книги / Отопление и вентиляция. Ч1 Отопление

Выше приняты соответствующие обозначения в пределах зон I и 11. в) Величина Rт в нормативном методе определяется по формуле

2) Сопротивление теплопередаче ограждения с учетом теплообмена на его внутрен­ ней и наружной поверхностях равно:

«н = *в-(*в-*н) - у - = 18-[18 -(-26)] у у = -2 4 ,7°С;

*^ х ~ * 9 + *т~0.Ш +1.&~и34Л(1.56).

§14. ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ ОГРАЖДЕНИЙ

няя тем пературы оставались неизменны ми и систем а отопления п ере­

ческих тепловых воздействиях. Действительные периодические колеба­ ния температуры или тепловых потоков на границе ограждения часто можно без особой погрешности заменить правильными гармониче­ скими колебаниями или суммой ряда гармоник. Поэтому закономерно­ сти правильных периодических воздействий на ограждение имеют пря­ мое практическое приложение.

Теплоустойчивость — свойство ограждения сохранять относительное постоянство температуры при изменениях тепловых воздействий на его

поверхностях. Это свойство интересует нас в двух проявлениях:

относительно колебаний температуры и тепловых потоков в помеще­ нии (рис. И.6,а);

относительно сквозного проникания колебаний наружной темпера­ туры через всю толщу ограждения (рис. 11.6 6).

1. ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ ОГРАЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЯМ

ТЕМПЕРАТУРЫ И ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ В ПОМЕЩЕНИИ

Если теплоотдача отопительного прибора или другого источника тепла в помещении будет периодически изменяться (при постоянстве всех остальных составляющих теплового баланса), то в помещении бу­ дет наблюдаться периодическое изменение температуры воздуха и по­ верхностей ограждений. Между колебаниями теплового потока и тем­ пературы на поверхности ограждения существует зависимость, которая определяется коэффициентом теплоусвоения поверхности ограждения У. Величина У равна отношению амплитуд колебаний теплового потока Aq и температуры Ах на поверхности

Если слой резких колебаний д (рис. II.6) заканчивается в пределах первого 01 поверхности материального слоя (£>i>»l), то У равняется коэффициенту теплоусвоения материала этого слоя Si:

2яХхсрд

В случае если резкими колебаниями захвачен больше чем один слой от поверхности, то

/?i s^-f- У2

(И ,28)

Рис. TI.7. Колебания температуры внутренней поверхности огражде­ ния 1 и воздуха 2 под влиянием ко­ лебания теплового потока 3

где /?i, Si, Л.1, ср1 — сопротивление теплопроводности, коэффиниент теплоусвоения, коэффициент теплопроводности и объемная теплоемкость материала первого слоя;

У2 — коэффициент теплоусвоения ограждения, начиная от поверх­ ности второго материального слоя.

Колебания температуры поверхности отстают во времени от коле­ баний теплового потока на величину ву (рис. II.7). Это отставание

Изменения теплового потока также связаны с колебаниями темпе­ ратуры воздуха в помещении. Соотношение между изменениями тепло­ вого потока, проходящего через поверхность, и температуры воздуха, омывающего эту поверхность, определяется коэффициентом теплопоглощения В:

Уравнение (11.30) можно переписать в виде:

(II.3I)

В

из которого следует, что сопротивление теплопоглощению 1/В равно сумме сопротивления теплоусвоению 1/У и сопротивления теплообмену на поверхности 1/ав.

Изменение температуры воздуха опережает во времени изменение температуры поверхности, но отстает от изменения теплового потока на величину ев (рис. II.7). Это отставание на (0,01—0,06) Т меньше ву.

В произвольный момент времени z (начало отсчета соответствует моменту максимума наружной температуры) температура внутренней поверхности наружного ограждения тв может быть определена урав­ нением

Здесь tn, /но — неизменная во времени температура помещения и сред­ няя за период температура наружного воздуха.

Если на ограждение одновременно действуют изменения температу­ ры наружного воздуха и теплопоступлений в помещение, то можно вос­ пользоваться принципом суперпозиции (сложения независимых тепло­ вых воздействий) и получить результирующее изменение температуры внутренней поверхности ограждения сложением частных изменений под влиянием отдельно каждого воздействия.

§15. ВЛИЯНИЕ ВОЗДУХОПРОНИЦАНИЯ

ИВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ НА ТЕПЛОПЕРЕДАЧУ ЧЕРЕЗ ОГРАЖДЕНИЯ_______________________________

Строительные материалы являются капиллярно-пористыми телами и обладают определенной проницаемостью, поэтому через ограждения происходят фильтрация воздуха и передача влаги. Процессы массообмена влияют на теплопередачу. Помещения в здании не должны быть полностью герметизированы. Ограждения должны быть в меру возду­ хопроницаемыми и обладать сорбирующими свойствами. Через них проходит небольшое количество воздуха, влаги, но это не должно вы­ зывать переохлаждение или переувлажнение конструкций.

1. ВЛИЯНИЕ ФИЛЬТРАЦИИ ВОЗДУХА НА ТЕПЛОПЕРЕДАЧУ

В* современных многоэтажных зданиях из крупноразмерных элемен­ тов воздухопроницаемость существенно влияет на тепловой режим по­ мещений и потери тепла через отдельные ограждения. Влияние возду­ хопроницаемости на теплопередачу для разных элементов ограждений оказывается различным. Для окон, которые имеют наибольшую возду­ хопроницаемость, инфильтрация наружного воздуха вызывает увели­ чение расхода тепла, а для массива и стыков — в основном понижение температуры внутренней поверхности ограждений.

