2020-10-10
174
Пример 9. Определить приведенное сопротивление теплопередаче R опр трехслойной железобетонной стеновой панели дома серии 90 с гибкими связями с эффективным утеплителем.
А. Исходные данные
Схема панели представлена на рис. 7. Конструктивные слои толщиной 80 и 120 мм выполнены из тяжелого бетона плотностью 2400 кг/м3 с коэффициентом теплопроводности 1,86 Вт/(м·°С). Утеплитель толщиной 100 мм из пенополистирола марки ПСБ-С плотностью 40 кг/м3, с коэффициентом теплопроводности 0,05 Вт/(м·°С). Гибкие связи, подкосы и подвески выполнены из стальных прутков диаметром 5 и 8 мм.
В. Порядок расчета
Определим условное сопротивление теплопередаче без гибких связей
м2·°С/Вт
Приведенное сопротивление теплопередаче панели определим путем расчленения ее на характерные расчетные участки и вычисления приведенного сопротивления участков по формуле [11]. Схема разбивки панели на расчетные участки, принятая из условия расположения связей в центрах частей участка, представлена на рис. 7. Приведенное сопротивление участков Rо,i вычисляем по прил. [13*] при расстоянии между связями 0,6 м. Величины r для диаметра связи 5 мм определим экстраполяцией табличных значений (табл. [3] прил. [13*]). Результаты расчета сведены в табл. 10.
|
|
|
Таблица 10
| Номер участка | Количество участков | Диаметр связи d, мм | r | Площадь участка Fi, м3 | Сопротивление теплопередаче участка Roi, м2·°С/Вт | Fi/Roi |
| 1 | 1 | 5 | 0,78 | 1,33 | ,1,777 | 0,753 |
| 2 | 2 | 8 | 0,74 | 0,44 | 1,677 | 0,262 |
| 3 | 2 | 5 | 0,78 | 0,91 | 1,767 | 0,515 |
| 4 | 1 | 5 | 0,78 | 2,03 | 1,767 | 1,149 |
| б | 1 | 8 | 0,74 | 0,33 | 1,677 | 0,197 |
S Fi =6,39 м2 S Fi / Roi =3,65
Приведенное сопротивление теплопередаче панели вычислим по формуле (12). В результате получим R опр=6,39/3,653=1,749 м2·°С/Вт.
Необходимо отметить, что в результате расчета двухмерных и трехмерных температурных полей характерных участков панели получены R опр=1,654 м2·°С/Вт, а в результате теплотехнических испытаний фрагментов конструкции в климатической камере R опр=1,72 м2·°С/Вт.
Пример 10. Определить приведенное сопротивление теплопередаче керамзитобетонной панели серии Н60-15Т с теплоизоляционными минераловатными вкладышами толщиной 100 мм.
А. Исходные данные
Конструкция панели представлена на рис. 8. Панель размером 5980Х1485Х300 мм площадью 8,88 м2 изготовлена из керамзитобетона плотностью 1200 кг/м3 с коэффициентом теплопроводности 0,44 Вт/(м·°С) на керамзитовом песке. Внутри панели вложены пять термовкладышей из минераловатных плит повышенной жесткости плотностью 200 кг/м3 с коэффициентом теплопроводности 0,07 Вт/(м·°С) размером от 680´1325´100 до 1200´1325´100мм. По краям панели и в середине ее расположены ребра из керамзитобетона шириной от 80 до 250 мм, соединяющие слои керамзитобетона с наружной и внутренней сторон. При расчете приняты следующие коэффициенты теплоотдачи поверхностей: снаружи - 23, внутри - 8,7 Вт/(м2·°С).
|
|
|
Б. Порядок расчета
Расчет произведем в соответствии с прил. [13*]. Площадь ребер в панели
F 1=2·5,98·0,08+2(0,25+0,14+0,08)(1,325-2·0,08)=2,04 м2;
Площадь панели f 2=8,88 м2, отношение 
.
Рис. 8. Схема конструкции керамзитобетонной панели с теплоизоляционными вкладышами
1, 2 - перемычки; 3, 4 - обрамляющие ребра
Сопротивление теплопередаче вдали от теплопроводного включения по формуле [4]
м2·°С/Вт
По табл. 1 прил. [13*] r 1=0,46; по табл. 2 прил. [13*] r 2=1. По формуле [1] прил. [13*] вычислим r =0,46·1=0,46. По формуле [11] определим приведенное сопротивление теплопередаче R о=2,04·0,46=0,94 м2·°С/Вт.
Пример 11. Определить приведенное сопротивление теплопередаче панели с эффективным утеплителем (пенополистирол) и стальными обшивками.
