Файл: И.В. Захарова Теплотехнический расчет ограждающих конструкций.pdf

11

При расчете многослойной ограждающей конструкции необходимо выяснить толщину только одного слоя, например, утеплителя. Толщина всех остальных слоёв задаётся по конструктивным соображениям. Зная, каким должно быть требуемое сопротивление конструкции теплопередаче и зная коэффициенты теплопроводности материалов, из которых она выполнена, мы можем рассчитать необходимую толщину слоя утеплителя и всей конструкции.

При выполнении расчета толщины ограждающей конструкции следует соблюдать определенную последовательность.

5.1. Общая последовательность выполнения теплотехнического расчета

1.В соответствии с п. 4 настоящего пособия определить вид здания и условия, по которым следует рассчитывать Rотр.

2.Определить Rотр:

•по формуле (5), если здание рассчитывается по санитарногигиеническим и комфортным условиям;

•по формуле (5а) и табл. 2, если расчет должен вестись исходя из условий энергосбережения.

3.Составить уравнение общего сопротивления ограждающей кон-

струкции с одним неизвестным по формуле (4) и приравнять его

Rотр.

4.Вычислить неизвестную толщину слоя утеплителя и определить общую толщину конструкции. При этом необходимо учесть типовые толщины наружных стен:

•толщина кирпичных стен должна быть кратна размеру кирпича (380, 510, 640, 770 мм);

•толщина наружных стеновых панелей принимается 250, 300 или 350 мм;

•толщина панелей типа «сэндвич» принимается равной 50, 80 или 100 мм.

5.2. Пример 1. Рассчитать толщину наружной стены жилого здания, расположенного в городе Топки Кемеровской области.

А. Исходные данные

1)Расчетная температура наиболее холодных пяти суток tн = -39 оС (табл.1 [2] или прил. 1 настоящего пособия);

12

2)Средняя температура отопительного периода tот.пер.= -8,2 оС (см. там же);

3)Продолжительность отопительного периода zот.пер.= 235 сут (там же);

4)Расчетная температура внутреннего воздуха tв= +20 оС, относительная влажность внутреннего воздуха φ= 55% (см. прил.2 настоящего пособия);

5)Влажностный режим помещения – нормальный (табл. 1 [1]);

6)Зона влажности – сухая (прил. 1*[1]);

7)Условия эксплуатации – А (прил. 2 [1]).

Рис. 2. Эскиз конструкции стены

Таблица 7

Теплотехнические характеристики материалов

(по прил. 3* [1], при условии эксплуатации А)

13

Б. Порядок расчета

1. В соответствии с п. 4.1. и 4.2, требуемое сопротивление теплопередаче данного здания следует определять из условий энергосбережения в зависимости от градусо-суток отопительного периода по формуле (5а):

ГСОП = (tв- tот.пер.) zот.пер.

ГСОП = (20-(-8,2))·235 = 6627.

2. Требуемое (приведенное) сопротивление теплопередаче из условий энергосбережения определяем интерполяцией по табл. 2

(или табл. 1б [1])

Rотр= 3,72 (м2· оС/Вт).

3. Общее термическое сопротивление ограждающей конструкции определяем по формуле (3):

Rо = 1/8,7 + 0,026 + 0,23 + δ3/0,052 + 0,73 + 0,021 + 1/23 = 3,72 δ3 = 0,13 (м)

4. С учетом модульной толщины кирпичной кладки принима-

ем толщину утеплителя из минераловатных плит равной 0,14 м.

Тогда общая толщина наружных стен без учета отделочных слоев составит 0,64 м (2,5 кирпича).

Проведем проверочный расчет общего термического сопротивления конструкции:

Rо = 1/8,7 + 0,026 + 0,23 + 0,14/0,052 + 0,73 + 0,021 + 1/23 =3,85 Rо = 3,85 > Rотр = 3,72

Вывод: принятая конструкция наружных стен отвечает теплотехническим требованиям.

5.3. Пример 2. Рассчитать толщину наружной стены гаража, расположенного в городе Топки Кемеровской области.

