3.2. Особенности теплопередачи через отдельные конструкции ограждений при стационарном режиме

Стационарная теплопередача через характерные конструкции наружных ограждений рассматривается в специальной технической и справочной литературе, например [7, 2]. В них приведено решение следующих задач теплообмена в стационарных режимах теплопередачи.

Интенсивность теплопередачи при двухмерном температурном поле, возникающем при наличии в конструкции теплопроводных включений в виде обрамляющих ребер панелей, обрамлений оконных проемов, внутренних и внешних выступающих частей, примыкании внутренних конструкций к наружным и т.д. Теплопередача через «тонкое» и «толстое» ребро, которая широко распространена в отопительной технике, при расчете передачи теплоты через перегородку или внутреннее перекрытие в стыке с наружной стеной. Теплопередача ограждения с проемом в виде откоса оконного проема, который можно представить как торец "толстого" ребра.

Приведено два метода расчета двухмерных температурных полей в инженерной практике: метод сеток и графический метод. Показано, что изменения в конструкции ограждения (угол, стык, откос, включения и пр.) вызывают нарушение одномерности температурного поля на расстоянии до двух калибров по ширине ограждения. Поэтому для всех случаев двухмерных полей в ограждении введен так называемый фактор формы f, определяемый для двух калибров. За один калибр для реальных ограждений (многослойных, имеющих конечные значения сопротивления теплообмену) принимают условную толщину однородного ограждения с сопротивлением теплопередаче R_о и коэффициентом теплопроводности l. Ширина а_i в два калибра для определения фактора формы равна:

а_i = 2l R_о (3.4)

В расчете потерь теплоты помещением площадь ограждений принимают по наружному обмеру. В этом случае f следует определять по наружной поверхности.

Даны решения задач теплопередачи через конструкции ограждений со сквозными и несквозными теплопроводными включениями. Определяются две величины: наинизшая температура на внутренней поверхности ограждения в зоне включения; теплопотери через эту зону.

3.3. Приведенное сопротивление теплопередаче сложного ограждения

Конструкции ограждений современных зданий из крупноразмерных элементов имеют определенное своеобразие. По площади наружной стены практически нет участков, в пределах которых передачу теплоты можно было бы считать проходящей по одномерной схеме. За счет этого потери теплоты по всей площади ограждения оказываются часто большими, чем теплопотери, рассчитанные в предположении одномерности температурного поля. В практике проектирования проведение такого расчета оказывается сложным.

Для правильного расчета теплопотерь через ограждения сложной конструкции используют так называемое приведенное сопротивление теплопередаче ограждения R_о.пр. Приведенным называется сопротивление теплопередаче такого условного ограждения с одномерным температурным полем, потери теплоты через которое при одинаковой площади равны теплопотерям сложного ограждения с двухмерным температурным полем.

В результате рассмотрения теплопередачи в двухмерных элементах определены факторы формы f_i для каждого случая. В табл. 3.1 дан сводный перечень их значений.

Т а б л и ц а 3.1

Значения факторов формы элементов ограждения

Характерный двухмерный элемент ограждения	Фактор формы fi характерного элемента для ширины в два калибра
	по наружному обмеру	по внутреннему обмеру
Наружный угол, fуг	0,68	1,18
Внутренний угол, fуг	1,18	0,68
Откос проема в ограждении, fотк	1,50	1,50
Стык однородного внутреннего и наружного ограждений (в одну сторону от оси стыка), fст	fст по графику (рис. 3.4)	fст +
Теплопроводное включение (в одну сторону от оси включения), fвкл	fвкл по формуле (3.5)

Фактор формы равен величине:

f_вкл = 1 + (k_т.в - k) (3.5)

В формуле (3.5) k и k_т.в - коэффициенты теплопередачи, рассчитанные соответственно по сечению основной конструкции ограждения и по сечению теплопроводного включения. Остальные значения принимаются по формуле (3.4).

Рис. 3.4. График зависимости фактора формы f_ст для стыка наружной стены и внутренней перегородки от отношения d₂/d₁: 1 - по наружному обмеру; 2 - по внутреннему обмеру

Величины f показывают, во сколько раз общие теплопотери через единицу длины характерного элемента шириной в два калибра больше основных. Общие теплопотери ограждениями, имеющих несколько двухмерных элементов разной протяженности и с различными значениями f можно определить в виде суммы:

Q = F_о(t_в - t_н) + + Sа_{f i} (f_i -1) (t_в - t_н) (3.6)

С помощью приведенного сопротивления теплопередаче R_о.пр величина Q может быть определена по формуле

Q = F_о(t_в - t_н) (3.7)

Приравнивая (3.6) и (3.7), получим аналитическую зависимость для определения R_о.пр ограждения в виде

R_о.пр = R_о (3.8)