книги из ГПНТБ / Ильинский В.М. Строительная теплофизика (ограждающие конструкции и микроклимат зданий) учеб. пособие
.pdfТребуется определить, можно ли вести заполнение блоками в одной плоско сти с каркасом с тем, чтобы элементы последнего пересекали всю толщину сте ны (рис. IV .10).
а0,15
|
Отношение |
■— |
|
= — - |
= 0 ,6 0 ; |
тогда по табл. IV.2 ^ =0,83. |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
8 |
|
|
0,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление |
теплопередаче |
заполнения |
|
стены |
из |
пенобетонных блоков: |
|||||||||||||
Здесь |
|
|
R0 — 0,133 + |
0 25 + |
0,05 = |
1,31 |
|
град-м2-ч;ккал. |
объемном |
весе |
||||||||||
0,22 — коэффициент |
теплопроводности |
пенобетона |
при |
|||||||||||||||||
800 |
кг/м3 |
и сухих условиях эксплуатации. |
|
( |
|
|
Яо |
|
|
|
|
|
||||||||
|
Это сопротивление |
теплопередаче |
превышает = нормируемую |
величину |
||||||||||||||||
0,62 |
|
|
ч |
|
примерно в |
2,1 р а з а !т .е .,^ у |
1,31 |
\ |
При |
этой |
||||||||||
|
|
|
|
= 2,11. |
||||||||||||||||
|
|
град • м2 ■ /ккал |
|
|
|
величина Ѳ |
равна |
|
1,83 |
(табл. ІѴ.З). и необходимое |
||||||||||
величине отношения R0/R рР |
|
|||||||||||||||||||
сопротивление |
теплопередаче конструкции |
по |
теплопроводному |
включению: |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
0 |
Ѳ + |
-п |
|
1,31-0,83 |
= |
0,41 |
град-м2-чіккал. |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
1,83 + |
0,83 |
|
|
|
|
|
|
Фактическое сопротивление теплопередаче элемента бетонного каркаса (бе тон с кирпичным щебнем в сухих условиях эксплуатации Х=0,80 ккал/м-ч-град):
0,25
R'o= 0,133 + 0,80 + 0,05 = 0,49 град-м2-я]ккал.
что практически равно необходимому.
Таким образом, при высоких теплозащитных свойствах стен су хих помещений сквозные элементы бетонного каркаса с ограничен ным поперечным сечением не всегда являются причиной появления конденсата на внутренней поверхности стены *.
В отапливаемых зданиях с более теплопроводными элементами каркаса из железобетона или стали необходимо располагать такие элементы у внутренней поверхности стен, не заглубляя их в кон струкцию даже в сухих помещениях.
При облегченнных ограждающих конструкциях, малая толщина которых достигается за счет применения эффективных утеплителей, расположение ограждения с внешней стороны каркаса является обязательным правилом.
• Теплопроводные включения в стенах из легкобетонных камней или блоков могут быть образованы за счет большей теплопровод ности строительного раствора, примененного для'заполнения швов.
* Это подтверждается практикой эксплуатации термических, кузнечных и других сухих и хорошо вентилируемых цехов. Однако и в таких цехах следует избегать расположения элементов каркаса вблизи наружных углов, где величина коэффициентов тепловосприятия а в меньше чем на поверхности плоских участков стены, что связано с возможностью понижения температуры в зоне углов.
Сквозное пересечение стен указанных выше помещений элементами каркаса возможно преимущественно в том случае, если эти элементы выполнены из бето на с небольшой теплопроводностью (с легкими заполнителями и небольшим про центом армирования) и имеют небольшое поперечное сечение.
