Теплотехническое проектирование

ограждающих конструкций зданий.

1. Теплотехнический расчет наружных стен зданий по зимним условиям эксплуатации.

Параметры климата:

Расчетные климатические параметры наружного воздуха для г.Волгоград приняты в соответствии с СНиП 2.01.01- 82:

- расчетная температура холодной пятидневки t_н = - 25 ⁰С;

- температура отопительного периода t_оп = - 2,2⁰ С;

- продолжительность отопительного периода z_оп = 178 суток.

Расчетные параметры внутреннего воздуха в помещении для холодного периода года следующие:

- температура внутреннего воздуха t_в = 18 ⁰С;

- влажностный режим помещения нормальный,  = 55%

Определим требуемое сопротивление теплопередаче стен.

Для обеспечения в помещении санитарно гигиенических и комфортных условий, необходимо соблюдать условие:

R₀  R^тр₀, то есть сопротивление теплопередачи запроектированной конструкции, должно быть больше требуемого сопротивления теплопередаче.

Требуемое сопротивление теплопередаче для стен определяется в соответствии с санитарно-гигиеническими и энергосберегающими требованиями:

R⁰_тр = R_min + R_э , где

R_min – минимальное требуемое сопротивление по санитарно-гигиеническим условиям, определяется по формуле

n – коэффициент принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, для стен n = 1;

t_в – температура внутреннего воздуха, по санитарно гигиеническим условиям t_в = 18⁰С;

t_н – температура наружнего воздуха, принимается равной средней температуре наиболее холодной пятидневке, t_н = = - 25 ⁰С;

t_н – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности о.к. По СНиП II-3-79*, для стен

t_н = 4⁰С;

_в – коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции. По СНиП II-3-79* для стен _в = 8,7 Вт/м^{2 0}С

R_э – требуемое сопротивление по условиям энергосбережения, определяется по формуле:

R_э = 0,0001ГСОПk = 0,000139163,0 = 1,174 м^{2 0}С /Вт;

k – коэффициент энергосбережения, равный для стен в общественных зданиях k = 3,0 м²/Втсут;

ГСОП – градусо-сутки отопительного периода,

ГСОП = (t_в – t_оп ) z_оп = (18 – (-2,2)178 = 3916

Требуемое сопротивление будет равно:

R⁰_тр = 1,174 + 1,235 = 2,409 м^{2 0}С /Вт;

Определим толщину утеплителя, запроектированной стеновой конструкции.

Характеристики материалов

для условий эксплуатации Б:

1. Штукатурка на цементно-песчаном растворе

λ₁ = 0,93 Вт/(м ^оС)

2. 4. Кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе

λ₂ = 0,87 Вт/(м ^оС)

3. Пенополистирол плотностью 150кг/м³

λ₃ = 0,06 Вт/(м ^оС)

Расчетное приведенное сопротивление теплопередаче конструкции определим по формуле: R^пр₀ = R_в + R_к + R_н ,

где R_в – сопротивление теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, равной 1/_в;

R_к – термическое сопротивление ограждающей конструкции, равной сумме термических сопротивлений отдельно взятых слоев состовляющих конструкциюl;

R_н – сопротивление теплоотдачи наружной поверхности ограждения, равной 1/_н;

_н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции. По СНиП II-3-79* для стен в жилых зданиях _в = 23 Вт/м^{2 0}С

k – коэффициент теплотехнической неоднородности, учитывающий теплопередачу через металлические гибкие связи, k = 0,7;

 - толщина (м) отдельно взятого слоя;

;

Для определения неизвестной толщины утеплителя, приравниваем приведенное сопротивление к требуемому сопротивлению ограждающей конструкции, т.е.

R^пр₀ = R⁰_тр = 2,87 м^{2 0}С /Вт;

; _ут = 0,21 м

Принимает толщину утеплителя равной 250 мм. Общая толщина конструкции ставит 20мм+250м+250мм+120мм = 640мм

Приведенное сопротивление теплопередаче такой конструкции равно:

Т.к. приведенное сопротивление больше требуемого значения (3,34  2,87), конструкция соответствует теплотехническим требованиям.

2. Расчет распределения температуры в толще ограждения.

Сопротивления теплопередаче отдельно взятых слоев конструкции:

R_в = 0,115 м^{2 0}С /Вт;

R₁ = 0,021 м^{2 0}С /Вт;

R₂ = 0,287 м^{2 0}С /Вт;

R₃ = 4,167 м^{2 0}С /Вт;

R₄ = 0,138 м^{2 0}С /Вт;

R_н = 0,043 м^{2 0}С /Вт;

Общее сопротивление теплопередаче R₀ = 4,771 м^{2 0}С /Вт;

Значение температуры в любом слое ограждения находится по формуле:

где R_i-1 – сумма сопротивлений предыдущих слоев до расчетной точки;

R₀ – общее сопротивление теплопередаче конструкции;

3. Расчет сопротивления теплопередаче неоднородных стен.

Д ля расчета приведенного сопротивления теплопередаче разобьем конструкцию на участки плоскостями параллельными и перпендикулярными направлению движения теплового потока.

Шаг1. Разрезаем конструкцию плоскостями параллельными направлению теплового потока, на элементы, состоящие из одного или нескольких слоев, перпендикулярных направлению теплового потока, однородность материала в которых не нарушена.

В таком случае термическое сопротивление ограждающей конструкции находится по формуле:

где R – термическое сопротивление отдельных элементов ограждения;

F – площади отдельных участков конструкции, приведенных к 1м плоскости, перпендикулярной чертежу.

Площади отдельных участков:

F_I = 0,5м  1м = 0,5м²;

F_II = 0,088м  1м = 0,088м²;

F_III = 0,5м  1м = 0,5м²;

Термическое сопротивление для участка I и Ш, как для многослойной конструкции:

Термическое сопротивление для участка II:

Получим термическое сопротивление теплопередаче в плоскостях направленных параллельно движению теплового потока:

Шаг2. Разрезаем конструкцию плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, на отдельные слои, из которых одни могут состоять из одного материала, а в других однородность материала будет нарушена.

В таком случае термическое сопротивление ограждающей конструкции находится по формуле: R = R₁+ R₂+ R₃+ R₄ ;

Термическое сопротивление для 3-го неоднородного слоя находим по формуле:

где R₃^ут – термическое сопротивление утеплителя в неоднородном слое,

R₃^ут = 0,27 / 0,06 = 4,5 м^{2 0}С /Вт;

R₃^ск – термическое сопротивление связующего кирпичного ряда в неоднородном слое, R₃^ск = 0,27 / 0,87 = 0,31 м^{2 0}С /Вт;

Термическое сопротивление:

Найдем процентное расхождение между двумя значениями сопротивлений:

Так как процентное расхождение не превышает 25%, то

R_к = (3,421+ 22,596) / 3 = 2,871 м^{2 0}С /Вт,

Общее сопротивление теплопередаче рассматриваемой конструкции будет равно:

R₀ = 0,115 + 2,871 + 0,043 = 3,029 м^{2 0}С /Вт , полученная величина больше требуемого значения (2,87 м^{2 0}С /Вт), т.е. конструкция удовлетворяет теплотехническим требованиям.