А. Исходные данные
Размеры панели 6Х1 м. Конструктивные и теплотехнические характеристики панели:
толщина стальных обшивок 0,001 м, коэффициент теплопроводности l=58 Вт/(м·°С), толщина пенополистирольного утеплителя 0,1 м, коэффициент теплопроводности 0,04 Вт/(м·°С).
Отбортовка листового материала вдоль протяженных сторон панели приводит к образованию теплопроводного включения типа IIб (прил. [5*]), имеющего ширину а =0,002 м.
Б. Порядок расчета
Сопротивления теплопередаче вне R оусл и по теплопроводному включению R 'o
м2·°С/Вт;
м2·°С/Вт.
Значение безразмерного параметра - теплопроводного включения для табл. 8.
.
По табл. 8 по интерполяции определяем величину y
.
Коэффициент Кi по формуле (6)
.
Коэффициент теплотехнической однородности панели по формуле (5)
.
Приведенное сопротивление теплопередаче по формуле [11]
R опр=0,426·2,66=1,133 м2·°С/Вт.
Пример 12. Определить приведенное сопротивление теплопередаче R опр одномодульной трехслойной железобетонной стеновой панели на гибких связях с оконным проемом крупнопанельного жилого дома серии III-133.
А. Исходные данные
Панель толщиной 300мм содержит наружный и внутренний железобетонные слои, которые соединены между собой двумя подвесками (в простенках), подкосом, расположенным в нижней зоне подоконного участка, и распорками: 10 - у горизонтальных стыков и 2 - в зоне оконного откоса (рис. 9).
В табл. 11 приведены расчетные параметры панели.
В зоне подвесок и петель фибролит заменен бетонным слоем.
Б. Порядок расчета
Конструкция ограждения содержит следующие теплопроводные включения: горизонтальные и вертикальные стыки, оконные откосы, утолщения внутреннего железобетонного слоя и гибкие связи (подвески, подкос, распорки).
Рис. 9. Конструкция трехслойной панели на гибких связях
1 - распорки; 2 - петля; 3 - подвески; 4 - бетонные утолщения (d=75 мм внутреннего железобетонного слоя); 5 - подкос
Таблица 11
| Материал слоя | g0, кг/м3 | lБ, Вт/м·°С | Толщина слоя, мм | |||
| Вдали от включений | В зоне подвески и петли | Горизонтальный стык | Вертикальный стык | |||
| Наружный железобетонный слой | 2500 | 2,04 | 65 | 65. | 65 | 65 |
| Теплоизоляционный слой: | ||||||
| пенопласт | 60 | 0,05 | 60 | 60 | - | - |
| ФСП | ||||||
| фибролит | 300 | 0,14 | 75 | - | - | - |
| Минераловатные вкладыши | 150 | 0,075 | - | - | 135 | 60 |
| Внутренний железобетонный слой | 2500 | 2,04 | 100 | 175 | 100 | 175 |
Для определения коэффициента влияния отдельных теплопроводных включений предварительно рассчитаем по формуле [5] термические сопротивления отдельных участков панели:
в зоне утолщения внутреннего железобетонного слоя
м2·°С/Вт;
по горизонтальному стыку
м2·°С/Вт;
по вертикальному стыку
м2·°С/Вт;
термическое сопротивление панели вдали от теплопроводных включений
м2·°С/Вт;
Условное сопротивление теплопередаче вдали от теплопроводных включений
м2·°С/Вт.
Так как панель имеет вертикальную ось симметрии, то определение последующих величин осуществляем для половины панели:
|
|
|
Определим площадь половины панели без учета проема окна
м2.
Толщина панели dп=0,3 м.
Определим площадь зон влияния Fi и коэффициент fi для каждого теплопроводного включения панели:
для горизонтального стыка
R стг/ R кусл=1,881/1,817=1,04.
Так как отношение больше 1, то это теплопроводное включение в расчет не принимается;
для вертикального стыка
R ств/ R кусл=0,918/1,817=0,506.
По табл. 9 fi =0,33. Площадь зоны влияния по формуле (8) Fi =0,3·2,8=0,84 м2;
для оконных откосов при d'ок=0,065 м и d'п=0,18 м, по табл. 9 fi =0,374. Площадь зоны влияния половины оконного проема с учетом угловых участков определяется по формуле (9)
[2·0,3(1,53+1,56)+3,14·0,32]=1,069 м2;
для бетонных утолщений внутреннего железобетонного слоя в зоне подвески и петли при R у/ R кусл=1,318/1,817=0,725, по табл. 9 fi =0,24. Суммарную площадь зоны влияния утолщений подвески и петли находим по формуле (10)
Fi =(0,6+2·0,3)(0,47+0,l)+(0,2+0,3+0,l)(0,42+0,3+0,075)=1,161 м2;
подвеску, диаметр стержня 8 мм, по табл. 9; fi =0,16, площадь зоны влияния по формуле (10)
Fi =(0,13+0,3+0,14)(0,4+2·0,3)=0,57 м2;
подкос, диаметр стержня 8 мм, по табл. 9 fi =0,16,
Fi =(0,13+0,3)(0,22+0,3+0,09)=0,227 м2.
