3 Теплотехнический расчет

3.1 Теплотехнический расчет наружных стен

Требуется рассчитать толщину кирпичной стены административного здания лесхоза. Составляется расчетная схема согласно рисунку 1.

Рисунок 1 – Схема кирпичной стены

Расчет выполнен для климатических условий г. Канска.

Приведенное сопротивление теплопередаче стенового ограждения для условий города Канска должно быть не менее нормируемого значения, определяемого из условия градуса-суток D_d, (⁰C·сут) в течение отопительного периода и определяется по формуле

D_d = (t_int - t_ht)·z_ht, (1)

где t_int - расчетная температура внутреннего воздуха, ⁰С (приложение Б);

где t_ht – средняя температура наружного воздуха в течение

отопительного периода, ⁰C;

z_ht - продолжительность отопительного периода, сут.

Принимаем: t_int= +18 ⁰С;

t_ht = -8,8 ⁰С;

z_ht= 237 сут.

Подставим значения в формулу (1), получим

D_d= (18-(-8,8))·237= 6351,6= 6352 ⁰C·сут

Вычисляем нормируемое значение сопротивления теплопередачи ограждения R_req, м²· ⁰С/Вт, по формуле

R_req = a ^. D_d + b, (2)

где - а, b - коэффициенты нормируемого значении сопротивления

теплопередаче ограждающих конструкций гражданских

зданий;

D_d - см. формулу (1).

Принимаем: а = 0,0002;

b = 1,0;

D_d = 6352 ⁰C·сут.

Подставим эти значения в формулу (2), получим

R_req = 0,0002 ^. 6352+1 = 2,27 м^{2 .} С/Вт

Нормируемое сопротивление теплопередаче R_req, м^{2 . 0}С/Вт, должно быть меньше общего сопротивления теплоотдаче R_о, м^{2 . 0}С/Вт, которое определяется по формуле

R_o=1/α_int+δ_кк/λ_кк+R_вп+δ_ут/λ_ут+δ_кк/λ_кк+δ_цпр/λ_цпр+1/α_ext, (3)

где α_int - коэффициент теплопередачи внутренней поверхности

ограждения;

α_ext - коэффициент теплопередачи наружной поверхности

ограждения;

R_вп - термическое сопротивление замкнутой воздушной

прослойки;

δ_кк - толщина кирпичной кладки, м (рисунок 1);

δ_ут - толщина слоя утеплителя, м (рисунок 1);

δ_цпр - толщина цементно-песчаного раствора, м (рисунок 1);

λ_кк - коэффициент теплопроводности кирпичной кладки;

λ_ут - коэффициент теплопроводности слоя утеплителя;

λ_цпр - коэффициент теплопроводности цементно-песчаного

раствора.

Принимаем: α_int = 8,7 Вт/(м²·⁰С);

α_ext = 23 Вт/(м²·⁰С);

R_вп = 0,14 м;

λ_кк = 0,38 Вт/м^{2 0}С;

λ_ут = 0,038 Вт/м^{2 0}С;

λ_цпр = 0,76 Вт/м^{2 0}С;

λ_кк = 0,52 Вт/м^{2 0}С;

δ_кк = 0,12 м; 0,38 м;

δ_цпр = 0,02 м.

Подставляем значения в формулу (3)

2,27 = 1/8,7+0,12/0,52+0,14+δ_ут/0,038+0,38/0,7+ 0,02/0,76 +1/23

Рассчитаем необходимую толщину утеплителя – пенополистирол

2,27 = 0,11 + 0,23 + 0,14 + δ_ут /0,038 + 0,54 +0,03 + 0,04

2,27 = 1,09 + δ_ут /0,061

2,27 – 1,09 = δ_ут/0,61

1,18 = δ_ут/0,061

δ_ут = 1,18 ^. 0,061

δ_ут= 0,07м

Принимаем толщину теплоизоляционного слоя δ_ут = 10 см.

Для определения общего сопротивления, подставляем рассчитанное значение толщины утеплителя в формулу (3)

R_o = 1/8,7+0,12/0,52+0,14+0,10/0,061+0,38/0,7+ 0,02/0,76 +1/23 = 2,76 м^{2 .0}С/Вт

Должно соблюдаться условие

R_req < R_o, (4)

где R_req - см.формулу (2);

R₀ - см.формулу (3).

Подставим значения в условие (4), получим

2.27 м^{2 . 0}С/Вт < 2,76 м^{2 . 0}С/Вт

Наружные ограждающие конструкции здания, должны удовлетворять расчетному температурному перепаду между температурой внутреннего воздуха и температурой наружного воздуха. Расчетный перепад температур ∆t₀, ⁰С, между температурой внутренней поверхности ограждения конструкции определяется по формуле

∆t₀ = [n·(t_int - t_ext)]/(R₀ · α_int), (5)

где n - коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху;

t_int - см. формулу (1);

t_ext - расчетная температура наружного воздуха, ⁰С;

R₀ - см. формулу (4);

α_int - см. формулу (3).

Принимаем: n = 1;

t_int = +18 ⁰С;

t_ext = -42⁰С;

R₀ = 4,53м^{2 . 0}С/Вт;

α_int = 8,7 Вт/(м²·⁰С).

Подставим значения в формулу (5), получим

∆t₀ = [1·(18 + 42)]/(2,76 · 8,7) = 2,49⁰C

Сравниваем расчётный перепад температуры ∆t₀ ,⁰С, с нормируемым ∆t_n,⁰С, должно выполняться условие

∆t₀<∆t_n, (6)

где ∆t₀ - расчётный перепад температуры, ⁰С;

∆t_n - нормируемым перепад температуры, ⁰С.

Для общественных зданий ∆t_n = 4,0 ⁰С.

Подставим значения в условие (6), получим

2,49⁰С < 4,0⁰C

Условие выполняется, толщина утепляющего слоя достаточна. Определяем температуру на внутренней поверхности ограждения τ_si, ⁰С, по формуле

τ_si = t_int - [n·(t_int - t_ext)]/(R_o·α_int), (7)

где t_int - см. формулу (1);

n - коэффициент, учитывающий зависимость положения ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху;

t_ext - см. формулу (5);

R₀ - см. формулу (4);

α_int - см. формулу (3).

Принимаем: t_int = +18 ⁰С;

n = 1;

t_ext = -42⁰С;

R₀ = 4,53 м^{2 . 0}С/Вт;

α_int = 8,7 Вт/(м²·⁰С).

Подставим значения в формулу (7), получим

τ_si = 18-[1·(18 + 42)]/(2,76 · 8,7) = 15,51 ⁰С

Температура внутренней поверхности ограждения τ_si, ⁰С, должна быть не ниже температуры точки росы t_d, ⁰С, которая определятся по условию

t_d< τ_si, (8)

где t_d - температура точки росы, ⁰С;

τ_si - см. формулу (7).

Для зданий с внутренней температурой воздуха t_int=18⁰С, при нормальном влажностном режиме помещения φ=60%, принимаем температуру точки росы - t_d = 12 ⁰С.

Подставим значения в условие (8), получим

12 ⁰C < 15,51 ⁰С

Вывод: ограждающая конструкция соответствует требованиям