Опору тепловіддачі зовнішньої і внутрішньої поверхонь огорожі. Коефіцієнти тепловіддачі на внутрішній і зовнішній поверхнях

3

.
1.1 мета і завдання курсу .
1.2 предмет курсу .
1.3 будівля як єдина енергетична система .
2. Тепловлагопередача через зовнішні огорожі .
2.1 основи теплопередачі в будівлі .
2.1.1 теплопровідність .
2.1.2 конвекція .
2.1.3 випромінювання .
2.1.4 термічний опір повітряного прошарку .
2.1.6 теплопередача через багатошарову стінку.
2.1.7 наведений опір теплопередачі.
2.1.8 розподіл температури по перетину огорожі.
2.2 вологісний режим огороджувальних конструкцій.
2.2.1 причини появи вологи в огорожах.
2.2.2 негативні наслідки зволоження зовнішніх огорож.
2.2.3 зв’язок вологи з будівельними матеріалами.
2.2.4 вологе повітря.
2.2.5 вологість матеріалу.
2.2.6 сорбція і десорбція.
2.2.7 паропроникність огорож.
2.3 повітропроникність зовнішніх огорож.
2.3.1 основні положення.
2.3.2 різниця тисків на зовнішній і внутрішній поверхні огорож.
2.3.3 повітропроникність будівельних матеріалів.

2.1.5 коефіцієнти тепловіддачі на внутрішній і зовнішній поверхнях.

Розглянемо стінку, що відокремлює приміщення з температурою tв від зовнішнього середовища з температурою tн. Зовнішня поверхня шляхом конвекції обмінюється теплотою з зовнішнім повітрям, а променистої — з навколишніми поверхнями, що мають температуру tокр. Н. Те ж саме і з внутрішньої сторони. Можна записати, що тепловий потік з щільністю q, вт / м2, що проходить крізь стіну, дорівнює:

, (2.13)

Де tокр. В і tокр. Н-температура поверхонь, що оточують відповідно внутрішню і зовнішню площини розглянутої стінки, ос;
Ак. В, ак. Н-коефіцієнти конвективної тепловіддачі на внутрішній і зовнішній поверхнях стінки, м2. Ос / вт;
Ал. В, ал. Н-коефіцієнти променистої тепловіддачі на внутрішній і зовнішній поверхнях стінки, м2. Ос / вт.
В інженерних розрахунках прийнято тепловіддачу на поверхнях огороджувальних конструкцій не розділяти на променисту і конвективну складові. Вважається, що на внутрішній поверхні зовнішнього огородження в опалювальному приміщенні відбувається тепловосприйняття, що оцінюється загальним коефіцієнтом ав, вт/ (м2. Ос), а на зовнішній поверхні — тепловіддача, інтенсивність якої визначається коефіцієнтом тепловіддачі ан, вт/ (м2. Оса). Крім того, прийнято вважати, що температура повітря і навколишніх поверхонь рівні один одному, тобто tокр. В =tв, а tокр. Н =tн. Тобто:

, (2.14)

Отже, приймається, що коефіцієнти тепловіддачі на зовнішній і внутрішній поверхнях огорожі рівні сумі коефіцієнтів променистого і конвективного теплообміну з кожного боку:

. (2.15)

Коефіцієнт тепловіддачі на зовнішній або внутрішній поверхні за фізичним змістом — це щільність теплового потоку, що віддається відповідною поверхнею навколишнього її середовищі (або навпаки) при різниці температури поверхні і середовища в 1 ос. Величини, зворотні коефіцієнтам тепловіддачі, прийнято називати опорами тепловіддачі на внутрішній rв, м2. Ос / вт, і зовнішньої rн, м2. Ос/вт, поверхнях огорожі:

R в = 1/ α в ; r н =1/ α н . (2.16)

Теплопередача огороджувальних конструкцій-це складний процес, що включає конвекцію, теплопровідність і випромінювання. Всі вони відбуваються спільно при переважанні одного з них. Теплоізоляційні властивості конструкцій огорожі, які відображаються через опір теплопередачі, повинні відповідати чинним будівельним нормам.