При фильтрации воздуха в результате переноса тепла потоком воз-

духа изменяются температурное поле и теплообмен на поверхностях ограждения.

Температура на внутренней поверхности пористого ограждения при инфильтрации воздуха равна:

При эксфильтрации расход воздуха / в формуле (11.40) берется со знаком минус.

Наружный воздух, проходя через ограждение навстречу кондуктивному потоку теряемого помещением тепла, нагревается и попадает в помещение с температурой более высокой, чем его начальная темпера­ тура. Происходит своеобразная рекуперация — частичное возвращение ‘в помещение тепла, которое израсходовалось на подогревание наруж­ ного воздуха. При малых расходах воздуха, при значениях относитель­ ного коэффициента фильтрационного теплообмена cBjR0<i0,1 фильтра­ цию воздуха можно не учитывать, так как теплопотери изменятся меньше чем на 5%. При больших расходах воздуха через пористое ограж­ дение, когда cBjR0> 4, потерь тепла в результате теплопередачи факти­ чески не будет, так как трансмиссионное тепло почти целиком будет ис­ пользовано на нагревание наружного воздуха, поступающего в поме­ щение.

2. УЧЕТ ВЛАЖНОСТИ М АТЕРИАЛОВ ПРИ РАСЧЕТЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

Строительные материалы имеют сложную структуру, их поры и ка­ пилляры могут быть заполнены влажным воздухом, водой, льдом. Осо­ бенности строения определяют большую изменчивость теплофизических характеристик материалов в конструкциях ограждений в зависимости от их влажностного режима. Влажность материалов зависит от конст­ рукции ограждения, внешних и внутренних условий, времени года.

Влажностное состояние ограждений условно может быть разделено на эксплуатационное, соответствующее основному периоду продолжи­ тельной и регулярной эксплуатации, и начальное, соответствующее первым годам после возведения здания. Начальное состояние обуслов­ лено попаданием в конструкцию «строительной влаги»; эксплуатацион­ ное наступает после того, как влагосодержание материалов приблизит­ ся к некоторому стабильному состоянию, равновесному относительно воздействующих на ограждение внутренней и наружной сред. Влаго­ содержание материалов периодически изменяется в течение года, воз­ растая в апреле — мае и уменьшаясь к концу лета. Зимой, в декабре — январе, влагосодержание близко к среднему за год. Теплотехнический расчет ограждений и расчет теплопотерь помещениями производятся для этого расчетного периода, поэтому выбор теплофизических харак­ теристик материалов должен производиться по среднегодовой влажно­ сти материалов в ограждении в период регулярной эксплуатации здания.

Эксплуатационное влажностное состояние материалов в ограждении определяется нормативными категориями А, Б и Б *, для которых при­ ведены значения теплофизических характеристик. Зная влажностную зону района строительства и влажностный режим помещения, находят категорию эксплуатационной влажности и, пользуясь ею, по таблице

то расчетное сопротивление должно определяться по условию

В этом случае сопротивление R0 будет больше минимально допустимо­ го R0тр и целесообразным в экономическом отношении

После определения R0 глади ограждения следует проверить тепло­ защитные свойства элементов конструкции (стыки, углы, включения). Необходимым и достаточным условием этого расчета является отсут­ ствие выйадения конденсата на внутренней поверхности этих элементов конструкции.

Дчя расчета теплопотерь и тепловых условий в помещении часто требуется, кроме R0, рассчитать приведенное сопротивление R0.Пр теп­ лопередаче сложного ограждения.

Для зданий, расположенных в южных районах, дополнительно про­ веряют теплоустойчивость ограждений в расчетных летних условиях. Недостаточную теплоустойчивость ограждения для зимнего периода года учитывают увеличением его сопротивления теплопередаче при рас­ чете Ro тр.

Для заполнения оконных и дверных проемов теплозащитные свой­ ства регламентируются только сопротивлением теплопередаче конструк­ ции, которое должно быть не ниже требуемого, установленного СНиП.

Допустимая воздухопроницаемость окон, дверей, стыков конструк­ ций стен и перекрытий здания определяется нормируемыми значениями сопротивления тр воздухопроницанию, расхода воздуха, дополни­ тельных затрат тепла, понижения температуры внутренней поверхности конструкции при инфильтрации.

Влагозащитные свойства ограждения должны исключать переувлаж­ нение материалов атмосферной влагой и вследствие диффузии водяных паров из помещения.

Процессы передачи тепла, фильтрации воздуха и переноса влаги взаимосвязаны, и одно явление оказывает влияние на другое, поэтому определение сопротивлений тепло-, воздухо- и влагопередаче должно проводиться как общий расчет защитных свойств наружных огражде­ ний здания.

1. ТРЕБУЕМОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕП ЛОП ЕРЕДАЧЕ О ГРАЖ ДЕНИЯ

Санитарно-гигиенические требования ограничивают понижение тем­ пературы тв на внутренней поверхности ограждений значением допу­ стимой температуры т£оп. Температура т£оп должна быть такой, чтобы

человек, находясь около ограждения, не испытывал интенсивного ра­ диационного охлаждения (должно удовлетворяться второе условие ком­ фортности). Кроме того, как правило', на ограждениях недопустима кон­ денсация, поэтому температура тв должна быть выше температуры ^т.р точки росы воздуха в помещении.

Формулу для определения требуемого сопротивления теплопередаче RO.TP можно вывести, приняв за основу стационарные условия и запи­ сав Ro в виде;