Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Teplotekhnika

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
02.03.2016
Размер:
919.9 Кб
Скачать

относительная влажность внутреннего воздуха ϕв = 60 % – из табл. 2 прил. 1 данного указания – для жилых зданий.

Влажностный режим помещений принимаем по табл. 1 [3] или табл. 4 прил. 2 – нормальный.

Условия эксплуатации в зависимости от зоны влажности (сухая) и нормального влажностного режима принимаем по рис. 2 [3] или табл. 5 приложения 1 – А.

Вычерчиваем расчетную схему кирпичной стены (рис. А) с назначением материалов и толщины всех слоев ограждения по заданию руководителя курсовой работы по табл. 3 прил. 1 методического указания.

Примечания:

1.Наружную и внутреннюю отделку условно не считают за слои, но в расчетах необходимо их учитывать;

2.1, 2, 3, 4 – номера слоев конструкции;

3.Расчетную схему конструкции стены принимаем № 2 по табл. 3 приложения 1 методического указания;

Теплотехнические характеристики материалов слоев принимаем по условию эксплуатации – А, из прил. 3 [3] или табл. 6 приложения 2 и сводим их в табл. А.

Таблица А. Теплотехнические показатели наружной стены

 

 

Толщи-

 

 

Коэффи-

Коэффи-

 

Наименование

Плотность

циент

циент теп-

Сопротив-

материала слоя

на слоя

γ, кг/м

3

теплопро-

ло-усвоения

ления Ri и R0,

 

δI, м

 

водности λI,

Si.,

Вт/м2*°С

 

 

 

 

 

Вт/м*°С

Вт/м2*°С

 

 

Внутренний

пограничный слой воздуха 1/αв

 

0,12

1

Цементно-песчаный

0,015

1800

 

0,76

9,6

0,02

раствор

 

2

Глиняный кирпич

0,25

1600

 

0,58

8,08

0,43

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Пенополистирол

Х=0,10

40

 

0,041

0,41

2,44

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Керамический кирпич

0,12

1200

 

0,47

6,16

0,26

 

 

 

 

 

 

 

 

Наружный пограничный слой воздуха 1/αн

 

0,04

 

 

 

 

 

 

 

 

Общее сопротивление

 

 

3,31

 

 

 

 

 

 

 

 

Данные для расчета:

n =1по табл. 3 [3] или табл. 7 прил. 1 пособия; tnt = −4,3 DC по табл. 1 [1] или табл. 8 прил. 1;

11

Znt =196

сут. по табл. 1 [1] или табл. 8 прил. 1;

αв =8,7

Вт/ м2

°С по табл. 4 [3] или табл. 10 прил. 1;

αв = 23

Вт/ м2

°С по табл. 6 [3] или табл. 11 прил. 1;

t

н

=t

н5

= −27 °C по табл. 1 [1] или табл. 8 прил. 1.

 

 

 

 

 

Порядок расчета:

1.

Определяем градусо-сутки отопительного периода по формуле (2):

 

Dd = (tint tnt ) Znt = (20 (4,3))196 = 4762,8 °C сут.

2.

Нормируемое сопротивление теплопередаче ограждения из условий

энергосбережения Rreq в зависимости от Dd по табл. 12 прил. 2 (формула 26):

R

= aD +b = 0,00035 4762,8 +1,4 = 3,07 м2

°С / Вт,

req

d

 

3. Общее сопротивление теплопередаче конструкции

R0 приравниваем

Rreq :

R0 = Rreq =1/ αв + R1 + R2 + R3 + R4 +1/ αн =1/ αв +δ1 / λ1 +δ2 / λ2 +δ3 / λ3 +δ4 / λ4 +1/ αн

4. Определяем толщину теплоизоляционного слоя из полученного равенства (9):

X = (Rreq 1 / αв δ1 / λ1 δ2 / λ2 δ4 / λ4 1 / αн ) λ3 = (3,07 1 / 8,7 0,015 / 0,76

0,25 / 0,58 0,12 / 0,47 1/ 23) 0,041 = 0,09 м

Полученное значение Х округляем до 0,01 м. Толщину теплоизоляционного слоя Х (δ3) принимаем 0,10 м.

