Slavdom-nn.ru

Славдом НН
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коэффициента теплопроводности красного кирпича

Кирпич силикатный коэффициент теплопроводности

ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ СТЕНЫ – полнотелый силикатный кирпич 640 мм.

Теплотехнический расчет стены.

Цель теплотехнического расчета – вычислить толщину утеплителя при заданной толщине несущей части наружной стены, отвечающей санитарно-гигиеническим требованиям и условиям энергосбережения. Иными словами – у нас есть наружные стены толщиной 640 мм из силикатного кирпича и мы собираемся их утеплить пенополистиролом, но не знаем какой толщины необходимо выбрать утеплитель, чтобы были соблюдены строительные нормы.

Теплотехнический расчет наружной стены здания выполняется в соответствии со СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» и СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».

Теплотехнические показатели используемых строительных материалов (по СНиП II-3-79*)

Характеристика материала в сухом состоянии

Расчетные коэффициенты (при условии эксплуатации по приложению 2) СНиП II-3-79*

Коэффициент теплопроводности λ, Вт/м*°С

Теплоусвоения (при периоде 24 ч)

Цементно-песчаный раствор (поз. 71)

Кирпичная кладка из сплошного кирпича силикатного (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе (поз. 87)

Пенополистирол (ГОСТ 15588-70) (поз. 144)

Цементно-песчаный раствор – тонкослойная штукатурка (поз. 71)

1- штукатурка внутренняя (цементно-песчаный раствор) – 20 мм

2- кирпичная стена (силикатный кирпич) – 640 мм

3- утеплитель (пенополистирол)

4- тонкослойная штукатурка (декоративный слой) – 5 мм

При выполнении теплотехнического расчёта принят нормальный влажностный режим в помещениях – условия эксплуатации («Б») в соответствии с СНиП II-3-79 т.1 и прил. 2, т.е. теплопроводность применяемых материалов берём по графе «Б».

Вычислим требуемое сопротивление теплопередаче ограждения с учетом санитарно-гигиенических и комфортных условий по формуле:

где tв – расчётная температура внутреннего воздуха °С, принимаемая в соответствии с ГОСТ 12.1.1.005-88 и нормами проектирования

соответствующих зданий и сооружений, принимаем равной +22 °С для жилых зданий в соответствии с приложением 4 к СНиП 2.08.01-89,

tn – расчётная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки, обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99 для г. Ярославль принимается равной -31°С,

n – коэффициент, принимаемый по СНиП II-3-79* (таблица 3*) в зависимости от положения наружной поверхности ограждающей конструкций по отношению к наружному воздуху и принимается равным n=1,

Δ t n – нормативный и температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции – устанавливается по СНиП II-3-79* (таблица 2*) и принимается равным Δ t n =4,0 °С,

αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций принимается по по СНиП II-3-79* (таблица 4*) и принимается равным αв = 8,7 Вт/м 2 *°С.

R тр = (22- (-31))*1 / 4,0* 8,7 = 1,52

Определим градусо-сутки отопительного периода по формуле:

где tв – то же, что и в формуле (1),

tот.пер – средняя температура, °С, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С по СНиП 23-01-99,

zот.пер – продолжительность, сут., периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8 °С по СНиП 23-01-99,

Определим приведенное сопротивление теплопередаче Rо тр по условиям энергосбережения в соответствии с требованиями СНиП II-3-79* (таблица 1б*) и санитарно-гигиенических и комфортных условий. Промежуточные значения определяем интерполяцией.

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (по данным СНиП II-3-79*)

Здания и помещения

Градусо-сутки отпительного периода, ° С*сут

Приведенное сопротивление теплопередаче стен, не менее R тр (м 2 *°С)/Вт

Общественные административные и бытовые, за исключением помещений с влажным или мокрым режимом

Читайте так же:
Характеристики красного шамотного кирпича

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R(0) принимаем как наибольшее из значений вычисленных ранее:

R тр = 1,52 тр = 3,41, следовательно R тр = 3,41 (м 2 *°С)/Вт = R .

Запишем уравнение для вычисления фактического сопротивления теплопередаче R ограждающей конструкции с использованием формулы в соответствии с заданной расчетной схемой и определим толщину δx расчётного слоя ограждения из условия:

где δi – толщина отдельных слоёв ограждения кроме расчётного в м,

λi – коэффициенты теплопроводности отдельных слоев ограждения (кроме расчётного слоя) в (Вт/м*°С) принимаются по СНиП II-3-79* (приложение 3*) – для этого расчёта таблица 1,

δx – толщина расчётного слоя наружного ограждения в м,

λx – коэффициент теплопроводности расчётного слоя наружного ограждения в (Вт/м*°С) принимаются по СНиП II-3-79* (приложение 3*) – для этого расчёта таблица 1,

αв – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций принимается по по СНиП II-3-79* (таблица 4*) и принимается равным αв = 8,7 Вт/м 2 *°С.