Як відбувається теплообмін повітря з огороджувальними конструкціями

У будівництві задають нормативні вимоги до величини потоку тепла через стінку і через нього визначають її товщину. Одним з параметрів для його розрахунку служить температурний перепад зовні і всередині приміщення. За основу беруть найхолоднішу пору року. Іншим параметром є коефіцієнт теплопередачі к-кількість тепла, переданого за 1 с через площу 1 м 2 , при різниці температури зовнішнього і внутрішнього середовища в 1 ºс. Величина к залежить від властивостей матеріалу. У міру його зниження зростають теплозахисні властивості стіни. Крім того, холод в приміщення буде проникати менше, якщо буде більше товщина огорожі.

Конвекція і випромінювання зовні і зсередини також впливають на витік тепла з дому. Тому за батареями на стінах встановлюють відображають екрани з алюмінієвої фольги. Подібний захист роблять також всередині вентильованих фасадів зовні.

Теплопередача через стіни будинку

Зовнішні стіни складають максимальну частину площі будинку і через них енергетичні втрати досягають 35-45%. Будівельні матеріали, з яких виготовлені мають різний захист від холоду. Найменшою теплопровідністю володіє повітря. Тому пористі матеріали мають найнижчі значення коефіцієнтів теплопередачі. Наприклад, у будівельної цегли к = 0,81 вт/(м 2 · о с), у бетону к = 2,04 вт/(м 2 · о с), у фанери к = 0,18 вт/(м 2 · о с), а у пінополістирольних плит к = 0,038 вт/(м 2 · о с).

У розрахунках застосовують величину, зворотну коефіцієнту к, — опір теплопередачі огороджувальної конструкції. Воно є нормованою величиною і не повинно бути нижче певного заданого значення, оскільки від нього залежать витрати на опалення та умови перебування в приміщеннях.

На коефіцієнт к впливає вологість матеріалу огороджувальних конструкцій. У сирого матеріалу вода витісняє повітря з пір, а її теплопровідність вище в 20 разів. В результаті погіршуються теплозахисні властивості огорожі. Волога цегляна стіна пропускає на 30% більше тепла в порівнянні з сухою. Тому фасад і дахи будинків намагаються облицьовувати матеріалами, на яких вода не утримується.

Втрати тепла через стіни і стики прорізів в значній мірі залежать від вітру. Несучі конструкції-повітропроникні, і повітря через них проходить зовні (інфільтрація) і зсередини (ексфільтрація).

1. Вступ

1.1 мета і завдання курсу

1.2 предмет курсу

1.3 будівля як єдина енергетична система

2. Тепловлагопередача через зовнішні огорожі

2.1 основи теплопередачі в будівлі

2.1.1 теплопровідність

2.1.2 конвекція

2.1.3 випромінювання

2.1.4 термічний опір повітряного прошарку

2.1.5 коефіцієнти тепловіддачі на внутрішній і зовнішній поверхнях

2.1.6 теплопередача через багатошарову стінку

2.1.7 наведений опір теплопередачі

2.1.8 розподіл температури по перетину огорожі

2.2 вологісний режим огороджувальних конструкцій

2.2.1 причини появи вологи в огорожах

2.2.2 негативні наслідки зволоження зовнішніх огорож

2.2.3 зв’язок вологи з будівельними матеріалами

2.2.4 вологе повітря

2.2.5 вологість матеріалу

2.2.6 сорбція і десорбція

2.2.7 паропроникність огорож

2.3 повітропроникність зовнішніх огорож

2.3.1 основні положення

2.3.2 різниця тисків на зовнішній і внутрішній поверхні огорож

1. Вступ

1.1 мета і завдання курсу

Навчальний посібник «лекції з будівельної теплофізики» призначений для студентів, які вивчають в рамках спеціальності «теплогазопостачання та вентиляція» однойменну дисципліну. Зміст посібника відповідає програмі дисципліни і значною мірою орієнтований на курс лекцій, що читається в мдсу. Мета курсу — за допомогою системного викладу сформувати підхід до фізичної сутності тепло-повітряного і вологісного режимів будівлі як до основи вивчення технології забезпечення мікроклімату. У завдання дисципліни входить: формування загального уявлення про теплотехнічної ролі зовнішньої оболонки будівлі і роботі інженерних систем, що забезпечують його мікроклімат, як про єдину енергетичну систему; навчання студента вмінню використовувати теоретичні положення і методи розрахунку в подальшій професійній роботі, тобто при проектуванні та експлуатації систем забезпечення мікроклімату будівлі. В результаті освоєння дисципліни студент повинен знати поняття, що визначають тепловий, повітряний і вологісний режими будівлі, включаючи кліматологічну і мікрокліматичну термінологію; закони передачі теплоти, вологи, повітря в матеріалах, конструкціях і елементах систем будівлі і величини, що визначають теплові і вологісні процеси; нормативи теплозахисту зовнішніх огороджувальних конструкцій, нормування параметрів зовнішнього і внутрішнього середовища будівлі. Студент повинен вміти формулювати і вирішувати завдання передачі теплоти і маси у всіх елементах будівлі і демонструвати здатність і готовність вести перевірочний розрахунок захисних властивостей зовнішніх огорож, і розрахунок коефіцієнтівПроменистого і конвективного теплообміну на поверхнях, звернених в приміщення.

