13

Введение

В строительной теплофизике изучаются явления передачи теплоты, переноса влаги, фильтрации воздуха применительно к вопросам строительства.

Для рассмотрения процессов тепло- и массообмена, создающих микроклимат помещения, необходимо знать:

• требования к характеристикам внутреннего климата и факторы, влияющие на них;

• законы взаимодействия ограждений с внутренней и наружной средами;

• тепло- и массообменные процессы обогревающих и охлаждающих поверхностей и потоков воздуха систем кондиционирования в помещении;

• явления, происходящие в конструкциях при передаче через них теплоты, влаги и воздуха;

• характеристики наружного климата и законы их изменения.

Климат нашей страны исключительно многообразен. В районе Оймякона (Якутия) расположен полюс холода обжитых районов Земли, где температура понижается до - 71^оС при среднегодовой температуре - 17^оС. Полюс абсолютного холода Земли расположен в районе станции Восток в Российском секторе Антарктиды, где температура понижается до - 86,4^оС при среднегодовом ее значении около - 50^оС. Во многих пунктах побережья Ледовитого океана отопительный период продолжается круглый год, в то время как в южных районах страны он продолжается не более 3-х месяцев. Но в этих районах необходимо защищать здания от перегрева солнечной радиацией и обеспечивать искусственное охлаждение помещений в течение жаркого периода года.

Строительная теплофизика рассматривает вопросы, относящиеся к области деятельности специалистов по конструкциям зданий и по отопительно-вентиляционным системам. Теплотехники-строители занимаются вопросами создания микроклимата в помещениях, применяя системы кондиционирования (отопления - охлаждения и вентиляции) с учетом влияния наружного климата через ограждения. Строителей, специалистов по конструкциям зданий интересует режим ограждений под действием внутреннего и наружного климатов в связи с долговечностью конструкций и их эксплуатацией.

Настоящий курс лекций написан для студентов специальности 290700 - Теплогазоснабжение и вентиляция, которым в дальнейшем придется решать вопросы, относящиеся к строительной теплотехнике. При изложении материала учитывалось наличие в учебном плане специальности дисциплин: термодинамика и тепломассообмен; гидравлика и аэродинамика; отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха; теплоснабжение. Это обстоятельство позволило сократить курс и избежать изложения общих вопросов из смежных дисциплин.

Задача курса лекций состоит в том, чтобы научить будущего инженера правильно устанавливать прогноз теплового, влажностного и воздушного режимов зданий, его отдельных помещений и конструкций, с тем, чтобы принять оптимальные (с гигиенической, технической и экономической точек зрения) технические решения при проектировании и эксплуатации систем кондиционирования микроклимата.

1. Теплообмен в помещении

1.1. Тепловой режим помещения

Тепловым режимом помещения в здании называется совокупность всех факторов и процессов, определяющих тепловую обстановку в нем.

Наружные ограждения (пассивные элементы систем кондиционирования микроклимата) защищают помещения от непосредственных атмосферных воздействий, а системы кондиционирования воздуха, включающие системы охлаждения - нагрева воздуха и вентиляции (активные элементы систем кондиционирования микроклимата), поддерживают определенные параметры внутренней среды. Под действием разности наружной и внутренней температур, солнечной радиации и ветра помещение теряет теплоту через ограждения зимой и перегревается летом. Гравитационные силы, действие ветра и вентиляция создают перепады давлений, приводящие к перетеканию воздуха между помещениями и его фильтрации через поры материала и неплотности ограждений. Атмосферные осадки, влаговыделения в помещениях, разность влажности внутреннего и наружного воздуха приводят к влагообмену через ограждения, под влиянием которого возможно увлажнение материалов и ухудшение защитных свойств и долговечности наружных стен и покрытий.

При эксплуатации зданий определяющим является тепловой режим помещений, от которого зависит ощущение теплового комфорта людей, нормальное протекание производственных процессов, состояние и долговечность конструкций здания и его оборудования. Тепловая обстановка в помещении определяется совместным действием ряда факторов: температуры, подвижности и влажности воздуха помещения, наличием струйных течений, распределением параметров воздуха в плане и по высоте помещения, а также радиационным излучением окружающих поверхностей, зависящим от их температуры, геометрии и радиационных свойств. Под действием конвективного и лучистого теплообмена и процессов массопереноса температура воздуха и поверхностей в помещении взаимосвязаны и оказывают воздействие друг на друга.

Для изучения формирования микроклимата, его динамики и способов воздействия на него нужно знать законы теплообмена в помещении.