Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Тепловой режим зданий. Ч.1. Строительная теплофизика. Учебное пособие по направлениям подготовки 08.03.01, 08.04.01 «Строительство» направленности «Те
.pdf
6. Определяют предварительную толщину утеплителя из жестких ми-
R
нераловатных плит δ
по уравнению (3.5)
ут
3,087 0,041 0,11м
ут
10,160,161
8,7 1, 74 1,92 23
.
В соответствии с требованиями унификации принимают общую тол-
щину слоя утеплителя δут = 0,15 м.
7. Уточняем приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей
конструкции стены для всех слоев ограждения по выражению (3.6)
пр
R
0
1 0,16 0,15 0,16 1
8,7 1,74 0,041 1,92 23
3,992
Вт/(м2·°С).
Таким образом, условие (3.7) теплотехнического расчета выполнено, так
пр ном
как
R
00
(3,992 > 3,087).
8. Коэффициент теплопередачи для ограждающей конструкции стены
определяют по уравнению (3.8)
k
1
3,992
Вт/(м2·°С).
0,25
9. Проведем расчет нормируемого значения сопротивления теплопере-
даче стен в случае реконструкции здания, для которого по архитектурным
или историческим причинам невозможно их утепление снаружи. Расчет
проводится по формуле (3.4)
R
ном
0
(20 ( 27))
48,7
1,351
Вт/(м2·°С).
10. Коэффициент теплопередачи для ограждающей конструкции стены
реконструируемого здания, для которого по архитектурным или историческим причинам невозможно их утепление снаружи, определяют по уравнению (3.8)
k
1
1,351
Вт/(м2·°С).
0,74
3.3. Расчет толщины утепляющего слоя неоднородной
однослойной и многослойной ограждающей конструкции
В начале расчета задаются конструкцией покрытия.
По формуле (3.2) рассчитывают градусо-сутки отопительного периода,
°С·сут.
Находят базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче
ограждающей конструкции покрытия
Определяют коэффициент nt по формуле (3.3).
тр
, (м2·°С)/Вт, по табл. 3.6.
R
0
21
Умножают базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче
ограждающей конструкции покрытия, полученное по табл. 3.6, на коэффициент nt , полученный по формуле (3.3).
Рассчитывают нормируемое значение приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции покрытия
норм
, (м2·°С)/Вт, по фор-
R
0
муле (3.1), при этом коэффициент mр= 1.
Определяют предварительную толщину утеплителя δут, м, по уравнению
(3.5).
Вычисленное значение δут должно быть скорректировано в соответствии
с требованиями унификации конструкции ограждений.
Уточняют приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей
конструкции покрытия
пр
, (м2·°С)/Вт, для всех слоев ограждения по выра-
R
0
жению (3.6).
Проверяют условие (3.7). Если оно не выполняется, то целесообразно
выбрать строительный материал с меньшим коэффициентом теплопроводности λут, Вт/(м·°С), или можно увеличить толщину утеплителя.
Вычисляют коэффициент теплопередачи для ограждающей конструкции покрытия k, Вт/(м2·°С), по уравнению (3.8).
ПРИМЕР 3.2
Теплотехнический расчет наружного ограждения (покрытия)
Исходные данные
1. Ограждающая конструкция, совмещенное многослойное покрытие
(рис. 3.2): четыре слоя рубероида толщиной δ1 = 0,02 м, γ1 = 600 кг/м3; це-
ментно-песчаная стяжка толщиной δ2 = 0,03 м, γ2 = 1800 кг/м3; утеплитель –
маты минераловатные из каменного волокна с γут = 125 кг/м3; пароизоляция
(2 слоя толи) толщиной δ4 = 0,012 м, γ4 = 600 кг/м3; ж/б плита покрытия,
(σ1 = 160 мм, σ2 = 20 мм), δ5 = 0,24 м, γ5 = 2500 кг/м3 .
2. Район строительства – г. Пенза.