αн – коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции принимается по по СНиП II-3-79* (таблица 6*) и принимается равным αн = 23 Вт/м 2 *°С.

Термическое сопротивление ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев.

Для наружных стен и перекрытий толщина теплоизоляционного слоя ограждения δ x рассчитывается из условия, что величина фактического приведённого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции R должна быть не менее нормируемого значения R тр , вычисленного по формуле (2):

Раскрывая значение R , получим:

Исходя из этого, определяем минимальное значение толщины теплоизоляционного слоя

δx = 0,041*(3,41- 0,115 – 0,022 – 0,74 – 0,005 – 0,043)

Принимаем в расчёт толщину утеплителя (пенополистирол) δx = 0,10 м

Определяем фактическое сопротивление теплопередаче рассчитываемых ограждающих конструкций R , с учётом принятой толщины теплоизоляционного слоя δx = 0,10 м

Теплоизоляция (утеплитель пенополистирол с коэффициентом теплопроводности 0,041) толщиной 100 мм при толщине несущей части наружной стены из силикатного кирпича толщиной 640 мм на цементно–песчаном растворе соответствует санитарно-гигиеническим требованиям и условиям энергосбережения.

При эксплуатации стены без утеплителя “точка росы” возникает в толще стены. Стена просто отсыревает и не аккумулирует тепло. Поверхность стены в помещении при отрицательной температуре – холодная, что приводит к образованию на стене плесени и конденсата.

При эксплуатации стены с утеплителем “точка росы” не возникает в стене. В некоторых случаях – при повышении влажности внутри помещения и понижении температуры снаружи точка росы появится в утеплителе ближе к наружной стороне – со временем выветривается.

Стена остаётся сухой всегда. Поверхность стены в помещении при отрицательной температуре – тёплая, чуть ниже комнатной температуры воздуха.

А вот что будет происходить в стене при внутреннем утеплении .

При внутреннем утеплении стены “точка росы” образуется сразу после утеплителя. В этом месте (за утеплителем) всегда будет плесень! Если утеплитель минераловатные плитты, то он будет впитывать всю образующуюся влагу как губка. В помещении повышается влажность.

Так же вы можете выполнить самостоятельно теплотехнический расчёт онлайн

РЕШЕНИЕ. Дано Решение δ1=250 мм δ2=50 мм δ3=250 мм λ1=0,94 Вт/(м∙К) λ2= 0,13 Вт/(м∙К) λ3=0,7

РЕШЕНИЕ

ДаноРешение
δ1=250 мм δ2=50 мм δ3=250 мм λ1=0,94 Вт/(м∙К) λ2= 0,13 Вт/(м∙К) λ3=0,7 Вт/(м∙К)
δ3-2-?
Ответ:

6.Стенка неэкранированной топочной камеры парового котла выполнена из слоя пеношамота толщиной δ1, мм и слоя красного кирпича толщиной δ2, мм. Слой плотно прилегают друг к другу. Температура на внутренней поверхности топочной камеры tс1, ºС, а на наружной tc3, ºС. Коэффициент теплопроводности пеношамота λ1=0,28+0,00023*t, а красного кирпича λ3, Вт/(м∙К). Вычислить тепловые потери через 1 м 2 стенки топочной камеры и температуры на плоскости соприкосновения слоев.

δ1δ2tc1tc3λ1λ2
0,28+0,00023*t0,5

Дано
δ1=250 мм δ2=125 мм tc1=1000 ºС. tc3=60 ºС. λ1=0,28+0,00023*t λ3=0,50 Вт/(м∙К).Определим сродную температуру, по формуле: Определим коэффициент теплопроводности для новоасбозурита, по формуле: Определяем тепловой поток, по формуле:
q-? tC2-?
Определим температуру tC2 на границе слоев, по формулам:
Ответ: , .

7.Стена сушильной камеры выполнены из слоя красного кирпича толщиной δ1, мм и слоя строительного войлока. Температура на внешней поверхности кирпичного слоя tс1, ºС и на внешней поверхности войлочного слоя tc3, ºС. Коэффициент теплопроводности красного кирпича λ1, Вт/(м∙К) и строительного войлока λ2, Вт/(м∙К). Вычислить температуру в плоскости соприкосновения слоев и толщину войлочного слоя при условии, что тепловые потери через 1 м 2 стенки не превышает q=110 Вт/м 2 .

