Теплотехнический расчет покрытия

Требуется определить сопротивление теплопередачи и толщину теплоизоляционного слоя совмещенного покрытия производственного здания для климатической зоны города Могилева. Конструктивное решение покрытия представлено на рисунке.

Рисунок 11-Покрытие производственного здания.

• 1 — железобетон, д=300 мм;
• 2 — полиэтиленовая пленка, д=0,16 мм;
• 3 -утеплитель плиты минераловатные;
• 4 — цементно-песчаный раствор, д=30 мм;
• 5 — кровляэласт (2 слоя), д=6 мм.

Несущая конструкция — железобетонная ребристая плита покрытия плотностью 2500 кг/м3.

Пароизоляционный слой — полиэтиленовая плёнка толщиной 0,16 мм.

Теплоизоляционный слой — плиты минераловатные плотностью 125 кг/м3.

Стяжка — из цементно-песчаного раствора толщиной 30 мм, плотностью 1800 кг/м3.

Гидроизоляционное покрытие — из 2 слоёв кровляэласта общей толщиной 6 мм, плотностью 600 кг/м3.

Расчетная температура внутреннего воздуха tв=16 0С, относительная влажность 60%.

Влажностный режим помещения согластно таблице 3 [1] - нормальный, условия эксплуатации ограждения — «Б».

Расчетное значение коэффициентов теплопроводности л и теплоусвоения S материалов определяем по таблице А1 [1] для условия эксплуатации ограждения — «Б»:

— железобетон =2,04 Вт/м2 0С.

=19,7 Вт/м2 0С.

— плиты минераловатные =0,051 Вт/м2 0С.

=0,66 Вт/м2 0С.

— цементно-песчаный раствор =0,93 Вт/м2 0С.

=11,09 Вт/м2 0С.

— кровляэласт =0,17 Вт/м2 0С.

=3,53 Вт/м2 0С Нормативное сопротивление для совмещенных покрытий согласно таблице 10 [1], равно 3,0 м² 0С/Вт.

Определяем термическое сопротивление каждого отдельного слоя конструкции по формуле (1):

где — толщина слоя, м;

— коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции в условиях эксплуатации, принимаемый по таблице А1 [1], Вт/мС.

— плиты покрытия: м2С/Вт.

— цементно-песчаной стяжки: м2С/Вт.

— гидроизоляционного ковра: м2С/Вт.

Термическое сопротивление утеплителя определяем по формуле (5):

где — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемый по таблице 1 [1], Вт/м2С;

— коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, принимаемый по таблице 2 [1], Вт/м2С.

м2С/Вт.

Термическими сопротивлениями пароизоляционного слоя и защитного слоя пренебрегаем из-за незначительной величины.

Определяем тепловую инерцию покрытия по формуле (5):

гдетермические сопротивления отдельных слоёв конструкции;

— расчётные коэффициенты теплоусвоения материала слоёв конструкции в условиях эксплуатации согласно таблице 3, принимаемые по таблице А1.

=0,1 219,7+2,6270,66+0,3 211,09+0,0353,53=2,45 > 1,5.

Согласно таблице 7 [1] для ограждающих конструкций с тепловой инерцией свыше 1,5 до 4,0 включительно за расчетную зимнюю температуру наружного воздуха следует принимать среднюю температуру наиболее холодных суток с обеспеченностью 0.92, которая в соответствие с таблицей 6 [1] для г. Могилев равна = -34 С.

Определяем расчётное сопротивление теплопередаче по формуле (6):

где — коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху по таблице 4 [1], = 1;

• — расчетный перепад, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции принимаемый по таблице 8 [1], =6,2 С.
• — расчётная температура внутреннего воздуха, принимаемая по таблице 5 [1], С;
• — расчётная температура наружного воздуха, принимаемая по таблице 6 [1] в зависимости от полученной величины тепловой инерции, определённой по формуле (6), С.

м2С/Вт.

Экономически целесообразное сопротивление теплопередаче данной конструкции покрытия определяется по формуле (8):

где — стоимость тепловой энергии, р./ГДж, принимаемая по действующим ценам;

— продолжительность отопительного периода, сут., принимаемая по таблице 9 [1];

— средняя за отопительный период температура, С, наружного воздуха, принимаемая по таблице 9 [1];

— стоимость, р./м3, материала однослойной или теплоизоляционого слоя многослойной ограждающей конструкции, принимаемая по действующим ценам;

м2С/Вт.

Сравниваем между собой экономически целесообразное сопротивление теплопередаче 1,710 и нормативное сопротивление теплопередаче 3,0. Таким образом, сопротивление теплопередаче рассчитываемой конструкции должно быть не менее нормативного, равного 3,0 м2С/Вт, определяемого по таблице 10 [1].

Толщина теплоизоляционного слоя из минераловатных плит при этом должна быть равна:

Принимаем толщину утеплителя 140 мм.