Методика расчета однородной ОК

А) Определяем величину из соображений энергосбережения:

1. Уясняем вид и конструкцию ОК и назначение помещения.

2. По СНиП 2.01.01-82 определяем температуру наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, среднюю температуру и продолжительность отопительного периода.

3. Вычисляем ГСОП по формуле (2).

4. Определяем величину , назначаемую из экономических соображений, по табл. 1.

Б) Определяем величину из санитарно-гигиенических и комфортных условий:

1. По таблицам 2, 3, 4 определяем соответственно величины n, Dt^н, a_в.

2. Принимаем величину t_в в соответствии с нормами проектирования помещений заданного назначения.

3. Принимаем величину t_н равной температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

4. Определяем по формуле (3).

В) В дальнейший расчет вводим максимальную из величин, полученных в п.п. А.4, Б.4.

Г) Определяем зону влажности по карте приложения 1.

Д) Определяем влажностный режим помещения по табл. 6 или по заданию.

Е). Определяем условия эксплуатации ОК по табл. 7.

Ж) Из приложения 2 выписываем расчетные коэффициенты теплопроводности для материалов всех слоев ОК.

З) Если материалы и толщины всех слоев известны, то проверяем ОК на удовлетворение требованию (1):

1. Вычисляем термические сопротивления слоев по формуле (6).

2. Вычисляем термическое сопротивление ОК по формуле 5 с учетом примечаний, касающихся воздушных прослоек.

3. Вычисляем приведенное сопротивление ОК теплопередаче по формуле (4), определив значение a_н по табл. 5.

4. Проверяем условие (1) и делаем вывод о соответствии конструкции ОК заданным условиям.

Если требуется подобрать толщину утепляющего слоя, материал которого известен:

1. Подставляем в условие (1) выражение для приведенного сопротивления ОК теплопередаче (4).

2. В полученную формулу подставляем выражение для R_к (5) и раскрываем его, подставляя выражения для термических сопротивлений отдельных слоев (6).

3. Выражаем из полученной формулы толщину утепляющего слоя и проводим вычисления.

4. Оцениваем, реальна ли для данной конструкции полученная толщина утепляющего слоя, приводим ее в соответствие конструктивным особенностям ОК, требованиям унификации и т.п. и вычисляем фактическое приведенное сопротивление ОК теплопередаче по формуле (4).

5. Делаем вывод, описывая запроектированную ОК и условия ее эксплуатации.

Если требуется подобрать материал утепляющего слоя, толщина которого известна:

1. Выполняем п.п. 1, 2 из предыдущей задачи.

2. Выражаем из полученной формулы коэффициент теплопроводности материала утепляющего слоя и вычисляем его.

3. По приложению 2 подбираем материал с близким коэффициентом теплопроводности (отличие в большую сторону не более 5 %, в меньшую - любое), учитывая, можно ли применить этот материал в данной конструкции.

4. Вычисляем фактическое сопротивление ОК теплопередаче.

5. Делаем вывод, описывая запроектированную ОК и условия ее эксплуатации.

Пример 1. Теплотехнический расчет однородной ОК

Задание: подобрать толщину утепляющего слоя для двухслойной стеновой панели, эксплуатируемой в жилом здании в г. Москве. Конструкция панели: внутренний несущий слой – железобетон, 100 мм, утепляющий слой – керамзитобетон на керамзитовом песке плотностью g₀=1600 кг/м³, наружный отделочный слой – штукатурка из цементно-песчаного раствора, 20 мм. Максимальная толщина стеновой панели – 500 мм.

1. Определяем требуемое приведенное сопротивление ОК теплопередаче из условий энергосбережения:

По СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика» определяем для г. Москвы:

В соответствии с главой СНиП «Жилые здания» расчетную температуру внутреннего воздуха принимаем 18 °С, т.к. .

Вычисляем градусо-сутки отопительного периода:

По табл. 1, применяя интерполяцию, определяем значение : для стен жилых зданий при ГСОП=4000 °С×сут, м²×°С/Вт, а при ГСОП=6000 °С×сут, м²×°С/Вт. Геометрическая интерпретация линейной интерполяции представлена на рисунке. Значение , соответствующее ГСОП=4601 °С×сут, вычисляем:

.

2. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче из санитарно-гигиенических и комфортных условий:

По табл. 2 коэффициент n, учитывающий положение ОК по отношению к наружному воздуху равен 1.

По табл. 3 нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и внутренней поверхностью ОК Dt^н=4 °С.

По табл. 4 коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ОК a_в=8,7 Вт/м²×°С.

.

В дальнейший расчет вводим значение , полученное из условия энергосбережения, как максимальное.

3. По карте приложения 1 зона влажности – нормальная. Влажностный режим помещений нормальный (в соответствии с главой СНиП «Жилые здания» и табл. 6). По табл. 7 условия эксплуатации ОК – Б.

4. По приложению 2 принимаем расчетные коэффициенты теплопроводности использованных в конструкции материалов:

железобетон - l₁=2,04 Вт/м×°С;

керамзитобетон на керамзитовом песке плотностью 1600 кг/м³ - l₂=0,79 Вт/м×°С;

цементно-песчаный раствор - l₃=0,93 Вт/м×°С.

5. В основном условии теплотехнического расчета приравниваем правую и левую части, подставляем выражение для R_o и раскрываем его для случая трехслойной ОК:

.

6. Выражаем из последнего уравнения толщину утепляющего слоя и вычисляем ее:

.

7. Вывод: толщина утепляющего слоя в 2,2 м нереальна для данной конструкции, так как общая толщина стеновой панели будет составлять при этом 0,1+2,2+0,02=2,32 м, а вес панели размером 3´3 м будет не менее (0,1´2500+2,2´1600+0,02´1800)´3´3=34254 кг (2500 и 1800 кг/м³ – плотности соответственно железобетона и цементно-песчаного раствора в сухом состоянии). Таким образом, применение для утепляющего слоя керамзитобетона на керамзитовом песке плотностью 1600 кг/м³ невозможно при заданных условиях эксплуатации.

8. Определим требуемый коэффициент теплопроводности утепляющего слоя при максимальной толщине панели 500 мм. Толщина утепляющего слоя при этом может составить d₂=0,5–0,1–0,02=0,38 м.

Для этого выразим из общего условия теплотехнического расчета не толщину, а коэффициент теплопроводности утепляющего слоя:

.

По приложению 2 определяем, что из легких бетонов, применяемых в производстве двухслойных панелей, близким коэффициентом теплопроводности обладает газобетон и пенобетон плотностью 300 кг/м³ (l=0,13 Вт/м×°С).

9. Вывод: принимаем следующую конструкцию двухслойной стеновой панели для эксплуатации в жилом здании г. Москвы: несущий слой – железобетон, 100 мм, утепляющий слой – газобетон плотностью 300 кг/м³, 380 мм, отделочный слой – цементно-песчаный раствор, 20 мм.

Приведенное сопротивление теплопередаче стеновой панели данной конструкции составляет

,

что больше требуемого сопротивления теплопередаче .