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

22 Теплопроводность

22.101 Стальной трубопровод диаметром 200×8 мм проложен на открытом воздухе, температура которого равна -17 ºС. Внутри трубы движется вода со средней температурой 93 ºС, а коэффициент теплоотдачи от воды к трубе α1=820 Вт/(м²·К). Определить потерю теплоты трубопроводом, если его длина 23 м, а коэффициент теплоотдачи от трубы к окружающему воздуху α2=9 Вт/(м²·К).

Ответ: Q=14,1 кВт.

22.102 (Вариант 14) Стена наружного ограждения выполнена из слоя красного кирпича толщиной 250 мм. Температура наружного воздуха равна tн. Определить толщину слоя тепловой изоляции, нанесенной на наружную поверхность стены для того, чтобы температура воздуха внутри помещения равнялась 18 ºС. При этом удельный тепловой поток через ограждение не должен превышать 50 Вт/м². При решении задачи принять:

— теплопроводность кирпича 0,7 Вт/(м·К);

-коэффициент теплоотдачи от внутреннего воздуха к стене, согласно нормам, 8,7 Вт/(м²·К);

-коэффициент теплоотдачи от стены к наружному воздуху αн (из таблицы 16).

Таблица 9 – Исходные данные

tн, ºСαн, Вт/(м 2 ·К)Материал изоляции
первыйвторой
-269,0Земля влажнаяЗемля сухая

Расчет произвести для двух различных материалов теплоизоляции согласно таблице 17, а их коэффициенты теплопроводности принять из таблицы 18. Начертить в масштабе графики изменения температуры по толщине рассматриваемой двухслойной стены для обоих вариантов теплоизоляции.

Ответ: а) δиз=0,195 м; б) δиз=0,041 м.

22.103 Определить площадь поверхности нагрева пароперегревателя, выполненного из трубок d1/d2=32/40 мм, λ=39,5 Вт/(м·К). В пароперегреватель поступает сухой насыщенный пар в количестве G=0,9 кг/c при давлении 4,0 МПа и перегревается до температуры 470 ºС. Коэффициенты теплоотдачи: от газов к стенке труб α1=82 Вт/(м²·К), от стенки к пару α2=710 Вт/(м²·К). Средняя температура газов tг=800 ºС.

Ответ: F=20,2 м².

22.104 Стена здания выполнена из трех слоев. Первый слой кирпичная кладка на холодном растворе, толщиной 500 мм, второй – засыпка из диатомитовой крошки, толщиной 150 мм и третий асбестовый картон толщиной 10 мм. Площадь поверхности стены 25 м². Найти тепловые потери через стенку и температуры на границах слоев. Температуры на поверхностях стенки принять равными 25 ºС и 5 ºС.

Ответ: Q=378 Вт, tc1=15,1 ºC, tc2=6,0 ºC.

22.105 Стена здания выполнена из трех слоев. Первый слой силикатный кирпич, толщиной 250 мм, второй – утеплитель изовол, толщиной 50 мм и третий гипсокартон толщиной 15 .мм Площадь поверхности стены 25 м². Найти тепловые потери через стенку и температуры на границах слоев.

Температуры на поверхностях стенки принять равными 28 ºС и 2 ºС.

Ответ: Q=393 Вт, tc1=23,2 ºC, tc2=3,6 ºC.

22.106 Плотность теплового потока через плоскую стенку толщиной 40 мм составляет 60 Вт/м². Определить разность температур на поверхности стенки, если она выполнена: а) из бетона с коэффициентом теплопроводности 1,3 Вт/(м·К); б) из красного кирпича с коэффициентом теплопроводности 0,6 Вт/(м·К; в) из пробки с коэффициентом теплопроводности 0,05 Вт/(м·К.

Ответ: а) Δt=1,85 ºC; б) Δt=4 ºC; в) Δt=48 ºC.

22.107 Проходящий через цех латунный трубопровод (коэффициент теплопроводности латуни 85,5 Вт/(м·К)) с внутренним диаметром 4 мм необходимо изолировать так, чтобы потери тепла были не более 50 Вт на 1 м паропровода, а температура наружной поверхности изоляции не превышала 50 ºС. По трубопроводу транспортируется насыщенный пар, имеющий температуру 175 ºС. Толщина изоляции не должна превышать 25 мм. Температура внутренней поверхности стенки паропровода равна температуре пара. Из какого материала может быть сделана изоляция? Для ответа на этот вопрос рассчитайте коэффициент его теплопроводности и подберите подходящий материал с помощью Интернет.