5. Определяем термические сопротивления теплоизоляционного слоя и всех остальных слоев ограждения, общее сопротивление многослойной кирпичной кладки по формулам 4, 7, 3, 2 или 1 и сводим результаты в табл. А.

R =δ

 

λ =0,015

0,76 = 0,02

м2

°С Вт;

1

1

1

 

 

 

 

R

=δ

2

λ

=0,25

0,58 = 0,43

м2

°С Вт;

2

 

2

 

 

 

 

R =δ

3

λ

=0,10 0,041 = 2,44

м2

°С Вт;

3

 

3

 

 

 

 

R

=δ

4

λ

=0,12 0,47 = 0,26

м2

°С Вт;

4

 

4

 

 

 

 

1 αВ =1 8,7 = 0,12 м2 °С Вт; 1 αН =1 23 = 0,04 м2 °С Вт;

12

Общее (фактическое) сопротивление конструкции:

R0 =1/ αв + R1 + R2 + R3 + R4 +1/ αн = 0,12 + 0,02 + 0,43 + 2,44 + 0,26 + 0,04 = 3,31 м °С / Вт

R

 

=3,07

м2 °С/ Вт

 

req

 

 

 

Вывод:

 

 

 

 

Поскольку условиеR

=3,07 м2

°С/ Вт R =3,31 м2

°С/ Втвыполняет-

req

 

 

0

 

ся, то согласно теплотехнического расчета, выполненного для зимних условий эксплуатации г. Саратова толщину теплоизоляционного слоя пенополистирола принимаем равной 0,10 м.

Окончательно принимаем толщину наружной неоднородной кирпичной стены 0,50 м с внутренней штукатуркой из цементно-песчаного раствора.

1.4. Пример расчета № 2

Определить толщину теплоизоляционного слоя совмещенного невентилируемого покрытия производственного здания в г. Челябинске.

Исходные данные:

Место строительства – г. Челябинск;

α

н

= 23 Вт/ м2 °С;

 

 

tint

=18 °С; ϕ6 = 45 % по табл. 2 прил. 1;

tnt

= −65 °С по табл. 8 прил. 1;

Znt = 218 сут. по табл. 8 прил.;

Зона влажности – сухая – принимаем по рис. 2 прил. 2; Влажностный режим помещений – сухой – принимаем по табл. 4 прил. 1; Условия эксплуатации конструкций А – по табл. 5 прил. 1.

Назначаем конструкцию, материалы и ориентировочные толщины слоев покрытия производственного здания: по табл. 3 прил. 1 пособия принимаем расчетную схему № 14.

.

13

Рис. Б. Расчетная схема покрытия

Теплофизические показатели материалов слоев для условий эксплуатации А принимаем по табл. 6 прил. 1 и сводим их в табл. Б.

Таблица Б. Теплотехнические показатели элементов покрытия

 

Наименование

Толщина

Плот-

Коэффициент

 

Коэфициент

Сопротивление

ность

тепло-

 

тепло-

RΙ и R0,

материала слоя

δi

проводностиλ,

 

усвоения

 

γ,кг/м

3

 

2

 

 

 

 

 

Вт/м°С

 

S, Вт/м2

м

°С/Вт

 

Внутренний пограничный слой воздуха 1/αв = Rв

 

0,115

1

Железобетон

0,03

2500

 

1,92

 

17,98

0,016

2

Пергамин

0,002

600

 

0,17

 

3,53

0,012

3

Плита минерало-

х = 0,10

150

 

0,052

 

0,89

1,92

 

ватная

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Цементно-

0,02

1800

 

0,76

 

9,60

0,026

 

песчаный раствор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Стеклорубероид

0,01

600

 

0,17

 

3,53

0,059

 

Наружный пограничный слой воздуха 1/αн = Rн

 

0,043

 

 

 

Общее R0:

 

 

 

2,19

Данные для расчета:

n =1 для покрытий по табл. 7 приложения 1 пособия;

αв = 8,7 Вт / м2 °С по табл. 11 приложения 1 пособия;

αн = 23 Вт / м2 °С по табл. 12 приложения 1 пособия.