160
Теплофизический расчет сопряжений между блоками и камнями с заполнением стыков тяжелым раствором может быть выполнен при использовании выражения (IV.11).
|
Пример |
ІѴ.З. |
tДля жилых домов в местности с расчетной температурой на |
|||||||||||||||
ружного |
воздуха |
н= —34°, проектируется применение стен толщиной |
6 |
= 0,25 |
м |
|||||||||||||
из блоков ячеистого бетона. Требуется |
установить, |
|
можно ли вести |
кладку |
||||||||||||||
на цементно-песчаном растворе, если толщина швов а = 0,015 |
м. |
|
|
|
|
|||||||||||||
Отношение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
а/ 8 |
0,015 |
0,06; тогда |
по табл. |
I V .2 т) = 0 ,2 7 . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
= 0,25 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Сопротивление стены теплопередаче: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Ro |
= |
|
0,02 |
0,25 |
0,02 |
|
|
|
|
град-м2-ч/ккал, |
|
|
|||||
|
|
|
0,133 + —— + —— + |
—— + 0,05 = 1,24 |
|
|
|
|
|
|
||||||||
где |
0,60; |
|
|
|
U,o0 |
0 ,25 |
0,/5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,25; 0,75 — коэффициенты теплопроводности внутренней фактуры, |
|||||||||||||||||
ячеистого бетона с объемным весом 800 |
кг/м3 |
и наружной фактуры. |
|
|
|
|||||||||||||
|
Нормируемое |
сопротивление стены теплопередаче /?цр =1,16 |
град ■м2 ■ч/ккал. |
|||||||||||||||
|
Сопротивление теплопередаче стены по шву |
(при |
X |
цементно-песчаного рас |
||||||||||||||
твора равном 0,80): |
0,25 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
0,05 = |
0,49 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
R0, = 0 ,1 3 3 + |
град-м2-ч/ккал, |
|
|
|
||||||||||
тогда как по IV.11 требуется: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
*0 = 8 -И |
1,24-0,27 |
|
= 0,44 |
град- м2-ч/ккал. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Röf\ |
0,49 + |
0,27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь величина 0= 0,49 определена интерполяцией по табл. ІѴ.З для Ro
Rотр
1,24 = -!— = 1,07.
1,16
Разница между необходимым и имеющимся сопротивлениями теплопереда че по шву незначительна (0,49—0,44=0,05) и появление конденсата на внутрен ней поверхности швов в большой мере будет зависеть от колебаний влажности воздуха в помещении, а также от степени увлажнения цементного камня в шве и от действительной величины его коэффициента теплопроводности. При уменьшении коэффициента теплопроводности цементно-песчаного раствора, например, до 0,65 ккал/м ■ч • град, что соответствует сухому состоянию мелко пористого цементного камня, вероятность конденсации в местах расположения швов полностью устраняется, даже при кратковременных повышениях влажно сти воздуха в помещении.
Вероятность конденсации влаги на внутренней поверхности стен из легко бетонных камней и блоков в местах расположения швов особенно велика во влажных климатических районах, где раствор, заполняющий шов, может быть увлажнен атмосферной влагой. В этом случае выполнение швов с пустотой внутри препятствует капиллярным перемещениям влаги по всей толщине стены, обеспечивает быстрое высыхание затвердевшего раствора после возможных эпи зодических увлажнений и одновременно увеличивает сопротивление теплопере даче конструкции в месте шва.
6—3106 |
161 |
О’07 |
|
|
11 |
|
Таким |
конструктивным |
приемом при |
|||||
|
Рис. IV. |
. Лег |
возведении |
стен |
предотвращается |
также |
||||||
|
возможное промерзание швов, что в особен |
|||||||||||
|
|
кобетонные |
ности важно |
для |
суровых |
климатических |
||||||
|
камни с профи |
районов |
с |
повышенной |
влажностью. |
|
||||||
|
|
лированной |
Внутренние пустоты в швах могут быть |
|||||||||
|
нижней |
поверх |
образованы при помощи стальной или де |
|||||||||
|
ностью для |
по |
ревянной рейки-шаблона, укладываемой на |
|||||||||
|
лучения |
пустот |
поверхность камня |
при нанесении раствора, |
||||||||
|
1 |
швах |
|
2 — |
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
в |
раство |
а также при использовании легкобетонных |
|||||||||
|
ра: |
|
||||||||||
|
|
— раствор; |
про- |
камней с профилированной нижней поверх |
||||||||
|
воздушная |
ностью, |
получаемой |
при |
изготовлении |
|||||||
|
|
слойка |
|
(рис. IV.11). |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Стена из ячеистобетонных камней, рас |
|||||||
|
|
|
|
|
смотренная |
в |
предыдущем примере, |
полно |
стью удовлетворяет теплофизическим требованиям даже при повышении влажно сти помещения до 60% в том случае, если швы будут выполнены пустотными.