3. Влажностный режим помещения – нормальный.
4. Расчетная температура внутреннего воздуха tв = 20 °С.
5. Зона влажности района – сухая.
6. Условие эксплуатации – А [11, прил. 2].
Значение теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах: t
хп(0,92)
= – 27 °С; tоп = –4,1 °С; Zоп = 200; λ1 = 0,17 Вт/(м·°С)
[17, прил. Т]; λ2 = 0,76 Вт/(м·°С) [17, прил. Т]; λут = 0,042 Вт/(м·°С)
[17, прил. Т]; λ4 = 0,17 Вт/(м·°С) [17, прил. Т]; λ5 = 1,92 Вт/(м·°С)
[17, прил. Т]; αв = 8,7 Вт/(м2·°С) (см. табл. 3.8) ]; αн = 23 Вт/(м2·°С)
(см. табл. 3.9); Δtн = 3 °С (см. табл. 3.7).
22
а) б)
Рис. 3.2. Ограждающая конструкция:
а – покрытие; б – элемент плиты покрытия
1. По формуле (3.2) рассчитывают градусо-сутки отопительного периода
ГСОП = (20 + 4,1) 200 = 4820 Ссут.
2. Рассчитываем базовое значение требуемого сопротивления теплопе-
редаче ограждающей конструкции покрытия по табл. 3.6.
тр
= 0,0005 · 4820+2,2 = 4,61 (м2·°С)/Вт.
R
0
3. Определяем коэффициент nt по формуле (3.3)
20 ( 4,1)
n
t
20 ( 4,1)
1
.
4. Умножаем базовое значение требуемого сопротивления теплопере-
даче ограждающей конструкции покрытия, полученное по табл. 3.6, на коэффициент nt , полученный по формуле (3.3)
тр
= 4,61·1 = 4,61 (м2·°С)/Вт.
R
0
5. Рассчитываем нормируемое значение приведенного сопротивления
теплопередаче ограждающей конструкции стены по формуле (3.1), при этом
коэффициент mp= 1
норм
R
= 4,61·1 = 4,61 (м2·°С)/Вт.
0
6. Находят сопротивление теплопередаче железобетонной конструк-
пр
ции многопустотной плиты
. Для упрощения круглые отверстия – пу-
R
о
стоты плиты диаметром 160 мм – заменяем равновеликими по площади
квадратными со стороной
22
d
a
3,14 160
142
мм. (3.9)
44
23
Термическое сопротивление теплопередаче железобетонной конструк-
R
ции плиты R
, (м2·°С)/Вт, вычисляют отдельно для слоев, параллельных
плиты
А-А и Б-Б и перпендикулярных В-В; Г-Г; Д-Д движению теплового потока.
А. Термическое сопротивление плиты RA, (м2·°С)/Вт, в направлении, параллельном движению теплового потока, вычисляем для двух характерных
сечений (А-А; Б-Б) (рис. 3.2).
В сечении А-А
АА
жб
0,049 0,049 0,098
м.
(два слоя железобетона толщиной с коэффициентом теплопроводности
λжб = 1,92 Вт/(м·°С), воздушной прослойкой толщиной δвп = 0,142 м и термическим сопротивлением Rвп = 0,1342 (м2·°С)/Вт (см. табл. 3.10)), термическое сопротивление составит
АА
жб
AA вп
жб
,
R
(3.10)
0,116
R
AA
1, 92
В сечении Б-Б (слой железобетона
лопроводности
=1,92 Вт/(м С)) термическое сопротивление составит:
жб
ББ
R
ББ
жб
жб
Затем по уравнению (3.12) получим:
AA
R
A
AA
RR
0,71 0,192
R
A
0,71 0,192
0,1946 0,125
где A
– площадь слоев в сечении А-А, равная
А-А
0,1342 0,1946
ББ
жб
0,24
0, 24
0,125
1, 9 2
AA ББ
АА ББ
АА ББ
. (3.12)
0,174
(м2 С)/Вт.
