Материал: Теплотехнический расчет наружных ограждений

Зона влажности района - сухая.

Условие эксплуатации - Б.

Значение теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах: txп(0,92)= - 30°С toп= - 3,3°С zоп= 180 сут λ1= 1,92 Вт/(м °С)

λ2= 0,87 Вт/(м °С) λ3= 0,27 Вт/(м °С)

λут= 0,064 Вт/(м °С) λ4=0,046 Вт/(м°С)

λ5 = 0,17 Вт/(м °С) λ6= 0,87 Вт/(м °С) άв = 8,7 Вт/(м2 °С) άн = 23 Вт/(м2 °С) ∆tн = 3 °С n = 1 δ1 = 0,22 м δ2 = 0,02 м δ3 = 0,01 м δ4 = 0,03 м δ5 = 0,02 м δ6 = 0,02 м.

Решение задачи:

. Рассчитываем требуемое общее термическое сопротивление теплопередаче R0тр покрытия при tH = - 30 °С по формуле (14):

. Градусо-сутки определяем по формуле (15):

ГСОП = (18 - (- 3,3)) • 180 = 3834 (°С*сут).

. Определяем приведенное сопротивление теплопередаче с учетом энергосбережения по СНиП Н-3-79** R0тр, зная значение ГСОП: R0.энтр = 2,5 (м2 °С/Вт).

Сравниваем R0тр и R0.энтр и для дальнейших расчетов выбираем большие, т.е. R0.энтр.

Находим термическое сопротивление теплопередаче железобетонной конструкции многопустотной плиты Rкпр по формуле (16). Для упрощения круглые отверстия - пустоты плиты диаметром 150 мм - заменяем равновеликими по площади квадратными со стороной

. Термическое сопротивление теплопередаче плиты вычисляем отдельно для слоев, параллельных А-А и Б-Б и перпендикулярных В-В; Г-Г; Д-Д движению теплового потока.

А. Термическое сопротивление плиты RА, (м2°С/Вт), в направлении, параллельном движению теплового потока, вычисляем для двух характерных сечений (А-А; Б-Б) (рис. 17).

Рис. 3 - Ограждающая конструкция: а - покрытие, б - элемент плиты покрытия

В сечении А-А (два слоя железобетона толщиной δжбА-А = 0,043 + 0,043 = 0,86 м с коэффициентом теплопроводности λжб= 2,04 Вт/(м °С)) и воздушная прослойка δвп= 0,134 м с термическим сопротивлением Rвп=0,15 (м2°С)/Вт термическое сопротивление составит

В сечении Б-Б слой железобетона δжбБ-Б= 0,22 м с коэффициентом теплопроводности λжб= 2,04 Вт/(м °С) термическое сопротивление составит

Затем по уравнению (17) получим

Где АА-А - площадь слоев в сечении А-А, равная

АА-А = (0,134*1)*5 = 0,670 м2;

АБ-Б - площадь слоев в сечении Б-Б, равная

АБ-Б = (0,076*1)*4 = 0,304 м2.

Б. Термическое сопротивление плиты RБ, (м2 °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)

Для сечения Г-Г термическое сопротивление составит

где А(г-г)вп -площадь воздушных прослоек в сечении Г-Г, равная

А(г-г)вп = АА-А= 0,670 м2;

А(г-г)ж6 - площадь слоев из железобетона в сечении Г-Г, равная

А(г-г)жб = АБ-Б= 0,304 м2 ;

(г-г)вп - термическое сопротивление воздушной прослойки в сечении Г-Г δвп= 0,134, равная R(г-г) вп = Rвп = 0,15 (м2°С)/Вт;(г-г)жб -термическое сопротивление слоя железобетона в сечении Г-Г

Затем определяем

Б = RВ-В и Д-Д + RГ-Г =0,42 + 0,11 = 0,53 (м2 °С)/Вт.

Разница между величинами RА и RБ составляет

Отсюда полное термическое сопротивление железобетонной конструкции плиты определится из уравнения (18):

. Определяем предварительную толщину утеплителя δут по уравнению (19).

 принимаем = 0,10 м.

. Уточняем фактическое общее сопротивление теплопередаче R0ф покрытия по выражению (20):

Из расчетов следует, что условие (21) теплотехнического расчета выполнено, так как R0ф >R0.энтр, т.е. 3,12 > 2,5.

