2 Выбор строительной конструкции здания и расчет толщины

теплоизоляционного слоя

Выбор материалов для холодильных камер. Холодильные камеры отличаются от других помещений проектируемого предприятия тем, что в них постоянно поддерживается низкая температура при высокой относительной влажности воздуха. Специфические условия определяют требования к материалам строительных конструкций, которые должны быть прочными, морозостойкими, oгнестойкими, устойчивыми к воздействию нагрузок и экономичными.

Более всего перечисленным требованиям для несущих строительных конструкций удовлетворяет железобетон, однако находят широкое применение и строительные конструкции из кирпича. Толщина строительной конструкции определяется для каждого вида ограждения отдельно.Для тепловой изоляции ограждений используются материалы с малым коэффициентом теплопроводности, негигроскопичные и стойкие к продолжительной эксплуатации в условиях переменных температур окружающей среды, пониженных температур в камерах и высокой относительной влажности. Кроме того, теплоизоляционные материалы должны относиться к несгораемым или к трудносгораемым. Наибольшее распространение получили полимерные вспененные материалы, такие как пенопласт: полистирольный самозатухающий ПСБ-С, полиуретановый жесткий ПУ-101, поливинилхлоридный ПХВ-1 и ПХВ-2 и др.Теплоизоляционные материалы выпускаются в виде плит стандартной толщины 25, 30, 50 и 100 мм.

Долговечность эксплуатации тепловой изоляции определяется возможностью защиты ее от попадания капельной влаги наружного воздуха, особенно в летнее время, и увлажнения водяными парами, содержащимися в атмосферном воздухе. С этой целью в конструкцию ограждения вводят специальный слой — паро- и гидроизоляцию. Особенно важно создание надежного гидроизоляци­онного слоя для полов, лежащих на грунте, и для кровель. Данный слой гидроизоляции предназначен не только для предотвращения изоляции от увлажнения, но и для препятствия проникновения в конструкцию капельной влаги — грунтовых вод и атмосферных осадков.

В качестве паро- и гидроизоляционных материалов используют битумы, битумные мастики, рубероид (стеклорубероид) и другие листовые и пластичные материалы, обладающие большим сопротивлением паропроницанию.Парогидроизоляция должна быть сплошной, без пропусков и разрывов и располагаться по возможности ближе к среде с более высокой температурой.

Наружные стены блоков холодильных камер предприятий торговли или общественного питания изготавливают из железобетонных плит, бетонных блоков или кирпичной кладки. Конструкция ограждения наружной стены показана на рис.2. Толщина наружных стен выбирается в соответствии с климатической зоной размещения предприятия массового питания и составляет: 510мм для средней климатической зоны.

Внешняя надземная сторона наружной стены, как правило, покрывается слоем штукатурки δ_шт = (10÷20)мм и окрашивается светлой краской для уменьшения теплопритоков от солнечной радиации.

Подземная часть наружной стены подвальных или полуподвальных помещений покрывается слоем битума δ_бит = (5÷8)мм, предотвращающим увлажнение строительных конструкций.

Перед проведением теплоизоляционных работ наружная стена со стороны холодильной камеры покрывается тонким слоем штукатурки, так называемой «затиркой», толщиной до 10 мм. На по дготовленную поверхность наносятся два слоя паро-, гидроизоляции общей толщиной 5...8 мм. Теплоизоляционный материал приклеивается на незастывший второй слой гидроизоляции и закрепляется на стене сеткой типа «рабица». На сетку наносится слой штукатурки (б_цп = 10...20 мм), которая окрашивается или служит основой для крепления глазурованной плитки.

Таблица 2 – Строительно-изоляционная конструкция наружной стены

Наименование слоя	δиз , м	λ, Вт/(м2 ×К)	Σ δi / λi ,(м2 ×К)/Вт
1	2	3	4
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Кирпич	0,380÷0,640	0,81	0,469÷0,790
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Пароизоляция – 1÷2 слоя гидроизола на битумной мастике	0,002÷0,008	0,3	0,0067÷0,0267
Теплоизоляция	?	?	?
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Кафель	0,006	1,05	0,0057
Итого			0,6242÷1,108

Таблица 3 – Строительно-изоляционная конструкция наружной стены

Наименование слоя	δиз , м	λ, Вт/(м2 ×К)	Σ δi / λi ,(м2 ×К)/Вт
1	2	3	4
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Бетонная панель	0,140	1,86	0,075
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Пароизоляция – 1÷2 слоя гидроизола на битумной мастике	0,002÷0,008	0,3	0,0067÷0,0267
Теплоизоляция	?	?	?
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Кафель	0,006	1,05	0,0057
Итого			0,2302÷0,393