(м2 С)/Вт.
м с коэффициентом теп-
(м2 С)/Вт. (3.11)
A (0,142 1) 5 0,71
A
– площадь слоев в сечении Б-Б, равная
Б-Б
AA
A 0,048 1 4 0,192
ББ
м2; (3.13)
м2. (3.14)
Б. Термическое сопротивление плиты RБ, (м2 С)/Вт, в направлении,
перпендикулярном движению теплового потока, вычисляют для трех характерных сечений (В-В; Г-Г; Д-Д) (см. рис. 3.2).
24
Для сечения В-В и Д-Д (два слоя железобетона) по формуле (3.11)
R
ВВ
ДД
м;
0,049 0,049 0,098
жб
0,098
R
ВВиДД
1, 92
0,051
(м2 С)/Вт.
Для сечения Г-Г термическое сопротивление по формуле (3.12) соста-
вит:
AA
(ГГ)вп (ГГ)жб
R
ГГ
AA
(ГГ)вп (ГГ)жб
RR
(ГГ)вп (ГГ)жб
.
0,71 0,192
R
ГГ
0,71 0,192
0,114
(м2 С)/Вт,
0,1342 0, 074
где
A
A
(ГГ)жб
(ГГ)вп
площадь воздушных прослоек в сечении Г-Г, равная
–
AA0,71
(ГГ)вп AA
площадь слоев из железобетона в сечении Г-Г, равная
–
AA0,192
(ГГ)жб Б Б
м2;
м2 ;
R
R
(ГГ)вп
(ГГ)жб
термическое сопротивление воздушной прослойки в сече-
–
–
нии Г-Г с
термическое сопротивление слоя железобетона в сечении
ГГ
Г-Г
жб
вп
(ГГ)вп вп
0,142
R
(ГГ)жб
Затем определяют
Разница между величинами R
0,06 0,11 0,17R
Б
0,142
ГГ
жб
(см. табл. 3.12), равное
(м2 С)/Вт;
1, 9 2
ГГ
жб
жб
м с
R
(ГГ)жб
0,1342RR
(м
жб
0,142
0,074
жб
1, 9 2
RR
БВВ и ДД ГГ
(м2С)/Вт.
и RБ составляет
А
2
С)/Вт, равное
, (3.15)
(м2С)/Вт.
. (3.16)
0,174 0,165
100 5,2%
25 %. (3.17)
0,174
25
Отсюда полное термическое сопротивление железобетонной конструк-
R
ции плиты R
, (м2 С)/Вт, определится по формуле
плиты
2
R
A Б
(3.18)
3
0,168
R
R
плиты
0,174 2 0,165
(м
плиты
3
,
2
С)/Вт.
7. Определяем предварительную толщину утеплителя (маты минерало-
ватные из каменного волокна)
4,61 0,168 0,042 0,17 м.
ут
1 0,02 0,03 0,012 1
8,7 0,17 0,76 0,17 23
по уравнению (3.5)
ут
В соответствии с требованиями унификации принимают общую тол-
0, 20
щину слоя утеплителя
ут
м.
8. Уточняем приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей
конструкции покрытия для всех слоев ограждения по выражению (3.6)
пр 2 о
R
о
1 0,02 0,003 0,2 0,012 1
0,168 5,316 (мС)/Вт.
8,7 0,17 0,76 0,042 0,17 23
Таким образом, условие (3.7) теплотехнического расчета выполнено, так
как
R
пр
0
норм
(5,316 4,610).
R
0
9. Коэффициент теплопередачи для ограждающей конструкции стены
определяют по уравнению (3.8):
1
k
0,188
5,316
Вт/(м2С).
3.4. Расчет толщины утепляющего слоя конструкции полов
над подвалом и подпольем
В начале расчета задаются конструкцией полов.
По формуле (3.2) рассчитывают градусо-сутки отопительного периода,
°С·сут.
