6.2. Примеры расчетов

Пример 1. – Проверить теплоустойчивость стеновых панелей

производственного здания.

Исходные данные:

Район строительства – г. Краснодар; ограждающая конструкция – панель типа «сэндвич» с внешними алюминиевыми листами толщиной 0,001м и утеплителем из термореактивного пенопласта плотностью = 40 кг/м³, толщиной 0,04 м; влажностный режим помещения – нормальный; зона влажности – сухая; условия эксплуатации ограждающих конструкций относятся к категории А.

°С; %; °С; Вт/(м·°С);

Вт/(м²·^оС); Вт/(м∙°С); Вт/(м²·°С);

n = 1; °С; Вт/(м²·°С); Вт/(м²·°С); °С;

м/с; Вт/м²; Вт/м².

Порядок расчета:

Нормируемая амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности стен рассчитывается по формуле 6.2:

°С.

Расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха с учетом солнечной радиации определяется по формуле 6.4:

°C,

где Вт/(м²·°С).

Тепловая инерция ограждения и его сопротивление теплопередаче вычисляются по формулам 4.2. и 1.2:

м²∙°С/Вт

Величину затухания расчетной амплитуды колебания температуры наружного воздуха находим по формуле 6.10.

.

Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности рассчитывается по формуле 6.3:

°С.

Стена не отвечает требованиям теплоустойчивости, так как

(3,17 °С > 2,28 °С).

Увеличив толщину утеплителя до = 0,06 м, имеем:

;

°С.

Таким образом стена отвечает требованиям теплоустойчивости, так как

(2,24 °С < 2,28 °С).

Пример 2. – Проверить теплоустойчивость панельной стены

для условий г. Ростова-на-Дону.

Исходные данные:

Стена ориентирована на западную сторону горизонта. Панель имеет основной конструктивный слой толщиной 230 мм из автоклавного ячеистого бетона плотностью 800 кг/м³ и наружный слой толщиной 20 мм из цементно-песчаного раствора плотностью 1800 кг/м³.

Климатические данные по летним условиям для г. Ростова-на-Дону:

среднемесячная температура июля °С; максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха °С; максимальное и среднее значения суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации для вертикальных поверхностей западной ориентации = 764 Вт/м² и = 184 Вт/м²; расчетная скорость ветра v = 3,6 м/с.

Теплотехнические характеристики материалов панели приняты по условиям эксплуатации А:

для ячеистого бетона

= 0,33 Вт/(м∙°С); S=4,92 Вт/(м²·°С);

для защитного слоя из цементно-песчаного раствора

= 0,76 Вт/(м∙°С); S = 9,6 Вт/(м²·°С).

Порядок расчета:

Проверяем необходимость проведения расчета на теплоустойчивость, т.е. условия , исходя из показателей тепловой инерции конструкции стены D.

Согласно формуле 1.3, предварительно определяем значения термических сопротивлений основного и защитного слоев стены:

для слоя из ячеистого бетона

(м²·°С)/Вт;

для защитного слоя из цементно-песчаного раствора

(м²·°С)/Вт.

Показатель тепловой инерции панели, согласно формуле 4.2, составит:

В рассматриваемом случае D = 3,681 < 4, что подтверждает необходимость проведения расчета стены на теплоустойчивость.

Вычисляем нормируемую амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности, используя формулу 6.2

°С

Определяем расчетную амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности стены , используя выражение 6.3, для чего предварительно определяем расчетные значения амплитуды колебаний температуры наружного воздуха по формуле 6.4 и величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры по формуле 6.6.

Согласно формуле 6.4

°С,

где для бетона = 0,7 (приложение 19), а значение вычислено по формуле 6.5

Вт/(м²·°С).

Для подсчета величины затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха по формуле 6.6 предварительно находим значения коэффициентов теплоусвоения наружной поверхности бетона и защитного отделочного слоя. Для слоя ячеистого бетона, имеющего D = 3,429 > 1, коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя принимается равным коэффициенту теплоусвоения материала, то есть Y₁ = S₁ = 4,92 Вт/(м²∙°С); для защитного отделочного слоя коэффициент теплоусвоения определяется по формуле 6.8:

Вт/(м²·°С),

где Y₁ = S₁ , так как инерция первого слоя D₁ > 1.

Величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха в панели по формуле 6.6. составит:

.

Согласно выражению 6.3, амплитуда колебаний температуры на внутренней поверхности панели будет составлять:

°С.

Следовательно, принятое конструктивное решение наружной панели отвечает требованиям теплоустойчивости.

Пример 3. – Рассчитать теплоустойчивость экранированной стены

с замкнутой воздушной прослойкой.

Исходные данные:

Район строительства – г. Темрюк.

Стена состоит из следующих слоев, считая от ее внутренней поверхности: фактурный слой – 20 мм, керамзитобетон – 210 мм, фактурный слой – 20 мм, воздушная прослойка – 50 мм, металлический лист – 8 мм. Коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции для стали листовой, окрашенной белой краской, = 0,45.

Среднемесячная температура наиболее жаркого месяца (июль) = 23,4 °С. Максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха °С. Максимальное и среднее значение суммарной (прямой и рассеянной) радиации для вертикальных поверхностей западной ориентации м²/Вт и м²/Вт. Расчетная скорость ветра м/сек.

Теплотехнические характеристики материалов панели выбираются по условиям А. Коэффициент теплоусвоения воздушной прослойки принимается равным нулю (S₄ = 0), металлического листа S₅ = 126,5 Вт/(м²·°С).

Порядок расчета

1. Термические сопротивления отдельных слоев стены:

фактурных м²∙°С/Вт;

керамзитобетона м²∙°С/Вт;

замкнутой воздушной прослойки м²∙°С/Вт.

2. Тепловая инерция отдельных слоев и самой стены:

фактурных ;

керамзитобетона = 0,512·5,49 = 2,81;

воздушной прослойки = 0;

металлического экрана = 0;

стены .

3. Значение нормируемой амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности стены по формуле 6.2.

°С.

4. Расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха по формуле 6.4.

°С,

где – по летним условиям вычисляется по формуле 6.5:

Вт/( м^{2 . о}С).

5. Коэффициент теплоусвоения наружных поверхностей слоев:

а) внутреннего фактурного слоя по формуле 6.7:

Вт/(м²·°С);

б) среднего слоя керамзитобетона, так как D > 1:

Вт/(м²·°С);

в) наружного фактурного слоя по формуле 6.8:

Вт/(м²·°С);

г) воздушной прослойки ( = 0):

Вт/(м²·°С);

д) металлического экрана:

Вт/(м²·°С).

6. Величина затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха для вентилируемой ограждающей конструкции определяется по формуле 6.6:

7. Действительная амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности стены определяется по формуле 6.3:

°C < °C,

что отвечает требованиям обеспечения теплоустойчивости наружных ограждающих конструкций.