Разработка подсистемы САПР теплосберегающих элементов коттеджей
Дипломная работа - Строительство
Другие дипломы по предмету Строительство
помощью регулярно уложенных теплопроводных металлических связей, нарушающих одномерность теплового потока через стену. Процесс теплопередачи в таких конструкциях трехмерен, т. к. распределение температуры в них определяется потоками теплоты не только перпендикулярными плоскости стены, но и вдоль плоскости стены. Подробный расчет теплопотерь через такие конструкции довольно трудоемок. Применяемая на практике экспертная оценка уменьшения сопротивления теплопередаче стены с помощью коэффициента теплотехнической однородности, как правило, бездоказательна. В связи с этим была предпринята попытка разработки простого инженерного метода расчета приведенного сопротивления теплопередаче стен со стержневыми металлическими связями. Целью выполненной работы являлось определение на основе решения трехмерного температурного поля зависимостей приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции от диаметра и шага раскладки металлических связей, коэффициентов теплопроводности материалов l и толщин d тяжелого внутреннего и утепляющего слоев. Расчет трехмерного температурного поля сводится к расчету множества дискретных значений температуры в трехмерной исследуемой области конечного размера, состоящей из участков с различной теплопроводностью, при известных условиях теплообмена на границах этой области, когда теплопроводность материала не зависит от искомых температур. Для расчетов трехмерного стационарного температурного поля, как правило, применяется метод конечных разностей, позволяющий с любой разумной точностью определить температурные и тепловые поля в толще и на поверхностях ограждений. Наиболее просто пространственная теплопроводность в многослойной стенке с единственным стержневым теплопроводным включением решается при описании задачи в цилиндрических координатах. Решение задачи выполнено в два этапа. На первом этапе в стене рассматривался регулярный осесимметричный элемент, осью симметрии которого является теплопроводная связь. Основным результатом расчета этого этапа являлось изменение температуры на внутренней поверхности стены в месте и вокруг теплопроводного включения. На втором этапе это распределение температуры являлось исходной информацией для получения методом суперпозиции температурного поля на внутренней поверхности при раскладке связей внутри стены с определенным шагом. По полученным температурам вычислялись тепловые потоки и коэффициенты теплотехнической однородности конструкции r, показывающие долю приведенного сопротивления теплопередаче конструкции со связями от условного сопротивления теплопередаче той же конструкции без связей.
Рисунок 1.4 - Зависимость коэффициента теплотехнической однородности r наружных стен со штукатурным фактурным слоем и ячеистобетонным внутренним слоем от диаметра и шага раскладки связей, коэффициента теплопроводности утеплителя и толщины его слоя:
а), г), ж) - при диаметре связи 3 мм;
б), д), з) - при диаметре связи 6 мм;
в), е), и) - при диаметре связи 8 мм;
а), б), в) - пришагах раскладки связей 300 мм;
г), д), и) - при шагах раскладки связей 500 мм;
ж), з), и) - при шагах раскладки связей 800 мм
Рисунок 1.5-Исследование влияния различных факторов на приведенное сопротивление теплопередаче ограждения
Исследование проводилось на стенах, состоящих из тяжелого внутреннего слоя, наружной теплоизоляции, с внутренней штукатуркой, со штукатурным и кирпичным фасадными слоями. Факт влияния диаметра связей и шага их раскладки на коэффициент теплотехнической однородности r очевиден. Задачей расчета является количественная оценка этих факторов, кроме того, как было сказано выше, интерес вызывает зависимость r от толщин и коэффициентов теплопроводности материалов утеплителя и конструктивного слоев. На рис. 1.4 в качестве примера представлены результаты расчетов для стены из ячеистобетонных блоков с наружной штукатуркой по утеплителю. Для стен с кирпичным фасадом результаты практически идентичны. Рис. 1.4 свидетельствует о значительном влиянии каждого из упомянутых факторов на величину r, а значит, и на общее сопротивление теплопередаче. Чем лучше утеплитель и толще его слой, тем ниже коэффициент теплотехнической однородности стены. Сопротивление теплопередаче стены, тем не менее, возрастает. За определяющий фактор при построении кривых на рис. 1.4 принят коэффициент теплопроводности утепляющего слоя. Разумеется коэффициент теплопроводности внутреннего тяжелого слоя также оказывает влияние на величину r, однако, это влияние незначительно, что будет видно из дальнейшего изложения. Рис. 1.4 показывает, что при наиболее часто применяемых утеплителях а с коэффициентом теплопроводности l< 0,55 Вт/(м С) коэффициент теплотехнической однородности конструкции принимает довольно низкие значения. Самое заметное влияние стержневые связи оказывают при кирпичных фасадах, когда диаметр связи равен 6 или даже 8 мм.
Рисунок 1.6-Зависимость локальных коэффициентов теплотехнической однородности для тяжелых внутренних слоев и для фактурных слоев:
а), г), ж) - при диаметре связи 3 мм;
б), д), з) - при диаметре связи 6 мм;
в), е), и) - при диаметре связи 8 мм;
а), б), в) - при шагах раскладки связей 300 мм;
г), д), и) - при шагах раскладки связей 500 мм;
ж), з), и) - при шагах раскладки связей 800 мм
1.3 Предложение инженерного метода расчета сопротивления теплопередаче ограждения
Известно, что общее сопр