Теплотехнический расчет наружных ограждений

1.1. Исходные данные и расчетные параметры внутреннего и наружного воздуха

 

Таблица 1 – Климатические характеристики района строительства – город

Лист

КР-2069059-270109-ном з-2015

ХХХХХ

№	Наименование величины	Обозна-чение	Размер-ность	Значение
	Расчетная географическая широта	-	с.ш.
	Расчетное барометрическое давление	Рбар	ГПа
	Средняя температура наружного воздуха: - наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92		tхп	-26
	-наиболее холодных суток, обеспеченностью 0,92	tхс		-31
	-за отопительный период	tоп		-1,6
	Абсолютная минимальная температура наружного воздуха	Tнм		-41
	Среднемесячная летняя температура наружного воздуха за июль	Tнл		22,9
	Продолжительность отопительного периода	Zоп(nоп)	Сутки
	Зона влажности наружного воздуха	С, Н, В	-	Н
	Условия эксплуатации	А, Б	-	Б
	Средняя месячная относительная влажность наружного воздуха: -январь	Фх	%
	-июль	Фл	%
	Количество теплоты, поступающее от солнечной радиации на поверхность ограждений: -максимальное значение суммарной солнечной радиации(прямой и рассеянной)	Ymax	Вт/м2
	-среднее значение суммарной солнечной радиации(прямой и рассеянной)	Yср	Вт/м2

Таблица 2 – Теплофизические характеристики материала конструкций наружных ограждений

 

Вид ограждения	Номер в слое	Материал слоя	Расчетные коэффициенты
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/м2 ◦С	Объемная масса в сухом состоянии γ, кг/м3	Весовая влажность материала ω, %	Удельная теплоемкость в сухом состоянии с0, кДж/кг ◦С	Коэффициент теплоусвоения материала S, Вт/м2 ◦С	Коэффициент паропроницаемости μ, кг/м2Па
Стена		Керамзитобетон	0,92			0,84	12,33	0,090
	Утеплитель из пенополистерола	0,05			1,34	0,49	0,05
	Керамзитобетон	0,92			0,84	12,33	0,090
Покрытие		Ж/б плита покрытия	1,86			0,84	17,88	0,03
	Пароизоляция (рубероид)	0,17			1,68	3,53	-
	Утеплитель из пенобетона	0.13			0.84	1.95	0.26
	Монолитный пенобетон	0,70			0,84	10,31	0,09
	Цементно – песчаная стяжка	0,93			0,84	11,09	0,09
Полы		Покрытие пола (линолеум)	0,38			1,47	8,56	0,002
	Цементно – песчаная стяжка	0,93			0,84	11,09	0,09
	Монолитный пенобетон	0,70			0,84	10,31	0,09
	Утеплитель (пенобетон)	0.13			0.84	1.95	0.26
	Ж/б плита покрытия	2,04			0,84	18,95	0,03

 

Лист

КР-2069059-270109-081405-2010

 

Лист

КР-2069059-270109-081405-2010

1.2. Теплотехнический расчет наружного ограждения стены

 

Рисунок – 1

Конструкция стены

 

1) Определяем требуемое сопротивление теплопередачи наружной стены по формуле:

; [м^{2 ◦}С /Вт]

где t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, ^◦С, принимаемая по нормам проектирования соответствующих зданий ГОСТ 12.1.005-88;

t_н – расчетная зимняя температура, ^◦С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92;

n – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

Δt_н – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой

Лист

КР-2069059-270109-081405-2010

внутренней поверхности ограждающей конструкции, ^◦С

α_в – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения, Вт/м^{2 ◦}С;

м^{2 ◦}С /Вт;

2) Определяем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), ^◦С∙сут.

,

где z_оп – продолжительность отопительного периода, сут;

t_оп – средняя температура отопительного периода, ^◦С

^◦С∙сут

3) Определяем приведенное сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции, м^{2 ◦}С /Вт

, м^{2 ◦}С /Вт

где а,b – коэффициенты принимаемые для типа здания;

м^{2 ◦}С /Вт

4) Сравниваем =1,175 м^{2 ◦}С /Вт и =2,95 м^{2 ◦}С /Вт и для дальнейших расчетов выбираем большее >

5) Определяем предварительную толщину утеплителя, м

где – приведенное сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции, м^{2 ◦}С /Вт

α_н – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения, Вт/м^{2 ◦}С;

δ – толщина отдельных слове ограждающей конструкции, м;

