Строительная теплотехника. Теплофизические расчеты ограждающих конструкций.

Основная задача строительной теплофизики — обоснование наиболее целе­сообразных в эксплуатации решений ограждающих конструкций зданий, удовлетворяющих требованиям обеспе­чения с минимальными затратами в помещениях благоприятного для пре­бывания человека микроклимата.

Строительная теплофизика зани­мается изучением теплопередачи, воз­духопроницаемости и влажностного ре­жима ограждающих конструкции.

Теплопроводность строительных материалов. Точность теплофизических расчетов ограждающих конструкций в большой мере зависит от правиль­ного выбора значений теплофизичес­ких показателей строительных матери­алов. Наибольшее значение с этой точки зрения имеет теплопроводность.

Теплопроводность — способность материала проводить тепло через свою массу. Степень теплопроводности ма­териала характеризуется коэффици­ентом теплопроводности, Вт / (м ·°С).

Через плоскую достаточно протя­женную ограждающую конструкцию поток теплоты проходит перпендику­лярно ее поверхности в направлении от более высокой температуры к низкой.

При установившемся тепловом потоке, возникающем при постоянных значе­ниях температуры τ_в и τ_н на наружной и внутренней поверхностях однородно­го ограждения, количество теплоты Q, Дж, проходящее через него, определя­ется на основе закона Фурье.

где τ_в, и τ_н — температура соответственно внутренней и наружной поверхностей ог­раждения, °С; λ — теплопроводность мате­риала, Вт/(м. °С); δ — толщина огражде­ния, м; F — площадь ограждения, м²; Z — время передачи теплоты, с.

Из уравнения (3.1) следует:

Если в формуле (3.2) толщину ограждения, его площадь, время тепло­передачи и разность температур на его поверхностях взять соответственно равными единице принятой размерно­сти, то получим λ = Q, т, е. коэффи­циент теплопроводности — количество теплоты (в джоулях), которое прохо­дит за 1 с через 1 м² однородного ог­раждения толщиной 1 м при разности температур на его поверхностях 1 °С.

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций выражает способность конструкций сопротивлятся прохождению через них теплоты. Его определяют в м*С/Вт: R₀=1/_в+R_к+1/_н.

_в-коэфф. теплоотдачи внутренней поверхности ограждения

_н-коэфф. теплоотдачи для зимних условий наружной поверхности ограждения

R_к- термическое сопративление ограждения (м²*С/Вт):

R_к=R₁+ R₂+ ...R_n+ R_вп.

При наличии замкнутой воздушной прослойки в формуле учитывают также R_вп- термическое сопративление этой прослойки.

При одно- и много слойном ограждении оно равно: R_к=₁/₁+₂/₂... где,

- толщина слоя

- расчетный коэфф. теплопроводности слоя.

Значение сопративления теплопередачи R₀ должно быть не менее требуемого сопративления теплопередаче R₀^тр и равным экономически целесообразному сопративлению теплопередаче R₀^эк

Требуемое сопративление теплопередаче ограждающих конструкций: R₀^тр =n(t_в-t_н)/∆t^н*_в.

n- коэфф. принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наружному воздуху

t_в- расчетная температура внутреннего воздуха

t_н- расчетная зимняя температура наружного воздуха

Ограждение при D1.5 считается безинерционным, при 1.5D4 –малой инерционности, при 4D7–средней, при D≥7– большой. Тепловая инерция D ограждения:D=R₁*S₁+R₂*S₂...+R_n*S_n.

R- термическое сопративление отдельных слоев ограждения.

S- расчетные коэфф. теплоусвоения материала отдельных слоев ограждения.

Расчет температуры в толще ограждения. При стационарном потоке температура на внутренней поверхности ограждения или_в на внутренней поверхности в любой точке слоев толщиной х равна: _в =t_в-[((t_в-t_н)/R₀)R_в] _х =t_в-[((t_в-t_н)/R₀)(R_в+R_к]

При слоистых конструкциях значение температур на границах слоев определяют графическим методом. В результате получаем ломаную линию перепада температур в самой конструкции ограждения, наклон которй будет больше в слоях из малотеплопроводного материала, и наоборот.

Влажностный режим ограждающих конструкций. Он оказывает существенное влияние на их теплотехнические качества. Повышение влажности приводит к ухудшению их эксплуатационных качеств, поэтому не следует применять в конструкциях материалы имеющие повышенную влажность

Конденсация водяных паров, содержащихся в воздухе, является основной причиной появления влаги в ограждениях. Это явление может происходить как на внутренней поверхности ограждения так и в его толще. Количество водяного пара, содержащееся в воздухе, характеризуется парциальным давлением, которое называется упругостью водяного пара и обозначается е(Па). При данной температуре и барометрическом давлении упругость водяного пара может достигать только определенного значения, которое носит название максимальной упругости водяного пара Е.

Относительная влажность определяется: =(е/Е)*100%.

Паропроницаемость. Сопративление паропроницаниюR_п (м²*с*Па/кг)ограждающей конструкции должно быть не менее наибольшого из значений R_п1^тр R_п2^тр указанных в СНиПе II-3-79 (34,35).

№14