В самом деле, сопротивление теплопередаче пустотного шва
, |
0,25 — 0,07 |
0,61 град- м^-ч'\ккал, |
R0 = 0,133 + |
------------------+ 0 ,2 0 + 0,05 = |
|
где 0,20 — термическое |
сопротивление воздушной |
прослойки по табл. I—8. Эта |
величина сопротивления теплопередаче пустотного шва превышает требуемое значение при влажности <р=60%:
Rr, |
1,24-0,27 |
= 0,52 |
град-м?-чІккал. |
|
0,38 + 0,27 |
|
В действительности сопротивление теплопередаче пустотного шва будет еще выше за счет сухого состояния и меньшего значения коэффициента теплопровод ности цементного камня.
Пользуясь формулой IV. 12, легко вычислить значения температуры на по верхности теплопроводных включений, обращенной в помещение.
Пример 1Ѵ.4. Вычислить температуру на внутренней поверхности стены из пенобетонных блоков (см. пример ІѴ.2) и на поверхности бетонного каркаса, пересекающего эту стену, при расчетной температуре наружного воздуха —30°.
Сопротивление |
теплопередаче |
стены |
из |
пенобетонных |
|
блоков |
R0 = |
||||||||
= 1,50 |
град-м2-ч/ккал, |
а |
элемента |
|
бетонного каркаса |
R0'= |
0,49 |
град-м2-ч/ккал. |
|||||||
Температуру |
на |
|
внутренней |
|
поверхности |
стены вычисляем |
по формуле |
||||||||
(1.24, а): |
|
|
|
#В = |
15,0 |
15,0 + |
30,0 |
0,133 = |
11,00°. |
|
|||||
|
7 В .II ---- |
|
|
R o |
|
||||||||||
Отношение |
|
|
|
1,50 |
|
||||||||||
|
|
КЯо |
1,50 |
= |
3,06; |
величина коэффициента |
г] = 0,83 (см. |
||||||||
пример ІѴ.З). |
|
|
|
0,49 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Температура на внутренней поверхности бетонного каркаса, пересекающего |
|||||||||||||||
заполнение стены |
(IV .12): |
|
11.0 — 0,83 ( 3 ,0 6 - |
1) (15,0 — 1 1 ,0 )= 4,20°. |
|||||||||||
|
— 1} (ß — 1) (/в — ^в.п) = |
Такой же результат может быть получен расчетом по формуле (IV. 13).
Приведенные выше приближенные способы теплофизических расчетов теплопроводных включений относятся к однородным ог
162
раждающим конструкциям с теплопроводными включениями про стейшей геометрической формы и при этом расположенными на значительном удалении друг от друга, что исключает влияние со седних включений на процессы перетекания тепла.
Для других видов ограждающих конструкций и более сложной формы или более близкого расположения теплопроводных включе ний, что часто встречается в практике проектирования, простых рас четных формул не существует.
Исключение представляет инженерный метод расчета темпера туры на поверхности вертикальных стыков трехслойных панелей, предложенный Ф. В. Ушковым на основе исследования большого количества температурных полей подобных стыков.
