3. Строительная теплофизика

3.1. Теплотехнический расчет

Несущая способность стен зависит от величины нагрузки, прочности и толщины.

Теплотехнический расчет определяет минимальную толщину стене, для того чтобы в процессе ее эксплуатации не были случаи промерзания или перегрева.

Теплотехнический расчет выполняется по ТКП 45-02-43-2006 «Строительная теплотехника. Нормы проектирования» [3].

Рисунок 1. - Поперечное сечение панели.

1 – Керамзитобетон, 2- Минераловатные маты, 3- Керамзитобетон

По приложению А [3] определяем необходимые исходные данные (коэффициенты теплопроводности , , и плотности материалов , ) и сводим в таблице 3.1.1.

Таблица 3.1.1. - Теплотехнические показатели.

№ слоя	Наименование слоя	Плотность слоя ρ, кг/м3	Толщина слоя δ, м	Коэффициент теплопроводности λ, Вт/м2·ºС	Коэффициент теплоусвоения S, Вт/м2·ºС
1	Керамзитобетон	1800	0.08	0,92	12,33
2	Минераловатные маты	50	Х	0,06	0,48
3	Керамзитобетон	1800	0.10	0,92	12,33

Термическое сопротивление отдельных слоев многослойной ограждающей конструкции определяется по формуле 5.5 [3]:

,

где – толщина слоя, м;

– коэффициент теплопроводности материала.

По таблице 4.2 и приложению А [3] принимаем нормальный режим эксплуатации.

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции определяется по формуле 5.6 [3]:

,

где – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, , принимаемый по таблице 5.4 [3], ;

– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, , принимаемый по таблице 5.7 [3], ;

– термическое сопротивление ограждающей конструкции, ; для многослойной ограждающей конструкции с последовательным расположением слоёв определятся по формуле 5.7 [3]:

.

Сопротивление теплопередаче должно быть не менее требуемого сопротивления теплопередаче и не менее нормативного сопротивления теплопередаче : . Для наружных стен при строительстве . Считаем, что .

Термическое сопротивление ограждающей конструкции составляет:

х = 0,17 м.

Принимаем х = =0,17м.

Таким образом, толщина стены составит 350 мм.

Тепловая инерция ограждающей конструкции определяется по формуле 5.4 [3]:

D = s₁ + s₂ + s₃,

где , , – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающей конструкции в условиях эксплуатации,

Так как D = 4,03 входит в предел от 4 до 7, табл. 5.2 [3], принимаем температуру наружного воздуха равной средней температуре наиболее холодных трех суток (среднее арифметическое между температурой наиболее холодных суток и температурой наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92) табл. 3.1 [3].

Для г. Могилев t_н = .

Полученное значение сопротивления теплопередаче R ограждающей конструкции должно быть не менее требуемого сопротивления R_Т.тр, м²·°С/Вт, определяемого по формуле:

R_Т.тр = ,

где t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

t_н – расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С;

n – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху;

α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²·°С);

∆t_в – расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С.

Коэффициент n, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, для наружной стены, принимается равным 1.

Расчетная температура внутреннего воздуха t_в = 18 ^оС табл. 4.1 [3].

Расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ∆t_в, ^оС, в соответствии с табл. 5.5 [3] принимаем для наружной стены равным 6.

Требуемое сопротивление теплопередаче наружной стены из штучных материалов, определим по формуле

Согласно нормам, должно выполняться следующее условие

Окончательно принимаем наружную стеновую панель толщиной 350 мм.