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 = -21 °С.

Рисунок 2.1 – Наружная стена здания

- Железобетон (А)

λ ₁ = 1,92 Вт/( м ∙°С); S₁ = 17,98 Вт/(м² ∙°С);

- Плиты льнокостричные изоляционные (Б)

λ ₂ = 0,11 Вт/( м ∙°С); S₂ = 1,47 Вт/(м² ∙°С);

Определяем термическое сопротивление каждого слоя материала:

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:

- Железобетон

(м² ∙ ºС)/Вт;

- Плиты льнокостричные изоляционные

( м² ∙ ºС)/Вт;

Термическое сопротивление все й конструкции:

(м² ∙ ºС)/Вт

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;

Граница промерзания находится в слое железобетона.

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

Отсюда =0,01 м;

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δ_пр = δ₁+0,01 =0,45+0,01=0,46 м.

Рассмотрим данную задачу в случае,когда теплоизоляционный слой находится вблизи внутренней стены

Рисунок 2.2 – Изменение температуры в наружной стене

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

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;

Граница промерзания находится в слое льнокостричных плит.

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

Рисунок 2.5 – Слой в котором температура меняет свой знак

;

Отсюда =0,13 м;

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δ_пр = δ₁- δ_x=0,31-0,13=0,18 м.

Вывод: данная конструкция будет отвечать требованиям по теплопроводности,если слой теплоизоляционного материала будет находится с наружной стороны стены, граница промерзания в этом случае составит 0,18 м. Если железобетон находится с внутренней стороны стены глубина промерзания составляет 0,46 м.

3. Определение сопротивления паропроницанию вертикальных ограждающих конструкций Расчет сопротивления паропроницанию наружной стены

Исходные данные:

• Температура внутреннего воздуха - t_B =18 °С.

• Относительная влажность - φ_отн = 80 %.

• Влажностной режим - нормальный,

• г. Минск

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

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

- Железобетон (А)

λ ₁ = 1,92 Вт/( м ∙°С); S₁ = 17,98 Вт/(м² ∙°С);

- Плиты льнокостричные изоляционные (Б)

λ ₂ = 0,11 Вт/( м ∙°С); S₂ = 1,47 Вт/(м² ∙°С);

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 отопительный период t_нот = -1,6 °С ,таблица 4,4 [1]; средняя относительная влажность наружного воздуха за отопительный 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 = 0,01φ_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 = 18 °С ,

Е_в = 2064 Па.

Тогда:е_в= 0,01∙80∙2064 =1651,2=1651 Па.

Положение плоскости возможной конденсации в данной конструкции находится на границах слоя железобетона и льнокостричных плит.

Определяем температуру в плоскости возможной конденсации по формуле:

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

(м ∙ ºС)/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 = -2,3°С составляет: Е_к = 595 Па.

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

(м² ∙ ч ∙ Па) /мг.

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

(м² ∙ ч ∙ Па) /мг.

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

(м² ∙ ч ∙ Па) /мг.

Вывод: Данная конструкция наружной стены отвечает требованиям СНБ 2.04.01-97 по сопротивлению паропроницанию, так как

R_пв=15,6>R_nн.тр=4,8(м² ∙ ч ∙ Па) /мг