Расчет температурного поля в многослойной конструкции
Определим температуры на границах слоёв многослойной конструкции наружной стены, тепловой поток и глубина промерзания при следующих данных: 
Рисунок 2.1 – Наружная стена здания
- железобетон
λ 1 = 2,04 Вт/( м ∙°С); S1 = 19,70 Вт/(м2 ∙°С);
- плиты торфяные теплоизоляционные
λ 2 = 0,08 Вт/( м ∙°С); S2 = 2,34Вт/(м2 ∙°С);
- цементно-песчаный раствор
λ 3 = 0,93Вт/( м ∙°С); S3 = 11,09 Вт/(м2 ∙°С);
Рисунок 2.2 – Изменение температуры в наружной стене
Определяем термическое сопротивление каждого слоя материала:
Для определения тепловой инерции стены находим термическое сопротивление отдельных слоев конструкции по формуле:
,
где δ – толщина рассматриваемого слоя, м ;
λ – коэффициент теплопроводности данного слоя, Вт/(м∙°С).
Вычислим термическое сопротивление отдельных слоев:
- железобетон
(м2 ∙ ºС)/Вт;
- плиты торфяные теплоизоляционные
(м2 ∙ ºС)/Вт;
- цементно-песчаный раствор
(м2 ∙ ºС)/Вт;
=0,147+2,863+0,032=3,042 (м2 ∙ ºС)/Вт.
Определим тепловой поток через трехслойную конструкцию при разности температур двух сред:
Вт/м2,
где tв - температура внутреннего воздуха, °С;
tн - температура наружного воздуха, °С .
Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:
,
где tx - температура в любой точке конструкции, °С;
Rx - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t1 и tx, (м2 ∙ ºС)/Вт.
ºС;
ºС;
ºС;
ºС;
Граница промерзания находится в слое торфяных плит.
Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:
;
Отсюда х=0,09 м;
Общая глубина промерзания в этом случае составит:
δпр = х+0,03=0,12м.
Рисунок 2.2 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое
Рассмотрим данную задачу в случае, когда температура наружного и внутреннего воздуха поменяны друг с другом .
Рисунок 2.3 - Изменение температуры в наружной стене
Значение термического сопротивления всей конструкции и теплового потока в этом случае останется прежним:
0,147+2,863+0,032=3,042 (м2 ∙ ºС)/Вт.
Вт/м2.
Определяем температуры на границах слоев конструкции по формуле:
,
где tx - температура в любой точке конструкции, °С;
Rx - часть термического сопротивления, находящегося между плоскостями c температурами t1 и tx, (м2 ∙ ºС)/Вт.
ºС;
ºС;
ºС;
ºС;
Граница промерзания находится в слое торфяных плит.
Определяем глубину промерзания в теплоизоляционном слое и составляем пропорцию:
;
Отсюда х=0,1 м
Общая глубина промерзания в этом случае составит:
δпр =0,3+х =0,4м.
Рисунок 2.4 – Глубина промерзания в теплоизоляционном слое
Вывод: Глубина промерзания, в первом случае составляет 120 мм, во втором случае 400 мм. Экономически целесообразнее делать теплоизоляция как представлено в первом случае, при этом точка росы переносится в теплоизоляционный слой и стена незначительно промерзает в отличие от теплоизоляция, которая представлена во втором случае. При наружной теплоизоляции ограждающая конструкция аккумулирует тепло, потери тепла минимальны.