3. Пример расчета теплозащиты наружной стены

Состав стены:

№ слоя	Материал, толщина слоя	Плот-ность ρ (кг/м3)	Коэффициет теплопроводности λ (Вт/м К)
1	Известково-гипсовая штукатурка, d=1,5см	1400	0,70
2	Силикатный кирпич, d=24см	1400	0,70
3	Пенополистироль-ная плита, d=6см	30	0,035
4	Известково-цементная штукатурка, d=2см	1800	0,87

1 2 3 4

Температурные условия: внутри помещения +20^оС, снаружи -10^оС. Разность внутренней и наружной температур Δθ=30^оС.

Требуется определить:

1. Сопротивление теплопередаче R

2. Общее сопротивление теплопередаче R_T

3. Общий коэффициент теплопередачи U

4. Распределение температуры по сечению конструкции

5. Теплонакопительную способность конструкции

6. Дать оценку конструкции

Выполнение:

1. Сопротивление теплопередаче:

2. Общее сопротивление теплопередаче:

3. Общий коэффициент теплопередачи:

4. R_T = 0,125 + 0,021 + 0,343 + 1,714 + 0,023 + 0,043

Δt_i= 1,6^oC; 0,3 ^oC; 4,5 ^oC; 22,7 ^oC; 0,3 ^oC; 0,6 ^oC.

Δt₁=0,125∙30 ^oC /2,27=1,6 ^oC; Δt₂=0,021∙30 ^oC /2,27=0,3 ^oC;

Δt₃=0,343∙30 ^oC /2,27=4,5 ^oC; Δt₄=1,714 ∙30 ^oC /2,27=22,7 ^oC;

Δt₅=0,023 ∙30 ^oC /2,27=0,3 ^oC; Δt₆=0,043∙30 ^oC /2,27=0,6 ^oC.

Распределение температуры по сечению ограждающей конструкции:

^oC

20

18,4

10

18,1

15,9

13,6

0

-10

-9,1

-9,4

4. Расчет теплонакопительной способности q:

Q=m'cΔΘ=(ρ₁d₁+ρ₂d₂) ∙c∙(t_в-t_cер)= (1400кг/м³∙0,05м+1400кг/м³∙0,24м) ∙1000Дж/кгК∙(20-15,9)К=1463700Дж/м²

Здесь m'- масса 1 м² ограждающей конструкции до утеплителя, с – удельная теплоемкость (из таблицы), (t_в-t_cер) – разность между температурой внутри помещения и температурой в середине несущей части ограждающей конструкции.

Пересчет в другие единицы с учетом того, что 1ч=3600с:

Q=0,41 кВт∙ч/м².

5. Чем резче падение температуры в отдельных слоях, тем большую роль они играют в общей теплоизолирующей способности конструкции. Вследствие наружного расположения слоя теплоизоляции температура на поверхности кладки падает только до +13,6^оС. Это означает, что кладка всегда будет теплой. Пологая часть графика распределения температур показывает, что при отключении отопления наружу будет передаваться небольшое количество тепловой энергии, т.к. ее передача будет задерживаться утеплителем. Поэтому не будет возникать трещин от температурных деформаций, внутренняя штукатурка и большая масса стены смогут выполнять важную задачу накопления тепла. Следствием является комфорт жилища летом и зимой.

3. Пример расчета температурных воздействий на плоскую крышу

Состав крыши:

№ слоя	Материал, толщина слоя	Модуль упругости Е (МН/м2)	Коэффициет теплопроводности λ (Вт/м К)
1	Известково-цементная штукатурка, d=2см		0,87
2	Железобетон, d=18см	34000	2,1
3	Теплоизоляция: полиуретан, d=16см		0,035
4	Гидроизоляция: полимерный рулонный материал, d=1см		0,17

Расчетные параметры:

Длина крыши: 8,5 м

Температура бетонирования: +19^оС

Температура внутри помещения: +20^оС

Температура снаружи зимой: -15^оС

Температура снаружи летом: +80^оС.

Требуется определить:

1. Сопротивление теплопередаче;

2. Общий коэффициент теплопередачи;

3. Распределение температуры по сечению крыши: зима – лето;

4. Температурные деформации зимой и летом;

5. Механические напряжения зимой и летом;

6. Дать оценку конструкции.

Выполнение:

1. Сопротивление теплопередаче:

2. Общее сопротивление теплопередаче:

Общий коэффициент теплопередачи:

3. Распределение температуры по сечению плоской крыши: зима – лето

Зима: ΔΘ=35^оС

R_T = 0,125 + 0,023 + 0,086 + 4,571 + 0,059 + 0,043

Δt_i= 0,9^oC; 0,2 ^oC; 0,6 ^oC; 32,6 ^oC; 0,4 ^oC; 0,3 ^oC.

Δt₁=0,125∙35 ^oC /4,907=0,9^oC; Δt₂=0,021∙35 ^oC /4,907=0,2 ^oC;

Δt₃=0,343∙35 ^oC /4,907=0,6 ^oC; Δt₄=1,714 ∙35 ^oC /4,907=32,6 ^oC;

Δt₅=0,023 ∙35 ^oC /4,907=0,4 ^oC; Δt₆=0,043∙35 ^oC /4,907=0,3 ^oC.

Лето: ΔΘ=60^оС

R_T = 0,125 + 0,023 + 0,086 + 4,571 + 0,059 + 0,043

Δt_i= 1,5^oC; 0,3 ^oC; 1,1 ^oC; 55,9 ^oC; 0,7 ^oC; 0,5 ^oC.

Δt₁=0,125∙60 ^oC /4,907=1,5^oC; Δt₂=0,021∙60 ^oC /4,907=0,3 ^oC;

Δt₃=0,343∙60 ^oC /4,907=1,1 ^oC; Δt₄=1,714 ∙60 ^oC /4,907=55,9 ^oC;

Δt₅=0,023 ∙60 ^oC /4,907=0,7^oC; Δt₆=0,043∙60 ^oC /4,907=0,5 ^oC.