Методическое пособие_теплотехнический расчет

Рисунок 2. График изменения температуры в однородной стене.

Воздух с внутренней стороны стены имеет температуру

tint , а с наружной стороны text , причём tint > text . Температурная

линия показывает, что падение температуры происходит не только в толще самой стены, но и у её поверхностей, так как температура внутренней поверхности стены si < tint и темпера-

тура наружной поверхности se > text . Так как падением темпера-

туры при прохождении теплового потока вызывается термическими сопротивлениями, то из температурной кривой видно, что сопротивление теплопередаче ограждения состоит из 3-х отдельных сопротивлений:

1. Сопротивления при переходе теплоты от внутреннего воздуха к внутренней поверхности ограждения; это сопротивление называется сопротивлением тепловосприятию Rsi и вызывает

температурный перепад tint - si ;

11

2. Сопротивления при прохождении теплоты через толщу самого ограждения; это сопротивление называется термическим сопротивление R и вызывает температурный перепад si - se ;

3. Сопротивления при переходе теплоты от наружной поверхности к наружному воздуху; это сопротивление называется сопротивлением теплоотдаче Rse и вызывает температурный

перепад se - text .

Таким образом, сопротивление теплопередаче ограждения может быть выражено:

R0 Rsi R Rse

Сопротивления тепловосприятию и теплоотдаче объединяют общим названием сопротивлений теплоотдаче у внутренней и наружной поверхностей, а иногда просто – сопротивлением теплопереходу. Размерность этих сопротивлений та же, что и сопротивления теплопередаче, т.е. . Они выражаются разностью температур, которую необходимо создать между воздухом и поверхностью ограждения, чтобы тепловой поток между воздухом и поверхностью был равен 1 Вт/м2.

Величины, обратные сопротивлениям теплопереходу, называются коэффициентами теплоотдачи и обозначаются: коэффициент теплоотдачи у внутренней поверхности int и коэф-

фициент теплоотдачи у наружной поверхности ext , при этом

жают тепловой поток в ваттах на 1 м2, проходящий между воздухом и поверхностью ограждения при разности температур

СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», а коэффициент

12

теплоотдачи наружной поверхности для условий холодного периода определяется по таблице 8 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»

Расчет термического сопротивления ограждения

Термическое сопротивление , , однородного слоя многослойной ограждающей конструкции, а также однослойной ограждающей конструкции следует определять по формуле:

где – толщина слоя, м;

– расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·°С), принимаемый по приложению Д СП 23-101- 2004, в зависимости от условий эксплуатации.

Условие эксплуатации ограждающих конструкций определяется по таблице 2 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», в зависимости от влажностного режима помещений зданий и зоны влажности района строительства. Влажностный режим помещений зданий определяется по таблице 1 СНиП 23-02- 2003 «Тепловая защита зданий». Расчетная относительная влажность внутреннего воздуха определяется по примечанию к пункту 5.9 СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» и составляет:

Зону влажности района строительства на территории Российской Федерации следует принимать по приложению В СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

ми слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев

,

13

прослойки, принимаемое по таблице 7 СП 23-101-2004.

В связи с тем, что коэффициенты теплопроводности теплоизоляционных материалов имеют маленькие значения, а их толщины меняется в небольших пределах для разных климатических условий территории России, поэтому при выполнении теплотехнических расчетов многослойных ограждающих конструкций зданий расчетом определяется лишь толщина теплоизоляционного материала, а остальные слои ограждающей конструкции имеют заданную конструктивную толщину.

Пример расчета толщины теплоизоляционного слоя конструкции стены жилого здания для условий города Томска

Требуется определить толщину теплоизоляционного слоя, находящегося в составе конструкции стены, приведенной на рисунке 3. Теплотехнические показатели материалов конструкции стены приведены в таблице 1.

Рисунок 3. К расчету толщины теплоизоляционного слоя конструкции стены.

14

Таблица 1 Теплотехнические показатели материалов конструкции стены

В соответствии с требования СНиП 23-02-2003, сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции должно быть не меньше нормируемого значения, т.е., .

Сопротивления теплопередаче многослойной конструкции стены определяется по формуле:

где: – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02-2003;

– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, принимаемый по таблице 8 СП 23-101-2004;

Термическое сопротивление 4-х слойной конструкции стены определяется как сумма термических сопротивлений отдельных её слоёв:

ной, которой является толщина теплоизоляционного слоя:

м

Округляя толщину теплоизоляционного слоя в большую сторону до целых сантиметров, принимаем её равной 0,16 м.

Тогда сопротивление теплопередаче конструкции стены будет равно:

16

что больше, чем , т.е., условие выполняется.

Расчет приведённого сопротивления теплопередаче

Современные многослойные конструкции наружных стен имеют неоднородную структуру, связанную с необходимостью крепления наружного облицовочного слоя. В этом случае элементы крепления наружных облицовочных слоев выполняются из прочных материалов с высокой плотностью и теплопроводностью, а теплоизоляционный слой прокалывается насквозь теплопроводными включениями, называемыми также «мостиками холода».

Для подобных конструкций требуется выполнить расчет приведённого сопротивления теплопередаче, который учитывает разного рода теплопроводные включения, их площадь и сопротивление теплопередаче.

Точный расчет приведённого сопротивления теплопередаче выполняется с помощью расчета температурных полей выполняемых различными программными продуктами (например, Temper 3D, Elcut, Alfa 3D и другие). Расчет приведённого сопротивления теплопередаче может быть выполнен формуле

∑⁄

где , , – соответственно площадь i-го участка характерной части ограждающей конструкции, м, и его приведённое

– число участков ограждающей конструкции с различным приведённым сопротивлением теплопередаче.

17

Пример расчета приведённого сопротивления теплопередаче

Требуется определить приведённое сопротивление теплопередаче конструкции стены на гибких связях (коэффициент теплопроводности гибкой стеклопластиковой связи 0,48

), приведенной на рисунке 4.

Данная конструкция имеет три характерных участка с разным конструктивным решением и соответственно с разным сопротивлением теплопередаче: перемычечный участок, участки с теплопроводными включениями (гибкими связями) и остальная часть наружной стены. В этом случае приведённое сопротивление теплопередаче определиться по формуле

Рисунок 4. Фрагмент ограждающей конструкции.

18

1.Кирпичная кладка

2.Оконный проем

3.Железобетонная перемычка

4.Гибкие стеклопластиковые связи

где – общая площадь характерного фрагмента стены, ;

,– соответственно, площадь перемычечного участка, , и её сопротивление теплопередаче,

,– соответственно, площадь стеклопластиковых

связей, , и их приведенное сопротивление теплопередаче,

;

,– соответственно, площадь участка ограждающей

конструкции вне мест теплопроводных включений, , и его сопротивление теплопередаче, .

Рисунок 5. К расчету приведенного сопротивления теплопередаче 4-х слойной конструкции стены.

19

1.Цементно-песчаный раствор.

2.Кирпичная кладка.

3.Теплоизоляционный материал.

4.Железобетонная перемычка.

5.Гибкая стеклопластиковая связь.

Площадь перемычечного участка составит

Сопротивление теплопередаче перемычечного участка составит

Площадь участка стены по стеклопластиковым связям определяется как площадь одной связи умноженное на общее количество связей (в данном случае количество связей равно 21) составит

Сопротивление теплопередаче участка по стеклопластиковым связям составит

Площадь участка стены без теплопроводных включений определиться определится как площадь рассматриваемого фрагмента стены за вычетом площадей оконного проема, перемычечного участка и площади гибких связей

20