Расчет производим по методике теплотехнического расчета для неоднородных (стеновых) конструкций.

14

Порядок расчета:

1. Определяем требуемое сопротивление теплопередаче покрытия исходя из условий энергосбережения в зависимости от градусо-суток отопительного периода определяемых по формуле (2):

Dd

= (tnt tnt ) Ζnt = (18 (6,5)) 218 = 5341 °С / Вт,

2. Требуемое сопротивление теплопередаче ограждения из условий энер-

госбережения R

в зависимости от D по табл. 12 прил. 1 (формула 26):

 

 

req

d

R

 

= aD +b = 0,0002 5341+1 = 2,07 м2 °С / Вт,

req

 

d

3. Приравняв общее (действительное) сопротивление к требуемому Rreq = R0 , находим толщину утеплителя (х) из уравнения:

R0тр =1 / αв +δ1 / λ1 +δ2 / λ2 + х/ λ3 +δ4 / λ4 +δ5 / λ5 +1 / αн

X =(Rreq1/ αв +δ1 / λ1 +δ2 / λ2 +δ4 / λ4 +δ5 / λ5 +1/ αн) λ3 =

= (2,068 1 / 8,7 0,03 / 1,92 0,002 / 0,17 0,02 / 0,76 0,01 / 0,17 1 / 23) 0,052 =

= (2,068 0,115 0,016 0,012 0,026 0,059 0,043) 0,052 = 0,09 м

Принимаем толщину утеплителя из пенополистирола плотностью

150кг/м3 Х = 100 мм.

4.Определяем общее сопротивление теплопередачи по формуле:

R0 = Rв + Rк + Rн

где Rк = +R1 + R2 + R3 + R4 + R5;

 

Rв =1 / αв Rн =1 / αн Ri =δi / λi

 

Подставляя значения, получим:

 

R = 0,15 +0,016 +0,012 +0,10 / 0,052 + 0,026 + 0,059 + 0,043 = 2,19 м2

°С / Вт;

0

 

Результаты расчета сводим в таблицу Б.

 

Вывод:

 

Поскольку, условиеRreq =2,07 м2 °С/ Вт R0 =2,19 м2 °С/ Вт выполняется, то в соответствии с выполненным теплотехническим расчетом для зимних условий эксплуатации принимаем в качестве утеплителя совмещенного невентилируемого покрытия производственного здания, проектируемого в городе Челябинске, пенополистирол плотностью 150 кг/м3 толщиной 100 мм.

15

Тема 2. Определение теплоустойчивости ограждающих конструкций при летних условиях эксплуатации

2.1.Методика расчета

1.Определение амплитуды суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле с учетом солнечного радиационного тепла.

Амплитуда колебаний температуры наружного воздуха в июле с учетом

солнечной радиации в течение суток определяется по формуле:

 

Аусл = A +

(Imax

Icp ) ρ

(9)

 

;

tn

tn

αH

 

 

 

 

где Atn амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в

июле, °С, приложение 2 [2];

Imax максимальная интенсивность суммарной солнечной радиации,

Вт/м2, приложения 6,7 [2];

Icp средняя интенсивность суммарной солнечной радиации, Вт/м2, при-

ложения 6,7 [2]; αн коэффициент теплопередачи наружной поверхности, определяемый

для летних условий по формуле:

αн = 5,8 +11,6 υ

(10)

где υ минимальная из средних скоростей ветра по румбам в июле, повторяемость которых составляет 16% и более, (табл. 8 приложения).

2. Определение нормативной (требуемой) амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции.

Требуемое значение амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности рассчитывается по формуле:

Atbnн = 2,5 0,1 (tн 21),

(11)

где tн средняя температура наружного воздуха в июле (таблица 8. приложения).

