3.Теплотехнический расчет ограждающих конструкций

Сопротивление теплопередаче R_o м²·˚С/Вт следует определить по формуле:

;

где α_в, α_н – коэффициенты теплопередачи внутренней и наружной поверхности ограждений:

Таблица 3.1 - α_в, Вт /(м²·˚С)

		αв
1.	Стен, полов, гладких потолков с выступающими ребрами при отношении высоты h ребер к расстоянию а между гранями соседних ребер	8,7
2.	При отношении h/a < 0,3	7,6
3.	Зенитных фонарей	9,9

Таблица 3.2 - α_н, Вт /(м²·˚С)

		αн
1.	Наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами и над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительно-климатической зоне	23
2.	Перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом; перекрытий над холодными (с ограждающими стенками) подпольями и холодными этажами в Северной строительно-климатической зоне	17
3.	Перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами со световыми проемами в стенах, а также наружных стен с воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом	12
4.	Перекрытий над неотапливамыми подвалами без световых проемов в стенах, расположенных выше уровня земли и над неотапливаемыми техническими подвалами, расположенными ниже уровня земли.	6

Таблица 3.3 - Сопротивление теплопередачи заполнений световых проемов и дверей

Конструкция заполнения проемов	Ro , м2·˚С /Вт
Наружные деревянные двери и ворота одинарные	0,21
Тоже, двойное	0,43
Двери стеклянные одинарные	0,15
Тоже, двойное	0,27
Внутренние двери одинарные	0,34
Магазинные витрины, вентилируемые	0,21
Витрины со стальными переплетами	0,26

- сумма сопротивлений вертикальных слоев ограждающих конструкций, ;

Термическое сопротивление ограждений, в которых материал неоднороден как в параллельном, так и в перпендикулярном тепловому потоку направлениях (разного рода пустотелые блоки и камни и т.п.) определяют следующим образом.

Ограждающие конструкции условно разрезаются на участки, одни из которых могут быть однородными (однослойными), а другие неоднородными (из слоев различных материалов). Термическое сопротивление таких ограждений вычисляется:

;

где F_i, R_i – площади и термические сопротивления отдельных участков конструкций.

Коэффициент теплопередачи ограждения равен:

;

Температура внутренней, наружной поверхности, а также в любой точке х ограждения определяется следующим образом:

где R_в-х – сопротивление теплопередаче от внутреннего воздуха до сечения х.

Удельный тепловой поток через ограждения:

.

Пример 3.1. Выполним теплотехнический расчет наружной стены жилого дома, изображенной на рис. 3.1, и определим ее сопротивление теплопередаче R_о, коэффициент теплопередачи k, а также тепловой поток q, температуру на внутренней τ_в и наружной τ_н поверхностях ограждения для условий Иркутска при t_в = -37˚С и t_н = 18˚С (для общежития)

Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-шлаковом растворе ρ_кл = 1700 кг/м³; λ_кл = 0,52 Вт /(м ·˚С).

Засыпка – щебень из доменного шлака ρ_шл = 800; λ_шл = 0,18. Коэффициенты теплоотдачи α_в = 8,7 Вт /(м²·˚С), α_н = 23 Вт /(м²·˚С).

Толщина штукатурки с наружи и внутри  1 = 0,015 м; λ = 0,81

О граждение неоднородно по материалу в направлениях, параллельном и перпендикулярном тепловому потоку, поэтому проводим расчет в такой последовательности.

1. Определим термическое сопротивление толщи ограждения от его внутренней до наружной поверхности R_Т. Для этого разбиваем ограждение на характерные зоны в направлениях, параллельном и перпендикулярном тепловому потоку. Зоны, параллельные тепловому потоку, обозначим на чертеже I – II, зоны (слои), перпендикулярные потоку, обозначим 1, 2, 3. в пределах каждой зоны и слоя имеется однородность материала в направлении перпендикуляр-

номом тепловому потоку.

а) Вычислим термическое сопротивление толщи при разбивке на слои плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку, которое равно сумме сопротивлений слоев 1, 2, 3:

;

.

Здесь δ_шт, λ_шт, δ_кл, λ_кл – толщины штукатурки и части кладки в пределах слоя I и их теплопроводность.

В пределах слоев 2 и 3

;

;

;

.

б) Определим термическое сопротивление толщи _|| при разбивке на площади плоскостями, параллельными тепловому потоку. Проводимость толщи будет равна сумме проводимостей зон I и II:

или

;

;

.

Фактическое термическое сопротивление толщи

.

2. Сопротивление теплопередаче ограждения

.

3. Вычислим коэффициенты теплопередачи ограждения

.

4. Определим тепловой поток через ограждение

Вт/м².

5. Средняя температура на поверхностях ограждения равна

˚С;

˚С,

где ˚С·м²/Вт.

Для г. Иркутска R_Т = 3,62; R_о = 1,666 < R_Т.

Следовательно условие не выполняется.

Требуется увеличить толщину засыпки с 0,27 до 0,54 м.