Расчет толщины теплоизоляционного слоя строительных ограждений

1. РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО  СЛОЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ

Определить  действительную толщину теплоизоляции  и действительный коэффициент теплопередачи наружной стены холодильника.

1.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.

     Холодильник расположен в средней зоне. Стена изолирована теплоизоляцией, выполненной в виде стандартных плит толщиной 50 мм. Железобетонная стена – ЖБ.

Исходные  данные для расчета

 

Показатель	Предпоследняя цифра зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Температура в камере, °С	- 18	-4	- 18	-30	-4	-15	-30	-4	-15	-30
Стена	ЖБ	К	К	К	К	К	ЖБ	ЖБ	ЖБ	ЖБ
Теплоизоляция	МП	ПС- БС	ПС- БС	ПС-БС	ПХВ	ПХВ	ПХВ	ПХВ	МП	МП

 

Исходные  данные для расчета

 

Толщина слоев стены, мм	Последняя цифра  зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
- кирпичной кладки или ж/бетонной стены	250	250	380	120	250	380	120	250	380	120
- цементной затирки	1,3	1,0	0,8	1,5	1,2	1,6	0,9	1,0	1,5	1,4
- штукатурки	14,0	15,0	20,0	25,0	14,0	20,0	18,0	16,0	20,0	18,0
- пароизоляции	3,8	2,5	3,0	3,5	4,0	3,4	3,0	2,5	4,0	3.6

 

                                                                                           

                                                          РИС.1.1.                                                                     

 

   Рис. 1.1. Конструкция железобетонной стены: 1 - железобетонная плита;

   2   - пароизоляция (битум); 3 - штукатурка; 4 - теплоизоляция

 

 

 

 

1.2.  Расчеты;

 

Расчетная толщина теплоизоляционного слоя, м:

                                              

                 δ_из= λ_из[ 1/К – ( 1/ α_н + δ₁/ λ₁+ δ₂/ λ₂+ … δ_n/ λ_n+1/α_вн)]

 

   где К — коэффициент  теплопередачи ограждения, Вт/(м².К), определяется по (таблице 1             методического пособия) ;

 

δ_1, δ_n  - толщина слоев строительных материалов, входящих в состав ограждения, м;           

λ_1,λ_n   - коэффициенты теплопроводности строительных материалов, входящих в состав ограждения, Вт/(м.К), определяется по (таблице 2 методического пособия) ;

 λ_из - коэффициент теплопроводности теплоизоляции, Вт/(м.К), (см. таблицу 2 методического пособия );

α_н,α_вн - коэффициенты теплоотдачи с наружной и внутренней стороны стены, Вт/(м².К),

(α_н =25; α_вн=8) 

 

δ_из= 0,08[¹/_0,33-( ¹/₂₅+^0,38/_1,4 + ^0,02/_0,9 + ^0,004/_0,19 +¹/₈)]=

=0,08 [3,03-   (0,04+0,27+0,02+0,02+0,125)]=0,204 ≈ 0,20 (м)

 

       Полученную  расчетную толщину δ_из теплоизоляционного слоя следует округлить до величины, кратной толщине стандартной плиты (50 мм). Округление производят в сторону увеличения.  Расчетная толщина теплоизоляции равна 0,204 м, тогда

действительная толщина  δ^д_из после округления составит 0,20 м, т.е. четыри стандартных

плиты по 50 мм. Округление допускается в сторону незначительного  уменьшения.

        После того, как была скорректирована  толщина теплоизоляции необходимо  пересчитать коэффициент теплопередачи  К_Д значение которого будет являться действительным. 

 

К_д=1/( 1/ α_н + δ₁/ λ₁+ δ₂/ λ₂+ δ_из/ λ_из+ … δ_n/ λ_n+1/α_вн)

 

К_д=1/(¹/₂₅+^0,38/_1,4 + ^0,02/_0,9 + ^0,004/_0,19 +^0,150/_0,08+¹/₈)=

= ¹/(0,04+0,27+0,02+0,02+2,08+0,125)=¹/2,555=0,39

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. РАСЧЕТ ТЕПЛОПРИТОКОВ  В ОХЛАЖДАЕМЫЕ ПОМЕЩЕНИЯ

        Определить теплопритоки, проникающие  в камеру одноэтажного холодильника.

