1.Расчет сопротивления теплопередаче ограждения

Теоретические предпосылки

При разности температур воздуха с одной и другой стороны ограждения температурная линия непрерывно понижается.

+ -

Рис.1 Изменение температуры в однородной стене

Так как падение температуры при прохождении теплового потока вызывается температурными сопротивлениями слоев ограждения, то из температурной кривой видно, что сопротивление теплопередаче ограждения состоит из трех отдельных сопротивлений:

1.Сопротивление при переходе тепла от внутреннего воздуха к внутренней поверхности ограждения. Это сопротивление называется сопротивлением тепловосприятию.

2.Сопротивление при прохождении тепла через толщу самого ограждения. Это сопротивление называется термическим сопротивлением ограждения.

(1.1)

Где: δ - толщина ограждения,

λ -коэффициент теплопроводности

3. Сопротивление при переходе тепла от внутренней поверхности ограждения к наружному воздуху. Оно называется сопротивлением теплопередаче R_0.

R₀=Rв+R+Rн (1.2)

Пример расчета:

Рассчитать сопротивление теплопередаче однослойного ограждения R₀, шлакогазобетона плотностью γ =800кг/м3 толщиной δ - 240мм, коэффициент теплопроводности λ =0,35Вт/м2 ⁰С.

Сопротивление теплопередаче рассчитываем по формуле:

R₀=Rв+R+Rн=1/αв+ δ / λ +1/αн (1.3)

Где: α_в =8,7 Вт/м2 ⁰С., коэффициент теплоотдачи стен, принимаемый по табл.1(приложение №5)

α_н =23 Вт/м2 ⁰С,коэффициент теплоотдачи для зимних условий, принимаемый по табл.2 (приложение №5)

Следовательно:

R₀=1/8,7+0,24/0,35+1/23=0,843 Вт/м2 ⁰С

2.Расчет термического сопротивления ограждения

Теоретические предпосылки

Сопротивление теплопередаче R₀ выражается разностью температур воздуха с одной и с другой стороны ограждения.

Термическое сопротивление R- разностью температур на одной и другой поверхности ограждения. Зависит исключительно от теплопроводности материалов, составляющих ограждение. Для определения термического сопротивления R необходимо знать коэффициенты теплопроводности материалов, составляющих ограждение, их расположение, а также толщину отдельных элементов ограждения.

Для многослойного ограждения термическое сопротивление определяется по формуле:

R₀=R₁+R₂+R₃…….Rn=δ₁ / λ₁ + δ₂ / λ₂+ δ₃ / λ₃………+ δ_n / λ_n (2.1)

Где: R₁,R₂,R₃ – термическое сопротивление отдельных слоев

δ , λ –толщины и коэффициенты слоев

Пример расчета.

Рассчитать сопротивление теплопередаче стеновой панели жилого дома в г.Пятигорске. Панель состоит из 4х слоев:

1. Бетонный фактурный слой γ= 2500 кг/м³, λ₁=1,92 Вт/м^{2 0}С, δ₁=0,08м

2. Фибролит цементный γ= 350 кг/м³, λ₁=0,16 Вт/м^{2 0}С, δ₂=0,075м

3. Минераловатная плита γ= 200 кг/м³, λ₃=0,07 Вт/м^{2 0}С, δ₃=0,055м

4. Бетонный фактурный слой γ= 2500 кг/м³, λ₄=1,92 Вт/м^{2 0}С, δ₄=0,04м

Согласно формулам(1.3 и 2.1) сопротивление теплопередаче панели равно:

R₀= 1/α_в + R₁+R₂+R₃ +R₄ + 1/α_н =1/α_в + δ₁ / λ₁ + δ₂ / λ₂+ δ₃ / λ₃ + δ₄ / λ₄ +1/α_н =1/8,7 +0,08/1,92 +0,075/0,16+0,055/0,07+0,04/1,92+1/23=0,115+0,042+0,438+0,786+ 0,021+0,043 = 1,445 м^{2 0}С/Вт

3.Расчет температуры в ограждении.

Теоретические предпосылки

Для оценки теплотехнических качеств ограждения необходимо знать также температуры в любой плоскости по толщине ограждения при заданных температурах воздуха с обеих его сторон.

Температура внутри ограждения определяет возможность образования конденсата, что недопустимо и с санитарно-гигиенической точки, а также может быть причиной порчи материала внутри ограждения.

Расчет температуры в ограждении делается на основании следующих соображений. Количество тепла, проходящего за 1ч через 1м2 ограждения равно:

Q=tв-tн /R₀ (3.1)

tв-tн – разность температур внутреннего и наружного воздуха.

Количество тепла, воспринимаемого 1м2 внутренней поверхностью ограждения за 1ч, равно:

Qв = α_в (t_в – τ_в) (3.2)

Где: τ_в – температура внутренней поверхности ограждения.

В условиях стационарного теплового потока величина Q должна быть равна величине Qв, тогда, из уравнений (3.1 и 3.3)получим:

tв-tн /R₀ =(t_в – τ_в) / [1/ α_в] (3.3)

отсюда : температура на внутренней поверхности ограждения

τ_в = t_в – [tв-tн / R₀ * α_в ] (3.4)

На основании выше изложенного температура на границе любых слоев ограждения τ_х, определится по формуле:

τ_х = tв - (3.5)

Где суммарная величина термических сопротивлений слоев.

Формула (3.4) показывает, что при данной разности температур внутреннего и наружного воздуха температура на внутренне поверхности ограждения будет зависеть в основном от величины сопротивления теплопередачи ограждения, R₀.

Пример расчета.

Рассчитать распределение температур на границах слоев ограждения, схема и данные которого представлены в примере 2. Схема ограждения и результаты представлены на рис.3

Температуры:

Температуру внутреннего воздуха условно принимаем для всех вариантов tв=18C, температуру наружного воздуха tн=-31C (принимается из СНиП 23–01 –99. Строительная климатология «Таблицы. Температура наружного воздуха графа 21») выбираем из таблицы задания 2 согласно варианта.

По формуле (3.4) и примера 2 τ_в=18 – [(18-(-31)) / (1,445*8,7)] = 14,1С

Температура на границе 1 и 2 слоев определиться по формуле (3.5):

τ_1-2=18 – [(18-(-31)/1,445) * (1/8,7 + 0,042)]=11,7С, где : Σ _n-1 R=R₁=0,042 м² С

Температура на границе слоев 2-3 определиться аналогично:

τ_2-3=18 – [(18-(-31)/1,445) * (1/8,7 + 0,042+0,438)]=-3,2С, где : Σ _n-1 R=R₁+ R₂=0,042+0,438=0,480м² С,

Температура на границе слоев 3-4:

τ_3-4=18 – [(18-(-31)/1,445) * (1/8,7 + 0,042+0,438+0,786)]= -29,8С, где : Σ _n-1 R=R₁+ R₂+ R₃ = 0,042 + 0,438 + 0,786 = 1,268 м² С,

Температура наружной поверхности:

τ_н=18 – [(18-(-31)/1,445) * (1/8,7 + 0,042+0,438+0,786+0,021)]=-30,6С

Расчеты и график изменения температуры показывают, что наиболее интенсивное падение температуры происходит в слое минераловатной плиты (утеплитель, λ3=0,07Вт/м2 С). Отрицательные температуры находятся в фибролите.

№ 10. «Определение температуры и влажности воздуха в помеще­нии»

[О-1 стр.102-105,О-3 стр.73-77, Д-4, Н-3, Н-7,Н-9, Н-10]