Теплоотдача в однослойных и многослойных ограждениях

Основные теплотехнические требования, предъявляемые к наружным ограждениям

Наружные ограждающие конструкции зданий в теплотехническом отношении должны удовлетворять следующим требованиям:

1. обладать достаточными теплотехническими свойствами, чтобы лучше сохранять тепло в помещениях в холодное время года.

2. температура внутренних поверхностей при эксплуатации не должна значительно отличаться от температуры внутреннего воздуха, чтобы избежать конденсата на стенах и на потолках верхних этажей.

3. воздухопроницаемость стен здания не должна превосходить допустимого предела; в противном случае помещения будут охлаждаться, а у людей, находящихся в близи наружных стен, будет ощущение обдувания.

4. влажность ограждений должна быть минимальной, так как увлажнение ухудшает их теплозащитные свойства.

Теплотехническим свойством однородного ограждения является его сопротивление прохождению через него тепла, или термическое сопротивление.

Термическое сопротивление R_k в однослойной конструкции вычисляется по формуле:

; (м² · ºС)/Вт.

δ – толщина ограждения

λ– коэффициент теплопроводности материала ограждения, который показывает количество тепла в джоулях, проходящие в 1 час через 1 м² ограждения при его толщине 1 м и при разности температур на внутренней и наружной его поверхности в 1 ºС, размерность коэффициента теплопроводности:(м² · ºС)/Вт.

Термическое сопротивление Rк ограждающей конструкции с последователь­но расположенными однородными слоями (многослойной конструкции) следует определять как сумму термиче­ских сопротивлений отдельных слоев:

Чем больше величина термического сопротивления R_k, тем лучше теплозащитные свойства ограждения. Для увеличения термического сопротивления необходимо или увеличить толщину ограждения δ или уменьшить коэффициент теплопроводности λ.

Величина коэффициента теплопроводности в основном зависит от объемного веса, влажности и температуры материала.

Чем меньше объемный вес материала, т.е. чем больше в нем пор, заполненных воздухом, являющимся плохим проводником тепла, тем меньше и его коэффициент теплопроводности.

Существенное влияние на величину коэффициента теплопроводности оказывает влажность материала ограждения. С повышением влажности материала резко повышается коэффициент его теплопроводности.

Количество тепла, которое проходит в 1 час через 1 м² ограждения, называют тепловым потоком и выражают:

(м ² · °С)/Вт

где R - термическое сопротивление, (м ² · °С)/Вт;

τ_int - температура внутренней поверхности ограждения, °С;

τ_ext - температура наружной поверхности ограждения, °С.

При переходе теплового потока через ограждение от внутренней его поверхности к наружной, температура в ограждении падает.

Понижение температуры называется температурным перепадом.

При переходе тепла через ограждения температура снижается не только в материале ограждения, но и около его поверхности.

Так, температура внутренней поверхности τ_int ниже температуры воздуха помещения t_int, а температура наружной поверхности τ_ext выше температура наружного воздуха t_ext.

Разность (t_int – τ_int) называется внутренним температурным перепадом и обозначается ∆t_n; разность (t_int – t_ext) называется общим температурным перепадом и обозначается ∆Т. Понижение температуры в процессе перехода тепла через какую-либо среду, вызывается ее термическим сопротивлением. Исходя из чего можно судить, что такое сопротивление имеется и при переходе тепла от внутреннего воздуха к внутренней поверхности ограждения, а также при отдачи тепла от наружной поверхности наружному воздуху.

Первое сопротивление называется сопротивлением тепловосприятию и обозначается R_int, второе - сопротивлением теплоотдаче и обозначается R_ext.

Размерность этих сопротивлений та же, что и термического сопротивления, т.е. (м ² · °С)/Вт. Они выражают ту разность температур между воздухом и поверхностью ограждения, при которой тепловой поток между воздухом и поверхностью равен 1 Вт/м²_.

Сопротивление ограждения теплоотдаче R_o (см.рис 1) равно сумме термического сопротивления, сопротивлению тепловосприятию и сопротивлению теплоотдачи:

,

где R_K - термическое сопротивление ограждающей конструкции,

R_int - сопротивление тепловосприятию,

R_ext - сопротивление теплоотдаче.

Сопротивление тепловосприятию определяется по формуле:

,

где α_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м · °С).

