Расчет теплоустойчивости ограждающей конструкции для летнего периода года

Рассмотрим инженерный метод расчёта теплоустойчивости многослойного ограждения, состоящего из нескольких однородных слоёв

(рис. 5.1), выполняемый в соответствии со СНиП II-3-79*[1].

Рис. 5.1 Затухание температурных колебаний в ограждении

Цель расчета - определение амплитуды колебания температуры на внутренней поверхности ограждения (рис.5.2) и сравнение её с требуемой амплитудой колебания по условию ; при необходимости - наметить меры уменьшения действительной амплитуды колебания температуры на внутренней поверхности стены.

Требуемую амплитуду колебания температуры внутренней по­верхности ограждения определяют по формуле, °С:

для районов со среднемесячной температурой июля t_н (УП)=21°С и выше

(5.4)

;

для районов с температурой t_н (УП)<21°С

	(5.5)

°С.

Рис. 5.2 Распределение температур в толще
трёхслойной наружной стены

Амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности ограждения следует определять по формуле

(5.6)

,

где - расчетная амплитуда колебаний температуры на­ружного воздуха, °С; - величина затухания расчетной амплитуды в ограждающей конструкции.

Порядок расчета следующий:

1) Значение определяют по формуле

(5.7)

;

2) - максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле (по приложению 7),

3) - коэффициент поглощения солнечной радиации мате­риалом наружной поверхности ограждения;

4) I_max и I_ср - соответственно максимальное и среднее значения суммарной солнечной радиации (прямой и рассеянной), принимаемые по приложению 7, Вт/м².

5) - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения для летних условий, Вт/(м²·К), определяют по формуле

(5.8)

,

где - минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль –месяц, принимают по исходным данным прил. 7, но не менее 1 м/с.

Порядок расчета следующий

6) Показатель сквозного затухания колебаний температуры определяют по формуле

(5.9)

;

7) e=2,718 - основание натуральных логарифмов;

8) S₁, S₂, S₃ - расчетные коэффициенты теплоусвоения ма­териала отдельных слоев ограждающей конструкции, Вт/м^2. К, при­нимаемые по исходным данным прил. 8;

(5.10)

9) Тепловая инерция ограждающей конструкции, определяемая по формуле

;

10) - коэффициент теплоотдачи на внутренней поверх­ности ограждения, Вт/(м² • К);

11) Коэффициент определяют по формуле (5.8);

12) Y₁ - коэффициент теплоусвоения наружной поверхности первого слоя (поверхность I-I на рис. 5.2), Вт/м²·К, прини­мается в зависимости от тепловой инерции первого слоя D₁=R₁S₁ по условию:

(5.11)

если , коэффициент Y₁ принимают равным коэф­фициенту теплоусвоения материала слоя S₁, т.е,

Y₁=S₁;

если , коэффициент теплоусвоения следует опреде­лять расчетом по формуле для первого слоя

(5.12)

,

S₁ – по прил. 8; – см. п. 10 расчета;

13) Y₂ – коэффициент теплоусвоения наружной поверх­ности второго слоя (поверхность П-П на рис.5.2), Вт/м²·К, принимают в зависимости от величины D₂=R₂S₂, соблюдая ус­ловия, указанные в п.12:

если , то Y₂=S₂;

если , то

(5.13)

где S₂ – по прил. 8; Y₁ – по п. 12;

14. Y₃ – коэффициент теплоусвоения наружной поверхности третьего слоя (см.рис.5.2), определяют аналогично коэффициенту Y₂ (см.п.13) по двум условиям в зависимости от D₃=R₃S₃:

если , то Y₃=S₃;

если , то

(5.14)

,

где S₃ – по исходным данным прил. 8; Y₂ – по п.13.

Подставив величины, определенные в пп.6 ÷ 14 в формулу (5.9), получают значение .

Полученные значения (п.1) и (п.6) позволяют найти из выражения (5.6) величину амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции A_tвп, которую затем сравнивают с требуемой величиной определенной по формуле (5.4) или (5.5). Если результат удовлетворительный. Если , необходимо повысить теплоустойчивость ограждения, что можно осуществить без изменения его толщины за счет уменьшения коэффициента погло­щения солнечной радиации материалом его наружной поверхности. Для этого необходимо наружную поверхность ограждения покрыть штукатуркой светлых тонов (см.прил.5). В таком случае следует вы­полнить пересчет расчетной амплитуды колебаний температур наруж­ного воздуха, определить новое значение и сопоставить его с .

Тренировочные задания

Задание 4. Проверить теплозащитные свойства теплоустойчивости наружной стены жилого дома для летнего режима (район строительства – г. Киев).

Исходные данные

Конструктивные размеры стены принимаем по прил. 13.

Толщины слоёв: = 0,04 м; = 0,12 м; = 0,10 м.

Коэффициенты теплоусвоения материалов слоёв Вт/(м^2. К) и коэффициенты теплопроводности, λ Вт/(м ^. К), принимаем по прил. 8:

S₁ = 17,88; S₂ = 1,95; S₃ = 17,88;

= 1,86; = 0,13; = 1,86.

Материалы слоёв: внутренний – из бетона = 2400 кг/м³; утеплитель - газобетон = 300 кг/м³; наружный слой из того же бетона, что и внутренний.

Необходимые климатические характеристики района строительств выписываем из прил. 7: = 1,0 м/с; I_max = 601 Вт/м²; I_ср= 174 Вт/м²; А_tн = 18,4 ^оС; t_н(VII) 19,8 ^оС.

Коэффициент поглощения солнечной радиации наружным бетонным слоем равен = 0,7 (прил. 5).

Порядок расчета

1. Находим коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждения для летних условий по формуле (5.8):

;

здесь при табличном значении υ = 0 м/с принимаем υ = 1,0 м/с.

2. Определяем расчетную амплитуду колебаний температуры наружного воздуха по формуле (5.7):

.

3. Определим термическое сопротивление слоёв ограждения по формуле (4.3)

4. Находим тепловую инерцию слоев ограждения по формуле (5.10):

;

;

5. Вычисляем коэффициенты теплоусвоения наружных поверхностей слоев ограждения:

первого слоя при D₁ < 1 по формуле (5.12)

;

второго слоя при D₂ > 1

;

третьего слоя при D₃ < 1 по формуле (5.14)

.

6. Тепловая инерция ограждения равна

D = D₁ + D₂ + D₃ = 0,38 + 1,8 + 0,96 = 3,14.

7. Определяем величину затухания расчетной амплитуды колебаний температуры наружного воздуха по формуле (5.9):

7. Находим амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности стены по формуле (5.6)

.

8. Находим требуемую величину амплитуды колебаний температуры внутренней поверхности стены. Поскольку средняя температура наружного воздуха за июль t_н(VII) = 19,8⁰С < 21⁰С, принимаем в соответствии со СНиП II-3-79^* [1]

.

9. Из сравнения следует, что ограждение удовлетворяет требованию теплоустойчивости для летнего режима.

Дата добавления: 2015-05-26