Теплотехнический расчет наружных стен

Раздел энерго- и ресурсосбережения

 

В условиях нарастающей экологической напряженности в мире про­блема рационального использования и эффективного сбережения природных ресурсов становится важнейшей задачей жизнедеятельности любого государ­ства.

Исключительно важное значение имеет не только сбережение сырье­вых ресурсов, но и их повторное использование. Значение вторичных сырье­вых ресурсов для поддержания экологически безопасного уровня воздейст­вия на окружающую среду весьма значительно, в частности, их использова­ние является одним из необходимых условий внедрения малоотходных и безотходных технологий.

Важную роль в утилизации (использовании) вторичных сырьевых ре­сурсов играет строительство и промышленность строительных материалов. Как известно, эти отрасли промышленности используют два вида сырья: природное и техногенное (вторичное).

В строительной индустрии находят широкое применение многие виды промышленных отходов и побочных продуктов. Приводим несколько приме­ров их использования.

В последние годы в нашей стране использование промышленных отхо­дов, как в строительстве, так и в промышленности строительных материалов, заметно сократилось, что связано как с общим падением уровня промышлен­ного производства, так и с отсутствием должного стимулирования использо­вания вторичных ресурсов в производстве.

Ряд негативных показателей в мировом масштабе. За последние 100-130 лет бурного роста энергопотребления произошли глобальные изменения в природе:

1. более чем в три раза выросла концентрация углекислого газа в ат­мосфере;

2. содержание диоксида серы в атмосфере выросло почти на 80%;

3. содержание оксида углерода в атмосфере выросло почти на 100% (увеличилось вдвое).

 

В данной дипломной проекте при строительстве для эффективного ис­пользования ресурсов и энергии были приняты следующие меры:

1. установлены энергосберегающие окна ПВХ;

2. рассчитаны конструкции покрытия и наружной ограждающей стены для установления необходимой теплоизоляции;

3. установлены энергоэффективные лампы;

4. регулирование подачи тепла;

5. использование системы вентиляции с рекуперацией тепла;

 

Энергосберегающие окна

В целом энергосберегающие окна обладают рядом положительных качеств и преимуществ по сравнению с обычными:

1. более высокие показатели сопротивления теплопередаче (энергосберегающие стеклопакеты отражают энергию солнца в 3-4 раза больше, чем обычные стеклопакеты);

2. конденсат на внутренней стороне окна отсутствует;

3. за счет уменьшения теплопотерь снижаются расходы на тепло и электроэнергию, идущую на нужны отопления;

4. уменьшение тяги и холодного излучения;

5. отражение нейтрального цвета и большая светопропускаемость, вплоть до 80%;

Сравнительный анализ характеристик и эксплуатационных свойств стеклопакетов показывает: через ПВХ окна с обычным стеклопакетом уходит из помещений около 30-40% тепла от общего числа теплопотерь, использование же ПВХ окон с энергосберегающими стеклопакетами, теплопотери уже составят всего 10-20%.

Таким образом подобный оборот речи предполагает, что ранее изложенное приводит к далее изложенному выводу. Ну и где? , внедрение энергоэффективных окон без конструктивного решения всего оконного проема с учетом конвекции и ор­ганизации воздухообмена зачастую приводит к обратному эффекту, т. е. к снижению теплозащитных качеств окон в условиях эксплуатации и ухудше­нию условий для проживания. Решение вопроса адекватного воздухообмена потребует применения систем механической вентиляции.

 

Теплоизоляция

Структура применяемых в Беларуси теплоизоляционных материалов достаточно близка к структуре, сложившейся в передовых зарубежных стра­нах. В основном это минераловатные изделия (более 65%), на стекловатные материалы приходится 8%, еще 20% - на пенопласты, доля теплоизоляцион­ных бетонов не превышает 3%, вспученного перлита, вермикулита и изделий на их основе - 2-3, а на остальные виды эффективных теплоизоляционных материалов приходится 1-2%. При использовании эффективных теплоизоля­ционных материалов по периметру здания с каждого его метра за счет уменьшения толщины наружных ограждающих конструкций высвобожда­ется примерно по 0,25 кв. м полезной площади. Также многослойные сис­темы наружного утепления позволяют снизить нагрузку на фундамент, а стало быть, сократить расходы на его возведение.

Одним из наиболее динамично развивающихся считается сегмент экс­трудированного пенополистирола, ежегодный рост которого оценивается в 25-30%. Он отличается самым низким коэффициентом теплопроводности 0,03 и практически нулевым показателем влагопоглощения (за 30 суток в воде набирает всего 2-5% влаги).

