2.2 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	Пенополистирольная 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

5. 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.

6. 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.

2.3 Изменение размеров элементов конструкций под действием температуры

Под влиянием притока тепловой энергии происходит увеличение объема любого тела. При этом изменение линейных размеров элементов строительных конструкций заслуживает особого внимания, поскольку оно может вести к трещинообразованию. Увеличивается или уменьшается строительный элемент после его установки в значительной степени зависит от температуры во время его монтажа.

Полное изменение длины может быть рассчитано по формуле:

Δl=l_o∙α_T∙ΔΘ,

где Δl – изменение длины (абсолютная деформация) в м,

lo - первоначальная длина в м (при температуре монтажа),

α_T - коэффициент температурного расширения (1/^oC) (из таблицы 2),

ΔΘ – изменение температуры относительно температуры монтажа ^oC.

Каждое изменение длины (деформация) вызывает в строительном элементе напряжения, которые могут вести к трещинообразованию и повреждению сооружения. Для расчета напряжения можно воспользоваться законом Гука:

σ = ε∙Е = Δl/l_o∙Е,

где σ - механическое напряжение, ε= Δl/l_o - относительная деформация, Е - модуль упругости материала (из таблицы 3).

Сила воздействия на соседние элементы здания: F= σ∙A,

Где А- площадь, на которую действует эта сила.

Наиболее актуальным является учет влияния температуры на плоские крыши, поскольку именно они подвержены резким температурным воздействиям в летнее время.