Практическая работа №2 «Теплотехнический расчет ограждающих конструкций жилого здания» Цель работы: Определение толщины наружной ограждающей конструкции и подборе толщины утеплителя. Задание: запроектировать ограждающие конструкции жилого здания с расчётом теплоэнергетических характеристик. Наружные стены зданий являются одним из главных путей потери тепла. С целью удовлетворения новым требованиям к теплосопротивлению необходимо применять эффективную теплоизоляцию, то есть создавать трехслойную стену. Исходные данные: • Климат местности и микроклимат помещения. Район строительства: г. Оренбург Назначение здания: жилое. Расчетная относительная влажность внутреннего воздуха из условия не выпадения конденсата на внутренних поверхностях наружных ограждений равна – 55 % Оптимальная температура воздуха в жилой комнате в холодный период года tint= 20 °С Расчетная температура наружного воздуха text, определяемая по температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 = –32°С Продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой наружного воздуха 8 °С равна zht = 195 сут. Средняя температура наружного воздуха за отопительный период tht = – 6,1 °С • Конструкция стены. Рисунок 2.1 – Конструкция стены Стена состоит из следующих слоев: • кирпич декоративный (бессер) толщиной 90 мм; • утеплитель (минераловатная плита), на рисунке его толщина обозначена знаком «Х», так как она будет найдена в процессе расчета; • кирпич керамический пустотный, (брутто) на цементно-песчаном растворе толщиной 380 мм; • штукатурка цементно-песчаным раствором, толщина 20 мм. • Теплофизические характеристики материалов. Значения характеристик материалов сведены в таблицу. Таблица 2.1 – Теплофизические характеристики материалов № слоя 1 Материал слоя Кирпич декоративный № позиции (СП 23-1012004, приложение Д, таблица Д.1) Толщина слоя δ, мм Плотность ρ0, кК/м3 Таблица Д.1 столбец 3 Коэффициент [3] Теплопроводности Паропроницаемости λ, Вт/(м·°C) (СП µ, мг/(м·ч·Па) (СП 23-101-2004, 23-101-2004, приложение Д, приложение Д, таблица Д.1, таблица Д.1, столбец 9) столбец 12) – 90 2300 0,96 0,1 (бессер) на цементнопесчаном растворе 2 Утеплитель 43 Х 250* 0,085* 0,41* (минераловатная плита) 3 Силикатный 209 250 1800 0,87 0,11 кирпич на цементнопесчаном растворе 4 Штукатурка 228 20 1700 0,87 0,098 (сложный раствор) * Данные характеристики можно также найти у производителей теплоизоляционных материалов Расчет • Определение толщины утеплителя. Для расчета толщины теплоизоляционного слоя необходимо определить сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции исходя из требований санитарных норм и энергосбережения. • Определение нормы тепловой защиты по условию энергосбережения. Определение градусо-суток отопительного периода: Dd = (tint – tht)zht = (20 + 6,1) 195 = 5090 °С×сут. Примечание: также градусо-сутки имеют обозначение – ГСОП. Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче следует принимать не менее нормируемых значений, определяемых по СП 50.13330.2012 (таблица 3) в зависимости от градусо-суток района строительства: Rreq= a×Dd + b = 0,00035 × 5090 + 1,4 = 3,182 м2×°С/Вт, где Dd – градусо-сутки отопительного периода в Оренбурге; • Определение нормы тепловой защиты по условию санитарии. Определение нормативного (максимально допустимого) сопротивления теплопередаче по условию санитарии: , где n = 1 – коэффициент. tint = 20 °С – значение из исходных данных; text = –32 °С – значение из исходных данных; Δtn = 4 °С – нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции. αint = 8,7 Вт/(м2×°С) – коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции. • Норма тепловой защиты. Из приведенных выше вычислений за требуемое сопротивление теплопередачи выбираем Rreqиз условия энергосбережения и обозначаем его теперь Rтр0=3,182м2×°С/Вт. • Определение толщины утеплителя. Для каждого слоя заданной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле: , где δi – толщина слоя, м; λi – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт/(м × °С). 1 слой (декоративный кирпич): R1 = 0,09/0,96 = 0,094 м2×°С/Вт. 3 слой (силикатный кирпич): R3 = 0,38/0,87 = 0,437 м2×°С/Вт. 4 слой (штукатурка): R4 = 0,02/0,87 = 0,023 м2×°С/Вт. Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала: , где Rint = 1/αint = 1/8,7 – сопротивление теплообмену на внутренней поверхности Rext = 1/αext = 1/23 – сопротивление теплообмену на наружной поверхности, αext для наружных стен ΣRi = 0,094 + + 0,023 = 0,554 – сумма термических сопротивлений всех слоев стены без слоя утеплителя, определенных с учетом коэффициентов теплопроводности материалов м2·°С/Вт Толщина утеплителя равна: , где λут – коэффициент теплопроводности материала утеплителя, Вт/(м·°С). Определение термического сопротивления стены: , где ΣRт,i – сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения, в том числе и слоя утеплителя, принятой конструктивной толщины, м 2·°С/Вт. Из полученного результата можно сделать вывод, что R0 = 4,114м2×°С/Вт >Rтр0 = 3,182м2×°С/Вт → следовательно, толщина утеплителя подобрана правильно.
