§ 10. Теплотехнические расчеты ограждающих конструкций: пример расчета двухслойной панели

Пример расчёта типовой 2-х слойной панели

Пример 2. Рассчитать типовую двухслойную панель (комплексной конструкции) совмещенного покрытия толщиной 36 см. Верхний слой панели — из ячеистого бетона объемным весом в сухом состоянии 600 кг/м³, толщиной 32 см; нижний слой — из тяжелого бетона объемным весом 2500 кг/м³, толщиной 4 см. По слою утеплителя уложена стяжка и наклеен гидроизоляционный ковер. Конструкция покрытия вентилируется путем устройств в верхней части утеплителя продухов диаметром 5 см. Расчетная летняя температура 26°С, зимняя (средняя наиболее холодных суток и пятидневки) — 40° С. Климатическая зона сухая, влажностный режим помещений нормальный, расчетная температура воздуха внутри помещений 18°С.

Определим степень массивности конструкции по характеристике тепловой инерции:

D = R₁S₁ + R₂S₂ + R₃S₃ + R₄S₄,

где R_1, R₂ — величины термического сопротивления одного слоя;

      S₁, S₂ — коэффициенты теплоусвоения материалов каждого из слоев, принимаемые по табл. 1 (графа А) в соответствии с указаниями табл. 2.

В теплотехническом расчете при определении величины сопротивления теплопередаче ячеистого бетона коэффициенты теплопроводности К и теплоусвоения S принимаются как для бетона Y_o = 700 кг/м³, учитывая 15% влажность материала при отпуске изделий с завода:

λ₁ = 1,2; λ₂ = 0,19; λ₃ = 0,65; λ₄ = 0,15 ккал/мчград;

S₁ = 12,5; S₂ = 2,63; S₃ = 7,8; S₄ = 2,85 ккал/м²чград;

R₁ = 0,04 / 1,2 = 0,033; R₂ = 0,32 / 0,19 = 1,686; R₃ = 0,02 / 0,65 = 0,031; R₄ = 0,01 / 0,15 = 0,067м²чград/ккал

D = 0,033 · 12,5 + 1,686 · 2,63  + 0,031 · 7,8  + 0,067 · 2,85 = 5,28 > 4.

Так как 4 < D < 7, конструкция считается средней массивности, для которой температура принимается как среднее арифметическое между средней температурой наиболее холодной пятидневки и средней температурой наиболее холодных суток.

Величина сопротивления теплопередаче конструкции совмещенной кровли вычисляется по формуле

R₀ = R_В+ R₁+ R₂ + R₃ + R₄ + R_Н;

R₀ = 0,133 + 0,033 + 1,686 + 0,031 + 0,067 + 0,05 = 2 м² чград/ккал.

Определяем требуемую величину сопротивления теплопередаче по формуле:

R_о^тр= (t_в – t_н) nb R_о / Δt^н

где для панелей совмещенной кровли принимается n = 1, b = 1, Δt^н = 4,5°;

R_о^тр=  (18+ 40) 1 · 1 · 0,133 / 4,5 = 1,713 м² чград/ккал

R₀> R_о^тр, что отвечает требованиям п. 3.7.

При летних температурах наружного воздуха выше 25°С необходима проверка теплоустойчивости конструкции на воздействие солнечной радиации. Определяем величину затухания колебания температуры наружного воздуха в конструкции панели покрытия:

ν = 0,9e^{(D/ корень из 2)}·(S₁+α_B)(S₂ + Y₁) (S₃ + Y₂) (S₄ + Y₃)(α_Н + Y₃) / (R₁ + Y₁) (S₂ + Y₂) (S₃ + Y₃)(S₄ + Y₄)α_Н

где Y₁, Y₂ — коэффициенты теплоусвоения    наружных   поверхностей отдельных слоев,   определяемые по указаниям п.4.7;

е — основание натурального логарифма, равное 2,72;

α_B — коэффициент тепловосприятия 7,5 ккал/м²чград;

α_Н — коэффициент теплоотдачи 20 ккал/м²чград.

При расчете теплоустойчивости ограждения коэффициенты λ и S принимаются как для керамзитобетона γ₀ = 600 кг/м³, для которого λ^*₂ = 0,16 ккал/м чград; S^*₂ = 2,24 ккал/м²чград;

D^* = 0,033 · 12,5 +  0,32 · 2,24 / 0,16 + 0,031 · 7,8 + 0,067 · 2,85 = 5,34.

Определим коэффициенты теплоусвоения наружных поверхностей отдельных слоев с учетом п. 4.7:

D₁ < 1; Y₁  =  (R₁ S₁² + α_B) / (1 + R₁ α_B) = (0,033 · 12,5 ² + 7,5) / (1 + 0,033 · 7,5 ) = 10,15 ккал/м²чград;

D₂ > 1; Y₂ = S^*₂ = 2,24  ккал/м²чград;

D₃ < 1; Y₃ = (R₃ S₃² + Y2 ) / (1 + R₃ Y₂) = (0,031 · 7,8 ² + 2,24) / ( 1 + 0,031 · 2,24) = 3,85;                 
D₄ < 1; Y₄ = (R₄ S₄² + Y3) / (1 + R₄ Y₃) = ( 0,067 · 2,85 ² + 3,85) / (1 + 0,06 · 3,85) = 3,58;

D* / e^{(корень из 2)} = 2,72^{(5,34 / (корень из 2)} = 43,38

ν = 0,9 · 43,38·(12,5 + 7,5)·(2,24 + 10,15)·(7,8 + 2,24)·(2,85 + 3,85)·(20 + 3,58) / (12,5 – 10,15)·(2,24 + 2,24)·(7,8 + 3,85)·(2,85 + 3,58) 20 = 104 > 25.  

Следовательно, рассматриваемая конструкция отвечает требованиям п. 4.5.

<< Теплотехнические расчеты ограждающих конструкций: пример расчета однослойной панели

Теплотехнические расчеты ограждающих конструкций: расчет сопротивления ограждения >>

15.05.2014 [11:15 ]

Эта статья еще не комментировалась. Инф-Ремонт будет признателен первому комментарию о статье