Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ.
1. Теоретические предпосылки
Сопротивление теплопередаче следует принимать равным экономически целесообразному RТ эк., определяемому по формуле (5.1) [1], но не менее требуемого сопротивления теплопередаче RТ тр, определяемого по формуле (5.2) [1], и не менее нормативного сопротивления теплопередаче RТ норм., приведенного в таблице 5.1 [1]
м2•0С, (1)
где n – коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице 5.3 [1];
tВ - расчётная температура внутреннего воздуха, оС, принимаемая по таблице 4.1 [1];
tН - расчётная зимняя температура наружного воздуха, оС, принимаемая по таблице 4.3 с учётом тепловой инерции ограждающих конструкций D (за исключением заполнений проёмов) по таблице 5.2 [1];
λВ - коэффициент тепловосприятия внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2·оС), принимаемый по таблице 5.4 [1];
tВ - расчётный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, оС, принимаемый по таблице 5.5 [1];
Тепловую инерцию ограждающей конструкции D следует определять по формуле:
D = R1·s1+ R2·s2+……+ Rn·sn , (2)
где R1, R2,.. Rn - термические сопротивления отдельных слоёв ограждающей конструкции, м2·оС/Вт, определяемые по формуле (5.5) [1];
s1, s2,… sn - расчётные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоёв ограждающей конструкции в условиях эксплуатации, Вт/(м2·оС), по таблице 4.2, принимаемые по приложению А [1];
Ограждения считаются "лёгкими" при D ≤ 1,5; "малой массивности" при 1,5≤ D ≤ 4; "средней массивности" при 4≤ D≤7 и массивными при D > 7.
2. Определение сопротивления теплопередаче
однородной ограждающей конструкции
В соответствии с требованиями СНБ 2.04.01-97 "Строительная теплотехника" сопротивление теплопередаче наружного ограждения определяется, исходя из стационарных условий теплопередачи, которые характеризуются постоянством во времени величины теплового потока и температуры ограждения.
Общее сопротивление теплопередаче определяется по формуле:
, м2•0С/Вт (3)
где λВ - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м2·оС), для стен, полов и гладких потолков λВ = 8,7 Вт/(м2·оС), (таблица 5.4 СНБ 2.04.01-97);
Rк - термическое сопротивление ограждающей конструкции, м2·оС/Вт, определяемое: однородной - по формуле (5.5); многослойный в соответствии с 5.10 и 5.11 (СНБ 2.04.01 - 97).
λн - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий. Для наружных стен, покрытий, перекрытий над проездами λн =23 Вт/(м2·оС) (табл. 5.7 СНБ 2.04.01-97);
δ - толщина слоя, м;
λ - коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции в условиях эксплуатации, согласно таблице 4.2, Вт/(м2·оС), принимаемый по приложению А [1].
ПРИМЕР 1.
Рассчитать общее сопротивление теплопередаче однослойной наружной стены из газосиликатных блоков, имеющей с обеих сторон защитно-отделочные слои из известково песчаного и цементно-песчаного раствора
0.02
0.39
0.02
+
-
1
3
2
1- известково-песчаная штукатурка
δ = 0,02 м, ρ = 1600 кг/м3,
2- газосиликатные блоки, δ = 0,39 м,
ρ = 600 кг/м3,
3- цементно-песчаная штукатурка,
δ = 0,02 м, ρ = 1800 кг/м3.
Данные конструктивного решения стены и величины теплотехнических показателей сводятся в таблицу
|
№ слоя |
Материал |
Толщина слоя δ, м |
Плотность материала, ρ, кг/м3 |
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м•оС) |
|
1. |
Известково-песчаная штукатурка |
0,02 |
1600 |
0,81 |
|
2. |
Газосиликатные блоки |
0,39 |
600 |
0,19 |
|
3. |
Цементно-песчаная штукатурка |
0,02 |
1800 |
0,93 |
Решение.
Общее сопротивление теплопередаче рассчитываем по формуле (3)
ПРИМЕР 2
Определить толщину утеплителя наружной стены кирпичного жилого дома в условиях зимы г. Новополоцка.
Конструкция стены:
0.02
0,25
0.02
+
-
1
4
2
х
0,19
5
3
1- известково-песчаная штукатурка
ρ= 1600 кг/м3 , δ=0,02 м
2- блоки из ячеистого бетона
ρ=800 кг/м3 ,δ=0,19 м
3- пенополистирол
ρ=35 кг/м3 ,δ=Х м
4- кирпич керамический
ρ=1600 кг/м3 ,δ=0,25 м
5- цементно - песчаная штукатурка
ρ=1800 кг/м3 ,δ=0,02 м
|
№ слоя |
Материал |
Толщина слоя δ, м |
Плотность материала , ρ кг/м3 |
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м•оС) |
|
1. |
Известково-песчаная штукатурка |
0,02 |
1600 |
0,81 |
|
2. |
Ячеистый бетон |
0,19 |
800 |
0,37 |
|
3. |
Пенополистирол |
х |
35 |
0,05 |
|
Кирпич керамический |
0,25 |
1600 |
0,78 |
|
|
5. |
Цементно-песчаная штукатурка |
0,02 |
1800 |
0,93 |
Решение.