λ – коэффициент теплопроводности отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/м^{2 ◦}С

Лист

КР-2069059-270109-081405-2010

м

В соответствии с требованиями унификации принимаем общую толщину слоя утеплителя δ_ут=0,15м

Общая толщина стены

6) Определяем фактическое сопротивление теплопередачи для всех слоев ограждения, м^{2 ◦}С /Вт

По результату видно что условие теплотехнического расчета выполнено, так как > (3,3>2,57)

7) Определяем коэффициент теплопередачи для данной ограждающей конструкции, Вт/м^{2 ◦}С

Вт/м^{2 ◦}С

Лист

КР-2069059-270109-081405-2010

1.3. Теплотехнический расчет покрытия

 

 

 

Рисунок - 2

Конструкция покрытия

 

1) Определяем требуемое сопротивление теплопередачи, м^{2 ◦}С /Вт

м^{2 ◦}С /Вт

Лист

КР-2069059-270109-081405-2010

2) Определяем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), ^◦Ссут

 

^◦Ссут

 

3) Определяем приведенное сопротивление теплопередаче с учетом энергосбережения по СНиП 41-01-2003 , зная значение ГСОП, м^{2 ◦}С /Вт

м^{2 ◦}С /Вт

4) Сравниваем =1,32 м^{2 ◦}С /Вт и =3,2 м^{2 ◦}С /Вт и для дальнейших расчетов выбираем большее <

 

 

Рисунок - 3 Рисунок - 4

5) Находим термическое сопротивление теплопередаче железобетонной конструкции многопустотной плиты . Для упрощения круглые отверстия – пустоты плиты диаметром 120мм заменяем равновеликими по площади квадратами со стороной a

6) Термическое сопротивление теплопередаче плиты R_А, м^{2 ◦}С /Вт, в направлении, параллельном движению теплового потока, вычисляем для двух характерных сечений (А-А, Б-Б)

В сечении А-А (два слоя железобетона толщиной =0,067+0,067=0,134 м с коэффициентом теплопроводности λ_жб=1,86 Вт/м^{2 ◦}С и воздушная прослойка δ_вп=0,106м с термическим сопротивлением R_вп=0,15 м^{2 ◦}С /Вт

Термическое сопротивление составит

м^{2 ◦}С /Вт

В сечении Б-Б (слой железобетона толщиной δ_жб^Б-Б=0,24м с коэффициентом теплопроводности λ_жб=2,04 Вт/м^{2 ◦}С) термическое сопротивление составит

м^{2 ◦}С /Вт

А) Термическое сопротивление всех этих участков R_A, м^{2 ◦}С /Вт, определяется по формуле

м^{2 ◦}С /Вт

где А_А-А – площадь слоев в сечении А-А, равная: А_А-А=(0,106 1) 7=0,742м²;

А_Б-Б – площадь слоев в сечении Б-Б, равная: А_Б-Б=(0,034 1) 6=0,204м²;

R_A-A, R_Б-Б – значения термического сопротивления указанных отдельных участков конструкции, м^{2 ◦}С /Вт

Б) Термическое сопротивление плиты R_Б, м^{2 ◦}С /Вт, в направлении перпендикулярном движению теплового потока, вычисляют для трех характерных сечений (В-В, Г-Г, Д-Д)

Для сечения В-В и Д-Д (два слоя железобетона)

, Вт/м^{2 ◦}С

м^{2 ◦}С /Вт

Для сечения Г-Г термическое сопротивление составит

м^{2 ◦}С/Вт

Лист

КР-2069059-270109-081405-2010

где А_(Г-Г)вп – площадь воздушных прослоек в сечении Г-Г, равная

А_(Г-Г)жб – площадь слоев из железобетона в сечении Г-Г, равная ;

R_(Г-Г)вп – термическое сопротивление воздушной прослойки в сечении Г-Г равное R_(Г-Г)вп=R_вп=0,15м^{2 ◦}С /Вт;

R_(Г-Г)жб – термическое сопротивление слоя железобетона в сечении Г-Г равное м^{2 ◦}С /Вт

Затем определяем

R_б=R_{В-В и Д-Д}+R_Г-Г=0,072+0,11=0,183м^{2 ◦}С /Вт

Разница между величинами R_A и R_Б составляет

Отсюда полное сопротивление железобетонной конструкции плиты определиться из уравнения

