4 Толщины теплоизоляционного слоя.
Срок службы холодильника, его экономические показатели во многом определяются качеством изоляции. Правильно запроектированная и хорошо выполненная изоляция обеспечивает длительную эксплуатацию при минимальных эксплуатационных затратах.
Чем больше значение коэффициента теплопередачи k0 ограждения, тем больше теплоты будет проникать в охлаждаемый объем холодильника. Это приводит к необходимости в более мощной, а следовательно, и более дорогой холодильной установке. Уменьшить теплоприток можно путем уменьшения значения k0, что достигается применением более эффективной теплоизоляции (малые λиз) или увеличением ее толщины (большие значения δиз). Однако при этом возрастают затраты на теплоизоляцию. Поэтому при проектировании ограждающих конструкций холодильника целесообразно принимать такую теплоизоляцию и, следовательно, такое расчетное значение k0, чтобы годовые первоначальные и эксплуатационные затраты были минимальными. Это значение k0 называют экономически целесообразным (k0эк). Расчет достаточно сложен, так как для этого необходимо знать стоимость оборудования, теплоизоляции, электроэнергии, продолжительность работы холодильной установки и т. д. Значения этих величин различны для холодильников разной вместимости и назначения. Поэтому величиной k0эк в настоящее время пользуются при технико-экономическом сравнении различных зданий холодильников, а при обычных расчетах толщины теплоизоляции пользуются нормативными (так называемыми «требуемыми») значениями k0тр, которые в среднем близки к k0эк и в то же время одинаковы для холодильников всех видов и размеров.
После расчета толщины изоляционного слоя, в случае использования плитных материалов, может оказаться, что расчетная величина не соответствует стандартной толщине выпускаемых плит. В таком случае необходимо принять толщину изоляционного слоя кратной стандартной толщине плит.
Толщину изоляционного слоя ограждения определяют по формуле:
,
(1)
где
,
- коэффициенты теплопроводности
изоляционного и строительных материалов,
составляющих конструкцию ограждения.
Принимается по табл. 2.8 /1,стр. /;
- требуемый коэффициент теплопередачи
ограждения, принимаемый в зависимости
от характера ограждения и температур
по обе стороны от него;
- коэффициент теплоотдачи с наружной
или более теплой стороны ограждения;
– коэффициент теплоотдачи с внутренней
или более холодной стороны ограждения;
– толщина отдельных слоев конструкции
ограждения.
Действительное значение коэффициента теплопередачи рассчитываем по формуле:
,
(2)
где
- принятая толщина изоляционного слоя,
м.
Коэффициенты теплопроводности и толщина представлены в таблице 1.
Таблица 1
Наименование ограждения |
Наименование и материал слоя |
Толщина , м |
Коэффициент теплопроводности , Вт/(м·К) |
Стена наружная |
Кладка кирпичная |
0,380 |
0,82 |
Штукатурка цементная (3 слоя) |
0,020 |
0,9 |
|
Пароизоляция – 2 слоя битумной мастики и 1 слой гидроизола |
0,004 |
0,3 |
|
Теплоизоляция из пенопласта полиуританового жесткого ПУ-101 |
- |
0,041 |
Материал стен выбираем самостоятельно, в соответствии с температурой воздуха в камере и наружним параметрам воздуха.
Прежде чем рассчитывать толщину теплоизоляционного слоя, для удобства введем условные обозначения стен нашего холодильника (рисунок 1).
Рисунок 6 - Схема холодильных камер
Определяем толщину теплоизоляционного слоя наружных стен 1,2,3,4,5:
Стена 1
Коэффициент
теплопередачи ограждения
.
Коэффициенты теплопередачи и соответствующие термические сопротивления:
для наружной поверхности 23,3 , т.е. 1/23,3 = 0,043
для внутренней (циркуляция воздуха в камере усиленная) 10,5 (0,095).
Потребную толщину изоляционного слоя определяем по формуле:
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 80 мм (одним блоком).