1. Производим определение величины требуемого сопротивления теплопередаче
Rт тр
где n = 1 (табл. 5.3) [1];
tв=18оС
α в = 8,7 (табл. 5.4) [1];
Δtв = 6оС (табл. 5.5) [1];
Для определения tн задаёмся величиной тепловой инерции ограждения 4<Д≤7,
tн=(-26-30) : 2 = -28оС;
Rт тр= м2 оС/Вт
2. Определение толщины утеплителя. Так как Rт тр меньше Rт норм. производим расчёт по определению толщины утеплителя на основе величины
Rт норм ≥ 2,0 м2 0С/Вт (табл. 5.1) [1].
Откуда Х = δ30,048 ≈ 0,05 (м)
Принимаем толщину утеплителя 0,05м, при этом толщина стены будет 0,49 м.
3. Производим расчёт по определению величины сопротивления теплопередаче на основе принятой толщины утеплителя:
RТ = 0,114 + 0,027 + 0,513 + 1 + 0,321 + 0,021 + 0,043 = 2,039 м2 0С/Вт.
Определить толщину утеплителя наружной трёхслойной стеновой панели
80
Х
110
+
-
1
3
2
1. Керамзитобетон ρ=1800 кг/м3, δ = 0,11м.
2. Пенополистирол ρ = 35 кг/м3, δ = Х м.
3. Керамзитобетон ρ= 1800 кг/м3, δ=0,08 м
|
№ слоя |
Материал |
Толщина слоя δ, м |
Плотность материала , ρ, кг/м3 |
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м•оС) |
|
1 |
Керамзитобетон |
0,11 |
1800 |
0,92 |
|
2 |
Пенополистирол |
Х |
35 |
0,05 |
|
3 |
Керамзитобетон |
0,08 |
1800 |
0,92 |
Решение:
1. Производим определение требуемого сопротивления теплопередаче по формуле (1)
,
где n = 1 (табл. 5.3) [1];
tв=18оС
α в = 8,7 (табл. 5.4) [1];
Δtв = 6оС (табл. 5.5) [1];
Для определения tн задаёмся величиной тепловой инерции ограждения 4<Д≤7,
tн=(-26-30) : 2 = -28оС;
Rт тр= м2 оС/Вт
2. Определение толщины утеплителя
Сопротивление теплопередаче наружных стен крупнопанельных зданий должно быть равно или больше величины нормативного сопротивления теплопередаче Rт норм.=2,5 м2•0С/Вт. (табл. 5.1 [1])
Так как Rт тр меньше Rт норм., производим расчёт утеплителя на основе величины Rт. норм ≥ 2,5 м2•0С/Вт.
Принимаем толщину плитного утеплителя равной 0,125 мм.
3. Производим расчёт по определению величины термического сопротивления с принятой толщиной утеплителя:
Определить толщину утеплителя чердачного покрытия
+
--
6
5
4
3
2
1
1. Цементно-песчаный раствор, ρ=1800кг/м3, δ1=0,02 м.
2. Несущая плита сплошная из аглопоритобетона ρ=1800кг/м3, δ1=0,16 м.
3. Пароизоляция из 1 слоя рубероида на битумной мастике, ρ=600 кг/м3, δ=0,0015.
4. Утеплитель из минераловатных плит на битумном связующем, ρ=300 кг/м3, δ=Х м
5. Стяжка из цементно-песчаного раствора, ρ=1800 кг/м3, δ=0,03м.
6. Кровля из 4 слоёв рубероида на битумной мастике
|
№ слоя |
Материал |
Толщина слоя δ, м |
Плотность материала , ρ кг/м3 |
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м•оС) |
|
1 |
Цементно-песчаный раствор |
0,02 |
1800 |
0,93 |
|
2 |
Аглопоритобетон |
0,16 |
1800 |
0,93 |
|
3 |
Рубероид (1 слой) |
0,015 |
600 |
0,17 |
|
4 |
Минераловатные плиты на битумном связующем |
Х |
350 |
0,11 |
|
5 |
Цементно-песчаный раствор |
0,03 |
1800 |
0,93 |
|
6 |
Рубероид (4 слоя) |
0,06 |
600 |
0,17 |
Решение:
1. Производим определение требуемого сопротивления теплопередаче по формуле (1)
где n = 1 (табл. 5.3) [1];
tв=18оС
α в = 8,7 (табл. 5.4) [1];
Δtв = 6оС (табл. 5.5) [1];
Для определения tн задаёмся величиной тепловой инерции ограждения 4<Д≤7,
tн=(-26-30) : 2 = -28оС;
Rт тр= м2 оС/Вт
Сопротивление теплопередаче совмещённого покрытия должно быть равно или больше величины нормативного сопротивления теплопередаче:
Rт. норм. = 3.0м2•0С/Вт (табл. 5.1 [1])
2. Определение толщины утеплителя
Так как Rт тр меньше Rт норм., производим расчёт по определению толщины утеплителя на основе величины Rт.норм.≥ 3,0 м2•0С/Вт
Х = (3 - 0,824)•0,11=0,2394
Принимаем толщину минераловатного плитного утеплителя равной 0,26 м.
