5.2. Данные для выполнения задания.

Используя данные для расчета задания №2 определить:

- характеристику тепловой инерции стенового ограждения,

-рассмотреть вопрос прогрева конструкции стены.

5.3. Пример расчета.

Характеристика тепловой инерции стенового ограждения определяется по формуле (13), где коэффициенты теплоусвоения материалов приняты по приложению 3 [1] и равны, соответственно, по слоям: s₁=17,98 Вт/м ^{2 о} С, s₂ = 6,17, s₃ = 0,73, s₄ =17,98.

D=R₁ s₁ +R₂ s₂ +R₃ s₃+ R₄ s₄=0,042 17,98 +0,4386,17 +0,786 0,73 +0,021 17,98 =0,76+ 2,70 + 0,57 +0,38 = 4,4 >4 , следовательно, стеновое ограждение относится к средней массивности. R₁ R₂ ,R₃ ,R₄ - термические сопротивления слоев ограждения, значения которых принято из примера расчета №2.3.

Для определения затухания температурных колебаний в стене (17) рассчитаем требуемые величины.

D=4,4, Вт/м^{2 о}С.

Коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности всех, четырех, слоев ограждения рассчитываются по формуле (16):

- для 1 слоя Y₁=

- для 2 слоя Y₂ =

- для 3 слоя Y₃ =

- для 4 слоя Y₄ =

Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности стены, , определяется по формуле (20), где скорость ветра м/с принята для Пятигорска( прил.4, стр.107 [2]) с повторяемостью за июль 22% восточного направления.

29 Вт/м^{2 о}С, тогда величина затухания определится по формулу (17):0,9 х

27

Расчетная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле определим из формулы(19): где:

-см. прилож.7 СНиП [1], бетонов,

- см. прилож.2 СНиП [2],

I_max=761 и I_cp=133 Вт,м² – см. прилож.5 СНиП [2], для широты г. Пятигорска, равной 44^о. Тогда:

^оС

Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждения определится по формулу (18):

<2,2^oС

Требуемая амплитуда (21) :24-21)=2.2^оС, следовательно: фактическая амплитуда температуры внутренней поверхности меньше требуемой.

Задание № 6. Воздухопроницаемость ограждающих конструкций.

6.1. Теоретические предпосылки

Воздушным режимом здания называется общий процесс обмена воздухом между помещениями и наружным воздухом, который происходит под действием естественных сил или работы механизмов. При разности давлений воздуха с одной и другой стороны ограждения через него может проникать воздух в направлении от большего давления к меньшему. Это явление называется фильтрацией. Если движение воздуха происходит в направлении снаружи в помещение, то имеет место инфильтрация , а в обратном направлении - эксфильтрация. Свойство материалов или конструкций пропускать воздух называется воздухопроницаемостью.

Гигиенисты рассматривают воздухопроницаемость ограждений как положительное качество, обеспечивающее естественную вентиляцию помещений. С теплотехнической стороны, воздухопроницаемость ограждений - отрицательное качество, так как в зимнее время инфильтрация приводит к дополнительны потерям тепла ограждениями и охлаждению помещений. Что вызывает дополнительные затраты тепла. Эксфильтрация может неблагоприятно отразиться на влажностном режиме наружных ограждений, способствуя конденсации в них влаги.

Естественными силами, вызывающими движение воздуха, являются гравитационное и ветровое давление. Для фильтрации воздуха через ограждения необходима разность давлений воздуха.

Гравитационное давление (тепловой напор). В зимнее время в помещениях t_в >t_н, и наружный воздух имеет большую плотность, чем воздух зданий. Разность плотностей воздуха и создает разность его давлений. На рис.3-а представлены эпюры гравитационного и ветрового давления. При отсутствии ветра на поверхностях наружных стен через нижнюю половину ограждений здания воздух будет проникать в здание , а верхнюю половину уходить из него. По закону сохранения энергии средние давления по высоте внутри и снаружи здания будут равны. Эпюра избыточного гравитационного давления относительно этого среднего уровня показаны на рис.3-а,а.

Избыточное гравитационное давление на произвольной высоте h (относительно нейтральной оси) определится по формуле:

P_t =h ( (Па) (5.1)

где: - плотности наружного и внутреннего воздуха, Нм³. Причем нейтральная ось расположена по середины высоты здания. Тогда давление вычисляется по формуле:

P_t =0,5 H ( (Па) (5.2)

где: Н – строительная высота здания, м.

Плотность воздуха при любой температуре t может быть определена :

(5.3)

а – под влиянием разности температур воздуха, б – ветра, в - совместного действия разности температур и ветра, в – при отсчете избыточных давлений от условного нуля.

Ветровой напор. Если здание обдувается ветром и t_в= t_н , то с наветренной стороны создается повышенное давление, а с заветренной – разрежение. По закону сохранения энергии давление внутри здания будет равно среднему между повышенным с наветренной стороны и пониженным – с заветренной. Эпюры избыточного давления ветрового давления приведены на рис. 3-а,б. Абсолютное значение избыточного ветрового давления равно:

P_v= (5.4)

где: k₁, k₂ - аэродинамические коэффициенты, соответственно, с наветренной и заветренной сторон здания,

- динамическое давление с наветренной стороны ветра, имеющего скорость v_н.

v -максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь повторяемость которых составляет более 16%, принимается по [6].

Согласно принципа независимости действия сил, совместное действие гравитационных сил и ветра определиться сложением частных результатов, (рис. 3-а,в). Тогда избыточное естественное давление:

(5.5)

Рис.3,а. Эпюры избыточных давлений.

При расчетах удобно, чтобы эпюры избыточных давлений имели один знак. за ноль отсчета давления принимается наибольшее отрицательное избыточное давление. Этому давлению (рис. 3-а,в) соответствует верхняя точка заветренной стороны здания высотой Н. Давление внутри здания, избыточное относительно этой точки, равно:

(5.6)

Эпюры избыточного давления Р_х представлены на рис. 3-а,в.

Данная методика представлена по Богословскому В.Н. «Тепловой режим зданий».

Воздушный режим здания зависит от воздухопроницаемости ограждений. По техническим причинам полная герметичность ограждений невозможна. Интенсивность фильтрации воздуха зависит от разности давлений ,Р_о , с двух сторон конструкции и её свойств проницаемости для воздуха. В расчетах ограждений на воздухопроницаемость используют понятие коэффициента воздухопроницания ,i,и сопротивление воздухопроницанию, R_и. Эти понятия содержат линейную зависимость между расходом воздуха, G, и разности давлений

Р_о. Для сплошных слоев материалов R_и определится по формуле:

( м²ч Па/кг ) (5.7)

где: - толщина слоя, м,

i - коэффициент воздухопроницаемости материала, кг/м² ч Па.

Сопротивление воздухопроницанию многослойного ограждения следует определять по формуле:

R=R_и1 +R_и2 +…..+R_иn (5.8)

где:R_и1 ,R_и2 ,R_иn – сопротивления воздухопроницанию отдельных слоев Значения R_и принимаются по приложению 9 [1].

Количество воздуха, которое будет проникать через ограждение:

(кг/м² ч) (5.9)

Методика расчета строительных ограждающих конструкций, требуемая СНиП [1], основывается на нормативных значениях воздухопроницаемости G^н (табл.12 [1]), сопротивлений воздухопроницаемости R_и слоёв ограждения (прил.9[1[) и заполнений световых проёмов (табл.13 и прил.10[1])