Формирование климата

Второй этап теплотехнического проектирования помещений – это получение данных о климате местности, в которой возводится здание.

Климат характеризуется однотипными метеорологическим показателями над обширными территориями. Территорию разбивают на районы и подрайоны с одними и теми же значениями:

- среднемесячной температуры воздуха в январе,

- средней скорости ветра за три зимних месяца,

- среднемесячной температуры воздуха в июле,

- среднемесячной относительной влажности воздуха в июле,

- среднемесячной температуры воздуха за год,

- абсолютной минимальной температуры,

- средней температурой наиболее холодных суток,

- средней температурой наиболее холодной пятидневки.

При климатическом районировании учитывается влажность воздуха, т. е. содержание в воздухе водяного пара.

Причина влажности – испарение воды с поверхности океанов, морей, водоёмов, влажной почвы, растений. Водяной пар переносится вверх турбулентным и конвекционным движением воздуха, а по горизонтали - ветром. Водяной пар может конденсироваться, образуя туманы, облака, осадки, а также наземные гидрометеоры (росу, иней).

В атмосфере содержится в среднем 1,24^.10¹⁶ кг водяного пара. Если бы он весь сконденсировался, то образовался бы слой воды толщиной 2,4 см. Количество водяного пара зависит от температуры воздуха:

а) уменьшается от экватора с полюсам в среднем от 2, 6 % до 0, 2 % ,

б) уменьшается в 2 раза по мере увеличении высоты над Землёй на 1,5 – 2 км.

Для количественной оценки влажности воздуха используют величины:

- точка росы, т. е. температура (), при которой водные пары становятся насыщающими, или иначе температура, при которой воздух, если его охладить изобарно, становится насыщенным.

- упругость водяного пара (e), т. е. парциальное давление (измеряется в единицах давления), при этом если для некоторой температуре упругость водяного пара равна e, то при понижении температуры до точки росы упругость станет равно E;

- абсолютная влажность, т. е количество водяного пара (в граммах) в 1 м³ воздуха, или

,

или

- относительная влажность

(A – максимальное значение абсолютной влажности, соответствующее насыщению воздуха при данной температуре)

или

,

(E – упругость водяного пара, который насыщает воздух при данной температуре), в точке росы  = 100 %. И воздух достигает полного насыщения; при понижении температуры ниже точки росы излишнее количество пара конденсируется, переходя в капельно-жидкое состояние (туман в природе, конденсат на внутренних поверхностях в помещении);

- дефицит влажности

,

- массовая доля влаги, т. е. отношение массы водяного пара к массе влажного воздуха такого же объёма

,

§ 5.2. Распространение тепла в ограждающих конструкциях Теплообмен

Распространение тепла от зоны с высокой температурой к зоне с низкой температурой называют теплообменом.

Существуют три типа теплообмена:

1. теплопроводность,

2. конвекция,

3. излучение.

Первый тип характерен для ограждений из твёрдых материалов и подчиняется закону Фурье. Передаваемое количество теплоты, передаваемое через плоскую стенку при стационарном потоке тепла, равно (рис.)

,

.

Коэффициент теплопроводности () зависит от средней плотности материала, его химико-мнералогического состава и влажности: Значение  увеличивается и при возрастании плотности материала, и при возрастании влажности. Последнее свойство значительно снижает теплозащитные свойства ограждения, особенно в первые годы, когда велика строительная влажность ограждения.

Второй тип теплообмена происходит:

а) между неравномерно нагретыми частями газа, если слои газа движутся относительно друг друга,

б) между неравномерно нагретыми частями жидкости, слои жидкости движутся относительно друг друга,

в ) между неравномерно нагретыми газом и твёрдым телом, если газ циркулирует относительно твёрдого тела (рис.)

г) между неравномерно нагретыми газом и жидкостью, если газ движется относительно жидкости,

д) между неравномерно нагретыми жидкостью и твёрдым телом, если жидкость омывает поверхность тела.

Третий тип теплообмена происходит без непосредственного контакта тел 9веществ), обменивающихся энергией, и состоит в испускании и поглощении ими энергии электромагнитного излучения. Например, лучистый теплообмен от Солнца к поверхности Земли. В случае теплообмена излучением значение Q₃ зависит от разности температур излучающего и поглощающего тел, площади излучения и времени теплообмена.

Все три типа теплообмена в ограждающих конструкциях и зданиях взаимосвязаны. В ограждениях из плотных материалов преобладает теплопроводность. В пустотных ограждениях с воздушными прослойками (двойное остекление, слоистые стены) преобладает теплообмен конвекцией и излучением.