Находят базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче
ограждающей конструкции полов
Определяют коэффициент nt по формуле (3.3).
тр
, (м2·°С)/Вт , по табл. 3.6.
R
0
26
Умножают базовое значение требуемого сопротивления теплопередаче
ограждающей конструкции полов, полученное по табл. 3.6, на коэффициент
nt , полученный по формуле (3.3).
Рассчитывают нормируемое значение приведенного сопротивления теп-
лопередаче ограждающей конструкции полов
норм
, (м2·°С)/Вт, по формуле
R
0
(3.1), при этом коэффициент mp= 1.
Определяют предварительную толщину утеплителя δут, м, по уравнению
(3.5).
Вычисленное значение δут должно быть скорректировано в соответствии
с требованиями унификации конструкции ограждений.
Уточняют приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей
конструкции полов
пр
, (м2·°С)/Вт, для всех слоев ограждения по выраже-
R
0
нию (3.6).
Проверяют условие (3.7). Если оно не выполняется, то целесообразно
выбрать строительный материал с меньшим коэффициентом теплопроводности λут, Вт/(м·°С), или можно увеличить толщину утеплителя.
Вычисляют коэффициент теплопередачи для ограждающей конструкции полов k, Вт/(м2·°С), по уравнению (3.8).
ПРИМЕР 3.3
Теплотехнический расчет конструкции полов, расположенных
непосредственно на грунте
Исходные данные
1. Многослойная конструкция полов состоит (рис. 3.3): слой керамзито-
бетона, δ1 = 0,22 м, γ1 = 1800 кг/м3; пароизоляция (рубероид) δ2 = 0,01 м,
γ2 = 600 кг/м3; утеплитель (вермикулит вспученный) γ3 = 200 кг/м3; цементно-песчаная стяжка, δ4 = 0,02 м, γ4 = 1800 кг/м3; покрытие пола (линолеум) δ5 = 0,01 м, γ5 = 1800 кг/м3.
2. Район строительства – г. Пенза.
3. Расчетная температура внутреннего воздуха tв = 20 °C (см. табл. 3.6).
4. Условие эксплуатации – А [11, прил. 2].
5. Значение теплотехнических характеристик и коэффициентов в
формулах: tхп = –27 °C; tоп = – 4,1 °С; Zоп = 200; λ1 = 0,8 Вт/(м·°С)
[17, прил. Т], λ2 = 0,17 Вт/(м·°С) [17, прил. Т]; λуг = 0,08 Вт/(м·°С)
[17, прил. Т]; λ4 = 0,76 Вт/(м·С) [17, прил. Т]; λ5 = 0,38 Вт/(м·°С)
[17, прил. Т]; αв = 8,7 Вт/(м·°С) (см. табл. 3.8); αн = 17 Вт/(м2·°С)
(см. табл. 3.10); Δtн = 2 °С (см. табл. 3.7)
27
R
Рис. 3.3. Ограждающая конструкция пола
Порядок расчета
1. По формуле (3.2) рассчитывают градусо-сутки отопительного периода
ГСОП = (20 + 4,1) · 200 = 4820 °С·сут.
2. Рассчитываем базовое значение требуемого сопротивления теплопе-
редаче ограждающей конструкции пола по таблице 3.6
тр
= 0,00045·4820+1,9 = 4,069 (м2·°С)/Вт.
0
3. Определяем коэффициент n
по формуле (3.3)
t
20 ( 4,1)
n
t
20 ( 4,1)
.
1
4. Умножаем базовое значение требуемого сопротивления теплопере-
даче ограждающей конструкции пола, полученное по табл. 3.6, на коэффициент nt , полученный по формуле (3.3)
тр
= 4,069·1 = 4,069 (м2·°С)/Вт.
R
0
5. Рассчитываем нормируемое значение приведенного сопротивления
теплопередаче ограждающей конструкции пола по формуле (3.1), при этом
коэффициент mp= 1
норм
= 4,069·1 = 4,069 (м2·°С)/Вт.
