Строительная теплотехника

Рассматривает теплозащитные и санитарно – гигиенические качества ограждающих конструкции зданий. Указанные качества зависят:

• От свойства ограждающей конструкции;

• От характера и величины внешних воздействий, температуры и влажности наружного воздуха;

• От количества и характера атмосферных осадков, направления и скорости ветра.

Исходя из вышеизложенного вопросы строительной теплотехники рассматриваются в сочетании с данными строительной климатологии.

Строительная климатология – наука изучающая для различных географических районов условия климатического режима, подлежащий учету при проектирования.

При расчете теплозащитных свойств ограждающих конструкции рассматривают сопротивление теплопередачи - R_o.

Процесс перехода теплоты через ограждающую конструкцию состоит из 3-х этапов:

1. тепловосприятия с внутренней стороны (со стороны более нагретого воздуха);

2. теплопроницания через ограждения;

3. теплоотдачи с наружной стороны (со стороны более холодного воздуха).

На каждом этапе тепловому потоку приходится преодолевать соответствующие термические сопротивления, из которых складывается и сопротивление теплопередаче - R_o.

- для многослойного ограждения

R_o = 1/α_в +Σ R_i + 1/ α_{н ,}

Где R_i = δ _i / λ _i- термическое сопротивление i-го слоя;

δ _i – толщина i-го слоя, м;

λ _i- расчетный коэффициент теплопроводности, Вт/(м · С^о);

α_н – коэффициент конвективной теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м · С^о);

α_в – коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждения, Вт/(м · С^о);

Основные принципы конструирования ограждающих конструкций, вытекающие из теплотехнических требований, заключаются в следующем. Величина - R_o должна быть на меньше требуемого по санитарно – гигиеническим условиям значения - R_o ^тр, зависящего от назначения помещения, его температурно-влажностного режима, вида ограждения, а также местных климатических условий:

п (t_в – t_н)

R_o ^тр =___________

∆ t^н α_в

Где п – коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху;

t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, С^о;

∆ t^н – нормируемый температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждения, С^о;

t_н – расчетная температура наружного воздуха – зимняя, принимается с учетом тепловой инерции – D;

Величина, определяющая теплоустойчивость ограждения, является его тепловая инерция – D, характеризующая свойство конструкции сохранять или медленно изменять распределение температур внутри конструкции.

Тепловая инерция – величина безразмерная.

Тогда:

D =Σ R_i S _i

Где S _i - коэффициент теплоусвоения материала i-го слоя, Вт/(м · С^о).

Для конструкции:

• малой инерционности D › 1,5

• средней инерционности D › 4

• безинерционных D › 1,5

• большой инерционности D › 7

Воздухопроницаемость – свойство ограждения пропускать через себя воздух.

Фильтрация наружного воздуха сквозь ограждения происходит в основном по двум причинам:

1. тепловой напор, возникающий вследствие разности температур воздуха внутри и вне здания в холодный период года.

2. ветровой напор, который создает избыточное давление на отдельных участках ограждений.

Степень воздухопроницаемости – i [ кг/ (м·с·Па)]

Коэффициент воздухопроницаемости численно равен массе воздуха (кг), фильтрующего в 1 сек. через 1 м ² поверхности материала при его толщине в 1 м и при перепаде давления 1·Па.

Для оценки воздухопроницаемости ограждения определяют его сопротивления воздухопроницанию (м²·с·Па/кг)

_n

R_ou = Σ · R_u,

ⁱ

где R_u =δ / i, (Па·с/кг)

δ – толщина i-го слоя;

Для расчета ограждения на воздухопроницаемость находят - R_ou и сравнивают ее с нормативной величиной требуемого сопротивления воздухопроницанию - R_ou ^тр , которая зависит от требуемого сопротивления теплопередаче и расчетной скорости ветра

R_ou ^тр = Σ ∆р _i,

где Σ – коэффициент, принимаемый для жилых и общественных зданий равным – 2; Σ = 2;

∆р _i - расчетная разность давлений от теплового напора и ветра, мм вод. ст.

υ² ρ_н

∆р _i = ______; (мм вод . ст. или Па)

g

где υ – скорость ветра, м/с;

ρ_н – объемная масса наружного воздуха, кг/м³;

g = 9,81 м/с² – ускорение силы тяжести.

Избыточное давление при расчете инфильтрации через ограждения определяется:

∆R_t = 0,7 Н (ρ_н – ρ_в); (Па)

Где ρ_в – объемная масса теплового воздуха;

Н – наибольшее расстояние между центрами приточных и вытяжных проемов, м;

Тогда:

∆Р = ∆ р _i + ∆ р _t;