Основной проблемой является то, что в настоящее время малоизучен­ным остается вопрос долговечности теплоизоляционного материала при экс­плуатации в ограждающих конструкциях. В первую очередь это относится к волокнистым утеплителям и пенопластам. Имеющиеся результаты свиде­тельствуют о том, что срок службы теплоизоляционного материала из стек­ловолокна или на основе минеральной ваты составляет 25-30 лет. По проше­ствии этого срока начинает возрастать коэффициент теплопроводности.

 

Теплотехнический расчет наружных стен

Это здесь зачем? Уже один раз просчитали в архитектурном разделе

 

Исходные данные:

1. Здание расположено в городе Гомеле;

2. Конструкция стены предоставлена на рисунке 1;

3. Расчетная температура внутреннего воздуха жилых зданий t_н=18^оС; относительная влажность воздуха φ_в=55%, таблица 4.1. [ТКП 45-2.04-43-2006* (02250)], условия эксплуатации покрытия общественного зда­ния в зимний период: А, таблица 4.2 [ТКП 45-2.04-43-2006*(02250)];

4. Теплотехнические характеристики материалов, принимаемые по приложению А [ТКП 45-2.04-43-2006*(02250)] (таблица А.1, графа А), пред­ставлены в таблице 1.

 

Рис 7.2.1. - Наружная стена: 1 – наружный слой штукатурки, 2 – кирпич ке­рамический, 3 – утеплитель типа «Пеноплекс», 4 – кирпич керамический, 5 – внутренний слой штукатурки

 

Таблица 7.2.1 – Теплотехнические показатели строительных материалов стены

№	Наимено­вание материала	λ,Вт/ м·̊С	δ,м	S, Вт/ (м2·̊С)	γ,кг/м3
	Штука­турка	0,13	0,02	2,03
	Кирпич ке­рамический	0,63	0,38	7,91
	Утеплитель типа «Пеноп­лекс»	0,051		0,33
	Кирпич ке­рамический	0,63	0,12	7,91
	Штука­турка	0,13	0,02	2,03

 

 

Теплотехнический расчет плиты покрытия выполняем исходя из усло­вия:

,

где R_o – приведенное сопротивление теплопередаче теплотехнически однородного покрытия, м²·^оС/Вт, определяемое по формуле:

 

,

 

где – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждаю­щей конструкции, Вт/(м²·^оС), принимаемый по таблице 5.4 [ТКП 45-2.04-43-2006* (02250)], =8,7 Вт/(м²·^оС);

, , , , – толщина материала слоя плиты покрытия, м;

, , , – коэффициент теплопроводности материалов слоя плиты покрытия в условиях эксплуатации;

– коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²·^оС), принимаемый по таблице 5.7 [ТКП 45-2.04-43-2006* (02250)], =12 Вт/(м²·^оС);

– нормативное сопротивление теплоотдаче плиты покрытия, (м²·^оС)/Вт, согласно таблице 5.1 [ТКП 45-2.04-43-2006* (02250)];

=3,2 (м²·^оС)/Вт.

Для нахождения толщины слоя утеплителя из пенополистирольных плит (δ₃) принимаем приведенное сопротивление теплопередаче теплотехни­чески однородной плиты покрытия равным нормативному сопротивлению теплопередаче плиты покрытия:

R_o=R_т.норм. = 3,2(м2·оС)/Вт ,

или

,

 

 

Отсюда

Тепловую инерцию ограждающей конструкции следует рассчитывать по формуле:

,

где R₁, R₂, R₃, R₄ — термическое сопротивление отдельных слоев ог­раждающей конструкции, м2×°С/Вт, определяемое по формуле

,

где d — толщина слоя, м;

l— коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/м·°С;

S₁, S₂, S₃, S₄ — расчетные коэффициенты теплоусвоения материала от­дельных слоев ограждающей конструкции в условиях эксплуатации по таб­лице 4.2, Вт/(м2×°С), принимаемый по приложению А[ ].

Тепловая инерция стены

тогда t_н определяем по средней температуре наиболее холодной пятидневки обес­печен­ностью 0,92.

t_н= −24 °С

Принимаем

Тогда

Проверять условие не требуется, так как согласно пункту 5.16 [ТКП 45-2.04-43-2006*(02250)] это условие учитывается при расчете приведенного сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных) для зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или зимой), и зданий с расчетной температурой воз­духа 12 ^оС и ниже.