Пример выполнения РПР № 1

Выполнить теплотехнический расчет наружной многослойной стены жилого здания (рис. 2)

Рис. 2. Наружная многослойная стена

1. Ограждающая конструкция жилого здания, состоящая из трех слоев: керамзитобетона ρ₁=1000 кг/м³ толщиной δ₁=0,120 м; слоя утеплителя из пенополистирола ρ_ут=40 кг/м³; керамзитобетона ρ₂=1000 кг/м³ толщиной δ₂=0,08 м.

2. Район строительства – г. Пенза.

3. Влажностный режим помещения – нормальный.

4. Отопление осуществляется от ТЭЦ.

5. Согласно прил. 1, г. Пенза находится в сухой зоне влажности, влажностный режим нормальный, следовательно, рассчитываемая ограждающая конструкция будет эксплуатироваться в условиях А (см. табл. 1.2).

6. Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах:

t_ext=-29 ^оС с обеспеченность 0,92 по данным [4];

t_ht=-3,6 ^оС по данным [4];

z_ht=222 сут по данным [4];

t_int=20 ºС по данным [5];

λ₁=0,33 Вт/(м׺С) по таблице прил. 5 [3];

λ₂=0,33 Вт/(м׺С) по таблице прил. 5 [3];

λ_ут=0,041 Вт/(м׺С) по таблице прил. 5 [3];

a_int=8,7 Вт/(м²×ºС) (см. табл. 1.5);

Δt_n=4 ºС (см. табл. 1.4);

n=1,0 (см. табл. 1.3);

a_ext=23 Вт/(м²×ºС) (см. табл. 1.6).

Решение задачи:

1. Первоначально определяем требуемое сопротивление теплопередаче по формуле (1.2):

.

2. По формуле (1.1) рассчитываем градусо-сутки отопительного периода:

.

3. Величина сопротивления теплопередаче ограждения с учетом энергосбережения с учетом прил. Б по формуле (1.3) равна .

4. Сравнивая сопротивления теплопередаче ограждения, принимаем для дальнейших расчетов большее значение, т. е. .

5. На основании условия и формулы (1.4) определяем предварительную толщину утеплителя из пенополистирола:

.

В соответствии с требованиями унификации принимаем общую толщину панели , тогда .

6. Уточняем общее фактическое сопротивление теплопередаче для всех слоев ограждения по выражению (1.4):

.

Таким образом, условие теплотехнического расчета выполнено, так как .

7. Коэффициент теплопередачи для данной ограждающей конструкции определяем по уравнению (1.5):

.

Выполнить теплотехнический расчет наружного ограждения (покрытия) жилого здания (рис. 3)

Рис. 3. Конструкция покрытия жилого здания с неоднородным элементом

1. Ограждающая конструкция, совмещенное многослойное покрытие – железобетонная плита шириной 1 м с пятью пустотами объемным весом ρ₁=2500 кг/м³ и толщиной δ₁=0,25 м; пароизоляция – битумная мастика с ρ₂=1400 кг/м³ и δ₂=0,003 м; утеплитель – маты минераловатные с ρ_ут=125 кг/м³ и выравнивающий слой цементно-песчаного раствора с ρ₃=1800 кг/м³ и δ₃=0,05 м; гидроизоляция – три слоя рубероида с ρ₄ =600 кг/м³ и δ₄=0,009 м.

2. Район строительства – г. Пенза.

3. Влажностный режим помещения – нормальный.

4. Отопление осуществляется от ТЭЦ.

5. Согласно прил. 1, г. Пенза находится в сухой зоне влажности, влажностный режим нормальный, следовательно, рассчитываемая ограждающая конструкция будет эксплуатироваться в условиях А (см. табл. 1.2).

6. Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах:

t_ext=-29 ^оС с обеспеченность 0,92 по данным [4];

t_ht=-3,6 ^оС по данным [4];

z_ht=222 сут по данным [4];

t_int=20 ºС по данным [5];

λ₁=1,92 Вт/(м׺С) по таблице прил. 5 [3];

λ₂=0,27 Вт/(м׺С) по таблице прил. 5 [3];

λ_ут=0,064 Вт/(м׺С) по таблице прил. 5 [3];

λ₃=0,76 Вт/(м׺С) по таблице прил. 5 [3];

λ₄=0,17 Вт/(м׺С) по таблице прил. 5 [3];

a_int=8,7 Вт/(м²×ºС) (см. табл. 1.5);

Δt_n=3 ºС (см. табл. 1.4);

n=1,0 (см. табл. 1.3);

a_ext=23 Вт/(м²×ºС) (см. табл. 1.6).

Решение задачи:

1. Рассчитываем требуемое общее термическое сопротивление теплопередаче покрытия (1.2):

.

2. По формуле (1.1) определяем градусо-сутки отопительного периода:

.

3. Величина сопротивления теплопередаче ограждения с учетом энергосбережения с учетом прил. 2 по формуле (1.3) равна .

4. Сравнивая сопротивления теплопередаче ограждения, принимаем для дальнейших расчетов большее, т. е. .