Обычно к вертикальному стыку панелей жилых зданий примы кает поперечная перегородка, влияющая на распределение темпе-
Рис. IV .12. Схема горизонтального стыка трехслойных панелей с примы
2 |
кающей поперечной3перегородкой: |
||||||
1 |
— железобетонные |
элементы |
Q панелей; |
||||
|
— утепление |
панелей; — утепление сты |
|||||
ка; 26 — толщина перегородки; |
o |
— коли |
|||||
чество |
тепла, |
передаваемое |
перегородкой |
||||
стыку; |
63 — толщина |
зазора |
между пере |
городкой и ребром панели; б р — толщина ребра, обрамляющего панель
ратур (рис. IV. 12), поскольку по перегородке передается в зону стыка некоторое количество тёпла, пропорциональное эквивалент ному коэффициенту теплопередачи перегородки, равному:
ав.экв=ав ~ ~z ккаліч-м^-град*, |
(IV. 14) |
У"ві |
|
где ав — коэффициент теплообмена на внутренней поверхности пе регородки; Ві — критерий Био для перегородки, характеризующий отношение тепла, поступающего из помещения через ее поверх ность, к количеству тепла, распространяющемуся внутри конструк ции, а именно:
|
Ві = — 8, |
где Л — коэффициент |
теплопроводности материала перегород |
X |
|
ки, ккал/м-ч-град; б — характерный размер перегородки, равный |
|
половине ее толщины, м. |
|
Делением эквивалентного коэффициента теплоотдачи перегород ки на коэффициент теплообмена ее внутренней поверхности, полу
чают относительный |
коэффициент |
интенсификации |
теплообмена |
||||
* Количество |
тепла |
Qo, |
передаваемое перегородкой |
стыку, Q = |
|||
= 280оа в^7|= |
ккаліч-м, |
где |
25— толщина |
перегородки, Ѳ = *в — |
— темпера |
||
|
|
|
|
0 |
|
турный перепад между температурой внутреннего воздуха и более низкой темпе ратурой в углу у стыка.
6* |
163 |
ссотн между перегородкой и стыком (иначе называемый коэффици ентом оребрения):
аотн= - в'э—= |
(величина безразмерная). |
(IV. 15) |
“ в |
у Ві |
|
Для расчета температуры |
в углу стыка (рис. IV. 12) необходимо |
предварительно вычислить приведенное сопротивление теплопере даче стыка, определяемое по формуле:
R |
о.стыка — |
®п + |
+ |
®р |
(IV. 16) |
|
в п |
83 |
5Р |
|
|
|
|
7?о.П |
Ro.3 |
Ro.p |
|
где бп— половина толщины |
перегородки; б3 — толщина |
зазора |
между перегородкой и ребром панели; бр — толщина обрамляюще го ребра; R0.п; R0 .3 ',Ro.-p— сопротивления теплопередаче панели в сечениях по оси перегородки, зазору и обрамляющему ребру.
При вычислении R0.uтермическое сопротивление перегородки и
сопротивление тепловосприятию принимаются:/?в>п = —-— . После Gв^отн
этих предварительных вычислений, для приближенного расчета минимальной температуры в углу стыка (ув.п можно пользоваться формулой:
£п=ч— |
• |
(іѵ.іба) |
'мэ. стыка |
А Ң- G 0TH |
|
Результат, получаемый по этой приближенной формуле, обычно от клоняется не более чем на 1° от значений температуры в углу, уста новленных точным расчетом двумерного температурного поля.