Сопротивление теплоотдаче определяется по формуле:

,

α_ext - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м · °С).

Таким образом, сопротивление теплопередаче в многослойных ограждающих конструкциях R₀ определяется по формуле:

,

где δ_i - толщина слоя, м;

l_i - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м · °С).

Сопротивление теплоотдаче R_o выбирается таким, чтобы количество тепла, теряемого зданием через ограждения в отопительный сезон года, было минимальным и чтобы на внутренней поверхности ограждения не появлялся конденсат водяных паров, а ее температура не вызывала излишнего охлаждения тела человека.

Чтобы удовлетворить указанным требованиям, необходимо, ограничить температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждения. Такое ограничение температурного перепада и положено в основу нормирования R_o.

Расчетный температурный перепад , °С, между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции не должен превышать нормируемых величин , °С

∆t₀ < ∆t_n

Расчетный температурный перепад определяется по формуле:

,

Значение величины температурного перепада для помещения различного назначения приведены в таблице 5 СНиП 23-02-2003.

3. Общая методика выполнения теплотехнического расчета ограждаю­щих конструкций

Приведенное сопротивление теплопередаче R_o ограждающих конструкций, а также окон и фонарей следует принимать в соответствии с заданием на проектирование, но не менее требуемых (нормируемых) значений R_req, определяемых по таблице 4[1] в зависимости от градусо-суток района строительства D_d °С·сут (R_o>R_reg).

Требуемое сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций R_o определяется исходя из условий энергосбережения. Необходимость экономии энергоресурсов на отопление зданий в течение многих десятилетий его эксплуатации требует существенного повышения стоимости наружных ограждающих конструкций за счет радикального повышения их сопротивления теплопередаче.

Требуемое сопротивление теплоотдаче ограждающих конструкций, отвечаю­щих условиям энергосбережения, принимается по таблице 4 [1] в зависимости от градусо-суток отопительного периода и типа ограждающих конструкций.

Градусо-сутки отопительного периода определяют по формуле:

, где

t_int - расчетная температура внутреннего воздуха в °С, принимаемая согласно нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений;

Для жилых помещений:

t _int=20°С при температуре t _x.n. (температура холодной пятидневки) до -31°С,

t _int=21°С при температуре t _x.n.(температура холодной пятидневки)менее -31°С;

t_ht - средняя температура наружного воздуха, отопительного периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8°С;

Z_ht - продолжительность отопительного периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной 8°С;

Приведенное сопротивление теплопередаче в многослойных ограждающих конструкциях R₀ определяется по формуле:

,

или

где δ_i - толщина слоя, м;

l_i - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м · °С) (по приложению Д [3]);

α_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м · °С);

α_ext - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м · °С);

В соответствии с заданием на проектирование, исходя из района строительства, определяются следующие исходные данные:

· Зона влажности района строительства(приложение В[1]);

· Влажностный режимжилых помещений зданий (таблица 1[1]);

· Условия эксплуатации ограждающих конструкций(таблица 2[1]);

· φ_int - относительная влажность внутреннего воздуха для помещений жилых и общественных зданий (таблица 1 [3]);

· φ_int- относительная влажность наружного воздуха, определяется как средняя относительная влажность наиболее холодного месяца (таблица 1 столбец 15 [2]);

· t_int - расчетная температура внутреннего воздуха (таблица 1,2 [4]);

· t_ext - расчетная температура наружного воздуха, определяется кактемпература наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 (таблица 1столбец 5 [2]);

· ∆t_n - нормируемый температурный перепад (таблица 5 [1]);

· n - коэффициент, учитывающий зависимость положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху (таблица 6 [1]);

· α_int - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций (таблица 7 [1]);

· α_ext - коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающих конструкций (таблица 8 [3]);

· Z_ht - количество дней отопительного периода со среднесуточной температурой наружного воздуха меньше 8°С (таблица 1, столбец 13 [2] для больниц, школ и дошкольных учреждений, для других зданий - таблица 1 столбец 11 [2]);

· t_ht - средняя температура отопительного периода, в котором температура наружного воздуха меньше 8°(таблица 1,столбец 14[2] - для больниц, школ и дошкольных учреждений, для других зданий - таблица 1 столбец 12 [2]);

· l_i - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м ·°С) (определяется в зависимости от материала по приложению Д [3]);

Дата добавления: 2014-11-29