Рисунок 1.2.1-Перекрытие здания.
Конструктивное решение представлено на рисунке 1.2.1. Предварительно, для нахождения термического сопротивления перекрытия определили толщину искомого слоя Х. Для этого по таблице 5.1[1] выбираем нормативное сопротивление теплопередачи Rтнорм =3(м2· 0С)/Вт. Сопротивление искомого слоя находим по формуле:
R3= Rтнорм –(
;
где αв-коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции,(1,таблица 5.4)
αн-коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, принимаем по таблице 5.7[1].
Определяем толщину искомого слоя:
Разделим конструкцию на повторяющиеся элементы, приняв, что данный элемент имеет правильную геометрическую форму прямоугольника со сторонами 0,1х0,1 м.
Определим термическое сопротивление элементов при условии деления их плоскостями, параллельными тепловому потоку. Конструктивное решение представлено на рисунках 1.2.2 и1.2.3. и 1.2.4
Рисунок 1.2.2-Элемент перекрытия 1
Рисунок 1.2.3-Элемент перекрытия 2
|
Рисунок 1.2.4-Элемент перекрытия 3
Определяем площади элементов:
м2;
м2;
м2;
Термическое сопротивление элемента при условии деления его плоскостями,
Параллельными тепловому потоку:
;
Находим термическое сопротивление при условном делении его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку. Конструктивное решение представлено на рисунке 1.2.5
Рисунок 1.2.5-Конструкция перекрытия при условии деления его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку
(м2· 0С)/Вт;
(м2· 0С)/Вт;
(м2· 0С)/Вт;
(м2· 0С)/Вт;
(м2· 0С)/Вт;
Тогда,
Так как величина R││ не превышает величину 
более чем на 25%, то термический расчет конструкции выполняют согласно формуле:
Rка= 
(м2· 0С)/Вт;
Вывод: данная конструкция перекрытия не удовлетворяет требования по теплопроводности, так как нормативное сопротивление конструкции Rтнорм =3(м2· 0С)/Вт больше чем расчетное сопротивление R=2,31 (м2· 0С)/Вт.
2. Расчет температурного поля в многослойной конструкции.
Определить температуры на границах слоев многослойной конструкции наружной стены, тепловой поток и глубину промерзания при следующих данных: tв = 18 °С, tн = -25 °С.
Рисунок 2.1 - Изменение температуры в наружной стене
-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.
Рассчитаем требуемую толщину теплоизоляционного слоя:
м.
Рассчитаем общую толщину стены:
м.
Определим тепловой поток через трехслойную конструкцию при разности температур двух сред:
Вт/м2,
где tв - температура внутреннего воздуха, °С;
tн - температура наружного воздуха, °С.
Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:
,
где tx - температура в любой точке конструкции, °С;
Rx - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t1 и tx, (м2 ∙ ºС)/Вт.
ºС;
ºС;
ºС;
ºС;
Граница промерзания находится в слое полистеролбетонных плитах.
Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:
;
Отсюда х=3,3 м;
Общая глубина промерзания в этом случае составит:
δпр = х+ δ3=3,3+0,35=4,05 м.
Рисунок 2.2 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое
Рассмотрим данную задачу в случае, когда температура наружнего и внутреннего воздуха поменяны друг с другом.
Рисунок 2.3 - Изменение температуры в наружной стене
Значение термического сопротивления всей конструкции и теплового потока в этом случае останется прежним:
(м2 ∙ ºС)/Вт;
Вт/м2.
Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:
,
где tx - температура в любой точке конструкции, °С;
Rx - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t1 и tx, (м2 ∙ ºС)/Вт.
ºС;
ºС;
ºС;
ºС;
Граница промерзания находится в слое минераловатной плиты.
Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:
;
Отсюда х=3,3 м;
Общая глубина промерзания в этом случае составит:
δпр = х+ δ3=3,3+0,45=3,75 м.
Рисунок 2.4 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое
Вывод: Глубина промерзания, в первом случае (теплоизоляция ближе к внутренней стороне здания) составляет 405 мм, во втором случае (теплоизоляция ближе к наружней стороне здания) 375 мм. Экономически целесообразнее делать теплоизоляция ближе к наружней стороне здания, при этом точка росы переносится в теплоизоляционный слой и стена незначительно промерзает в отличие от теплоизоляция, ближе к внутренней стороне здания. При наружной теплоизоляции ограждающая конструкция аккумулирует тепло, потери тепла минимальны.
3.Определение сопротивления паропроницанию вертикальных и горизонтальных ограждающих конструкций.