3.Определение требуемой величины затухания температурных колебаний

вограждающей конструкции.

16

Требуемая величина затухания температурных колебаний определяется отношением.

Аусл

υтр = tn ; (12)

Atвв

4.Расчет затухания температурных колебаний в каждом слое конструкции

инаружном пограничном слое воздуха.

Затухание колебаний в произвольном (I-М) слое ограждающей конструкции определяется по формуле:

 

Дi

 

Si +Yi 1

 

 

 

 

2

 

 

v = e

 

 

,

(13)

 

i

 

 

Si +Yi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где e=2,718 – основание натуральных логарифмов;

Si – коэффициент теплоусвоения материала i го слоя конструкции, принимается в зависимости от условий эксплуатации (А или Б) по таблице 1 приложения;

Дi – тепловой инерции i гослоя конструкции, определяется по формуле:

Дi = Ri S;

(14)

где Ri – термическое сопротивление i гослоя конструкции, определяемое по формуле (5)

Yi

коэффициент теплоусвоения наружной поверхности i го

слоя, Вт м2С, определяется следующим образом:

При

Дi > 1– слой условно считается толстым, в данном случае принимаем

коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя (Yi ) равным коэффициенту теплоусвоения материала ( Si ) этого слоя: Yi = Si (6).

При Дi <1 – слой считается

тонким,

тогда коэффициент

теплоусвое-

нияY , определяется с учетом теплоусвоения предыдущих слоев:

 

Y =

R S 2

+Y

,

(15)

i

i

i1

 

 

 

 

i

1

+ Ri

Yi1

 

 

 

 

 

Значения показательной функции ex , входящей в формулу (4), рассчитывается с помощью калькулятора или принимается по таблице 9. приложения.

17

Например, для трехслойной стены получается выражение:
υ расч = 0,9 υ1 υ2 υ3 υн (18) 6. Проверка теплоустойчивости ограждающих конструкций. Сопоставля-
ются значения V расч и V тр . Расчетная величина затухания не должна быть меньше требуемой.
Если V расч <V тр , то толщину слоя утеплителя следует увеличить на столько,чтобы выполнялось условие:
2.2 Пример расчета № 3
V расч =V тр
υрасч = 0,9 υ1 υ2 ....... υi υн
(19)
(17)

Расчет затухания температурных колебаний многослойной конструкции начинается с первого слоя, далее ведется последовательно от слоя к слою от внутренней к наружной поверхности, подвергающейся периодическим образом воздействиям: определим коэффициенты для всех слоев:

1 – слой: Дi = Д1 – формула:

Yi1 =Y0 = aB = 8,7 Вт(м2 К); Yi =Y1 формулы: υi =υ1 ;

2 – слой: Дi = Д2 – формула:Yi1 =Y1; Yi =Y2 ; υi наружном слое воздуха определяется по формуле:

v

=

Yi + aн

,

 

н

 

aн

 

 

=υ1 и так далее. Затухание в

(16)

где i – номер последнего слоя.

5. Определение расчетной величины затухания температурных колебаний для конструкции в целом.

Затухание колебаний температуры в многослойной конструкции с числом слоев i рассчитывается по формуле:

Место строительства – г. Саратов Амплитуда колебаний температуры наружного воздуха в июле с учетом

солнечной радиации в течение суток определяется по формуле:

 

Аусл = A +

(Imax

Icp ) ρ

=11,9

+

(378 121) 0,5

16,2 DС;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tn

tn

 

 

αH

 

 

 

 

 

29,85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

А =11,9 DC; I

max

=378 Вт м2

;

I

ср

=121 Вт м2

; а = 29,85

 

tn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

н

 

ан =5,8 +11,6

 

υ =5,8 +11,6

 

4,3 = 29,85

 

 

 

где

υ = 4,3

м с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

Рис. В. Расчетная схема многослойной кирпичной стены

 

 

 

 

 