распорку, диаметр стержня 4 мм, по табл. 9 fi =0,05 по формуле (11). При определении суммарной площади зоны влияния пяти распорок следует учитывать, что ширина зоны влияния со стороны стыка ограничена краем панели и составляет 0,09 м.
Fi =5(0,3+0,3)(0,3+0,09)=l,17 м2.
Рассчитаем r по формуле (7)
Приведенное сопротивление теплопередаче панели определим по формуле [11]
R опр=0,696·1,975=1,375м2·°С/Вт.
Пример 13. Определить приведенное сопротивление теплопередаче R опр многослойной асбестоцементной каркасной панели наружной стены производственного здания.
А. Исходные данные
Схема панели представлена на рис. 10. Панель размером 6´1,2´0,14 мм имеет наружные асбестоцементные слои толщиной 10 мм, деревянный каркас из брусков сечением 50Х120 мм и утеплитель из минераловатных плит плотностью 100 кг/м3. Коэффициенты теплопроводности материалов соответственно 0,52; 0,18 и 0,07 Вт/(м·°С).
Б. Порядок расчета
|
|
|
Расчет произведем в соответствии с [2.8]:
а) плоскостями, параллельными направлению теплового потока, условно разрезаем ограждающую конструкцию на участки (см. рис. 10, II), рассчитываем по формуле (5) термическое сопротивление участков панели с утеплителем R 1 и с деревянным каркасом R 2:
м2·°С/Вт;
м2·°С/Вт;
и определяем термическое сопротивление R а по формуле [6]
м2·°С/Вт;
б) плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, условно разрезаем ограждающую конструкцию на участки (см. рис. 10, в), рассчитываем термические сопротивления двух однородных асбоцементных слов по формуле [3]
м2·°С/Вт;
Рис. 10. Схема конструкции асбестоцементной каркасной панели с утеплителем
I - схема панели; II - условная разрезка на сечение параллельной плоскости панели; III - то же, на сечение перпендикулярной плоскости панели
термическое сопротивление утеплителя R 1 и каркаса панели R 2 по формуле [3]:
R 1=0,12/0,07=1,714 м2·°С/Вт;
R 2=0,12/0,18=0,667 м2·°С/Вт
и неоднородного внутреннего слоя по формуле [6]
м2·°С/Вт.
Термическое сопротивление R б определим по формуле [5]
R б= R' + R'' =0,038+1,439=1,477 м2·°С/Вт.
Приведенное термическое сопротивление ограждающей конструкции определим по формуле [7]
R кпр=(1,485+2·1,477)/3=1,48 м2·°С/Вт.
Приведенное сопротивление теплопередаче по формуле [5]
R опр=1/23+1,48+1/8,7=1,638 м2·°С/Вт.
Решение примера 13 на микрокалькуляторе типа «Электроника» (см. прил. 12).
1. Рассчитаем R а по программе 5 первой группы
23 П2 8,7 П4
2БП49 С/П |2| 6,325 С/П 3 С/П |3| 0,01
0,52 С/П |2| 0,120,07 С/П |1| 0,010,52 С/П
1,7527453 С/П 1,9111681 С/П |1| 0,875
С/П 3 С/П |3| 0,010,52 С/П |2| 0,12
0,18 С/П |1| 0,010,52 С/П 0,7051282 С/П
0,86354898 С/П 
2. Рассчитаем R опр по программе 6 первой группы. Термическое сопротивление по двум однородным асбоцементным слоям определением
0ПА
1БП26 С/П |1| 0,02 0,52 С/П 0,0384615
ИПА+ПА 0,0384615.
Термическое сопротивление неоднородного внутреннего слоя и определяем R б
2 БП49 С/П |2| 6,325 С/П 1 С/П |1|
0,12 0,07 С/П С/П С/П |1| 0,875 С/П 1
С/П |1| 0,12 0,18 С/П С/П С/П 1,4394002
ИПА+ПА 
Приведенное термическое сопротивление R кпр и сопротивление теплопередаче R опр вычислим, выполнив следующую последовательность БП75 С/П 
(следовательно, можно продолжать вычисление) С/П 
С/П 
