Конструкции

Определим температуры на границах слоёв многослойной конструкции наружной стены, тепловой поток и глубина промерзания при следующих данных:

Рисунок 2.1 – Наружная стена здания

- бетон на гравии или щебне из природного камня

λ ₁ = 1,86 Вт/( м ∙°С); S₁ = 17,88 Вт/(м² ∙°С);

- маты и полосы из стеклянного волокна прошивные

λ ₂ = 0,07 Вт/( м ∙°С); S₂ = 0,90 Вт/(м² ∙°С);

- мрамор

λ ₃ = 2,91 Вт/( м ∙°С); S₃ = 22,86 Вт/(м² ∙°С);

Рисунок 2.2 – Изменение температуры в наружной стене

Определяем термическое сопротивление каждого слоя материала:

Для определения тепловой инерции стены находим термическое сопротивление отдельных слоев конструкции по формуле:

,

где δ – толщина рассматриваемого слоя, м ;

λ – коэффициент теплопроводности данного слоя, Вт/(м∙°С).

Вычислим термическое сопротивление отдельных слоев:

- бетон на гравии или щебне из природного камня

(м² ∙ ºС)/Вт;

- маты и полосы из стеклянного волокна прошивные

(м² ∙ ºС)/Вт;

- мрамор

(м² ∙ ºС)/Вт;

=0,242+2,714+0,12=3,076 (м² ∙ ºС)/Вт.

Определим тепловой поток через трехслойную конструкцию при разности температур двух сред:

Вт/м²,

где t_в - температура внутреннего воздуха, °С;

t_н - температура наружного воздуха, °С .

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где t_x - температура в любой точке конструкции, °С;

R_x - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t₁ и t_x, (м² ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

ºС;

ºС;

Граница промерзания находится в слое мрамора.

Определяем глубину промерзания в слое и составляем пропорцию:

;

Отсюда х=0,169 м;

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δ_пр = 0,169 м.

Рисунок 2.3 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

Рассмотрим данную задачу в случае, когда температура наружного и внутреннего воздуха заменены друг с другом .

Рисунок 2.4 - Изменение температуры в наружной стене

Значение термического сопротивления всей конструкции и теплового потока в этом случае останется прежним:

0,242+2,714+0,12=3,076 (м² ∙ ºС)/Вт.

Вт/м².

Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:

,

где t_x - температура в любой точке конструкции, °С;

R_x - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t₁ и t_x, (м² ∙ ºС)/Вт.

ºС;

ºС;

ºС;

ºС;

Граница промерзания находится в слое бетона.

Определяем глубину промерзания в слое бетона и составляем пропорцию:

;

Отсюда х=0,207 м

Общая глубина промерзания в этом случае составит:

δ_пр =0,207 м.

Рисунок 2.5 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое

Вывод: Глубина промерзания, в первом случае составляет 169 мм, во втором случае 207 мм. Экономически целесообразнее делать теплоизоляцию как представлено в первом случае, при этом точка росы переносится в наружный слой и стена незначительно промерзает в отличие от теплоизоляции, которая представлена во втором случае. При наружной теплоизоляции ограждающая конструкция аккумулирует тепло, потери тепла минимальны.