Пример |
IV.5. |
Определить |
наинизшую |
температуру в углу |
стыка |
трехслой |
||||||||||
ных панелей |
и |
примыкающей к стыку перегородки. Наружная температура —30°, |
||||||||||||||
внутренняя |
4-18°. Общая толщина |
панелей 0,25 |
м\ |
утепление |
минераловатными |
|||||||||||
плитами; перегородка |
бетонная, толщиной |
0,12 |
м |
(рис. IV. 13). Термовкладыш |
||||||||||||
в стыке толщиной 0,04 |
м |
из |
минераловатных плит. Характерный размер (поло |
|||||||||||||
вина |
толщины) перегородки |
бп = 0,06 |
м; |
ширина зазора б = |
0,02 |
м; |
толщина |
|||||||||
ребра |
6 |
Р = 0,04 |
м. |
|
Био |
для |
рассматриваемой |
перегородки |
В і : |
«в |
||||||
Величина критерия |
I |
7,5 = ~ 0,06 = 0,321, где 7,5 и 1,4 — коэффициент тепловосприятия поверхности и
коэффициент теплопроводности бетона; относительный коэффициент интенсифи
кации теплообмена между перегородкой и стыком: аотн = Ѵт = 1,765. Сопро тивление теплопередаче панели по оси стыка и перегородки:
|
= 0,05 + |
0,04 |
0,02 |
0,04 |
0,10 |
- - |
= 1,41 |
|
R, |
—— + |
0,04 0 ,0 8 + |
|
град■м?-ч/ккал, |
||||
|
|
0,2 |
1,2 |
6 |
|
|
||
где 0,2; 0,04; |
0,08; |
|
7 ,5 -1 ,/ о |
|
|
|||
1,2 — коэфициенты |
теплопроводности мастики, упругой |
164
прокладки, |
минераловатных |
плит, заполняющего |
стык бетона; |
1 |
|||||||
.7,5-1,765 |
|||||||||||
^в^отн |
|
RB,n 1 |
для перегородки. |
|
|
|
|||||
|
/ |
|
|
|
|
||||||
= --------------= |
|
|
|
|
|
||||||
Сопротивление теплопередаче стыка по зазору между перегородкой и па |
|||||||||||
нелью: |
:0 ,0 5 + |
0,06 |
+ |
0,04 |
0,15 |
+ 0,133 = |
0,86 |
|
|
||
R, 3 |
1>2 |
0,08 + |
1,2 |
град-м2-ч\ккал. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сопротивление теплопередаче стыка по ребру панели:
0,25
R0 р = 0,05 + — — + 0,133 = 0,39 град-м2-ч\ккал.
1,2
Среднее приведенное сопротивление стыка теплопередаче (IV. 16):
|
Рис. |
IV .13. Конструкция |
горизонтального |
|||||
|
стыка— вкладыштрехслойныхиз мннераловатныхпанелей плит(с примыкаюу=300 |
|||||||
|
1 |
—бетон,щей к стыку перегородкой): |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
KSjMz; |
|
|
2 |
|
укладываемый на месте; 3— ребра па |
|||||
|
нелей; |
4 — утепление |
панелей |
минераловатными |
||||
|
плитами; 5 |
— упругая |
прокладка; 6 — эластичная |
|||||
|
|
0,06 + |
0,02 + |
мастика |
|
|||
RQ. |
|
0,04 |
+ |
0,12 |
||||
|
|
0,06 |
0,02 |
0,04 |
|
0,042 + 0,027 + 0,102 |
||
|
|
1,41 + |
0,86 + |
0,39 |
|
|
0,12
0,167 = 0,72 град-м2-чІккал.
Тогда наинизшая температура в углу составит:
*•R |
*•Н ~ |
" |
18 + 30 |
ІВ 'RC |
t |
||
/ |
9 |
18,0 — 0,72 - - 0, 133 1 + 1,765 |
|
|
= |
1 + «отн |
|
|
18,0 — 6,50 = 11,50°. |
Точный расчет температурного поля мог бы установить значение для
*1п= 12,1*.
165
§5. ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМОСТЬ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ
Впредыдущих разделах рассматривалось распределение темпе ратур, устанавливающееся внутри ограждающих конструкций ввиду наличия разности температур внутреннего и наружного воз духа и возникающих под влиянием этой разности процессов тепло передачи.
Температурное поле и теплотехнические качества конструкций могут существенно измениться при совместном действии процессов передачи тепла и фильтрации воздуха через ограждения зданий.
Фильтрация холодного наружного воздуха, возникающая под влиянием ветра и теплового напора, вызывает увеличение потерь тепла через ограждающую конструкцию и смещение температурно го поля по сравнению с тепловым состоянием конструкции при от сутствии фильтрации. Такое смещение в распределении температур объясняется тем, что часть тепла, проходящего через ограждаю щую конструкцию, затрачивается на нагревание. фильтрующегося холодного воздуха.