Действительное значение коэффициента теплопередачи рассчитываем по формуле:
Дальнейший расчет стен проводим аналогично.
Стена 2
.
άн = 23,3 , т.е. 1/23,3 = 0,043
άв = 9 (0,111).
Потребную толщину изоляционного слоя определяем по формуле:
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 130 мм (1слой 100мм и 1слой 30мм).
Действительное значение коэффициента теплопередачи рассчитываем по формуле:
Стена 3
.
άн = 23,3 , т.е. 1/23,3 = 0,043
άв = 9 (0,111).
Потребную толщину изоляционного слоя определяем по формуле:
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 160 мм (1слой 100 мм и 1 слой 60 мм).
Действительное значение коэффициента теплопередачи рассчитываем по формуле:
Стена 4
.
άн = 23,3 , т.е. 1/23,3 = 0,043
άв = 10,5 (0,095).
Потребную толщину изоляционного слоя определяем по формуле:
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 180 мм(1слой 100мм и 1слой 80мм ).
Действительное значение коэффициента теплопередачи рассчитываем по формуле:
Стена 5
.
άн = 23,3 , т.е. 1/23,3 = 0,043
άв = 9 (0,111).
Потребную толщину изоляционного слоя определяем по формуле:
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 100 мм (2 слоя по 50 мм).
Действительное значение коэффициента теплопередачи рассчитываем по формуле:
Определяем толщину теплоизоляционного слоя внутренних перегородок между камерами.
Коэффициенты теплопроводности и толщина представлены в таблице 2.
Таблица 2
Наименование ограждения |
Наименование и материал слоя |
Толщина , м |
Коэффициент теплопроводности , Вт/(м·К) |
Перегородка |
Слой тяжелого бетона |
0,08 |
1,86 |
Штукатурка цементная (2 слоя) |
0,02 |
0,9 |
|
Пароизоляция – 2 слоя гидроизола |
0,004 |
0,3 |
|
Теплоизоляция из ППЖ ПУ-101 |
- |
0,041 |
Стена 1΄΄
Коэффициент
теплопередачи ограждения
.
Коэффициенты теплопередачи и соответствующие термические сопротивления:
для наружной поверхности (циркуляция воздуха в камере усиленная) 10,5(0,095)
для внутренней поверхности (циркуляция воздуха в камере умеренная) 9 (0,111)
)
Принимаем толщину изоляционного слоя 125 мм (2 слоя по 50 мм и 1 слой 25 мм).
Стена 2΄΄
.
άн = 9 (0,111)
άв = 9 (0,111).
Принимаем толщину изоляционного слоя 75 мм (1 слой 50 мм и 1 слой 25 мм).
Стена 3΄΄
.
άн = 10,5 (0,095)
άв = 9 (0,111).
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 75мм (1 слой 50 мм и 1 слой 25 мм).
Определяем толщину теплоизоляционного слоя внутренних стен.
Коэффициенты теплопроводности и толщина представлены в таблице 3.
Таблица 3
Наименование ограждения |
Наименование и материал слоя |
Толщина , м |
Коэффициент теплопроводности , Вт/(м·К) |
Стена внутренняя |
Панель из керамзитобетона |
0,24 |
0,47 |
Пароизоляция из гидроизола на битумной мастике (2 слоя) |
0,004 |
0,3 |
|
Теплоизоляция из ППЖ ПУ-101 |
- |
0,041 |
|
Штукатурка цементная (2 слоя) |
0,02 |
0,9 |
Стена 1΄=1΄΄΄.
Коэффициент
теплопередачи ограждения
.
Коэффициенты теплопередачи и соответствующие термические сопротивления:
для наружной поверхности 8 (0,125)
для внутренней (циркуляция воздуха в камерах усиленная) 10,5; 0,095
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 75 мм (1 слой 50 мм и 1 слой 25 мм).
Стена 2΄.
.
άн = 8 (0,125)
άв = 9 (0,111).
