1 Расчет сопротивления теплопередачи, тепловой инерции и толщины теплоизоляционного слоя

1.1 Расчет наружной стены из штучных материалов

Исходные данные:

• Гродненская область.

• Влажностной режим помещения – сухой.

• Температура внутреннего воздуха - t_в = 18 °С.

Рисунок 1.1 - Конструкция наружной стены здания

Влажностной режим сухой, условия эксплуатации ограждающих конструкций «А» по таблице 4.2[1].

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности λ и теплоусвоения S материалов принимаем по таблице А.1[1] для условий эксплуатации ограждений «А»:

- кирпич силикатный

λ ₁ = 0,99 Вт/( м ∙°С); S₁ = 9,77 Вт/(м² ∙°С);

- плиты полистиролбетонные теплоизоляционные

λ ₂ = 0,092 Вт/( м ∙°С); S₂ = 1,42 Вт/(м² ∙°С);

Нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из штучных материалов согласно таблице 5.1 [1] R^норм = 2,0(м²∙°С)/Вт.

Для определения тепловой инерции стены находим термическое сопротивление отдельных слоев конструкции по формуле:

,

где δ – толщина рассматриваемого слоя, м ;

λ – коэффициент теплопроводности данного слоя, Вт/(м∙°С).

Вычислим термическое сопротивление отдельных слоев:

- слои кирпичной кладки

(м² ∙ ºС)/Вт;

Термическое сопротивление плит полистиролбетонных R₂ находим из формулы:

где α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности, выбираем по табл.5.4[1], α_в=8,7 Вт/(м²∙°С);

α_н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, выбираем по табл. 5.7[1], α_н=23 Вт/(м²∙°С);

– термическое сопротивление ограждающей конструкции

(м²∙°С)/Вт.

Отсюда следует что, термическое сопротивление слоя пенополистирольных плит находится по формуле:

.

Подставив значения в эту формулу, получим:

(м²∙°С)/Вт.

Вычисляем тепловую инерцию по формуле:

где S_i – расчетный коэффициент теплоусвоения слоя материала конструкции в условиях эксплуатации согласно таблице 4.2[1], принимаем по таблице A.1[1], Вт/(м²∙°С).

D=R₁∙S₁+ R₂∙S₂;

D=0,37∙9,77+1,42∙1,47=5,7

По таблице 5.2 [1] для ограждающей конструкции с тепловой инерцией св.4 до7,0 (стены средней инерционности) за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принять Средняя температура наиболее холодных трех суток с обеспеченностью 0,98, которая для Гродненской области составляет: -31 ° С (таблица 4.3[1]).

Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляционного слоя:

м.

Рассчитаем общую толщину стены:

м.

Вывод: Определили расчетную температуру наружного воздуха t_н=-31 °С. Рассчитали сопротивление теплопередаче слоя полистиролбетонных плит R₂=1,47 (м² ∙ ºС)/Вт, тепловую инерцию наружной стены из штучных материалов D=5,7 (стена средней инерционности). Определили толщину слоя полистиролбетонных плит м и общую толщину стены м.

Определяем требуемое сопротивление теплопередачи стены по формуле:

R_T^тр= (м^{2 0}С)/Вт.

Находим экономически целесообразное сопротивление теплопередачи.

(м^{2 0}С)/Вт.

1.2 Расчет совмещенного покрытия производственного здания

Рисунок 1.2 - Конструкция покрытия здания

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности λ и теплоусвоения S материалов принимаем по таблице А.1[1] для условий эксплуатации ограждений «А»:

- рубероид

λ ₁ = 0,17 Вт/( м ∙°С); S₁ = 3,53 Вт/(м² ∙°С);

- цементно-песчаный раствор

λ ₂ = 0,76 Вт/( м ∙°С); S₂ = 9,60 Вт/(м² ∙°С);

- гравий керамзитовый

λ ₃ = 0,21 Вт/( м ∙°С); S₃ = 3,36 Вт/(м² ∙°С);

- плиты пенополистирольные

λ ₄ = 0,043 Вт/( м ∙°С); S₄ = 0,46 Вт/(м² ∙°С);

- железобетонная плита

λ ₅ = 1,92 Вт/( м ∙°С); S₅ = 17,98 Вт/(м² ∙°С).

Нормативное сопротивление теплопередаче для совмещенных покрытий согласно таблице 5.1 [1] R^норм = 3,0(м²∙°С)/Вт.

Для определения тепловой инерции покрытия находим термическое сопротивление отдельных слоев конструкции по формуле:

,

где δ – толщина рассматриваемого слоя, м;

λ – коэффициент теплопроводности данного слоя, Вт/(м∙°С).

Вычислим термическое сопротивление отдельных слоев:

- рубероид

(м² ∙ ºС)/Вт;

- цементно-песчаный раствор

(м² ∙ ºС)/Вт;

- гравий керамзитовый

(м² ∙ ºС)/Вт;

- железобетонная плита

(м² ∙ ºС)/Вт.

Термическое сопротивление плит пенополистирольных R₃ находим из формулы:

где α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности, выбираем по табл.5.4[1], α_в=8,7 Вт/(м²∙°С);

α_н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, выбираем по табл. 5.7[1], α_н=23 Вт/(м²∙°С);

– термическое сопротивление ограждающей конструкции

(м²∙°С)/Вт.

Отсюда следует что, термическое сопротивление слоя пенополистирольных плит находится по формуле:

.

Подставив значения в эту формулу, получим:

(м²∙°С)/Вт.

Вычисляем тепловую инерцию по формуле:

где S_i – расчетный коэффициент теплоусвоения материала слоя конструкции в условиях эксплуатации согласно таблице 4.2[1], принимаем по таблице A.1[1], Вт/(м²∙°С).

D=R₁∙S₁+ R₂∙S₂+ R₃∙S₃+R₄∙S₄+R₅∙S₅;

D=0,059∙3,53+0,026∙9,6+0,071∙3,36+2,67∙0,46+0,13∙17,98=4,26.

По таблице 5.2 [1] для ограждающей конструкции с тепловой инерцией 4,0-7,0 (стены средней инерционности) за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принять среднюю температуру наиболее холодных трех суток обеспеченностью 0,92 , которая для Минской области составляет: (таблица 4.3[1]).

Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляционного слоя:

м.

Рассчитаем общую толщину покрытия:

м.

Вывод: Определили расчетную температуру наружного воздуха , рассчитали сопротивление теплопередаче теплоизоляционного слоя R₄=2,67 (м²∙°С)/Вт, тепловую инерцию D=4,26, толщину теплоизоляционного слоя м и общую толщину покрытия м.