Дифференциальное уравнение теплопроводности при фильтра ции воздуха выводится в предположении, что температура филь трующегося воздуха и материала равны между собой в любом се чении конструкции, а физические параметры воздуха остаются по стоянными при изменении температуры в пределах этого сечения *. Предполагая, что поток тепла одномерен, а фильтрационный поток совпадает с ним по направлению, или является встречным (т. е. отличается на 180° от направления потока тепла), можно выделить бесконечно тонкий слой конструкции dx и рассмотреть условия его теплового баланса.
При отсутствии фильтрации через этот слой проходит количе ство тепла
Q= —X dt dx
Изменение количества тепла, проходящего через слой dx со ставит:
dx |
___ |
^ |
dx2 |
(а) |
dQ |
|
|
d2t |
|
Если считать, что это изменение происходит только из-за затра ты части тепла на согревание фильтрующегося воздуха на величи ну dt, то можно записать:
dx |
, |
(б) |
|
dx |
к |
* Температура фильтрующегося воздуха практически не отличается от тем пературы материала слоя при малых скоростях фильтрации.
166
где W — количество воздуха, фильтрующегося через ограждающую конструкцию, кг/м2-ч\ с — удельная теплоемкость воздуха при по стоянном давлении, равная 0,24 ккал/кг -град.
Приравнивая правые части уравнений (а) и (б) имеем:
dx2 |
( І Ѵ . 1 7 ) |
dx |
|
Выражение (IV. 17) является |
дифференциальным уравнением |
температурного поля плоской однородной стенки в стационарных условиях теплопередачи при наличии установившейся фильтрации холодного воздуха [55].
В основу уравнения положена математическая аналогия тепло проводности и фильтрации; такая аналогия справедлива для уста новившихся процессов переноса в идеально пористых материальных
средах, с сообщающимися порами, |
размеры которых |
достаточны |
|
для возникновения фильтрационного потока. |
(плотный бетон |
||
Многие плотные строительные |
материалы |
||
и т. д.) не всегда удовлетворяют этим условиям: |
на |
поверхности |
конструкций, выполненных из таких материалов, возникают сопро тивления фильтрационному потоку *, в результате чего он может изменить свое направление — на параллельное внешней поверхно сти конструкции. Сквозной фильтрации при ограниченной разности давлений не возникает, и уравнение (IV. 17) утрачивает свою фи зическую обоснованность.
Однако уравнение (IV. 17) обычно оказывается справедливым для однородных пористых конструкций при значительной разности давлений и использовании экспериментальных значений констант воздухопроницаемости.
Если изобразить многослойную пористую стенку в масштабе термических сопротивлений (R) и считать, что сопротивления филь трационному потоку на границах конструктивных слоев отсутству ют, уравнение (ІѴ.17) примет вид, позволяющий применить его к расчету стационарного температурного поля слоистой ограждающей
конструкции: |
/ |
|
|
|
( I V . 18) |
Это уравнение справедливо для области |
начало ко |
|
ординат расположено со стороны фильтрации |
холодного воздуха. |
Решение дифференциального уравнения (IV. 18) было получено Ф. В. Ушковым [55] в следующем виде:
( I V . 19)
* Возникновение таких сопротивлений характерно при переносе любых видов вещества (массы); для газообразной фазы это будет, например, воздух, любые газы, парообразная влага и т. д.