14

А. Исходные данные

1)Расчетная температура наиболее холодных пяти суток tн = -39 оС (табл.1 [2] или прил. 1 настоящего пособия);

2)Средняя температура отопительного периода tот.пер.= -8,2 оС;

3)Продолжительность отопительного периода zот.пер.= 235 сут ;

4)Расчетная температура внутреннего воздуха tв= + 5 оС, относительная влажность внутреннего воздуха φ= 50% (см. прил.2 настоящего пособия);

5)Влажностный режим помещения – сухой (табл. 1 [1]);

6)Зона влажности – сухая (прил. 1*[1]);

7)Условия эксплуатации – А (прил. 2 [1]).

Рис.3. Эскиз конструкции стены

Таблица 8

Теплотехнические характеристики материалов

(по прил. 3* [1], при условии эксплуатации А)

15

Б. Порядок расчета

1. В соответствии с п. 4.1, требуемое сопротивление теплопередаче данного здания следует определять из санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле (5):

где n = 1 (табл. 3* [1], см. также табл.3 настоящего пособия); ∆tн= 4,5 оС (табл. 2*[1], см. также табл. 3 настоящего пособия); αв = 8,7 Вт/(м2· оС) (табл. 4*[1], см. также табл. 4 пособия).

2. Поскольку толщина 1 и 3 слоя ничтожно мала, при расчете ими можно пренебречь и рассчитывать конструкцию как однослойную. Тогда общее термическое сопротивление ограждающей конструкции можно определять по формуле (3):

Ro ≥ Rотр

Ro = 1/8,7 + δ3/0,04 + 1/23 = 1,12 δ3 = 0,04 (м).

3. С учетом существующих размеров панелей типа «Сэндвич» принимаем толщину панели 50 мм и проводим проверочный расчет общего термического сопротивления данной конструкции:

Ro = 1/8,7 + 0,05/0,04 + 1/23 = 1,4; Ro = 1,4 > Rотр = 1,12

Вывод: принятая конструкция наружных стен отвечает теплотехническим требованиям.

16

6. ВЛАЖНОСТНОЕ СОСТОЯНИЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

В разделе 1.2 уже говорилось о том, что влажностное состояние конструкций влияет на их теплозащитные свойства, поскольку теплопроводность увлажненных материалов больше, а сопротивление конструкции теплопередаче меньше. Кроме того, увлажненная конструкция быстро разрушается от мороза, коррозии, биологических процессов. Поэтому особенно важно не допустить переувлажнения ограждающей конструкции в зданиях и помещениях с высокой влажностью внутреннего воздуха.

В атмосферном воздухе всегда содержится некоторое количество водяного пара. Количество влаги в граммах, содержащееся в 1 м3 воздуха, называется абсолютной влажностью f, г/м3. Однако для расчетов пользуются не абсолютной влажностью, а величиной пар-

циального давления водяного пара e (иногда называемого упруго-

стью водяного пара), выражаемого в мм рт. ст. или Па. Эта величина дает представление о количестве водяного пара, содержащегося в воздухе, но оценивается это количество в единицах, измеряющих давление или энергию. По мере увеличения количества пара в воздухе возрастает и парциальное давление.

Предельное значение парциального давления Е, мм рт. ст.

или Па, соответствует полному насыщению воздуха водяным паром. С повышением температуры воздуха величина Е увеличивается. Значения Е для воздуха с различной температурой указаны в табл. 9.

Степень насыщения воздуха водяным паром определяет его относительная влажность φ – процентное отношение парциального давления водяного пара е в рассматриваемой воздушной среде к максимальному значению парциального давления Е, соответствующему температуре этой среды:

нагреванию, то его относительная влажность понизится, поскольку количество пара в воздухе, а следовательно, е останется неизменным, а предельное его значение Е увеличится с повышением температуры. Наоборот, при охлаждении воздуха относительная влажность будет увеличиваться из-за уменьшения Е. При некоторой температуре мак-