Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

1 Теплотехнический расчёт  ограждающих конструкций

 

Ограждающие конструкции  совместно с системами отопления, вентиляции и кондиционирования  воздуха должны обеспечивать нормируемые  параметры микроклимата помещений  при оптимальном энергопотреблении.

Сопротивление теплопередаче R₀ ограждающих конструкций принимаем равным экономически целесообразному сопротивлению теплопередаче R₀^эк, определённому исходя из условия обеспечения наименьших приведенных затрат, но не менее требуемого сопротивления теплопередаче R₀^тр по санитарно-гигиеническим условиям и не менее нормативного R₀^нор. Сопротивление теплопередаче внутренних ограждающих конструкций следует определять в случаях, когда разность температур внутреннего воздуха в разделяемых этими конструкциями помещениях превышает 3 ⁰С.

1.1 Теплотехнический расчёт наружных стен

 

Теплопотери зданий существенно  зависят от сопротивления теплопередаче  наружных ограждающих конструкций. Рассчитаем наружную стену здания. Она изображена на рисунке 1.

 

Рисунок 1 – Конструкция наружной стены здания

Имеется наружная и внутренняя известково-песчаная штукатурка с плотностью 1600 кг/м³ толщиной 0,02 м, теплоизоляционный слой (плиты жесткие минераловатные на битумном связующем) с плотностью 350 кг/м³ и кладку из силикатного кирпича плотностью 1600 кг/м³. Возьмём из приложения А СНБ 2.04.01 значение коэффициента теплопроводности и теплоустойчивости для используемых материалов:

а) кирпич силикатный плотность 1600 кг/ м³   λ₃ = 0,81 Вт/(м² · ⁰С),

                                       Ѕ₃ = 9,79 Вт/(м² · ⁰С),

 

б) плиты жесткие минераловатные

 на битумном связующем, 500                         λ₂ = 0,11 Вт/(м² · ⁰С),

                                     Ѕ₂ = 1,72Вт/(м² · ⁰С),

 

в) штукатурка известково-песчаная              λ₁ = λ₄ = 0,81 Вт/(м² · ⁰С),

                                 Ѕ₁ = S₄ =9,76 Вт/(м² · ⁰С).

 

Требуемое сопротивление  теплопередаче R₀^тр, (м²·⁰С)/Вт, ограждающих конструкций, за исключением заполнения световых проёмов (окон, балконных дверей и фонарей), определяется по формуле (1):

,                                   (1)

где n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху. Согласно таблице 5.3 СНБ 2.04.01- 97, n = 1;

t_в – расчётная температура внутреннего воздуха, ⁰С, – таблице 4.1, t_в = 18  ⁰С; α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимается конструктивно α_в  = 8,7 Вт/(м²· ⁰С);

Δt_в – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 5.5, Δt_в = 6 ⁰С;

t_н – расчётная зимняя температура наружного воздуха, ⁰С. Для того чтобы определить t_н, определим тепловую инерцию D = åR_i · S_i, где R_i – термическое сопротивление отдельных слоёв ограждающих конструкций; S_i – расчетный коэффициент теплоусвоения металла отдельных слоев ограждающих конструкций в условиях эксплуатации.

Термическое сопротивление отдельных слоёв ограждающих конструкций R_i  рассчитывается по формуле (2):

                                                ,                                                   (2)  

где  δ – толщина слоя, м;

λ – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м²· ⁰С). Расчетный коэффициент теплоусвоения металла отдельных слоев ограждающих конструкций в условиях эксплуатации S_i принимается по таблице А.1 СНБ 2.04.01- 97.

  ;

  ;                            

Сопротивление теплопередаче  , (м²· ⁰С)/Вт, ограждающей многослойной конструкции рассчитывается по формуле (3):

             (3)

где  – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения конструкции для зимних условий Вт/м ⁰С. Отсюда находим, что: Пользуясь формулой (2), имеем:

Рассчитаем D по формуле D = åR_i · S_i:

 

.

Так как D = 7,26, то расчетная зимняя температура принимается по таблице 5.2 как средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, Для Витебской области она равна t_н = -31⁰С.

По формуле (1):

,

  .

Таким образом, в соответствии с таблицей 5.1 СНБ 2.04.01- 97 сопротивление теплопередаче рассчитываемой конструкции стены должно быть не менее нормативного, равного 2 м² ·⁰С/Вт и уточнять расчетную зимнюю температуру наружного воздуха не требуется. Толщина теплоизоляционного слоя из жестких минераловатных плит на битумном связующем при этом должна быть равна 150 мм.

Найдем общую толщину  стены δо :

 м.

 

 

 

1.2  Теплотехнический расчет подвального  перекрытия

 

Рассчитаем сопротивление теплопередаче подвального перекрытия. Конструктивная схема подвального перекрытия изображена на рисунке 2.