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 125 мм (1слой 100мм и 1слой 25мм).
Стена 3΄
.
άн = 8 (0,125)
άв = 9 (0,111).
)
Принимаем толщину изоляционного слоя 125 мм (1 слой 100 мм и 1 слой 25 мм).
Стена 4΄ = 4 ΄΄
.
άн = 8 (0,125)
άв = 10,5 (0,095).
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 125 мм (1слой 100мм и 1слой 25мм).
Стена 5΄ = 5΄΄ = 5΄΄΄
.
άн = 8 (0,125)
άв = 9 (0,111).
)
Принимаем толщину изоляционного слоя 75 мм (1слой 50мм и 1слой 25мм).
Полы охлаждаемых помещений.
Толщина и теплопроводность слоев конструкции представлены в таблице 4.
Таблица 4
Элемент |
Толщина, мм |
Теплопроводность |
Чистый пол из мозаичных бетонных плит |
40 |
1,4 |
Бетонная подготовка |
100 |
1,4 |
Теплоизоляция – вермикулит вспученный |
- |
0,09 |
Бетонная подготовка с электронагревателями |
100 |
- |
В расчете учитываем только слои, лежащие выше бетонной подготовки с нагревательным устройством.
Пол камеры №1.
Коэффициент
теплопередачи ограждения
.
Коэффициент теплопередачи и термическое сопротивление: 7 (0,143)
.
Пол камеры №2.
.
ά = 7 (0,143)
.
Пол камеры №3.
.
ά = 7 (0,143)
.
Пол камеры №4.
.
ά = 7 (0,143)
.
Пол камеры №5.
.
ά = 7 (0,143)
.
Определяем толщину теплоизоляционного слоя междуэтажных перекрытий.
Коэффициент теплопередачи межэтажных перекрытий многоэтажных холодильников так же принимаем в зависимости от характера разделяемых помещений.
Коэффициенты теплопроводности, толщина и тепловое сопротивление представлены в таблице 5.
Таблица 5
Наименование ограждения |
Наименование и материал слоя |
Толщина , мм |
Коэффициент теплопроводности , Вт/(м·К) |
Междуэтажное перекрытие |
Чистый пол (покрытие) из бетона |
40 |
1,4 |
Пароизоляция (по битуму) |
6 |
0,18 |
|
Теплоизоляция из ППЖ ПУ-101 |
- |
0,041 |
|
Армобетонная стяжка |
60 |
1,5 |
|
Железобетонная плита перекрытия |
160 |
1,5 |
Потолок между камерами №5 и №10.
Коэффициент теплопередачи ограждения .
Коэффициенты теплопередачи и соответствующие термические сопротивления:
для наружной поверхности (циркуляция воздуха в камере умеренная) 9 (0,111)
для внутренней (циркуляция воздуха в камере усиленная) 9 (0,111)
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 75 мм (3 слоя по 25 мм).
Потолок между камерами №5 и №9.
.
άн = 9 (0,111)
άв = 9 (0,111).
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 75 мм (3 слоя по 25 мм).
Потолок между камерами №1 и №6(№1 и №7).
.
άн = 10,5 (0,095)
άв = 9 (0,111).
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 150 мм (3 слоя по 50 мм).
Потолок между камерами №2 и №7.
.
άн = 10,5 (0,095)
άв = 9 (0,111).
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 75 мм (3 слоя по 25 мм).
Потолок между камерами №3 и №7.
.
άн = 10,5 (0,095)
άв = 9 (0,111).
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 75 мм (3 слоя по 25 мм).
Потолок между камерами №4 и №7.
.
άн = 10,5 (0,095)
άв = 10,5 (0,095).
)
Принимаем толщину изоляционного слоя 75 мм (3 слоя по 25 мм).
Потолок между камерами №4 и №8.
.
άн = 10,5 (0,095)
άв = 9 (0,111).
.
Принимаем толщину изоляционного слоя 75 мм (3 слоя по 25 мм).