2Расчет 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

- Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией (А)

λ ₁ = 0,47 Вт/( м ∙°С); S₁ = 6,35 Вт/(м² ∙°С);

- Плиты торфяные теплоизоляционные шлаках (Б)

λ ₂ = 0,064Вт/( м ∙°С); S₂ = 1,71 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:

- Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией

(м² ∙ ºС)/Вт;

- Плиты торфяные теплоизоляционные

( 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 керамзитобетона на кварцевом песке.

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

Отсюда =0,267 м;

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δ_пр = δ₁+0,01 =0,55+0,267=0,817 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 плит торфяных теплоизоляционных.

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

Рисунок 2.5 – Слой в котором температура меняет свой знак

;

Отсюда =0,14 м;

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δ_пр = δ₁- δ_x=0,119-0,014=0,105 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 0,105 м. Если керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией находится с внутренней стороны стены глубина промерзания составляет 0,817 м.