Рис.2 - Конструкция наружной стены:

1 — штукатурка; 2 — кирпичная кладка (железобетонная плита, бетонный блок);

3 — паро-, гидроизоляция; 4 — тепловая изоляция

Таблица 4 – Строительно-изоляционная конструкция внутренней стены

между охлаждаемыми помещениями

Наименование слоя	δиз , м	λ, Вт/(м2 ×К)	Σ δi / λi ,(м2 ×К)/Вт
1	2	3	4
Кафель	0,006	1,05	0,0057
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Теплоизоляция	?	?	?
Пароизоляция – 1÷2 слоя гидроизола на битумной мастике	0,002÷0,008	0,3	0,0067÷0,0267
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Кирпич	0,125÷0,250	0,81	0,1544÷0,3086
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Пароизоляция – 1÷2 слоя гидроизола на битумной мастике	0,002÷0,008	0,3	0,0067÷0,0267
Теплоизоляция	?	?	?
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Кафель	0,006	1,05	0,0057
Итого			0,3696÷0,7542

Конструкция внутренних стен и перегородок в тамбуре аналогична конструкции наружных стен. Толщина слоев штукатурки, а также слоев и паро-, гидроизоляции принимаются одинаковыми с толщиной соответствующих слоев наружных стен. Конструкция перегородок приведена на рис. 3. Несущая кирпичная конструкция перегородки имеет одинаковые слои штукатурки, паро-, гидроизоляции и тепловой изоляции с двух сторон.

Таблица 5 – Строительно-изоляционная конструкция внутренней стены

из охлаждаемого помещения в тамбур (из тамбура в коридор)

Наименование слоя	δиз , м	λ, Вт/(м2 ×К)	Σ δi / λi ,(м2 ×К)/Вт
1	2	3	4
Кафель	0,006	1,05	0,0057
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Кирпич	0,125÷0,250	0,81	0,1544÷0,3086
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Пароизоляция – 1÷2 слоя гидроизола на битумной мастике	0,002÷0,008	0,3	0,0067÷0,0267
Теплоизоляция	?	?	?
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Кафель	0,006	1,05	0,0057
Итого			0,3153÷0,6323

Рис.3 - Конструкция перегородок между камерами:

1 — штукатурка; 2— кирпичная кладка; 3—паро-, гидроизоляция; 4 — тепловая изоляция

Полы среднетемпературных холодильных камер (температура в камерах не ниже -2 °С) предприятий массового питания и торговли располагаются, как

правило, на сухом песчаном грунте, утрамбованном с гравием и не изолируются. Пол состоит из основания и покрытия (чистый пол). Основанием пола могут служить несущие конструкции — железобетонные плиты толщиной 120 мм. Покрытие пола (метлахская плитка или мозаичная плита) укладывают на прослойке из бетона на бетонный подстилающий слой толщиной 40...70мм.

Для уменьшения теплопритоков в камерах с неизолированными полами по всему периметру наружных стен организуют подсыпку из теплоизоляционного материала — керамзитового гравия, шлака. Конструкция неизолированного пола приведена на рис. .4.

Рис..4 - Конструкция неизолированного пола:

1 — чистый пол; 2—армированная бетонная стяжка; 3— керамзитобетонная стяжка; 4 — тепловая изоляция (керамзитовый гравий); 5— гидроизоляция; 6— бетонная подготовка; 7—уплотненный грунт с щебнем

Таблица 6 – Строительно-изоляционная конструкция пола

Наименование слоя	δиз , м	λ, Вт/(м2 ×К)	Σ δi / λi ,(м2 ×К)/Вт
1	2	3	4
Армированная бетонная стяжка	0,02	1,86	0,0108
Керамзитобетонная стяжка	0,04	1,86	0,0215
Керамзитовый гравий	0,250	0,93	0,2688
Гидроизоляция – 2÷4 слоя гидроизола на битумной мастике	0,004÷0,008	0,3	0,0133÷0,0267
Бетонная подготовка	-	-	-
Уплотненный грунт	1,35	0,58	2,338
Итого			2,6657÷2,6790

