Назначение строительной теплотехники

Строительная теплотехника изучает процессы, происхо­дящие в ограждающих конструкциях при передаче теплоты, знание которых позволяет проектировщикам и строителям разрабатывать и осуществлять конструкции с заранее задан­ными теплофизическими свойствами.

К этим свойствам относятся;

· способность защищать ограждаемые помещения от излишнего охлаждения зимой и от перегрева летом;

· обеспечивать допустимый (нормируемый) перепад между температурой внутреннего воздуха и внутренней поверх­ностью стены;

· способствовать поддержанию внутри конст­рукции температурно-влажностного режима, обеспечива­ющего минимальное увлажнение составляющих ее мате­риалов в условиях эксплуатации здания.

В зимний период года, когда температура наружного воздуха ниже температуры воздуха внутри здания (поме­щения), происходит передача теплоты через наружные ог­раждающие конструкции одновременно теплопроводностью, конвекцией и лучеиспусканием (излучением).

К ограждающим конструкциям относятся:

· наружные и внутренние стены;

· перекрытия;

· покрытия;

· полы;

· окна;

· фонари;

· двери;

· ворота.

Внутренний воздух помещения передает теплоту внутренней поверхности ограждения путем конвекции и излучения, за счет чего температура его снижается. Количество передаваемой при этом теплоты (в ВТ) выражается формулой

где α _в – коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждения, Вт/(м²К); F – площадь поверхности ограждающей конструкции, м²; t_в – температура внутреннего воздуха помещения, °С; τ _в – температура внутренней поверхности ограждения, °С.

Далее происходит передача теплоты через ограждение вследствие теплопроводности материала.

Теплозащитные свойства ограждения определяют в первую очередь его термическим (тепловым) сопротивлением R, которое оказывает ограждение прохождению через него теплоты.

Количество теплоты q (в Вт/(м²ч)), проходящее через 1 м² ограждения за 1 ч, называется тепловым потоком и выражается формулой

где τ _п – температура наружной поверхности ограждения, °С; R – термическое (тепловое) сопротивление огражде­ния, м²·К/Вт, R = σ / λ; σ – толщина слоя или однород­ного ограждения, м; λ – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(мк.).

Коэффициент теплопроводности материала не является постоянной величиной даже для одного и того же матери­ала. Его величина зависит от плотности материала, его влажности, влажностного режима помещения и зоны влажности, в которой находится здание.

Чем больше плотность материала, тем меньше в нем воздушных пор, являющихся плохим проводником теплоты, тем выше коэффициент его теплопроводности. Чем больше влажность материала, тем больше воздушные поры заполняются водой, теплопроводность которой примерно в 25 раз больше теплопроводности неподвижного воздуха, тем выше коэффициент теплопроводности материала. Ана­логично на теплопроводность материала влияет повыше­ние влажности воздуха внутри помещения и снаружи (зоны влажности).

Минимальное значение коэффициентов теплопроводно­сти материалов наружных ограждающих конструкций со­ответствует сухому или нормальному влажностному режи­му помещений в сухой зоне влажности, а также сухому влажностному режиму помещений в нормальной зоне влажности. Для этих условий расчетную величину λ при­нимают по данным СНиП II-3-79 (приложение 3) при ус­ловии эксплуатации А. При других условиях эксплуата­ции зданий расчетное значение λ принимают по той же таблице СНиПа при эксплуатации Б.

Если требуется определить часовую передачу теплоты Q₆ через определенную площадь ограждения F, то она мо­жет быть выражена как произведение F · g, т. е.

Q_б = F_в (r_в – r_Н) λ /σ

Если ограждающая конструкция состоит из нескольких разнородных слоев, то ее сопротивление теплопередаче выражается суммой термических (тепловых) сопротивле­ний ее отдельных слоев:

Температура наружного воздуха испытывает колеба­ния в течение суток и более длительных периодов. Если ограждения легкие (стена из асбестоцементных листов), эти колебания будут почти такими же и внутри ограждае­мого помещения. При массивных ограждениях (стена в два кирпича) колебания температуры внутри помещения будут во много раз меньше колебаний температуры наружного воздуха, т. е. амплитуда колебаний температуры в толще ограждения будет постепенно уменьшаться (затухать) по мере приближения к внутренней поверхности ограждения. Это свойство ограждающей конструкции сохранять отно­сительное постоянство температуры на ее внутренней по­верхности при колебании наружной температуры и, следо­вательно, колебании величины теплового потока называ­ется теплоустойчивостью ограждения, которая в свою очередь определяется его массивностью.

Вопросы для самопроверки

1. Что изучает строительная теплотехника?

2. Перечислите теплофизические свойства ограждающих конструкций.

3. Дайте определение тепловому потоку.

4. Дайте определение теплоустойчивости ограждения.

Урок 2