Расчет сопротивления теплопередаче вертикальных и горизонтальных ограждающих конструкций.
Вертикальная конструкция.
Исходные данные:
· Могилевская область.
· Влажностной режим помещения – нормальный.
· Температура внутреннего воздуха - tв = 18 °С.
· Начало отопительного периода – 8
Требуется: Определить расчётную температуру наружного воздуха и рассчитать сопротивление теплопередаче, тепловую инерцию и толщину теплоизоляционного слоя наружной стены.
Рисунок 1.1 - Конструкция наружной стены здания
По таблице 4.2[1] при нормольном режиме условия эксплуатации ограждающих конструкций «Б».
Расчетные значения коэффициентов теплопроводности λ и теплоусвоения S материалов принимаем по таблице А.1[1] для условий эксплуатации ограждений «Б»:
-бетон на гравии:
λ 1 = 1,86 Вт/(м ∙°С); S1 = 16,77 Вт/(м2 ∙°С);
-плиты минераловатные:
λ 2 = 2,91 Вт/(м ∙°С); S2 = 0,51 Вт/(м2 ∙°С);
-мрамор:
λ 3 = 2,91 Вт/(м ∙°С); S3 = 22,86 Вт/(м2 ∙°С);
Нормативное сопротивление теплопередаче для наружных стен из материалов согласно таблице 5.1 [1] Rнорм = 2,5(м2∙°С)/Вт.
Для определения тепловой инерции стены находим термическое сопротивление отдельных слоев конструкции по формуле:
где δ – толщина рассматриваемого слоя, м;
λ – коэффициент теплопроводности данного слоя, Вт/(м∙°С).
Вычислим термическое сопротивление отдельных слоев:
-бетон на гравии:
;
-мрамор:
;
Термическое сопротивление теплоизоляционного слоя щебень и песок из перлита вспученного находим из формулы:
где – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности, выбираем по таблице 5.4[1], αв=8,7 Вт/(м2∙°С);
– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности, выбираем по таблице 5.7[1], αн=23 Вт/(м2∙°С);
– термическое сопротивление ограждающей конструкции
;
Отсюда следует что, термическое сопротивление слоя щебень и песок из перлита вспученного находится по формуле:
;
Подставив значения в эту формулу, получим:
(м2∙°С)/Вт.
Вычисляем тепловую инерцию по формуле:
где Si – расчетный коэффициент теплоусвоения слоя материала конструкции в условиях эксплуатации согласно таблице 4.2[1], принимаем по таблице A.1[1], Вт/(м2∙°С).
;
Подставив значения, получим:
D=0,24∙16,77+0,12∙22,86+1,98∙0,51=7,76.
По таблице 5.2 [1] для ограждающей конструкции с тепловой инерцией более 7,0 за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принять среднюю температуру наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 (таблица 4.3[1]).
Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляционного слоя:
м.
Рассчитаем общую толщину стены:
м.
Общее термическое сопротивление наружной стены, находим по формуле:
Найдём требуемое термическое сопротивление, по формуле:
где - коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 5.3[1],
;
- расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С, принимаемый по таблице 5.5,
;
Подставив значения в формулу, получим:
;
Находим экономически целесообразное сопротивление теплопередаче Rт.эк., , по формуле
где R т.тр — требуемое сопротивление теплопередаче, м2×°С/Вт, определяемое по формуле
здесь t в — расчетная температура внутреннего воздуха, °С, принимаемая по таблице 4.1;
t н — расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, принимаемая по таблице 4.3 с учетом тепловой инерции ограждающих конструкций D (за исключением заполнений проемов) по таблице 5.2;
n — коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 5.3;
aв — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2×°С), принимаемый по таблице 5.4;
D t в — расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С, принимаемый по таблице 5.5;
Ст.э — стоимость тепловой энергии, руб/ГДж, принимаемая по действующим ценам;
z о.т — продолжительность отопительного периода, сут, принимаемая по таблице 4.4;
t н.от — средняя за отопительный период температура наружного воздуха, °С, принимаемая по таблице 4.4;
См — стоимость материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции, руб/м3, принимаемая по действующим ценам;
l — коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции в условиях эксплуатации согласно таблице 4.2, Вт/(м×°С), принимаемый по приложению А.
Подставив значения в формулу, получим:
;
Вывод: Расчетная температура наружного воздуха составляет . Сопротивление теплопередаче слоя плиты минераловатной равно R2=1,98 (м2 ∙ ºС)/Вт. тепловая инерция наружной стены из штучных материалов равна D=7,76. Толщина теплоизоляционного слоя равна
, общая толщина стены
.
Данная стена удовлетворяет требованиям СНБ 2.04.01-97 по сопротивлению теплопередаче, так как .
1.2.Горизонтальная конструкция.