Таблица В. Теплотехнические показатели стены

 

 

 

 

 

 

 

 

Толщина Плотность

Коэффициент

Коэффициент

Сопротивле-

 

Наименование ма-

теплопровод-

теплоусвое-

 

ния

 

 

слоя

γ, кг м3

ности

Ri

и R0 ,

Вт м

2

D

 

териала

δ1, м

 

ния

 

 

 

 

 

λ, Вт м D С S, Вт м2 D С

 

 

 

 

 

 

Внутренний пограничный слой воздуха 1 αВ

 

 

 

0,12

 

 

1

Цементно-

0,015

1800

0,76

9,6

 

 

0,02

 

 

 

песчанный раствор

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Глиняный кирпич

0,25

1600

0,58

8,08

 

 

0,43

 

 

3

Пенополистирол

X=0,10

40

0,041

0,41

 

 

2,48

 

 

4

Керамический

0,12

1200

0,47

6,16

 

 

0,26

 

 

 

кирпич

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наружний пограничный слой воздуха 1 αН

 

 

 

0,04

 

 

 

 

Общее сопротивление

 

 

 

3,35

 

 

Определение нормативной (требуемой) амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции.

Требуемое значение амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности рассчитывается по формуле:

АtbnH = 2,5 0,1 (tH 21)= 2,5 0,1 (21,4 21)= 2,46DC;где tH = 21,4 DC.

Определение требуемой величины затухания температурных колебаний в ограждающей конструкции.

Требуемая величина затухания температурных колебаний определяется отношением

υ

тр

=

Аусл

=

16,2

= 6,58

 

tn

 

 

A

2,46

 

 

 

 

 

 

 

 

tвв

 

 

 

Расчет затухания температурных колебаний в каждом слое конструкции и наружном пограничном слое воздуха:

19

Д1 = R1 S1 = 0,26 6,16 =1,6

Д2 = R2 S2 = 2,12 0,89 =1,89

Д3 = R3 S3 = 0,43 8,08 = 3,47

Д4 = R4 S4 = 0,02 9,6 = 0,2;

 

 

 

Y =

0,02 9,62

+8,08

=8,97,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

1+0,02 8,08

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

= e

1,62

 

6,16

+8,7

 

=3,72

Вт м2D С,

1

 

 

 

 

 

 

 

+6,16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6,16

 

 

 

 

 

v

= e1,892

 

0,89

+6,16

 

=15,41

Вт м2D С,

2

 

 

 

 

 

 

 

+6,16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,89

 

 

 

 

 

v

= e

3,472

8,08

+0,89

= 6,15

Вт м2D С,

3

 

 

 

 

 

 

 

8,08

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+8,08

 

 

 

v

= e

30,22

 

9,6

+8,08

=1,1 Вт м2D С,

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

+8,97

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9,6

 

 

 

 

 

 

vН

 

=

 

8,97 +23 =1,39 Вт м2D С,

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

 

 

 

 

 

υрасч

=0,9 3,27 15,41 6,15 1,1 1,39 = 485,14

где е = 2,718 основание натуральных логарифмов. Проверка теплоустойчивости ограждающих конструкций: 6,58 < 485,14 – условие выполняется, значит наружное ограждение толщиной 50 см соответствует теплотехническим требованиям и климатическим условиям г. Саратова при зимних и летних условиях.

Тема 3. Теплотехнический расчет однородных ограждающих конструкций при зимних условиях эксплуатации

3.1. Общие положения

Однородными считаются конструкции, состоящие из одного слоя (материала). Наружные однослойные стеновые панели изготовляют из конструктив- но-теплоизоляционного легкого или ячеистого бетона, толщиной 300-500 мм. Однослойные стеновые панели изготовляют в заводских условиях с фасадным декоративно-защитным слоем толщиной 20-25 мм и с внутренним отделочным слоем толщиной 15-20 мм из известково-песчаного или цементно-песчаного раствора, которые в расчетах условно не считают за слои.

20

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]