167
где tx—температура в любой плоскости ограждающей конструк ции при установившейся фильтрации холодного воздуха, град\ tB и ta — соответственно температуры внутреннего и наружного возду
ха, |
град; Rx— термическое |
сопротивление |
части |
конструкции |
||
от |
наружной |
поверхности |
до |
рассматриваемой |
плоскости, |
|
град-м2-ч/ккал\ |
R0— сопротивление теплопередаче всей конструк |
|||||
ции, град-м2-ч/ккал; е — основание |
натуральных логарифмов. |
|||||
|
Распределение температур |
при одномерной |
фильтрации холод |
ного воздуха выражается кривой линией, отклоняющейся в сторо ну более низких значений от прямолинейного распределения темпе ратур, отвечающего условиям теплопередачи при отсутствии филь трации (рис. IV.14),
Рис. IV. 14. Схема распределения температур и потоков тепла при одномерной установившейся фильтрации холодного воздуха через плоскую стенку из пористых материалов:
1 |
— распределение |
температур |
при |
от |
||||
сутствии фильтрации; |
2 |
— распределе |
||||||
ние температур при фильтрации; |
3 |
— |
||||||
направление |
расчетных |
координат; |
||||||
Q B — поток |
тепла, |
входящий |
в стену; |
QH — поток тепла, выходящий из стены
При установившейся фильтрации холодного воздуха потоки теп ла, входящего в стену и выходящего из нее, не равны друг другу; разность между входящим и выходящим потоками тепла равна ко личеству тепла, затраченного на согревание холодного фильтрую щегося воздуха, т. е.:
QK- Q H=cW(tH- Q . |
(IV.20) |
Поток тепла, входящий в стену, составляет:
CWR0 |
кналіч-м\ |
т(ІѴ.21) |
Q = c W ( tB- t a) ~ ^ ------- |
е0 — 1
Величина выходящего из ограждающей конструкции теплового по тока соответственно равна:
Qu= cW {(a —Q ——^------ ккаліч-м2. |
: (ІѴ.22) |
е *°-1 |
|
Показатель степени cWR в выражениях (19), (21) и (22) — безраз мерная величина, характеризующая относительную интенсивность фильтрации, и с точки зрения теории подобия представляет собой произведение критериев Рейнольдса и Прандтля (Re-Pr).
168
Вычисленная по входящему потоку тепла величина сопротивле ния теплопередаче ограждающей конструкции при установившей ся фильтрации холодного воздуха, определяется по формуле:
CWR0 |
|
/?о = — ------------ град-м2-чІккал. |
(IV.23) |
При очень большом количестве фильтрующегося воздуха, т. е.
еcWR0— 1 .
при высоком значении cW, отношение ----^ |
---- стремится к 1, а |
|
величина А*“ —♦—----- >- 0. |
е |
- 0 |
cW |
|
справедливой прибли |
В этих случаях становится практически |
женная формула для определения сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, с учетом интенсивного сквозного пото ка воздуха, фильтрующегося через нее:
И |
1 |
|
(23а) |
|
Rо |
Ko + cW’ |
|||
|
||||
где KQ—1/RO— общий коэффициент теплопередачи, т. е. величина, |
||||
обратная сопротивлению теплопередаче |
конструкции |
(при отсут |
||
ствии фильтрации). |
|
неплотностями |
и щелями, |
|
Это значит, что для ограждений с |
теплофизические свойства определяются преимущественно высоки ми показателями проницаемости для холодного воздуха, и при ма лой степени герметизации эти свойства могут быть полностью утра чены.
При решении уравнения (18) и выводе формул (19), (21), (23) принимается, что сопротивления фильтрационному потоку (массообмену) на поверхности конструкций, а также на границах слоев в слоистых ограждениях — отсутствуют, что справедливо при уста новившейся фильтрации через идеально пористые материалы, но не всегда соответствует действительным условиям воздухопроницания через материалы относительно плотные. Поэтому при приме нении приведенных выше формул, необходимо использовать экспе риментальные характеристики воздухопроницаемости конструкций и их отдельных слоев, в которые по условиям проведения экспери мента входят и поверхностные сопротивления.
Фильтрация наружного воздуха особенно сильно влияет на по нижение эксплуатационных качеств стен, выполненных из пористых материалов и не защищенных плотными отделочными слоями, а также покрытий с кровлями из штучных изделий, сопряжения между которыми обычно обладают неплотностями.
Выяснению и систематизации расчетных величин, характеризую щих воздухопроницаемость строительных материалов и конструкций, способствовали многолетние экспериментальные исследования, про веденные в СССР Р. Е. Брилингом [52].
Расчет ограждающих конструкций на воздухопроницаемость обычно проводится при постоянной разности общих давлений воз-
169