющих гладкую поверхность	8,7
Потолки, имеющие кессоны или ребристую поверхность	7,6
Наружные поверхности, граничащие непос­редственно с наружным воздухом	23
Наружные поверхности, выходящие на чердак	12
Наружные поверхности, выходящие в замкну­тые помещения, кроме чердачных	5,8

 

Термическое сопротивление ограждения

Если сопротивления теплоотдаче зависят, главным образом, от внешних факто­ров и лишь в незначительной степени от материала поверхности ограждения, то тер­мическое сопротивление ограждения R зависит исключительно от теплопроводнос­ти материалов, составляющих ограждение, а также от структуры самого ограждения.

Для определения R необходимо знать коэффициенты теплопроводности λ,

 материа­лов, составляющих ограждение, их расположение, а также размеры отдельных

 эле­ментов ограждения.       

Если ограждение по толщине состоит из нескольких последовательно размещен­ных однородных слоев различных материалов, расположенных перпендикулярно направлению теплового потока, то термическое сопротивление ограждения будет равно сумме термических сопротивлений всех его слоев. Следовательно, для много­слойного ограждения термическое сопротивление его определяется по формуле

R= R1+ R2+ R3+….+ Rn=δ1/ λ1 + δ2/ λ2 + δ3/ λ3 +…+ δn/ λn

где R1 R2,..., Rn — термические сопротивления отдельных слоев, м2 • °С/Вт; δ1; δ2,..., δn — толщины отдельных слоев, м; λ1; λ2..., λn— коэффициенты теплопроводности материалов отдельных слоев, Вт/(м • °С); n — число слоев, составляющих огражде­ние.

Формула показывает, что термическое сопротивление слоя ограждения прямо пропорционально его толщине и обратно пропорционально коэффициенту теплопро­водности его материала; термическое сопротивление ограждения не зависит от поряд­ка расположения слоев. Однако другие теплотехнические показатели ограждения, как например, теплоустойчивость, распределение температуры в ограждении и его влажностный режим, зависят от порядка расположения слоев.

Пользуясь формулой, можно определять либо термическое сопротивление данного ограждения, либо толщину одного из его слоев (обычно из материала с на­именьшим коэффициентом теплопроводности), при которой ограждение будет иметь заданную величину Rили R0.

 

3. Расчеты теплотехнических параметров системы УТЕПЛЕНИЯ ФАСАДОВ (СНиП 23-02-2003)

 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА

В виде примера рассмотрим случай стена из кирпича силикатного ГОСТ 379,утепленной мокрой тонкой системой утепления, состоящей из следующих слоев:

     1   2  3 4 5 6

1 слой.Кирпичная кладка из кирпича силикатного ГОСТ 379 толщиной δ1= 0,38 м;

2 слой. Слой монтажного клея толщиной δ2=4 мм

3слой. Утеплитель (ROCKWOOL FACAD BATS или PAROC FAS 4), толщину δ3 которого необходимо определить из условий требуемого уровня тепловой изоляции.

4слой. Слой клея, армированный сеткой толщиной δ4=4мм

5слой Слой штукатурки декоративной δ5=4мм

6слой Слой краски с грунтовкой δ6=0,1мм

Для проведения расчетов будем помнить:

1. Сопротивление теплопередаче   стены R из нескольких слоев будет равно сумме сопротивлений каждого из слоев(δ i/ λ i) и сопротивлений теплообмену внутри помещения(1/ αв)и с наружи ограждающей конструкции(1/ αн).

Например  у стены из 6- ти слоев сопротивление теплопередаче будет записываться:

R=1/ αв+ δ1/ λ1+ δ2/ λ2+ δ3/ λ3+ δ4/ λ4+ δ5/ λ5+ δ6/ λ6+1/ αн,

гдеαв = 8,7 Вт/(м ²*ºС)- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стен (СНиП 23-02-2003)

αн=23 Вт/(м ²*ºС)- коэффициент теплоотдачи внешней поверхности стен(СНиП 23-02-2003)

 Два следующих положения Вы должны принять на веру!!!

2.Требуемое сопротивление теплопередаче стены является функцией числа градусо- суток отопительного периода(ГСОП)

ГОСП=(Tвн-Tot.пер.)*Zот.пер.

3. Требуемое сопротивление теплопередаче стены  по значению ГСПО может быть определено по одной из следующих формул в соответствии с функциональным назначением здания:

Жилые, лечебно- профилактические и детские учреждения

Rtr=0,00035*ГСПО+1,4