3. Определяем величину термического сопротивления с принятой толщиной утеплителя:
3. Расчёт термического сопротивления неоднородной
ограждающей конструкции
Неоднородные ограждающие конструкции – многослойные каменные стены облегчённой кладки с теплоизоляционным слоем; рёбра крупноразмерных панелей; проёмы в панельных стенах (включение участков, обладающих низкими теплофизическими свойствами).
Суть расчёта состоит в определении средней величины термического сопротивления по значениям термических сопротивлений отдельных участков ограждения.
В неоднородной конструкции из-за различной теплопроводности происходит искривление основного направления потока тепла (от внутренней поверхности к наружной). Поэтому теплофизический расчёт выполняют, рассматривая конструкцию:
1 - в направлении, параллельном к этому потоку тепла (определяют RКа );
2 - в направлении, перпендикулярном к этому потоку (определяют RКб).
Для 1-го и 2-го расчёта ограждающая конструкция условно разделяется на участки, из которых одни участки могут быть однородными – из одного материала, а другие неоднородными – из слоёв с различными материалами.
__
Q тепловой поток
F1
F2
F3
+
I
II
2
3
1
F1, F2…..Fn– площадь отдельных участков
В 1-ом расчёте термическое сопротивление конструкции RКа, м2•С0С/Вт определяется по формуле (4)
Параллельно тепловому потоку , (4)
где F1, F2…..Fn – площади отдельных участков конструкции (или части её), м2;
R1, R2…..Rn – термическое сопротивление указанных отдельных участков, определяемые по формуле для однородных и по формуле Rк=R1+R2+….+Rn+Rв.n для неоднородных участков.
Во 2-ом расчёте плоскости расположены перпендикулярно тепловому потоку
(5)
Если величина Rка не превышает величину Rкб более, чем на 25 %, термическое сопротивление ограждающей конструкции необходимо определить по формуле
(6)
Если величина Rка превышает величину Rкб более чем на 25 % или ограждающая конструкция не является плоской (имеет выступы на поверхности и др.), то термическое сопротивление такой конструкции необходимо определять на основании расчёта температурного поля следующим образом:
- по результатам расчёта температурного поля при расчётных значениях температуры внутреннего tв и наружного tн воздуха определить среднюю температуру, оС внутренней tвn и наружной tнп поверхностей ограждающей конструкции и вычислить величину теплового потока q, Вт/м2, по формуле
q = αв(tв - tвn) = αн(tнп - tн),
где αв, tв и tвn - то же, что в формуле (5,2) [1];
αн - то же, что в формуле (5,6) [1];
-определить термическое сопротивление конструкции по формуле
где tвп, tнп, и q - то же, что в формуле (5.10) [1].
ПРИМЕР 5 Определить сопротивление теплопередаче кирпичной стены колодцевой кладки при заполнении пустот шлакобетоном плотностью 1500 кг/м3
λ кирпичная кладка – 0,81
λ шлакобетон – 0,70
Q
0,25
0,25
I
II
2
3
1
0,51
0,12
0,33
0,12
0,12
0,07
1-й расчёт
Разделим конструкцию плоскостями, параллельными потоку тепла, на участки I и II.
на участке I
0С•м2/Вт
Площадь его поверхности F1 размером по высоте 1 м.
F1=0,12•1 м = 0,12 м2
На участке II
0С•м2/Вт
FII= 0,51•1=0,51 м2
Тогда 0С•м2/Вт
2-ой расчёт
конструкция делится на 5 слоёв RКδ = R1+R2+R3+R4+R5
0C•м2/Вт
Для установления термического сопротивления слоёв 2 и 4 предварительно вычисляем среднюю величину коэффициента теплопроводности с учётом площадей конструкции, выполненных из кирпичной кладки и шлакобетона:
тогда 0С•м2/Вт
0С•м2/Вт
RКδ = ΣR = R1+R2+R3+R4+R5 = 0.15+0.17+0.1+0.17+0.15 = 0.75 0C•м2/Вт
Значит 0С•м2/Вт
Общее сопротивление теплопередаче стены колодцевой кладки с учётом двухсторонней штукатурки толщиной 0,015 м будет:
0С•м2/Вт
0С•м2/Вт