Straty ciepła. Zadania

Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa
dr inż. Michał Strzeszewski, 2003
Współczynnik przenikania ciepła
Zadania do samodzielnego rozwiązania
Zadanie 1
Oblicz współczynniki przenikania ciepła U dla ściany przedstawionej na rysunku 1.
ti = +20ºC
ti = +24ºC
Q
1
2
3
4
5
Rys. 1. Ściana wewnętrzna Sw16
Rozwiązanie
Formularz 1. Obliczanie współczynnika U
Nr
Rodzaj warstwy
1
2
3
4
5
Ściana wewnętrzna 16 cm Sw16
Powierzchnia wewnętrzna
Tynk cementowo wapienny
Mur z cegły dziurawki
Tynk cementowo wapienny
Powierzchnia wewnętrzna
d
m
λ
W/mK
0,020
0,120
0,020
0,820
0,620
0,820
Suma
R
m2K/W
Uwagi
Opór przejmowania wewnątrz Rsi
0,130
0,024
0,194
0,024
0,130
0,502
Opór przejmowania wewnątrz Rsi
U=
Zadanie 2
Oblicz współczynniki przenikania ciepła U dla ściany przedstawionej na rysunku 2.
ti = +20ºC
Q
te = –20ºC
1
2
3
4
5
6
Rys. 2. Ściana zewnętrzna Sz56
Strona 1
7
1,991
W/m2K
Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa
Rozwiązanie
Formularz 2. Obliczanie współczynnika U
λ
W/mK
Nr
Rodzaj warstwy
d
m
R
m2K/W
1
Ściana zewnętrzna 56 cm SZ56
Powierzchnia zewnętrzna
2
3
Tynk cementowo wapienny
Mur z cegły dziurawki
0,015
0,120
0,820
0,620
0,024
0,194
4
5
6
7
Wełna mineralna
Mur z cegły kratówki
Tynk cementowo wapienny
Powierzchnia wewnętrzna
0,100
0,300
0,015
0,043
0,560
0,820
2,326
0,536
0,024
0,130
3,274
0,040
Suma
Uwagi
Opór przejmowania na zewnątrz
Rse
Opór przejmowania wewnątrz Rsi
U = 0,305 W/m2K
Obliczony współczynnik przenikania ciepła nie spełnia wymagań „Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12
kwietnia 2002r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie” (Dz.U. Nr
75, poz. 690) dla budynków jednorodzinnych (Umax = 0,30 W/m2K). Dlatego należy zwiększyć grubość izolacji lub ew.
zastosować materiał izolacyjny o niższym współczynnik przewodzenia ciepła.
Zadanie 3
Dobierz (oblicz) grubość warstwy wełny mineralnej x dla ściany z zadania 2, tak aby współczynnik przenikania ciepła
U wynosił 0,30 W/m2K.
Odp.: x = 10,3 cm. (Należy dobrać odpowiednią grubość dostępną w handlu.)
Zadanie 4
Oblicz głębokość (grubość) przemarzania dla sytuacji z zdania 2.
Odp.: x = 19,9 cm.
Zadanie 5
Oblicz głębokość (grubość) przemarzania dla sytuacji z zdania 2 przy temperaturze zewnętrznej te = –24ºC.
Odp.: x = 20,6 cm.
Zadanie 6
Oblicz współczynniki przenikania ciepła U dla ściany przedstawionej na rysunku 3.
1
te = –20°C
2
3
4
5
6
ti = +20°C
Rys. 3. Strop
Strona 2
Materiały do ćwiczeń z ogrzewnictwa
Nad stropem znajduje się nieogrzewane poddasze. Konstrukcja stropu składała się z następujących warstw:
1. terakota (d = 1 cm, λ = 1,050 W/mK),
2. gładź cementowa (d = 6 cm),
3. folia polietylenowa (d = 2 mm, λ = 0,400 W/mK),
4. styropian „w innych przypadkach” (d = 15 cm),
5. strop Akermana o grubości pustaka 18 cm,
6. tynk cementowo-wapienny (uwzględniony w oporze cieplnym stropu).
Odp.: U = 0,262 W/m2K.
Zadanie 7
Dobierz (oblicz) grubość warstwy styropianu x dla stropu z zadania 6, tak aby współczynnik przenikania ciepła U wynosił 0,20 W/m2K.
Odp.: x = 20,3 cm. (Należy dobrać odpowiednią grubość dostępną w handlu.)
Zadanie 8
Oblicz współczynniki przenikania ciepła Ug dla podłogi na gruncie w pierwszej strefie podłogi. Całkowity opór cieplny
podłogi RT wynosi 2,9 m2K/W.
Odp.: Ug = 0,294 W/m2K.
Zadanie 9
Oblicz współczynniki przenikania ciepła Ug dla podłogi na gruncie w drugiej strefie podłogi. Całkowity opór cieplny
podłogi RT wynosi 2,9 m2K/W. Szerokość strefy 6 m. Wysokość górnej powierzchni podłogi od poziomu zwierciadła
wody gruntowej wynosi 10 m.
Rozwiązanie:
Rg = 0,9 m2K/W (z tablicy)
1
1
Ug =
=
= 0,263 W/m2K
RT + R g 2,9 + 0,9
Rg max = 0,57 Z + 0,09 = 0,57 ⋅10 + 0,09 = 5,79 m2K/W
Zadanie 10
Oblicz współczynniki przenikania ciepła Ug dla podłogi na gruncie w drugiej strefie podłogi. Całkowity opór cieplny
podłogi RT wynosi 2,9 m2K/W. Szerokość strefy 6 m. Wysokość górnej powierzchni podłogi od poziomu zwierciadła
wody gruntowej wynosi 1 m
Rg = 0,9 m2K/W (z tablicy)
1
1
Ug =
=
= 0,281 W/m2K
RT + Rg 2,9 + 0,66
Rg max = 0,57 Z + 0,09 = 0,57 ⋅1 + 0,09 = 0,66 m2K/W
Zadanie 11
Oblicz współczynniki przenikania ciepła Ug dla podłogi na gruncie w drugiej strefie podłogi. Całkowity opór cieplny
podłogi RT wynosi 2,65 m2K/W. Szerokość strefy 15 m. Wysokość górnej powierzchni podłogi od poziomu zwierciadła
wody gruntowej wynosi 2,0 m
Odp.: Ug = 0,258 W/m2K.
Zadanie 12
Oblicz współczynniki przenikania ciepła Ug dla ściany przyległej do gruntu. Całkowity opór cieplny ściany RT wynosi
2,9 m2K/W. Zagłębienie ściany H wynosi 1,25 m
Odp.: Ug = 0,299 W/m2K.
Strona 3