. Коэффициент теплопередачи для принятой конструкции покрытия определяем по уравнению (21):

Расчет толщины утепляющего слоя конструкции полов над подвалом и подпольем

При возведении жилых и общественных зданий и сооружений применяют многослойные конструкции перекрытий над подвалами подпольями, состоящие из плиты перекрытия (с пустотами или без пустот), пароизоляции, утеплителя и покрытия пола из линолеума паркета, досок и т.п. В начале расчета задаются конструкцией перекрытия и определяют величину R0тр, (м2°С)/Вт, по уравнению (22). При расчете принимают tн°C, равную средней температуре наиболее холодной пятидневки:

где n, tв, tн, ∆tн, άв - то же, что и в уравнении (22).

Определяем ГСОП и выбираем R0.энтр по (23-24).

Величина фактического общего термического сопротивления теплопередаче R0ф (м2°С)/Вт, однородной многослойном конструкции определяется из выражения (23).

где άв, άн, δ1; δ 2,..., δn, λ1,..., λn - то же, что и в уравнении (23).

Приравнивая правую часть выражения (23) к значению ), получим уравнение для определения толщины слоя утеплителя δут, м, (см. формулу (23)).

После выбора значения δут, м, проверяется условие (24). Если условие (24) R0ф ≥ R0тр не выполняется, изменяют значение δут и выполняют перерасчет по формулам (23) и (24).

Коэффициент теплопередачи многослойной конструкции полов над подвалом ķпод, Вт/(м2 °С), определяется по уравнению (25):

Задача 2. Теплотехнический расчет конструкции полов над подвалом и подпольями

Исходные данные:

Ограждающая конструкция, совмещенное многослойное покрытие (рис.3) - железобетонная плита шириной 1 м объемным весом γ1=2500 кг/м3 и толщиной δ1= 0,22м; пароизоляция - битумная мастика γ2= 1400 кг/м3 и δ2= 0,01 м; утеплитель - пенополиуретан γут =40кг/м3 ; выравнивающий слой цементно-песчаного раствора γ3= 1800 кг/м3 и δ3= 0,02 м; линолеум поливинилхлоридный многослойный γ4= 1800 кг/м3 и δ4= 0,005 м.

Район строительства - г. Прохладный.

Влажностный режим помещения - нормальный.

Расчетная температура внутреннего воздуха tв=18 °С.

Зона влажности района - сухая.

Условие эксплуатации - Б.

Значение теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах: txп(0,92)= -30°С toп= - 3,3°С zоп= 180 сут λ1= 1,92 Вт/(м °С)

λ2= 0,27 Вт/(м °С) λут= 0,064 Вт/(м °С)

λ3= 0,87 Вт/(м °С) λ4=0,38 Вт/(м °С) άв = 8,7 Вт/(м2 °С) άн = 17 Вт/(м2 °С) ∆tн = 2 °С n = 0,75 δ1 = 0,22 м δ2 = 0,01 м δ3 = 0,02 м δ4 = 0,005 м

Решение задачи:

Задаемся конструкцией перекрытия над подвалом и определяем требуемое общее термическое сопротивление Rтр по уравнению (26):

2. Формуле (27) рассчитываем градусо-сутки отопительного периода(ГСОП):

ГСОП = (18 - (- 3,3)) • 180 = 3834 (°С*сут).

. Величина сопротивления теплопередаче перекрытия над подвалом с учетом энергосбережения R0.ЭНТР =2,2 (м2 °С)/Вт

. Сравниваем R0тр = 2,02 (м2°С)/Вт и R0.ЭН ТР = 2,2 (М2°С)/Вт и для дальнейших расчетов выбираем R0.ЭНТР.

. Вычисляем предварительную толщину утеплителя δут по уравнению (28):

Определяем фактическое сопротивление теплопередаче R0ф конструкции перекрытия над подвалом по уравнению (29):

. Таким образом, принятая конструкция с δут = 0,12 отвечает теплотехническим требованиям, так как выполняется условие (30):

 = (2,24>2,20).

7. Коэффициент теплопередачи ķпод многослойного перекрытия над подвалом определяем, как

Теплотехнический расчет утепленных полов, расположенных непосредственно на лагах

Термическое сопротивление теплопередаче полов, соприкасающихся не с воздухом, а с грунтом, определяется приближенно. В теплотехническом отношении полы подразделяются на: утепленные и неутепленные, на грунте или лагах. При строительстве жилых и общественных зданий применяют только утепленные полы. Известно, что температурное поле грунта под полом различно: чем ближе к наружной стенке, тем температура грунта ниже. Принято такие полы разграничивать на четыре зоны шириной 2 м, начиная от наружной поверхности стены вовнутрь здания с условно постоянной температурой в каждой зоне. Для таких конструкций (рис. 4) определяют термическое сопротивление теплопередаче отдельных зон полов на лагах Rпл, (м2°С)/Вт:

зона , II зона , III зона  (31), IV зона

где RплI, RплII, RплIII, RплIV - значения термического сопротивления теплопередаче отдельных зон неутеплённых полов, (м2°С)/Вт, соответственно численно равные 2,2; 4,3; 8,6; 14,2;

∑Rус - сумма значений термического сопротивления теплопередаче утепляющего слоя полов на лагах, (м2 °С)/Вт.

Рис. 4 - Конструкция пола на лагах: 1 - покрытие пола из дерева; 2 - воздушная прослойка

Величину ∑ Rус вычисляют по уравнению

где Rвп - термическое сопротивление воздушной прослойки (м2°С)/Вт;

δд - толщина слоя из досок, м;

λд - коэффициент теплопроводности материала из дерева (м2°С)/Вт.

Коэффициент теплопередачи kпл, Вт/(м2 °С), для отдельных зон утепленных полов на лагах составляет I зона  III зона

зона  IV зона  (32)

Задача 3. Теплотехнический расчет конструкции утепленных полов на лагах

Исходные данные:

. Полы еловые с поперечным волокном (рис.4) γд=500 кг/ м3, λд= 0,18 Вт/(м2°С), толщиной δд = 0,05 м. Воздушная прослойка с δвп=0,25 м; Rвп= 0,19 (м2 °С)/Вт.

. Район он строительства - г. Прохладный.

. Зона влажности - сухая.

. Условия эксплуатации - Б.

Решение задачи:

Определяем термическое сопротивление теплопередаче Rпл в соответствии с уравнением (33) по зонам:

,

,

Коэффициент теплопередачи kпл отдельных слоев определяем по выражению (34):

Теплотехнический расчет утепленных полов, расположенных непосредственно на грунте

Утепляющим слоем полов, расположенных на грунте (рис. 5), являются не только воздушная прослойка, но и теплоизоляционные строительные материалы. Термическое сопротивление теплопередаче отдельных зон полов на грунте Rпг, (м2 °С)/Вт определяется по уравнению:

НП - неутеплённые полы, ПГ - пол на грунте (35):

I зона , IIзона , IIIзона зона

где RнпI,..., RнпIV - то же, что и в уравнении (36);

∑Rус - сумма значений термических сопротивлений теплопередаче утепляющих слоев, (м2 °С)/Вт, определяемых по уравнению

Коэффициент теплопередачи ķпг, Вт/(м2 °С), для отдельных зон утепленных полов на грунте вычисляют по уравнению:

зона  III зона зона  IV зона  (37)

Рис. 5 - Конструкция пола на грунте: 1 - покрытие пола, 2 - выравнивающий слой, 3 - теплоизоляционный слой, 4 - пароизоляционный слой, 5 - бетонное основание

Задача 4. Теплотехнический расчет утепленных полов, расположенных непосредственно на грунте

Исходные данные:

. Полы еловые с поперечным волокном (рис. 5) γд=500 кг/ м3, λд= 0,18 Вт/(м2°С), толщиной δд = 0,05 м; выравнивающий слой цементно-песчаного раствора γ1= 1800 кг/м3, δ1= 0,02 м, λ1= 0,87 Вт/(м °С); слоя утеплителя из пенополиуретан γут = 40 кг/м3, λут= 0,04 Вт/(м °С), δут = 0,05 м; пароизоляция - битумная мастика γ2= 1400 кг/м3, δ2= 0,01 м, λ2= 0,27 Вт/(м °С); железобетонная плита шириной 1 м объемным весом γ3=2500 кг/м3, δ3= 0,22м, λ3= 1,92 Вт/(м °С).

. Район строительства - г. Прохладный.

. Влажностный режим - нормальный.

. Зона влажности - сухая.

. Условия эксплуатации - Б. Решение задачи:

Определяем термическое сопротивление теплопередаче Rпг в соответствии с уравнением (38) по зонам:

ограждающий конструкция лага сопротивление

Коэффициент теплопередачи kпг отдельных слоев определяем по выражению (38):

Список используемой литературы

1.       Оболенский Н.В. Архитектурная физика. - М., 2001. - 448 с.

.        Гусев Н.М. Основы строительной физики. - М.: Стройиздат, 2005.

.        Архитектура гражданских и промышленных зданий: Учебн. / Под общ. ред. В.М. Предтеченского. - Т. II. Основы проектирования. - М.: Стройиздат, 2000. - 215 с.