Таблица 7 – Строительно-изоляционная конструкция покрытия

Наименование слоя	δиз , м	λ, Вт/(м2 ×К)	Σ δi / λi ,(м2 ×К)/Вт
1	2	3	4
Гидроизоляция – 5 слоев гидроизола на битумной мастике	0,012	0,3	0,040
Бетонная стяжка	0,04	1,86	0,0215
Керамзитовый гравий	0,250	0,93	0,2688
Железобетонная плита	0,220	0,81	0,2716
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Пароизоляция – 1÷2 слоя гидроизола на битумной мастике	0,002÷0,008	0,3	0,0067÷0,0267
Теплоизоляция	?	?	?
Цементная затирка	0,010÷0,020	0,21	0,0476÷0,0952
Итого			0,7038÷0,8190

Блоки холодильных камер предприятий массового питания и торговли располагаются, как правило, на первом этаже многоэтажных зданий или в одноэтажных зданиях. Поэтому для камер характерны междуэтажные перекрытия или бесчердачные покрытия. Данный вид ограждений должен быть прочным, долговечным, а кровли должны обеспечивать водонепроницаемость и быть стойкими к атмосферному воздействию.

Основой для перекрытия холодильных камер служит железобетонная плита толщиной 220 мм. С внешней стороны плита выравнивается бетонной стяжкой толщиной 40 мм и настилается чистый пол — паркет, линолеум, плитка или иные покрывные материалы.

Со стороны холодильной камеры плита покрывается тонким слоем бетонной штукатурки (затирка) толщиной до 10 мм. На подготовленную поверхность наносят два слоя паро-, гидроизоляции (до 5...8 мм) и слой

тепловой изоляции, поверх которой наносят штукатурку по сетке толщиной 20 мм, оштукатуренные потолки красят.

В качестве основания под кровлю применяется бетонная стяжка (для одноэтажных зданий), на которую наносится грунтовка из битумных эмульсий.

В установках, работающих на хладонах, предусматривает вытяжку воздуха из нижней зоны машинных отделений. Всасывающие окна располагают у пола (на высоте 1м).

При децентрализованном охлаждении камер на предприятиях торговли и общественного питания, небольших камер на предприятиях мясной и молочной промышленности, а так же камер холодильников для фруктов вместимостью до 1500т применяют хладоновые холодильные машины. Такие машины имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать при проектировании холодильной установки.

Основное и вспомогательное оборудование установок размещают, как правило, в общем машинном отделении. Устройство специального аппаратного отделения необязательно.

Наличие в системе холодильных установок газов, находящихся под значительным давлением и обладающих токсичным, а в определенных концентрациях и взрывоопасными свойствами, требует точного соблюдения правил техники безопасности при проектировании, монтаже и эксплуатации этих установок.

При проектировании машинных отделений в них обязательно предусматривают приточно-вытяжную и аварийную системы вентиляции. В местах установки фреоновых агрегатов аварийной может служить вытяжная вентиляция.

Машинное отделение должно быть хорошо освещено. При ручном обслуживании холодильных установок предусматривают рабочее, ремонтное и аварийное освещение, а при автоматизированном обслуживании – рабочее и ремонтное, поскольку аварийное освещение при выключении рабочего включается автоматически.

Процесс получения холода во фреоновых установках полностью автоматизирован, поэтому не требуется постоянного наблюдения за ними, но с учетом специфических особенностей этого хладагента при эксплуатации фреоновых установок необходимо, чтобы система была герметична.

Герметичность системы холодильной установки является одним из основных факторов ее безопасной работы. Поэтому обслуживающий персонал должен четко выполнять все правила эксплуатации оборудования.

Разгерметизация холодильных установок, находящихся в эксплуатации, приводит к утечке хладагентов. Фреон в парообразном состоянии заполняет воздушное пространство в машинном отделении, что создает серьезную опасность для обслуживающего персонала. При обнаружении утечки, через неплотности в соединениях, необходимо немедленно выключить установку и устранить неисправности.

Камерное оборудование размещают таким образом, чтобы обеспечить равномерное распределение температуры в объеме камеры.

Требуемая толщина теплоизоляционного слоя ограждений, δ_из., м, определяется по формуле (1)

, (1)

где λ_из.– коэффициент теплопроводности изоляционного материала,

Вт/(м² ·К);

k₀^тр – требуемый коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м² ·К);

– суммарное термическое сопротивление всех слоёв, кроме слоя

теплоизоляции, (м² ·К)/Вт;

α_н, α_в – коэффициенты теплоотдачи с наружной и внутренней стороны

ограждения, Вт/(м² ·К).