Ответ: в качестве изоляции следует применить асбест волокнистый.

22.108 Стена печи выполнена из кирпича (коэффициент теплопроводности 1,1 Вт/(м·К)) толщиной 60 см, сверху покрыта керамической плиткой (0,8 Вт/(м·К)) толщиной 3 см, а затем слоем войлока (0,058 Вт/(м·К)) толщиной 1 см. Температура на поверхности войлока 20 ºС, температура внутри печи 400 ºС. Определить, на сколько градусов отличаются температуры внутренней и внешней поверхности плитки.

Ответ: температуры внутренней и внешней поверхности плитки отличаются на 18,9 ºС.

22.109 Слой льда на поверхности воды имеет толщину 250 мм, температуры на нижней и верхней поверхностях соответственно t1=0 ºC и t2=-15 ºC. Определить тепловой потока через 1 м² поверхности льда, если его коэффициент теплопроводности λл=2,25 Вт/(м·К). Как изменится тепловой поток, если лед покроется слоем снега толщиной 155 мм с коэффициентом теплопроводности λс=0,465 Вт/(м·К) и температура на поверхности снега будет t2c=-20 ºC?

Ответ: q1=135 Вт/м², q2=45 Вт/м², тепловой поток уменьшиться в 3 раза.

22.110 Изолировать кирпичную стенку теплоизоляционными плитами из минеральной ваты на синтетическом связующем, теплопроводность которых λ=0,0052+0,002t, Вт/(м·ºС), так, чтобы плотность теплового потока не превышала 400 Вт/м². Определить толщину изоляции, если температуры под изоляцией и на внешней её поверхности равны t1 и t2 (табл. 1).

Теплопроводность кирпича: коэффициенты для разных видов материала

Проезжая по небольшим городкам, часто можно видеть еще сохранившиеся памятники социалистической эпохи: здания сельских клубов, дворцов, старых магазинов. Для обветшалых построек характерны огромные оконные проемы с максимум двойным остеклением, стены, изготовленные из железобетонных изделий относительно небольшой толщины. В качестве утеплителя в стенах использовался керамзит, причем в небольших количествах. Потолки из тонких ребристых плит также не способствовали сохранению тепла в здании.

При выборе материалов для конструкций проектировщиков эпохи СССР мало интересовала теплопроводность. Кирпича и плит промышленность выпускала достаточно, расход мазута на отопление практически не лимитировался. Все изменилось в считанные годы. «Умные» комбинированные котельные с многотарифными средствами учета, термошубы, рекуперационные системы вентиляции в современном строительстве – уже норма, а не диковина. Однако кирпич, хоть и впитал множество современных научных достижений, как был строительным материалом № 1, так им и остался.

Явление теплопроводности

Для того чтобы понять, насколько отличаются друг от друга материалы по теплопроводности, достаточно в холодный день на улице приложить руку поочередно к металлу, кирпичной стене, дереву и, наконец, к куску пенопласта. Однако свойства материалов передавать тепловую энергию – не обязательно плохо.

Теплопроводность кирпича, бетона, дерева рассматриваются в контексте способности материалов сохранять теплоту. Но в некоторых случаях теплоту, напротив, необходимо передать. Это касается, например, кастрюль, сковородок и другой посуды. Хорошая теплопроводность гарантирует, что энергия будет тратится по назначению – на нагрев готовящейся пищи.

В чем измеряется теплопроводность ее физическая сущность

Что такое теплота? Это движение молекул вещества, хаотичное в газе или жидкости, и вибрированное в кристаллических решетках твердых тел. Если металлический прут, помещенный в вакуум, подогреть с одной стороны, атомы металла, получив часть энергии, начнут вибрировать в гнездах решетки. Эта вибрация станет передаваться от атома к атому, благодаря чему энергия постепенно распределится равномерно на всю массу. У одних материалов, например, у меди, этот процесс занимает секунды, у других же на то, чтобы тепло равномерно «растеклось» по всему объему, потребуются часы. Чем выше разность температур между холодным и горячим участками, тем быстрее идет передача тепла. Кстати, процесс ускорится при увеличении площади контакта.

Коэффициент теплопроводности (х) измеряется в Вт/(м∙К). Он показывает сколько тепловой энергии в Ваттах будет передаваться через один квадратный метр при разности температур в один градус.

