2.2. Примеры расчетов

Пример 1. Рассчитать толщину неоднородной наружной стены

производственного здания (рисунки 2.2 и 2.3)

Рисунок. 2.2. Горизонтальный стык асбестоцементных экструзионных панелей 1 – верхняя панель; 2 – нижняя панель	Рисунок 4.3. Расчетная схема асбестоцементных экструзионных панелей

Исходные данные:

Район строительства – г. Новороссийск; параметры внутреннего воздуха: температура = 18 ^оC; относительная влажность 60%; параметры наружного воздуха: расчетная температура наиболее холодной пятидневки = –13 ^оC; температура отопительного периода; = 4,4 ^оC; продолжительность отопительного периода = 134 сут (приложение 7); влажностный режим помещения – нормальный (приложение 8); зона влажности района строительства – влажная (приложение 9); условия эксплуатации стеновых панелей – Б (приложение 10).

Расчетное значение температурного перепада:

°C.

Температура точки росы ^оC определена по приложению 12. В соответствии с приложением 3 принимаем = 7 °C.

Вт/(м²∙°С) и Вт/(м²∙°С) (по приложению 4 и 5)

Теплотехнические показатели материалов:

асбестоцемент λ _асб = 0,52 Вт/(м ·°С), S _асб= 8,12 Вт/(м². °С);

пенополиуретан λ _ут = 0,041 Вт/(м·°С), S _ут = 0,55 Вт/(м^2·°С);

гернитовый шнур λ _ш = 0,06 Вт/(м·°С), S _ш =0,99 Вт/(м²·°С).

Порядок расчета:

Количество градусо-суток отопительного периода вычисляется по формуле 1.6.

°С сут.

Нормируемое сопротивление теплопередаче панели из условия обеспечения энергосбережения определяется по таблице 1.1. : м²·°С/Вт.

В настоящее время промышленностью выпускаются асбестоцементные экструзионные панели толщиной 80,100 и 120 мм. Выполним расчет стеновой асбестоцементной панели толщиной 80 мм с толщиной утеплителя 60 мм. Расчетная схема панели приведена на рисунке 2.3.

Приведенные термические сопротивления неоднородной стеновой панели определяем в соответствии с разделом 2.1. настоящего пособия.

1. Плоскостями, параллельными направлению теплового потока, стеновая панель условно разрезается на участки I – XIV. Термическое сопротивление участков I, III, V, VII, IX, XI, XIII равно:

м²·°С/Вт,

а суммарная площадь этих участков:

м².

Термическое сопротивление участков II, IV, VI, X, XII, XIV равно:

м²·°С/Вт,

и их суммарная площадь:

м².

Термическое сопротивление участка VIII м²·°С/Вт,

и его площадь м².

Термическое сопротивление R_aТ находим по формуле 2.1:

м²·°С/Вт.

2. Плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, стеновая панель условно разрезается на слои 1, 2, 3, 4, 5 (см. рисунок 2.3). Термическое сопротивление однородных слоев 1 и 5 определяем по формуле 1.3:

м²·°С/Вт.

Термическое сопротивление слоев 2, 3 и 4 определяем по формуле 2.1. Слои 2 и 4 имеют толщину 0,01 м и состоят из двух материалов с коэффициентами теплопроводности 0,041 и 0,52 Вт/(м·°С) и 14 участков:

м²·°С/Вт.

Слой 3 имеет толщину 0,04 м и состоит из 3 материалов и 14 участков:

м²·°С/Вт.

Термическое сопротивление конструкции определяем как сумму термических сопротивлений слоев:

м²·°С/Вт.

Поскольку величина незначительно превышает величину , приведенное термическое сопротивление стеновой панели определяется по формуле 2.2.:

м²·°С/Вт.

Приведенное сопротивление теплопередаче экструзионных панелей толщиной 80 мм вычисляется по формуле 2.3:

м²·°С/Вт.

Так как найденное расчетное значение приведенного сопротивления теплопередаче меньше нормируемого сопротивления из условия энергосбережения в 1,73 раза, необходимо увеличить толщину утеплителя и, соответственно, стеновой панели.

Не производя специальных расчетов, можно с достаточной степенью точности определить минимальную необходимую толщину утеплителя, приравняв величину расчетного и нормируемого сопротивлений теплопередаче:

м.

Учитывая размеры панелей, выпускаемых промышленностью, принимаем панель толщиной 0,12 м с толщиной утеплителя 0,10 м.

Пример 2. – Рассчитать толщину утеплителя неоднородного совмещенного

покрытия общественного здания (рисунок 2.4)

Исходные данные:

Район строительства – г. Краснодар; температура наружного воздуха °С; температура внутреннего воздуха ^оС; нормативный температурный перепад ^оС; средняя температура наружного воздуха за отопительный период °С; продолжительность отопительного периода сут.

Теплотехнические характеристики материалов покрытия приняты при условии эксплуатации А (в сухой зоне влажности и нормальном влажностном режиме помещения):

1. Железобетонная плита:

плотность кг/м³; коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С).

2. Утеплитель – пенобетон:

плотность кг/м³; коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С).

3. Выравнивающий слой – цементно-песчаный раствор:

плотность кг/м³; коэффициент теплопроводности Вт/(м ·°С).

Рисунок 2.4. Схема конструкции совмещенного покрытия (а)

и расчетная схема железобетонной плиты (б).

Порядок расчета:

Нормируемое сопротивление теплопередаче покрытия из условия энергосбережения находится по таблице 1.1 по предварительно определенному значению градусо-суток отопительного периода для данного района строительства.

°С·сут

м²·°С/Вт (найдено по интерполяции)

Сопротивление теплопередаче данной конструкции совмещенного покрытия складывается из термических сопротивлений всех слоев и сопротивлений теплообмена. Термическими сопротивлениями пароизоляционного и водоизоляционного слоев, ввиду их незначительных величин, можно пренебречь.

Для упрощения расчета круглые отверстия – пустоты панели диаметром 159 мм заменяем равновеликими по площади квадратными со сторонами:

м

Термическое сопротивление покрытия в направлении параллельном движению теплового потока вычисляем для двух участков.

Для участка I (два слоя железобетона толщиной 0,04 м с коэффициентом теплопроводности Вт/(м ·°С) и воздушная прослойка 0,14 м) термическое сопротивление равно:

м²·°С/Вт,

где 0,15 м²·°С/Вт – термическое сопротивление замкнутой горизонтальной прослойки при потоке тепла снизу вверх по приложению 11.

Площадь по поверхности I участка равна м².

Для участка II (слой железобетона толщиной 0,22 м) термическое сопротивление равно м²·°С/Вт.

Площадь по поверхности II участка равна м².

Среднее термическое сопротивление по первому расчету (параллельно тепловому потоку) равно:

м²·°С/Вт

При расчете конструкции в направлении перпендикулярном тепловому потоку разделим ее плоскостями перпендикулярными тепловому потоку на три слоя.

Термическое сопротивление первого и третьего слоев состоящих из железобетона равно:

м²·°С/Вт

Для определения термического сопротивления второго слоя плиты необходимо вычислить среднее значение коэффициента теплопроводности:

,

где – коэффициенты теплопроводности материалов рассматриваемого слоя;

– площади по поверхности участков материалов входящих в рассматриваемый слой.

Конструкция этого слоя состоит из воздушной прослойки толщиной 0,14 м и железобетона толщиной 0,045 м. Эквивалентный коэффициент теплопроводности воздушной прослойки равен:

м²·°С/Вт

Средний коэффициент теплопроводности второго участка перпендикулярно тепловому потоку равен:

м²·°С/Вт

Среднее термическое сопротивление второго слоя составляет:

м²·°С/Вт

Термическое сопротивление перекрытия перпендикулярно тепловому потоку:

м²·°С/Вт

Разница между и составляет %, что вполне допустимо. Приведенное термическое сопротивление многопустотной железобетонной панели равно:

м²·°С/Вт

Приведенное сопротивление теплопередаче многослойного совмещенного определяется по выражению:

;

Минимальная толщина утеплителя может быть определена из условия равенства расчетного и нормируемого сопротивлений теплопередаче.

,

откуда = 0,28 м.

Таким образом, необходимая толщина пенобетона составляет 0,28 м.