Действительное значение коэффициента теплопередачи, k₀^д, Вт/(м² ·К),

определяется по формуле (9), если принятая толщина теплоизоляции отличается от расчетной

(2)

где δ_из._д — принятая толщина изоляционного слоя, м

Таблица 8 - Расчёт теплоизоляционных слоёв

Наименование ограждения	Расчётная толщина изоляционного слоя, δиз, м	Действительная толщина изоляционного слоя, δиз, м	Требуемый коэффициент теплопередачи Ко, Вт/(м2∙К)	Действительный Коэффициент теплопередачи Кд, Вт/(м2∙К)
1	2	3	4	5
Камера №1
стена «С»	0,067	0,07	0,4	0,39
стена «З»	0,067	0,07	0,4	0,33
стена «Ю»	0,076	0,08	0,435	0,42
покрытие	0,09	0,1	0,37	0,35
Камера №2
стена «С»	0,05	0,07	0,58	0,42
стена «З»	0,058	0,06	0,43	0,42
стена «Ю»	0,062	0,07	0,499	0,46
стена «В»	0,062	0,07	0,499	0,46
покрытие	0,083	0,1	0,407	0,35
Камера №3
стена «С»	0,067	0,07	0,4	0,39
стена «З»	0,067	0,07	0,4	0,33
стена «Ю»	0,076	0,08	0,435	0,42
покрытие	0,09	0,1	0,37	0,35
Камера №4
стена «С»	0,05	0,07	0,58	0,42
стена «З»	0,058	0,06	0,43	0,42
стена «Ю»	0,062	0,07	0,499	0,46
стена «В»	0,062	0,07	0,499	0,46
покрытие	0,083	0,1	0,407	0,35

Таблица 9 Сво дная таблица к расчету теплоизоляционных слоев

Ограждение	Tв, оС	αн, Вт/(м2*K)	αвн, Вт/(м2*K)	R­­­н, м2*К/Вт	R­­­вн, м2*К/Вт	Σ , м2*К/Вт	δиз ­треб.	Rн Треб.
Наружная стена камер хранения	0	23	8	0,043	0,125	0,785	0,059	2,14
	2	23	8	0,043	0,125	0,785	0,066	2,28
	5	23	8	0,043	0,125	0,785	0,057	2,1
	4	23	8	0,043	0,125	0,785	0,060	2,16
Внутренние стены между охлаждаемыми помещениями	0	23	8	0,043	0,125	0,775	0,048	1,9
	5	23	8	0,043	0,125	0,775	0,053	2
	2	23	8	0,043	0,125	0,775	0,043	1,8
Внутренние стены и перегородки, отделяющие охлаждаемо помещение от неохлаждаемого и не отапливаемого	5	23	8	0,043	0,125	0,315	0,119	2,86
	4	23	8	0,043	0,125	0,315	0,096	2,4
	2	23	8	0,043	0,125	0,315	0,092	2,32
	0	23	8	0,043	0,125	0,315	0,086	2,2
	0	23	8	0,043	0,125	0,315	0,086	2,2
	2	23	8	0,043	0,125	0,315	0,091	2,3
Покрытие	5	23	8	0,043	0,125	0,703	0,096	2,8
	4	23	8	0,043	0,125	0,703	0,092	2,72
	0	23	8	0,043	0,125	0,703	0,086	2,6
	2	23	8	0,043	0,125	0,703	0,088	2,64

3 Расчет теплопритоков

3.1 Теплопритоки через ограждения

Теплопритоки через ограждения складываются из теплопритоков обусловленных разностью температуры Q₁ и солнечной радиации Q₁. Теплопритоки от разности температуры через стены, перегородки и покрытия рассчитывают по формуле (3)

Q₁=Кд∙F(tн-tв), (3)

где Q₁ — теплопритоки через ограждения, обусловленные разностью

температур, Вт;

К_д – действительный коэффициент теплопередачи ограждения, Вт/(м^{2 .} К);

F – площадь соответствующего ограждения, м²;

t_н – температура снаружи ограждения, С;

t_в – температура внутри охлаждаемого помещения, С

В качестве примера привожу расчёт теплопритоков через наружную стену

камеры № 1.

К расчёту принимаем К_д=0,389 Вт/(м^2.К); tн=28 С; tв=0 С

Q₁=0,3898,811(28-0)=95,97

Остальные расчёты аналогичные и данные сводятся в таблицу 10.