R
0
6. Определяем предварительную толщину утеплителя (маты минерало-
ватные из каменного волокна)
по уравнению (3.5)
ут
4,61 0,08 0,332
ут
1 0,22 0,01 0,02 0,01 1
8,7 0,8 0,17 0,76 0,38 23
В соответствии с требованиями унификации принимают общую тол-
0,35
щину слоя утеплителя
ут
м.
7. Уточняем приведенное сопротивление теплопередаче ограждающей
конструкции полов для всех слоев ограждения по выражению (3.6)
28
м .
пр 2 о
R
R
R
R
R
R
о
1 0,22 0,01 0,35 0,02 0,01 1
8,7 0,8 0,17 0,08 0,76 0,38 23
4,92 (мС)/Вт.
Таким образом, условие (3.7) теплотехнического расчета выполнено, так
как
R
пр
0
норм
(4,920 4,069).
R
0
9. Коэффициент теплопередачи для ограждающей конструкции полов
определяют по уравнению (3.8):
1
k
0,203
4,92
Вт/(м2С).
3.5. Теплотехнический расчет утепленных полов,
расположенных непосредственно на лагах
Термическое сопротивление теплопередаче полов, соприкасающихся не
с воздухом, а с грунтом, определяется приближенно. В теплотехническом
отношении полы подразделяются на: утепленные и неутепленные на грунте
или лагах. При строительстве жилых и общественных зданий применяют
только утепленные полы. Известно, что температурное поле грунта под полом различно: чем ближе к наружной стенке, тем
Принято такие полы разграничивать на четыре зоны шириной 2 м, начиная
от наружной поверхности стены во внутрь здания с условно постоянной
температурой в каждой зоне.
Для таких конструкций (рис. 3.4) определяют термическое сопротивле-
температура грунта ниже.
ние теплопередаче отдельных зон полов на лагах
R
0,85
0,85
0,85
0,85
IV
пл
1
RR
;
1
RR
1
RR
1
RR
значения термического сопротивления теплопе-
–
;
;
,
I зона:
II зона:
III зона:
IV зона:
R
I
пл
где
II
пл нп ус
II II
пл нп ус
III III
пл нп ус
IV IV
пл нп ус
II
,
R
пл
III
,
,
R
пл
редаче отдельных зон неутепленных полов,
2
(м
С)/Вт, соответственно численно равные
2,2; 4,3; 8,6; 14,2;
R
ус
сумма значений термического сопротивления
–
теплопередаче утепляющего слоя полов на лагах, (м
2
С)/Вт.
, (м2 С)/Вт:
пл
29
Рис. 3.4. Конструкция пола на лагах:
R
1 – покрытие пола из дерева; 2 – воздушная прослойка
Величину
где
вп
термическое сопротивление воздушной прослойки,
д
д
–
–
–
2
(м
толщина слоя из досок, м;
коэффициент теплопроводности материала из дерева,
2
(м
вычисляют по уравнению
R
ус
RR
С)/Вт, (см. табл. 3.10);
С)/Вт, принимаемый по [11, прил. 3
Коэффициент теплопередачи k
ленных полов на лагах составляет:
1
;
I
R
пл
1
; (3.19)
II
R
пл
1
;
III
R
пл
I зона:
II зона:
III зона:
I
k
пл
II
k
пл
III
k
пл
д
ус вп
, Вт/(м2 С), для отдельных зон утеп-
пл
,
д
*
].
IV зона:
IV
k
пл
R
1
.
IV
пл
ПРИМЕР 3.4
Теплотехнический расчет конструкции утепленных полов на лагах
Исходные данные
1. Полы сосновые с продольным волокном (рис.4) толщиной
= 0,04 м; д=500 кг/м3; д= 0,29 Вт/(м2 С). Воздушная прослойка с
д
=0,22 м; Rвп= 0,19 (м2 С)/Вт (см. табл.3.10).
вп
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]