Полнотелый керамический кирпич

Каменные строения отличаются прочностью и долговечностью. В каменных замках гарнизоны выдерживали иногда продолжавшиеся годами осады. Строения из камня не боятся огня, камень не подвержен процессам гниения, благодаря чему возраст некоторых сооружений превышает тысячу лет. Однако зависеть от случайной формы булыжника строители не хотели. И тогда на сцене истории появился керамический кирпич из глины – древнейший строительный материал, созданный руками человека.

Теплопроводность керамического кирпича – величина не постоянная, в лабораторных условиях абсолютно сухой материал дает значение 0,56 Вт/(м∙К). Однако реальные условия эксплуатации далеки от лабораторных, есть множество факторов, влияющих на теплопроводность строительного материала:

  • влажность: чем суше материал, тем лучше он держит тепло;
  • толщина и состав цементных швов: цемент лучше проводит тепло, слишком толстые швы будут служить дополнительными мостиками промерзания;
  • структура самого кирпича: содержание песка, качество обжига, наличие пор.

В реальных условиях эксплуатации коэффициент теплопроводности кирпича принимают в пределах 0,65 – 0,69 Вт/(м∙К). Однако каждый год рынок прирастает не известными ранее материалами с улучшенными эксплуатационными качествами.

Пористая керамика

Сравнительно новый строительный материал. Пустотелый кирпич отличается от полнотелого собрата меньшей материалоемкостью в производстве, меньшим удельным весом (как следствие – уменьшение затрат на погрузочно-разгрузочные работы и удобство кладки) и меньшей теплопроводностью.

Худшая теплопроводность пустотелого кирпича является следствием наличия воздушных карманов (теплопроводность воздуха ничтожна и составляет в среднем 0,024 Вт/(м∙К)). В зависимости от марки кирпича и качества изготовления показатель варьируется в пределах от 0,42 до 0,468 Вт/(м∙К). Надо сказать, что из-за наличия воздушных полостей кирпич теряет в прочности, однако многие в частном строительстве, когда прочность важнее тепла, просто заливают все поры жидким бетоном.

Силикатный кирпич

Строительный материал из обожженной глины не так прост в производстве, как может показаться на первый взгляд. Массовое производство выдает продукт с весьма сомнительными прочностными характеристиками и ограниченным числом циклов замораживания-размораживания. Изготовление же кирпича, способного противостоять атмосферному воздействию сотни лет, обходится недешево.

Одним из решений проблемы стал новый материал, изготовленный из смеси песка и извести в паровой «бане» при влажности около 100%, и температуре около +200 °C. Теплопроводность силикатного кирпича очень сильно зависит от марки. Он, точно так же как и керамический, бывает пористым. Когда стена не является несущей, а задача ее состоит лишь в том, чтобы максимально удержать тепло, применяется щелевой кирпич с коэффициентом 0,4 Вт/(м∙К). Теплопроводность полнотелого кирпича, естественно, выше до 1,3 Вт/(м∙К), зато на порядок лучше его прочность.

Газосиликат и вспененный бетон

С развитием технологий стало возможным изготавливать вспененные материалы. Применительно к кирпичу это газосиликат и вспененный бетон. Силикатную смесь или бетон вспенивают, в таком виде материал затвердевает, образуя мелкопористую структуру из тонких перегородок.

Благодаря наличию большого количества пустот теплопроводность кирпича из газосиликата всего 0,08 – 0,12 Вт/(м∙К).

Вспененный бетон держит тепло чуть похуже: 0,15 – 0,21 Вт/(м∙К), зато строения из него долговечнее, он способен нести нагрузку в 1,5 раза больше той, что можно «доверить» газосиликату.

Теплопроводность разных видов кирпича

Как уже говорилось, теплопроводность кирпича в реальных условиях сильно отличается от табличных значений. В приведенной ниже таблице указаны не только значения теплопроводности для разных видов этого строительного материала, но и конструкций из них.

Снижение теплопроводности

В настоящее время в строительстве сохранение в здании тепла редко доверяется одному виду материала. Снижать теплопроводность кирпича, насыщая его воздушными карманами, делая пористым, можно до определенного предела. Воздушный, чрезмерно легкий пористый строительный материал не сможет держать даже свой собственный вес, не говоря уже об использовании его в создании многоэтажных конструкций.

Чаще всего для утепления зданий применяется комбинация строительных материалов. Задача одних – обеспечивать прочность конструкций, ее долговечность, в то время как другие гарантируют сохранение тепла. Такое решение более рационально, с точки зрения как технологии строительства, так и экономики. Пример: использование в стене всего лишь 5 см пенопласта или пеноплекса дает такой же эффект для сохранения тепловой энергии как «лишних» 60 см пенобетона или газосиликата.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector