1.1.2. Примеры теплотехнического расчета стены

Пример 1. Определить толщину стены из обыкновенного сплошного кирпича на цементно-песчаном растворе, отштукатуренной изнутри известково-песчаным раствором и утепленной пенополистиролом, плотностью 40 кг/м³. Здание строится в г. Воронеже и предназначено для бытовых помещений. Толщину слоя штукатурки принять 2 см (рис. 2), толщину утеплителя - 5 см.

t_н t_в

Рис. 2. Схема стены к теплотехническому расчету примера 1

Сначала определяем требуемое сопротивление теплопередаче по формуле 1

м²·⁰С/Вт,

где t_в - температура внутреннего воздуха, принимаем из таблицы 1 равной 18 ⁰С;

t_н - температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 2.01.01-82, принимаем из таблицы 2 равной t_н = -26⁰ С;

n – коэффициент местоположения конструкции, принимаем из таблицы 3 равным 1;

α_в - коэффициент теплоотдачи ‑ из таблицы 4, равным

8,7 Вт/(м²·⁰С);

∆t_н - нормируемый температурный перепад - из таблицы 5, равным 4,5 ⁰С.

Требуемое сопротивление теплопередаче, определяемое из санитарно-гигиенических и комфортных условий, равно

R₀^тр = 1,12 .

Определяем приведенное сопротивление теплопередаче из условий энергосбережения. Сначала определяем градусо-сутки отопительного периода по формуле 2

ГСПО = (t_в – t_от.пер.) · Z_от.пер. = (18 + 3,4)·199 = 4259 ⁰С·сут.,

где t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая согласно ГОСТ 12.1.005-88 из таблицы 1 равной 18 ⁰С;

t_от.пер – средняя температура наружного воздуха отопительного периода со средней суточной температурой ниже или равной 8⁰С, принимаемая из таблицы 2 равной -3,4 ⁰С;

Z_от.пер. – продолжительность периода со среднесуточной температурой воздуха ниже или равной 8 ⁰С, принимаемой из таблицы 2 равной 199 сут.

По таблице 6 интерполяцией находим приведенное сопротивление теплопередаче R_пр = 2,47 м²·⁰С/Вт.

За расчетное сопротивление теплопередаче принимаем большее значение, т.е. R_макс. = 2,47 м²·⁰С/Вт.

Устанавливаем условия эксплуатации ограждающих конструкций. По таблице 1 определяем температуру внутреннего воздуха (t_в = 18 ⁰С) и относительную влажность (φ = 50%), затем по таблице 7 устанавливаем влажностный режим помещения, который является нормальным, и по рис. 1 определяем зону влажности района строительства - сухая. Условия эксплуатации ограждающих конструкций устанавливаем из таблицы 8 - А.

Далее по формуле 6 определяем толщину кирпичного слоя стены, принимая толщину слоя штукатурки 2 см, а утеплителя из пенополистирола – 5 см.

= = см,

где λ₁ – коэффициент теплопроводности пенополистирола - принимаем из таблицы 10 равным для условия эксплуатации А - 0,041 Вт/(м· ⁰С);

λ₂ - коэффициент теплопроводности кирпичной кладки из сплошного кирпича глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе - принимаем из таблицы 10 равным для условия эксплуатации А - 0,70 Вт/(м· ⁰С);

λ₃ - коэффициент теплопроводности штукатурки из известково-песчаного раствора - принимаем из таблицы 10 равным для условия эксплуатации А - 0,52 Вт/(м ·⁰С);

δ₁ – толщина слоя утеплителя из пенополистирола, равная 0,05 м;

δ₂ – толщина кирпичной кладки, м;

δ₃ - толщина слоя штукатурки, равная 0,02 м;

α_н - коэффициент теплоотдачи для зимних условий - принимаем по таблице 9 равным 23 Вт/(м²· ⁰С).

Принимаем конструктивный размер кирпичной кладки 77 см.

Тепловую инерцию ограждающей конструкции устанавливаем по формуле 7.

D = R₁S₁ + R₂S₂ + R₃S₃ = 1,22 · 0,41 + 1,1 ·9,2 + 0,03 · 8,69 = 10,88,

где R₁ = = 1,22 м²·⁰С/Вт – термическое сопротивление теплопередаче пенополистирольного слоя;

R₂ = = 1,1 м²·⁰С/Вт – термическое сопротивление теплопередаче кирпичной кладки;

R₃ = = 0,03 м²·⁰С/Вт – термическое сопротивление теплопередаче штукатурки;

S₁ – расчетный коэффициент теплоусвоения утеплителя пенополистирола для условий эксплуатации А – принимаем из таблицы 10 равным 0,41 Вт/ м·⁰С;

S₂ – расчетный коэффициент теплоусвоения кирпичной кладки для условий эксплуатации А – принимаем из таблицы 10 равным 9,20 Вт/ м²·⁰С;

S₃ – расчетный коэффициент теплоусвоения штукатурки для условий эксплуатации А – принимаем из таблицы 10 равным 8,69 Вт/м²·⁰С.

Фактическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции определяем по формуле 4

R_ф = = 2,5 м²·⁰С/Вт.

Определяем тепловлажностный режим ограждающих конструкций.

Температура внутренней поверхности на глади наружной стены, определенная по формуле 8, равна

= 16 ⁰С.

Температура на внутренней поверхности стены угла, определенная по формуле 9, равна

При и t_в = 18 ⁰С упругость водяных паров в воздухе равна 7,74 (см. табл. 12). Температура точки росы, определенная по таблице 12, равна 7,5 ⁰С, т.е. ниже на 5,1 ⁰С, и образования конденсата не происходит.

Пример 2. Определить толщину утеплителя из пенополистирола с плотностью 40 кг/м³ для керамзитобетонной панели толщиной 400 мм, плотностью 1000 кг/м³ (рис. 3). Здание строится в г. Воронеже и предназначено для бытовых помещений. Расчетное сопротивление теплопередаче (из примера 1) R_макс. = = 2,47 м²·⁰С/Вт.

Рис. 3. Схема стены к теплотехническому расчету примера 2

По формуле 6 определяем толщину керамзитобетонной панели.

,

где λ₁ – коэффициент теплопроводности пенополистирола - принимаем из таблицы 10 равным для условия эксплуатации А -

0,041 Вт/(м·⁰С);

λ₂ - коэффициент теплопроводности керамзитобетонной панели плотностью 1000 кг/м³ для условий эксплуатации А- принимаем из таблицы 10 равным 0,70 Вт/(м·⁰С);

Принимаем толщину утеплителя равной 5 см.

Тепловую инерцию ограждающей конструкции устанавливаем по формуле 7.

D = R₁S₁ + R₂S₂ = 1,22·0,41 + 1,21·5,03 = 6,58,

где R₁ = = 1,22 м²·⁰С/Вт – термическое сопротивление теплопередаче пенополистирольного слоя;

R₂ = = 1,21 м²·⁰С/Вт – термическое сопротивление теплопередаче керамзитобетонной панели;

S₁ – расчетный коэффициент теплоусвоения утеплителя из пенополистирола для условий эксплуатации А – принимаем из таблицы 10 равным 0,41 Вт/ м²·⁰С;

S₂ – расчетный коэффициент теплоусвоения керамзитобетонной панели для условий эксплуатации А – принимаем из таблицы 10 равным 5,03 Вт/ м²·⁰С.

Фактическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции определяем по формуле 4

R_ф = =2,58 м²·⁰С/Вт.

Определяем тепловлажностный режим ограждающих конструкций.

Температура внутренней поверхности на глади наружной стены, определенная по формуле 8, равна

= 16 ⁰С.

Температура на внутренней поверхности стены угла, определенная по формуле 9, равна

При и t_в = 18 ⁰С упругость водяных паров в воздухе равна 7,74 (табл. 12). Температура точки росы, определенная по таблице 12, равна 7,5 ⁰С, т.е. ниже на 5,2 ⁰С, и образования конденсата не происходит.