Имеется верхний слой линолеума плотностью 1800 кг/м³ толщиной

0,02 м, цементно-песчаная стяжка плотностью 1800 кг/м³ толщиной 0,02м, теплоизоляционный слой (минераловатная плита на битумной основе) с плотностью 350 кг/м³ и железобетонная плиту плотностью 2500 кг/м³ толщиной 0,22 м. Из приложения А СНБ 2.04.01 значение коэффициента теплопроводности и теплоустойчивости для используемых материалов определяется:

а) линолеум                                                       λ₁ = 0,35 Вт/(м² ·⁰С)

                                                                              Ѕ₁ = 8,22 Вт/(м² · ⁰С),

         б) цементно-песчаный раствор                         λ₂ = 0,93 Вт/(м² ·⁰С)

                                                                             Ѕ₂ = 11,09Вт/(м² · ⁰С),

в) плиты жесткие минераловатные

на битумном связующем, 350                             λ₃ = 0,11  Вт/(м² ·⁰С)

                                                                             Ѕ₃ = 1,72 Вт/(м² · ⁰С),

г) железобетонная плита                                   λ₄ = 2,04Вт/(м² ·⁰С)

                                                                             Ѕ₄= 19,70 Вт/(м² · ⁰С).

 

Рисунок 2 – Конструкция перекрытия на подвалы

 

Рассчитываем термическое сопротивление отдельных слоёв подвального перекрытия  R_i  по формуле (2):

  ,

  ,

  .

Сопротивление теплопередаче  , (м²·⁰С)/Вт, ограждающей многослойной конструкции рассчитывается по формуле (3):

- для подвальных перекрытий равен 6                        Пользуясь формулой (2), имеем:

 

 

Для чердачных и подвальных перекрытий расчётная зимняя температура наружного воздуха принимается равной средней температуре холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 независимо от массивности перекрытия.

Для Витебской области  t_н = -25⁰С

,

  .

 

Таким образом, в соответствии с таблицей 5.1 СНБ 2.04.01- 97 сопротивление теплопередаче рассчитываемой конструкции подвального перекрытия должно быть не менее нормативного, равного 3 м² ·⁰С/Вт и уточнять расчетную зимнюю температуру наружного воздуха не требуется. Толщина теплоизоляционного слоя из минераловатных плит на битумном связующем при этом должна быть равна 280 мм.

Найдем общую толщину  подвального перекрытия δо :

 м.

 

1.3 Теплотехнический расчёт чердачного перекрытия

 

Конструктивная схема  чердачного перекрытия изображена на рисунке 3.

 

Рисунок 3 – Схема чердачного перекрытия

 

Мы имеем верхний  слой керамзитовый гравий плотностью 800 кг/м³ толщиной 0,015 м, теплоизоляционный слой ( жесткие минераловатные плиты на битумном связующем) с плотностью 350 кг/м³ и железобетонную плиту плотностью 2500 кг/м³ толщиной 0,22 м. Возьмём из приложения А СНБ 2.04.01 значение коэффициента теплопроводности для используемых материалов:

а) гравий керамзитовый                                   λ₁ = 0,23 Вт/(м² ·⁰С)

                                                                            Ѕ₁ = 3,60 Вт/(м² · ⁰С),

б) плиты жесткие минераловатные

на битумном связующем, 350                             λ₂ = 0,11  Вт/(м² ·⁰С)

                                                                             Ѕ₂ = 1,72 Вт/(м² · ⁰С),

в) железобетонная плита                                   λ₃ = 2,04 Вт/(м² ·⁰С)

                                                                             Ѕ₃= 19,70 Вт/(м² · ⁰С).

                                                               

Рассчитываем термическое  сопротивление отдельных слоёв  чердачного перекрытия  R_i  по формуле (2):

                                     

 

 

 

Сопротивление теплопередаче  , (м²·⁰С)/Вт, ограждающей многослойной конструкции рассчитывается по формуле (3):

- для перекрытий чердачных равна 12 .

 Пользуясь формулой (2), имеем:

 

Расчетная зимняя температура  принимается по таблице 5.2 как средняя  температура наиболее холодных пяти суток, t_н = -25⁰С.

По формуле (1):

,

  .

 

Таким образом, в соответствии с таблицей 5.1 СНБ 2.04.01- 97 сопротивление теплопередаче рассчитываемой конструкции чердачного перекрытия должно быть не менее нормативного, равного 3 м² ·⁰С/Вт и уточнять расчетную зимнюю температуру наружного воздуха не требуется. Толщина теплоизоляционного слоя из жестких минераловатных плит на битумном основании при этом должна быть равна 290 мм. 

Найдем общую толщину  подвального перекрытия δо :

 м.

В результате всех выполненных  расчётов были получены данные, которые  сведены в таблице 1.

 

Таблица 1 – Толщины теплоизоляционных слоев в различных конструкциях и общие толщины ограждающих конструкций  

 

	Δх	Rx	Δобщ	Ro
Н.С.	0.15	1,32	0.52	2,03
П.П.	0,28	2,53	0.55	3,02
Ч.П.	0.29	2,63	0.52	3,01

                                                                              ПС-32.КР.10.00.ОВ