Термическое сопротивление неоднородных конструкций. Лекция 5

цементном растворе и с заполнением легким бетоном, если известны коэффициенты теплопроводности материалов стены λ, Вт/м·○С:
Кладка из силикатного кирпича на цементном растворе …………… λ2 =0,75
Легкий бетон объемной массой 800 кг/м3 ……………………………λ3 =0,25
Внутренняя штукатурка теплым раствором …………………………λ1 = 0,6
Наружная штукатурка сложным раствором …………………………λ5 = 0,75
и толщина слоев: δ1 = 0,015 м, δ2 = 0,12 м, δ3 = 0,27 м, δ5 = 0,15 м.
Размеры стены и толщины слоев приведены на рис. 1. Длину каждой зоны по высоте кладки принимаем равной 1м.

зоны. Зоны, параллельные тепловому потоку обозначим римскими цифрами, I, II, а зоны, перпендикулярные тепловому потоку цифрами 1,2,3,4,5 (рис.1). В пределах каждой зоны и слоя материал однороден. В качестве расчетной площади по поверхности стены берем по высоте 6 рядов кладки длиной 1м, тогда расчетная площадь F = 0,45·1=0,45 м2.
Вычислим термическое сопротивление при разбивке стены плоскостями, параллельными тепловому потоку, RII, по следующей формуле:

где FI, FII, FIII,…..,Fn – площади отдельных участков поверхности ограждения, м2;
RI, RII, RIII,……,Rn – термические сопротивления отдельных характерных участков, вычисленных без учета сопротивлений на внутренней Rв и наружной Rн поверхности ограждения, (м2·○С)/Вт.

и II (см. рис.1).
Тогда, термическое сопротивление на участке I (сплошная кирпичная кладка с наружной и внутренней штукатуркой) будет равно:

(м2·○С)/Вт

где λ1, λкл, λ5 – коэффициенты теплопроводности слоев материала (штукатурки, кирпичной кладки, сложной штукатурки, соответственно) Вт/(м·○С);
δ1, δкл, δ5 – толщины слоев стены, соответственно, м.
Площадь первого участка FI = 0,14·1=0,14 м2.
Термическое сопротивление на участке II (кирпичная стена, легкий бетон и штукатурка) будет равно:

(м2·○С)/Вт

кладки, легкого бетона, наружной штукатурки, соответственно, Вт/(м·○С);
δ1, δ2, δ3, δ5 – толщины слоев стены, соответственно, м.
Площадь второго участка, F2 = 0,31·1=0,31 м2
Суммарная площадь участков I и II: F = 0,14+0,31=0,45 м2.

Тогда термическое сопротивление, в направлении, параллельном тепловому потоку равно:

(м2·○С)/Вт

2. Вычислим термическое сопротивление при разбивке стены плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку, R┴, по следующей формуле:
Плоскостями, перпендикулярными тепловому потоку, разрезаем стену на пять слоев, 1,2,3,4,5.
Найдем термическое сопротивление каждого слоя:

Легкий бетон с перевязывающими рядами кирпичной кладки. Этот слой состоит из различных материалов, поэтому необходимо определить средний коэффициент теплопроводности по формуле:

Вт/м·○С

Вт/м·○С

(м2·○С)/Вт

потоку равно:

(м2·○С)/Вт

После получения термических сопротивлений RII и R┴ , действительное термическое сопротивление ограждения вычисляем по формуле:

(м2·○С)/Вт

стационарных условиях относятся:

– интенсивность теплопередачи при двухмерном температурном поле,
при наличии в конструкции теплопроводных включений в виде обрамляющих ребер панелей, обрамлений оконных проемов, внутренних и внешних выступающих частей, примыканий внутренних конструкций к наружным и т.д.;
– теплопередача через «тонкое» и «толстое» ребро, которая широко рас-
пространена в отопительной технике, при расчете передачи теплоты через перегородку или внутреннее перекрытие в стыке с наружной стеной;
– теплопередача ограждения с проемом в виде откоса оконного проема,
который можно представить как торец «толстого» ребра.

нарушение одномерности температурного поля на расстоянии до двух калибров по ширине ограждения. Поэтому для всех случаев двухмерных полей в ограждении введен так называемый фактор формы f, определяемый для двух калибров. За один калибр для реальных ограждений (многослойных, имеющих конечные значения сопротивления теплообмену) принимают условную толщину однородного ограждения с сопротивлением теплопередачи R0 и коэффициентом теплопроводности λ.

Обычно сложные ограждения вызывают нарушения одномерности температурных полей на расстоянии 2-х калибров ограждения.
За 1 калибр принимается условная толщина ограждений с сопротивлением теплопроводности R0 и коэффициентом теплопроводности теплоизоляционного материала λ. Ширина в 2 калибра:

ограждения с одномерным температурным полем, потери теплоты через которое при одинаковой площади равны теплопотерям сложного ограждения с двухмерным температурным полем.

В результате рассмотрения теплопередачи в двухмерных элементах определены факторы формы fi для каждого случая.

конструкции ограждения и по сечению тепло-проводного включения

График зависимости фактора формы fст для стыка наружной стены и внутренней перегородки от отношения δ2/δ1: 1 – по наружному обмеру; 2 – по внутреннему обмеру

определена по формуле:

Приравнивая правые части полученных уравнений, получим аналитическую
зависимость для определения приведенного сопротивления теплопередачи
ограждения в виде:

Величины f показывают, во сколько раз общие теплопотери через единицу длины характерного элемента шириной в два калибра больше основных. Общие теплопотери ограждениями, имеющими несколько двухмерных элементов разной протяженности l и с различными значениями f, можно определить в виде суммы:

должны быть ниже точки росы, т.к. выпадает конденсат и стена будет мокрой.

эффективная толщина прослойки для вертикальных слоев в ограждении равна 76…95 мм. Обычно утолщение прослойки ограждения более 50мм нерационально, т.к. это незначительно уменьшает теплопередачу.
Термическое сопротивление воздушных прослоек – это справочная величина.