5. Находим термическое сопротивление теплопередаче железобетонной конструкции многопустотной плиты по формуле (1.7). Для упрощения круглые отверстия – пустоты плиты диаметром – заменяем равновеликими по площади квадратными со стороной:

6. Термическое сопротивление теплопередаче плиты вычисляем отдельно для слоев, параллельных и и перпендикулярных , , движению теплового потока.

7. Термическое сопротивление плиты , , в направлении, параллельном движению теплового потока, вычисляем для двух характерных сечений ( и ).

В сечении (два слоя железобетона суммарной толщиной с коэффициентом теплопроводности и воздушная прослойка с термическим сопротивлением по табл. 1.7) термическое сопротивление составит:

.

В сечении (слой железобетона с коэффициентом теплопроводности ) термическое сопротивление составит:

.

Затем по уравнению (1.6) получим следующее:

.

Площадь слоев в сечении равна .

Площадь слоев в сечении равна .

Термическое сопротивление плиты , , в направлении, перпендикулярном движению теплового потока, вычисляют для трех характерных сечений ( , , ).

Для сечения и (два слоя железобетона):

с .

.

Для сечения термическое сопротивление по формуле (1.6) составит:

.

Площадь воздушных прослоек в сечении равна .

Площадь слоев из железобетона в сечении равна .

Термическое сопротивление воздушной прослойки в сечении с (см. табл. 1.7) равно .

Термическое сопротивление слоя железобетона в сечении с :

.

Затем определяем величину .

Полное термическое сопротивление железобетонной конструкции плиты определится из уравнения (1.7):

.

8. На основании условия и формулы (1.4) определяем предварительную толщину утеплителя из пенополистирола:

.

Принимаем общую толщину утеплителя .

9. Уточняем общее фактическое сопротивление теплопередаче для всех слоев ограждения по выражению (1.4):

.

Таким образом, условие теплотехнического расчета выполнено, так как .

8. Коэффициент теплопередачи для данной ограждающей конструкции определяем по уравнению (1.5):

.

Выполнить теплотехнический расчет конструкции полов над подвалом здания (рис. 4)

Рис. 4. Конструкция пола над подвалом здания

1. Многослойная конструкция: железобетонная плита без пустот с объемной массой ρ₁=2500 кг/м³ и толщиной δ₁=0,25 м; пароизоляция – битумная мастика с ρ₂=1400 кг/м³ и δ₂=0,003 м; утеплитель – маты минераловатные с ρ_ут=125 кг/м³; выравнивающий слой – цементно-песчаный раствор с ρ₃=1800 кг/м³ и δ₃=0,05 м; паркет из дуба с ρ₄=700 кг/м³ и δ₄=0,025 м.

2. Район строительства – г. Пенза.

3. Влажностный режим – нормальный.

4. Отопление осуществляется от ТЭЦ.

5. Согласно прил. 1, г. Пенза находится в сухой зоне влажности, влажностный режим нормальный, следовательно, рассчитываемая ограждающая конструкция будет эксплуатироваться в условиях А (см. табл. 1.2).

6. Значения теплотехнических характеристик и коэффициентов в формулах:

t_ext=-29 ^оС с обеспеченность 0,92 по данным [4];

t_ht=-3,6 ^оС по данным [4];

z_ht=222 сут по данным [4];

t_int=20 ºС по данным [5];

λ₁=1,92 Вт/(м׺С) по таблице прил. 5 [3];

λ₂=0,27 Вт/(м׺С) по таблице прил. 5 [3];

λ_ут=0,064 Вт/(м׺С) по таблице прил. 5 [3];

λ₃=0,76 Вт/(м׺С) по таблице прил. 5 [3];

λ₄=0,35 Вт/(м׺С) по таблице прил. 5 [3];

a_int=8,7 Вт/(м²×ºС) (см. табл. 1.5);

Δt_n=2 ºС (см. табл. 1.4);

n=0,75(см. табл. 1.3);

a_ext=12 Вт/(м²×ºС) (см. табл. 1.6).

Решение задачи:

1. Задаемся конструкцией перекрытия над подвалом и определяем требуемое общее термическое сопротивление по уравнению (1.2):

.

2. По формуле (1.1) рассчитываем градусо-сутки отопительного периода:

.

3. Величина сопротивления теплопередаче перекрытия над подвалом с учетом энергосбережения с учетом прил. 2 по формуле (1.3) равна .

4. Сравнивая сопротивления теплопередаче пола, принимаем для дальнейших расчетов большее, т. е. .

5. На основании условия и формулы (1.4) определяем предварительную толщину утеплителя:

.

Принимаем общую толщину утеплителя .

6. Уточняем общее фактическое сопротивление теплопередаче для всех слоев ограждения по выражению (1.4):

.

Таким образом, принятая конструкция с толщиной утеплителя отвечает теплотехническим требованиям, так как выполняется условие энергосбережения .

7. Коэффициент теплопередачи многослойного перекрытия над подвалом определяем по формуле (1.5):

.