 

2.1. Исходные данные:

Наружные и внутренние стены холодильника (рис.2.1) выполнены из железобетона . Кровля плоская, покрытая толем. Высота стен 6 м.

 В камере №2 (с  отрицательной температурой) пол имеет систему каналов для воздушного обогрева грунта с целью защиты его от промерзания и вспучивания. В камерах работает 1 человек и установлено два транспортера с электродвигателями мощностью 7,5 кВт.

Коэффициенты теплопередачи, Вт/(м².К):

 

    -   кровли..........................................................0,22;

    -  наружных  стен..............................................0,28;

     -  внутренней  стены.........................................0,56.,

    -  перегородки  между камерами 1 и 2...........0,58;

     -  пола.................................................................0,35.

                                                                                    

Рис. 2.1. План расположения холодильника

              1. Камера №1; 2.Камера №2; 3. Тамбур; 4. Машинное отделение; 5. Транспортер

       Камера  № 1 для охлаждения продуктов,  камера № 2 для замораживания  продуктов.

Вариантные  данные

Наименование	Последняя цифра зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
План холодильника (рис. 2.1)	а	б	в	г	д	е	ж	3	и	к

Исходные данные для расчета

Показатель	Предпоследняя цифра  зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Температура в камере 1, °С	3	0	2	0	3	0	2	0	1	0
Температура в камере 2, °С	-27	-30	-25	-26	-15	-28	-25	-30	-18	-25
Число людей n , в камере	1	1	2	1	2	2	1	1	2	2
Мощность электродвигателя, N (кВт)	1.1	1,5	2,2	3,0	4,0	5,5	7,5	2,2	3,0	4,0
Город	Якутск	Улан-Удэ	Владивосток	Иркутск	Кемерово	Новосибирск	Омск	Екатеринбург	Хабаровск	Чита

2.2. Расчеты:

1. Определение расчетной температуры  наружного воздуха

t_н = 0,4×t_aм + 0,6×tсм ,

  где t_н  - температура наружного воздуха, °С;

        t_ам - температура абсолютного максимума, (таблица З методического пособия ). °С;

        t_см - средняя температура в 13 час. наиболее жаркого месяца, (таблица 3 методического пособия  ). ^оС.                                 

t_н = 0,4×40 + 0,6×24,1= 16 + 14,46 = 30,46 (^оС)

 

2. Определение теплопритоков через  ограждения

Теплопритоки (Вт) через  ограждения проникают в камеру холодильника вследствие разности температур снаружи и внутри камеры и в результате солнечной радиации

 

                                                                     Q₁ = ΣQ_1T   +  ΣQ_1C

 

где  ΣQ_1T - сумма теплопритоков через ограждения вследствие разности температур, Вт;

       ΣQ_1C -сумма теплопритоков через ограждения, подвергнутые действию солнечных лучей, Вт.

 

Теплопритоки ΣQ_1Т, вызванные разностью температур, проникают во внутрь через каждое из шести ограждений камеры (кровлю, стены, пол). Теплопритоки через кровлю

Q_{l T}  =  K F(t_н - t_K),

 

где К - коэффициент теплопередачи  ограждения, Вт/(м²-К);

    F - поверхность ограждения, м² (см. рис.2.1);

    t_н - температура воздуха снаружи камеры, °С;

    t_к - температура воздуха в камере, °С.

По этой же формуле необходимо рассчитать теплопритоки через наружные стены  и перегородку (если камеры смежные) между камерами № 1 и № 2.

 

Для камеры №1 (кровля)     Q_{l T} =  0,22×144× (30,46-1) =933,3 Вт

            (наружные стены)    Q_{l T} = 0,28× (36+72)(30,46-1) = 808,4 Вт

 Для камеры №2 (кровля)    Q_{l T} = 0,22×72(30,46-18) = 197,4  Вт

             (наружные стены)    Q_{l T} = 0,28×(72+72)(30,46-18) = 502,4 Вт

 

Теплопритоки через  внутренние стены.

