Расчет чердачного перекрытия с холодным чердаком производственного здания

Исходные данные:

• Температура внутреннего воздуха - t_B =20 °С.

• Относительная влажность - φ_отн = 50 %.

• Влажностной режим - сухой,

• Гомельская область.

Рисунок 3.2 – Конструкция чердачного перекрытия с холодным чердаком

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

- цементно-песчаный раствор

λ ₁ = 0,76 Вт/( м ∙°С); S₁ = 9,60 Вт/(м² ∙°С); _=0,09 мг/(м ∙ ч ∙ Па);

- гравий керамзитовый

λ ₂ = 0,21 Вт/( м ∙°С); S₂ = 3,36 Вт/(м² ∙°С); ₂=0,21 мг/(м ∙ ч ∙ Па);

- плиты пенополистирольные

λ ₃ = 0,043 Вт/( м ∙°С); S₃ = 0,46 Вт/(м² ∙°С); ₃=0,05 мг/(м ∙ ч ∙ Па);

- железобетонная плита

λ ₄ = 1,92 Вт/( м ∙°С); S₄ = 17,98 Вт/(м² ∙°С); ₄=0,03 мг/(м ∙ ч ∙ Па).

Расчетные параметры наружного воздуха для расчета сопротивления паропроницанию – среднее значение температуры и относительная влажность за отопительный период:

Для Минской области средняя температура наружного воздуха за относительный период t_нот = -1,6 °С , средняя относительная влажность наружного воздуха за относительный период φ_нот = 85% .

Парциальные давления водяного пара внутреннего и наружного воздуха при расчетных значениях температуры и относительной влажности составляют:

е_н=455Па,

е_в = 0,01 φ_в ∙Е_в,

где φ_в – расчетная относительная влажность внутреннего воздуха, %;

Е_в - максимальное парциальное давление водяного пара внутреннего воздуха, [Па]; при расчетной температуре воздуха t_в = 20 °С , Е_в = 2338 Па.

Тогда: е_в= 0,01∙50∙2338 =1169 Па.

Положение плоскости возможной конденсации в данной конструкции находится на границах слоя цементно-песчаного раствора и гравия керамзитового.

Определяем температуру в плоскости возможной конденсации по формуле:

где R_T - сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м ∙°С)/Вт

R_Ti - термические сопротивления, слоев многослойной конструкции или части однослойной конструкции, расположенных в пределах внутренней поверхности конструкции до плоскости возможной конденсации, (м∙°С)/Вт.

°С.

Максимальное парциальное давление водяного пара в плоскости возможной конденсации при t_K = -0,1 °С составляет:

Е_к = 610 Па.

Сопротивление паропроницанию до плоскости возможной конденсации до наружной поверхности перекрытия составляет:

(м² ∙ ч ∙ Па) /мг.

Определяем требуемое сопротивление паропроницанию перекрытия от её внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации:

(м² ∙ ч ∙ Па) /мг.

Сопротивление паропроницанию рассчитываемой конструкции перекрытия в пределах от её внутренней поверхности до плоскости возможной конденсации составляет:

(м² ∙ ч ∙ Па) /мг.

Вывод: Данная конструкция чердачного перекрытия с холодным чердаком производственного здания отвечает требованиям СНБ 2.04.01-97 по сопротивлению паропроницанию, так как R_пв=3,3>R_nн.тр=0,8(м² ∙ ч ∙ Па) /мг.

4 Определение распределения температур в толщине ограждающей конструкции наружной стены производственного здания с течением времени

Исходные данные:

₁ = 1 ч;  ₂ = 8 ч ;

t_B=15^oC ; t_pa6=120°С;

Определим температуры на границах слоев многослойной конструкции при: t_в = 20 °С, t_н = -26 °С.

Рисунок 4.1 – Изменение температуры в наружной стене

железобетон λ ₁ = 2,04Bt/(м ∙°C);

плиты пенополистирольные λ ₂ = 0,043Bt/(м ∙°C);

железобетон λ ₃ = 2,04Bt/(м ∙°C) .

Определяем термическое сопротивление каждого слоя материала:

- тяжелый бетон

(м² ∙ ºС)/Вт;

(м² ∙ ºС)/Вт.

Термическое сопротивление пенополистирольных плит 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 теплоизоляции будет:

;

(м²∙°С)/Вт.

Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляционного слоя:

м.

Рассчитаем общую толщину стены:

м.

Термическое сопротивление всей конструкции:

(м² ∙ ºС)/Вт.

Определим тепловой поток через трехслойную конструкцию при стационарном режиме работы:

Вт/м².

где t_в - температура внутреннего воздуха, °С;

t_н - температура наружного воздуха, °С .

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где t_x - температура в любой точке конструкции, °С ;

R_x - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t₁ и t_x,(м² ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

ºС;

ºС;

ºС.

Определим тепловой поток через трехслойную конструкцию при нестационарном режиме работы:

Вт/м²,

где t_в - температура внутреннего воздуха, °С;

t_н - температура наружного воздуха, °С.

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где t_x - температура в любой точке конструкции, °С ;

R_x - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t₁ и t_x, (м² ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

ºС;

ºС;

ºС.

Рисунок 4.2 – График зависимости , для стационарного режима работы

Рисунок 4.3 – График зависимости , для нестационарного режима работы

Вывод: Определил распределения температур в толщине ограждающей конструкции наружной стены производственного здания и построил графики зависимости для стационарного и нестационарного режима работы установки.

Определяя тепловой поток через трехслойную конструкцию при стационарном режиме работы Вт/м² , при нестационарном режиме работы Вт/м² . При стационарном режиме работы тепловой поток в 3,56 раза больше чем при нестационарном режиме, однако глубина промерзания при двух режимах одинакова и равна м.