1 Теплотехнический расчет

Наружная стена

Ограждающие конструкции совместно с системами отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха должны обеспечивать нормируемые параметры микроклимата помещений при оптимальном энергопотреблении.

Наружные стены изготавливаются из полнотелого силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе (кладка однослойная толщиной 380 мм, поверх которой слой утепляется). Снаружи и изнутри – слой известняково-песчаной штукатурки толщиной 20 мм (рис. 1). Толщина утеплителя определяется из теплотехнического расчёта.

Рисунок 1 – Наружная стена

Согласно таблице А.1 [1] плотности ρ, расчётный коэффициент теплопроводности материала λ, расчётный коэффициент теплоусвоения материала Ѕ составляют:

• для цементно-песчаного раствора ρ=1800 кг/м³, λ=0,76 Вт/(м²∙°С), Ѕ=9,6 Вт/(м²∙⁰С);

• для силикатного кирпича ρ=2000 кг/м³, λ=1,36 Вт/(м²∙°С), Ѕ=10,99 Вт/(м²∙⁰С);

• плиты жесткие минераловатые на битумном связующем ρ=250 кг/м³, λ=0,06 Вт/(м²∙°С), Ѕ=0,98 Вт/(м^{2 0}С).

Расчет толщины теплоизоляционного слоя

δ_х = [R_норм – (1/α_в + R₁ + R₃ + R₄ + 1/α_н)]·λ_х, (1)

где R_норм. – нормативное сопротивление теплопередаче принимаемая по таблице 5.1 [1], Вт/(м² ∙⁰С);

R_норм.= 2,0 Вт/(м² ∙⁰С);

λ_х – расчётный коэффициент теплопроводности теплоизоляционного слоя, Вт/(м²∙°С);

R₁, R₃, R₄ – термические сопротивления отдельных слоёв наружной стены, (м² ∙⁰С)/Вт;

α_в, α_н – коэффициенты теплоотдачи соответственно внутренней и наружной поверхностей конструкции для зимних условий, принимаемые по таблице 5.7 [1], Вт/(м² ∙⁰С);

α_в = 8,7 Вт/(м² ∙⁰С),

α_н = 23 Вт/(м² ∙⁰С).

Определение термических сопротивлений отдельных слоёв конструкции

R= δ/λ, (2)

где δ – толщина слоя многослойной конструкции, м;

λ – расчётный коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м²∙°С);

• для цементно-песчаного раствора:

R₁= R₄= 0,02/0,76 = 0,026 (м²∙⁰С)/Вт;

• для силикатного кирпича:

R₃= 0,38/1,36 = 0,279 (м²∙⁰С)/Вт;

Толщина теплоизоляционного слоя:

δ_х=[2 – (1/8,7 + 0,026 + 0,279+ 0,026 + 1/23)]·0,06 = 0,1 м;

• для теплоизоляционного слоя:

R_x= 0,1/0,06=1,67 (м²∙⁰С)/Вт.

Общая толщина наружной стены:

δ = δ₁ + δ_x + δ₃ + δ₄, (3)

где δ₁, δ_x, δ₃, δ₄ – толщины отдельных слоёв наружной стены, м;

δ = 0,02 + 0,09 + 0,38 + 0,02 = 0,52 м.

Определение тепловой инерции

D = ΣR_iS_i, (4)

где R₁,R_x,R₃,R₄ – термические сопротивления отдельных слоёв наружной стены, (м²∙⁰С)/Вт;

S_i – расчётные коэффициенты теплоусвоения отдельных слоёв наружной стены, Вт/(м²∙⁰С);

D = 0,02·9,6 + 1,6·0,98 + 0,28·10,99 + 0,02·9,6 = 5 (м²∙⁰С)/Вт;

Расчётную зимнюю температуру наружного воздуха t_н принимают в зависимости от тепловой инерции D:

при значении 4,0 < D ≤ 7,0 – берётся средняя температура наиболее холодных трёх суток.

Среднюю температуру наиболее холодных трех суток следует определять как среднее арифметическое из температур наиболее холодных суток и наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92:

для Витебской области: t_н=(-25-31)/2= -28 ⁰С.

Расчет требуемого термического сопротивления

, (5)

где t_в – расчётная температура внутреннего воздуха, принимаемая по таблице 4.1 [1], ⁰С;

t_в =18 ⁰С;

t_н – расчётная зимняя температура наружного воздуха,⁰С;

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху по таблице 2 [5];

n=1;

α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности наружной стены, принимаемый по таблице 5.4 [1], Вт/(м² ∙⁰С);

α_в = 8,7 Вт/(м² ∙⁰С);

∆t_в – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности наружной стены, принимаемый по таблице 3 [5], ⁰С;

∆t_в = 6 ⁰С;

R_т.тр. = (1·(25+31))/(8,7∙6) = 0,82 Вт/(м² ∙ ⁰С).

Расчет полного сопротивления теплопередаче наружной стены

R₀=1/α_в + R₁ + R_x + R₃ + R₄ + 1/α_н, (6)

где α_в, α_н – коэффициенты теплоотдачи соответственно внутренней и наружной поверхностей конструкции для зимних условий, принимаемые по таблице 5.7 [1], Вт/(м² ∙⁰С);

α_в = 8,7 Вт/(м² ∙⁰С),

α_н = 23 Вт/(м² ∙⁰С);

R₁, R_x, R₃, R₄ – термические сопротивления отдельных слоёв наружной стены, (м²∙⁰С)/Вт;

R₀= 1/8,7 + 0,026+ 1,63 + 0,27+ 0,028+ 1/23=2,1 (м²∙⁰С)/Вт.

R₀ > R_т.тр., принимаемая конструкция наружной стены соответствует тепловым требованиям.

Подвальное перекрытие

Согласно принятой конституции подвальное перекрытие (рис. 2) несущая часть которого многопустотный железнобетонный настил с круглыми пустотами, толщиной 220 мм. На плиты укладывается слой утеплителя, толщину которого необходимо найти. Поверх утеплителя кладется цементно-песчаная стяжка толщиной 20 мм и на верх настилаются дубовые доски (15 мм).

Рисунок 2 – Подвальное перекрытие

Теплотехнический рассчет подвального перекрытия ведется аналогично расчету наружной стены. Результаты расчета сводятся в таблицу 1.

Чердачное перекрытие

Чодвальное перекрытие (рис. 3), несущая часть которого многопустотный железнобетонный настил с круглыми пустотами, толщиной 220 мм. На плиты укладывается слой утеплителя. Поверх утеплителя насыпается гравий и керамзит толщиной 15 мм. Толщина утеплителя определяется из теплотехнического расчёта.

Рисунок 3 – Чердачное перекрытие

Теплотехнический рассчет чердачного перекрытия ведется аналогично расчету наружной стены. Результаты расчета сводятся в таблицу 1.