 

В тех случаях, когда  температура в соседних помещениях неизвестна, перепад температур принимают в размере 70 % от расчетной разности температур для наружных стен, т.е. от (t_н – t_K).

 

Q_lT =  0,7 K F (t_н – t_K),

 

где К- коэффициент теплопередачи  внутренней стены, Вт/(м²К);

      F – поверхность внутренней стены, м² (см. рис.2.1);

      t_н , t_K – температура воздуха снаружи и внутри камеры, °С.

 

Для камеры №1 Q_{l T} =0,7×0,56 ×144× (29,46) =1663 Вт

Для камеры №2 Q_{l T} =0,7×0,56×108×(12,46) = 527,5 Вт

 

Теплопритоки через  пол

 

        Теплопритоки через пол. лежащий на грунте, для камер с нулевой и положительной температурой не определяют.

       Теплопритоки  через пол, имеющий систему  обогрева грунта в виде воздушных  каналов, определяют по следующей  формуле

Q_lT =  K F( 3 - t_K),

 

где К-коэффициент теплопередачи  пола, Вт/(м²'К);

      F - поверхность пола, м² (см. рис.2.1).

 

Только для камеры №2  Q_{l T} =0,35×72×(3+18)= 529,2 Вт

 

Теплопритоки ΣQ_1C вызванные солнечной радиацией

 

              Такие теплопритоки проникают  через кровлю и наружные стены. При определении теплопритоков через стены, обычно учитывают только одну стену, которая подвергается наибольшему облучению солнцем. Такой, как правило, является стена, имеющая максимальную поверхность, или стена, наиболее невыгодно ориентированная по отношению к солнцу.

 

Q_1C =  KF Δt

 

где F - поверхность ограждения, подвергающаяся действию солнечных лучей, м²;

      Δt - избыточная разность температур, °С (определяется по таблице 4 методического пособия)

.

Для камеры №1 (кровля) Q_{l С} =0,22×144×18,5= 586,1 Вт

                                                              (С-в стена) Q_{l С} =0,28×144×5,1= 205,6 Вт

Для камеры №2 (кровля) Q_{l С} =0,22×72×18,5= 293 Вт

                (Ю-з стена) Q_{l С} =0,28×108×8,8= 266,1 Вт

 

ΣQ_1T= 933,3+808,4+197,4+502,4+1663+527,5+529,2= 5161,2 Вт

ΣQ_1C=586,1+205,6+293+266,1=1350,8 Вт

Q₁ =5161,2+1350,8=  6512 Вт

 

Тепловую нагрузку на компрессор Q_1KM определяют как алгебраическую сумму   теплопритоков,т.е. Q_1KM =Q₁

Q_1KM =Q₁= 6512 Вт

Тепловую нагрузку на камерное оборудование Q_1об определяют как сумму только положительных теплопритоков.

Q_1об= 6512 Вт

 

 

 

3. Определение теплопритоков  от продуктов и тары

       Теплопритоки (Вт) от продуктов и тары равны: 

Q₂ = ΣQ_2П + ΣQ_2T

 

где ΣQ_2П тепло, отводимое от продуктов при их охлаждении, Вт;

      ΣQ_2T - тепло, отводимое от тары, Вт.

 

Тепло (Вт), отводимое  от одного вида продукта

 

Q_2П = G(i_H - i_K) / 86,4 ,

 

где G - количество охлаждаемого продукта, кг;

      i_H, i_K - энтальпия продукта до и после охлаждения, кДж/кг (см. таблицу 5 методического пособия).

 Для камеры №1:

   Продукт яйца  в скорлупе  в картонной таре  

  Q_2П = 5640×(274 – 237) /86.4= 2425,2 Вт

Для камеры №2:

  Продукт рыба жирная  в деревянной таре  

   Q_2П = 1600×(290 – 42,3)/86.4 = 4576 Вт