Теплоустойчивость ограждения. Теплоустойчивость помещения. Процесс общего теплообмена и поглощения тепла в помещении. Показатели теплоусвоения, теплопоглощения и теплообмена в помещении.- 1 час

Аналитическое решение задачи о затухании температурных колебаний в ограждениях

Температура наружного воздуха непрерывно изменяется, претер­певая сезонные, суточные и более короткие по продолжительности колебания. Тепловыделения и аккумуляция тепла в помещении в результате функциональных процессов и работы систем кондицио­нирования микроклимата также постоянно меняются. В связи с этим изменяется температура внутреннего воздуха, поверхностей и от­дельных слоев ограждения.

Ограждения по-разному реагируют на колебания температуры. Одни быстро изменяют температуру вслед за наружным или внут­ренним воздухом, другие медленно, поэтому колебания температуры наружного воздуха через одни ограждения скорее передаются к их внутренней поверхности и к воздуху помещения, чем через другие. Это свойство ограждения связано с их теплоустойчивостью.

Теплоустойчивость есть свойство ограждения сохранять относи­тельное постоянство температуры при колебаниях теплового потока.

Наиболее просто рассматривать свойство теплоустойчивости ог­раждений при правильных гармонических колебаниях. Периодические колебания температуры наружного или внутреннего воздуха, раз­личного вида теплопоступления в помещения часто можно без особой погрешности представить в виде правильных гармонических колеба­ний или суммой ряда гармоник. Общее влияние сложного изменения условий теплообмена на тепловой режим ограждения или помещения может быть представлено в виде суммы частных результатов воздей­ствий отдельных правильных гармоник. Поэтому изучение свойств ограждений при действии правильных периодических колебаний имеет прямое практическое приложение.

Теплоустойчивость ограждений является фундаментальной проб­лемой строительной теплофизики, которая в настоящее время разра­ботана достаточно полно. Поэтому здесь рассмотрено точное - аналитическое ре­шение задачи о передаче температурных колебаний через многослойное ограж­дение. Решение приводится в форме, которая в дальнейшем принята за основу при изложении инженерного метода расчета теплоустой­чивости.

Для упрощения вывода основных расчетных фор­мул точного аналитическо­го решения сначала рас­смотрим задачу о затуха­нии колебаний, когда средняя температура воз­духа с наружной t_но и внутренней t_в сторон ог­раждения одинакова и рав­на нулю.

Общая физико-математическая постановка задачи следующая. Температура наружной среды изменяется, совершая правильные гармонические колебания с периодом Т и амплитудой A_tн около сред­ней температуры t_но = 0 = const. Температура внутренней среды не­изменна t_в = 0 = const. Заданы коэффициенты теплообмена на по­верхностях α_в и α_н, теплофизические характеристики λ, сρ и толщи­ны δ материальных слоев ограждения.

Задача состоит в определении затухания колебаний температуры в толще и на поверхностях ограждения, т. е. в определении темпе­ратуры t(x, z) в любом сечении х в произвольный момент времени z.

Таким образом, имея по условиям задачи данные о колебании тем­пературы наружной среды, коэффициенты теплообмена α_в и α_н и все характеристики самого ограждения, с помощью коэффициентов за­тухания можно рассчитать изменения температуры в любом сечении - в том числе, на внутренней поверхности ограждения.

Расчет по точным форму­лам несложен, но для его проведения нужно пользо­ваться комплексными числа­ми, гиперболическими функ­циями, использовать специ­альные таблицы или графи­ки. На практике обычно поль­зуются приближенным инже­нерным методом. Исходные данные при проектировании часто заданы приближенно, в связи с этим большая точ­ность расчетов оказывается вообще необоснованной и ненужной.