1.2Расчёт термического сопротивления горизонтальной ограждающей конструкции.

Найти термическое сопротивление перекрытия с кровлей из рулонных материалов.

Конструктивное решение представлено на рисунке 2

Рисунок 1.2- схема конструкции горизонтального перекрытия

Расчетные значения коэффициентов теплопроводности λ и теплоусвоения Sматериалов принимаем по таблице А.1[1] для условий эксплуатации ограждений «Б»:

- Вспученный перлит на битумном связующем

λ ₁ = 0,13 Вт/( м ∙°С); S₁ = 2,26 Вт/(м² ∙°С);

- Плотный силикатный бетон

λ ₂ = 1,16 Вт/( м ∙°С); S₂ = 10,90 Вт/(м² ∙°С);

Определим термическое сопротивление элементов при условии деления их плоскостями, параллельными тепловому потоку. Конструктивное решение представлено нарисунке 1.3

Рисунок 1.3-Конструкция перекрытия при условии деления его плоскостями, параллельными тепловому потоку

Плоскостями, параллельными направлению теплового потока, ограждающую конструкцию (или часть ее) условно разрезают на участки, из которых одни могут быть однородными — из одного материала, а другие — неоднородными — из слоев различных материалов, и определяют термическое сопротивление R_a, м² · ºС/Вт, конструкции по формуле (7) СНБ 2.01,01 где F₁, F₂, .... , F_n — площади отдельных участков конструкции, м², R₁, R₂,...., R_n — термические сопротивления отдельных участков конструкции, определяемые по формуле (4) для однородных участков и по формуле (6) — для неоднородных участков.

Термическое сопротивление однослойной однородной ограждающей конструкции, а также однородного слоя многослойной конструкции определяют по формуле (4) СНБ 2.01.01

где δ — толщина однослойной однородной конструкции или слоя многослойной конструкции, м.

Термическое сопротивление многослойной ограждающей конструкции с однородными слоями определяют по формуле (6) СНБ 2.01.01 r_к = R₁ + R₂ + ...... + R_n, где R₁, R₂,.....,R_n — термическое сопротивление отдельных слоев конструкции, определяемые по формуле (4) СНБ 2.01.01, и замкнутых воздушных прослоек, принимаемых по таблице Б.1 СНБ 2.01.01.

Термическое сопротивление однослойной однородной ограждающей конструкции

Находим термическое сопротивление при условном делении его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку. Конструктивное решение представлено на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4-Конструкция перекрытия при условии деления его плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку

R_˩ =R₃+R₄+R₅=1,5385+0,2155+0,211=1,965

`

Так как величина R_IIне превышает R более чем на 25%, то термический расчет конструкции выполняется согласно формуле

R_ка= (м² ∙°С)/Вт;

Вывод: данная конструкция перекрытия не удовлетворяет требования по теплопроводности, так как нормативное сопротивление конструкции R_т^норм=6(м²· ⁰С)/Вт больше чем расчетное сопротивление R=1,955 (м²· ⁰С)/Вт.

2 Расчет температурного поля в многослойной конструкции

Определим температуры на границах слоёв многослойной конструкции наружной стены, тепловой поток и глубину промерзания при следующих данных:

Рисунок 2.1 – Наружная стена здания

- плиты волокнистые теплоизоляционные из отходов искусственного меха

λ ₁ = 0,118 Вт/( м ∙°С); S₁ = 1,71 Вт/(м² ∙°С);

- кирпич керамический

λ ₂ = 0,78 Вт/( м ∙°С); S₁ = 8,48 Вт/(м² ∙°С);

Рисунок 2.2 – Изменение температуры в наружной стене

Определяем термическое сопротивление каждого слоя материала:

Для определения тепловой инерции стены находим термическое сопротивление отдельных слоев конструкции по формуле:

,

где δ – толщина рассматриваемого слоя, м;

λ – коэффициент теплопроводности данного слоя, Вт/(м∙°С).

Вычислим термическое сопротивление отдельных слоев:

- плиты волокнистые теплоизоляционные из отходов искусственного меха

(м²∙ ºС)/Вт;

- кирпич керамический

(м²∙ ºС)/Вт;

=0,115+2,71+0.3205+0,0435=3,2 (м²∙ ºС)/Вт.

Определим тепловой поток через двуслойную конструкцию при разности температур двух сред:

Вт/м²,

где t_в - температура внутреннего воздуха, °С;

t_н- температура наружного воздуха, °С .

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где t_x- температура в любой точке конструкции, °С;

R_x- часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями cтемпературами t₁ иt_x, (м² ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

ºС;

Граница промерзания находится в слое кирпичной кладки

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

;

Отсюда х=0,146 м;

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δ_пр= х+0,25=0,396 м.

Рисунок 2.2 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

Рассмотрим данную задачу в случае, когда температура наружнегои внутреннего воздуха поменяны друг с другом.

Рисунок 2.3 - Изменение температуры в наружной стене

Значение термического сопротивления всей конструкции и теплового потока в этом случае останется прежним:

0,115+2,71+0.3205+0,0435=3,03(м²∙ ºС)/Вт;

Вт/м².

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где t_x- температура в любой точке конструкции, °С;

R_x- часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями cтемпературами t₁ иt_x, (м² ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

ºС;

Граница промерзания находится в слое теплоизоляционной плиты

Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:

;

Отсюда х=0,103 м

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δ_пр=0,32- х =0,217 м.

Рисунок 2.4 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

Вывод: Глубина промерзания, в первом случае (теплоизоляция ближе к внутренней стороне здания) составляет 396 мм, во втором случае (теплоизоляция ближе к внешней стороне здания) 217 мм. Экономически целесообразнее делать теплоизоляция ближе к наружной стороне здания, при этом точка росы переносится в теплоизоляционный слой и стена незначительно промерзает в отличие от теплоизоляции, ближе к внутренней стороне здания. При наружной теплоизоляции ограждающая конструкция аккумулирует тепло, потери тепла минимальны.