м^{2 ◦}С /Вт

7) Определяем предварительную толщину утеплителя, м

Принимаем толщину слоя утеплителя δ_ут=0,25м

Общая толщина покрытия

8) Определяем фактическое сопротивление теплопередачи для всех слоев ограждения, м^{2 ◦}С /Вт

Лист

КР-2069059-270109-081405-2010

=3,75м^{2 ◦}С /Вт

Таким образом, условие теплотехнического расчета выполнено, так как > (3,75>3,2)

9) Определяем коэффициент теплопередачи для данной ограждающей конструкции, Вт/м^{2 ◦}С

Вт/м^{2 ◦}С

Лист

КР-2069059-270109-081405-2010

1.4. Теплотехнический расчет пола

Рисунок – 5

Конструкция пола

 

1) Определяем требуемое сопротивление теплопередачи, м^{2 ◦}С /Вт

м^{2 ◦}С /Вт

2) Определяем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), ^◦Ссут

^◦Ссут

3) Определяем приведенное сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции, м^{2 ◦}С /Вт

м^{2 ◦}С /Вт

4) Сравниваем =1,27 м^{2 ◦}С /Вт и =2,9 м^{2 ◦}С /Вт и для дальнейших расчетов выбираем большее >

5) Определяем предварительную толщину утеплителя, м

Принимаем толщину утеплителя δ_ут=0,35м

КР-2069059-270109-081405-2010

Общая толщина пола

6) Определяем фактическое сопротивление теплопередачи для всех слоев ограждения, м^{2 ◦}С /Вт

=3,17м^{2 ◦}С /Вт

По результату видно что условие теплотехнического расчета выполнено, так как > (3,17>2,9)

7) Определяем коэффициент теплопередачи для данной ограждающей конструкции, Вт/м^{2 ◦}С

Вт/м^{2 ◦}С

Лист

1.5. Теплотехнический расчет световых проемов

 

1) Определяем градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), ^◦Ссут

^◦Ссут

2) Определяем (м^{2 ◦}С) /Вт

 

По таблице выбираем однокамерный стеклопакет из обычного стекла

м^{2 ◦}С /Вт

3) Определяем коэффициент теплопередачи для световых проемов, Вт/м^{2 ◦}С

Вт/м^{2 ◦}С

1.6. Теплотехнический расчет наружных дверей

 

1) Определяем фактическое сопротивление теплопередачи наружной двери, м^{2 ◦}С /Вт

м^{2 ◦}С /Вт

2) Определяем коэффициент теплопередачи для наружной двери, Вт/м^{2 ◦}С

Вт/м^{2 ◦}С

КР-2069059-270109-081405-2010

Лист

Лист

КР-2069059-270109-081405-2010

2. Расчет теплоустойчивости наружных ограждений в теплый период

 

1) Определяем допустимую амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности наружного ограждения,

=2.5 - 0.1( – 21) = 2,5 – 0,1(22,9 – 21) = 2,31

где – среднемесячная температура наружного воздуха за июль;

2) Вычисляем расчетную амплитуду колебаний температуры наружного воздуха ,

= 0,5 + s w:val="28"/></w:rPr><m:t>РЅ</m:t></m:r></m:sub></m:sSub></m:den></m:f></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> = 0,5 × 20,9 + = 21,04

где, – максимальная амплитуда суточных колебаний наружного воздуха за июль;

- коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности;

, – соответственно максимальное и среднее значения суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной);

- коэффициент теплопередачи наружной поверхности ограждения при летних условиях, Вт/(), равный

=1,16(5+10 )

здесь - максимальная из средних скоростей ветра за июль, м/с, но не менее 1м/с;

3) Находим коэффициент теплоусвоения наружной поверхности Y отдельных слоев ограждающей конструкции в зависимости от D.

Для первого слоя = = = s w:val="28"/></w:rPr><m:t>0.92</m:t></m:r></m:den></m:f></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> 12.33=1.34,

где – сопротивление теплопередаче, ;

– расчетный коэффициент теплоусвоения материала;

т.е. 1, то коэффициент теплоусвоения наружной поверхности слоя следует принимать равным .

D = = 1.34 + 1.47 + 0.34 = 4.154,

где =

ar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>">

4) Определить коэффициент затухания расчетной амплитуды колебания наружного воздуха в толще ограждения,

5) Вычисляем фактическую амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждений:

= = = 0.89

Таким образом, конструкция отвечает требованиям теплоустойчивости, так как выполняется условие:

2.31)

 

КР-2069059-270109-081405-2010

Лист