1.2 Расчет термического сопротивления совмещенного покрытия здания

Рисунок 2. Перекрытие здания.

Нормативное сопротивление R_т.норм. для наружных стен здания принимаем из таблицы 5.1 изменения №1 ТКП 45-2.04-43-2006 (02250):

R_Т.НОРМ. = 6 ;

- Битумы нефтяные и кровельные, λ ₁ =0,65;

- Гравий керамзитовый, λ ₂ =0,2;

- Керамзитобетон на керамзитовом песке и керамзитопенобетон, λ ₃ =0,17.

Сопротивление искомого слоя находим по формуле:

Где, в - коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающей конструкции, [1, таблица5.4.] ТКП 45-2.04-43-2006 (02250);

н - коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, применяемый по таблице 5.7 [1] ТКП 45-2.04-43-2006 (02250).

Эквивалентная теплопроводность:

Определяем толщину искомого слоя:

м.

Разделим конструкцию на повторяющиеся элементы, приняв, что данные элементы имеют правильную геометрическую форму прямоугольника со сторонами 0,1х0,1.

Определим термическое сопротивление элементов при условии деления их плоскостями, параллельными тепловому потоку. Конструктивное решение представлено на рисунке 3.:

Р исунок 3. Конструкция перекрытия при условии деления его плоскостями – а нарисованы явно 3-dповерхности!, перпендикулярными и параллельными тепловому потоку

Где Ri – термическое сопротивление каждого слоя конструкции, (м²∙°С)/Вт.

Железобетонную плиту разбиваем на два слоя: слой железобетона и слой воздушной прослойки.

(м²∙°С)/Вт.

(м²∙°С)/Вт.

Коэффициент теплопроводности замкнутой воздушной прослойки при толщине 0,2м λ = 0,19(м²∙°С)/Вт.

Определяем площади элементов:

Термическое сопротивление элемента при условии деления его плоскостями параллельными тепловому потоку:

(м²∙°С)/Вт.

Находим термическое сопротивление элемента при условном делении его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку.

;

(м²∙°С)/Вт.

(м²∙°С)/Вт.

(м²∙°С)/Вт.

Термическое сопротивление с воздушной прослойкой определяем следующим образом:

(м²∙°С)/Вт.

Тогда, (м²∙°С)/Вт.

Итак, получили: (м²∙°С)/Вт. (м²∙°С)/Вт.

Так как термическое сопротивление не превышает величину более чем на 25%, то термический расчет конструкции выполняют согласно формуле:

(м²∙°С)/Вт.

Вывод: данная конструкция перекрытия не удовлетворяет требованиям [1] по теплопроводности, так как нормативное сопротивление конструкции R^норм = 6(м²∙°С)/Вт., что более расчетного сопротивления R=5,1(м²∙°С)/Вт. Стало быть, неверно рассчитана толщина слоя теплоизоляции х. Нужно увеличить, чтобы _{и повторить расчет}

2 Расчет температурного поля в многослойной конструкции

Определить температуры на границах слоев многослойной конструкции наружной стены , тепловой поток и глубину промерзания при следующих данных: t_в = 18 °С, t_н = -26 °С.

Р исунок 4. Изменение температуры в наружной стене

№ слоя	Название слоя	λ,	δ, м
1	Цементно-перлитовый раствор	0,3	0,03
2	Пеностекло и газостекло	0,07	Х=0,184
3	Воздушная прослойка	0,21	0,03
4	Силикатный кирпич	1,4	0,25

Определяем термическое сопротивление каждого слоя материала:

Нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из штучных материалов согласно таблице 5.1 [1] R^норм = 3,2(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:

- Цементно-перлитовый раствор

(м² ∙ ºС)/Вт;

- Пеностекло и газостекло

( м² ∙ ºС)/Вт;

- Воздушная прослойка

( м² ∙ ºС)/Вт;

- Силикатный кирпич

( м² ∙ ºС)/Вт;

Рассчитаем общую толщину стены:

м.

Определим тепловой поток через трехслойную конструкцию при разности температур двух сред:

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.

Граница промерзания находится в слое пеностекла и газостекла.

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

;

Отсюда х=0,076 м;

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δ_пр = δ₂-х+ δ₃+ δ₄ =0,184-0,076+0,03+0,25=0,388 м.

Рисунок 5 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

Меняем температуру наружного и внутреннего воздуха местами и рассматриваем данный вариант.

Рисунок 6 - Изменение температуры в наружной стене

Значение термического сопротивления всей конструкции и теплового потока в этом случае останется прежним:

Вт/м²,

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.

Граница промерзания находится в слое пеностекла и газостекла.

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

;

Отсюда х=0,062 м;

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δ_пр = δ₂ -х+ δ₁=0,184-0,062+0,03=0,152 м.

Р исунок 7 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

Вывод: Глубина промерзания, в первом случае (теплоизоляция ближе к внутренней стороне здания) составляет 388 мм, во втором случае (теплоизоляция ближе к наружной стороне здания) 152 мм. Экономически целесообразнее делать теплоизоляцию ближе к наружной стороне здания, при этом точка росы находится в теплоизоляционном слое и несущая конструкция не промерзает в отличие от случая когда теплоизоляция находится ближе к внутренней стороне здания.