1.2 предмет курсу

Будівельна теплофізика вивчає процеси передачі теплоти, перенесення вологи, фільтрації повітря стосовно будівництва.

В основному будівельна теплофізика вивчає процеси, що відбуваються на поверхнях і в товщі огороджувальних конструкцій будівлі. Причому, за сталою традицією і для стислості, часто огороджувальні конструкції будівлі називаються просто огорожами . Причому, значне місце в будівельній теплофізиці відведено зовнішнім огородженням , які відокремлюють опалювальні приміщення від зовнішнього середовища або від неопалюваних приміщень (неопалюваних техподполий, підвалів, горищ, тамбурів тощо)

Не дивлячись на те, що наука відноситься в основному до огороджувальних конструкцій будівлі, для фахівців з опалення та вентиляції будівельна теплофізика дуже важлива . Справа в тому, що, по-перше, від теплотехнічних якостей зовнішніх огорож залежать тепловтрати будівлі, що впливають на потужність опалювальних систем і витрата теплоти ними за опалювальний період. По-друге, вологісний режим зовнішніх огорож впливає на їх теплозахист, а, отже, на потужність систем, що забезпечують заданий мікроклімат будівлі. По-третє, коефіцієнти теплообміну на внутрішній поверхні зовнішніх огорож грають роль не тільки в оцінці загального приведеного опору теплопередачі конструкції, але і в оцінці температури на внутрішній поверхні цієї огорожі. По-четверте,» щільні » вікна мають цілком певний опір повітропроникності. І при» щільних » вікнах в малоповерхових будівлях до 5 поверхів інфільтрацією в розрахунку тепловтрат можна знехтувати, а в більш високих на нижніх поверхах вона вже буде відчутною. По-п’яте, від повітряного режиму будівлі залежить не тільки наявність або відсутність інфільтрації, а й робота систем вентиляції, особливо природних. По-шосте, радіаційна температура внутрішніх поверхонь зовнішніх і внутрішніх огорож, найважливіша складова оцінки мікроклімату приміщень, в основному є похідною від теплозахисту будівлі. По-сьоме, теплостійкість огорож і приміщень впливає на сталість температури в приміщеннях при змінних теплових впливах на них, особливо в сучасних будівлях, в яких повітрообмін близький до мінімальної норми зовнішнього повітря.

У проектуванні та теплотехнічній оцінці зовнішніх огорож є ряд особливостей. Утеплення будівлі-дорога і відповідальна складова сучасного будівництва, тому важливо обгрунтовано приймати товщину утеплювача. Специфіка сьогоднішнього теплотехнічного розрахунку зовнішніх огорож пов’язана:

По-перше, з підвищеними вимогами до теплозахисту будівель;

По-друге, з необхідністю враховувати роль ефективних утеплювачів в огороджувальних конструкціях, коефіцієнти теплопровідності яких настільки малі, що вимагають дуже акуратного ставлення до підтвердження їх величин в експлуатаційних умовах;

По-третє, з тим, що в огорожах з’явилися різні зв’язки, складні примикання одного огорожі до іншого, що знижують опір теплопередачі огорожі. Оцінка впливу різного роду теплопровідних включень на теплозахист будівель вимагає опори на спеціальні докладні дослідження.

1.3 будівля як єдина енергетична система

Сукупність всіх факторів і процесів (зовнішніх і внутрішніх впливів), що впливають на формування теплового мікроклімату приміщень, називається тепловим режимом будівлі.

Огорожі не тільки захищають приміщення від зовнішнього середовища, але і обмінюються з ним теплотою і вологою, пропускають повітря крізь себе як всередину, так і назовні. Завдання підтримки заданого теплового режиму приміщень будівлі (підтримки на необхідному рівні температури і вологості повітря, його рухливості, радіаційної температури приміщення) покладається на інженерні системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря. Однак визначення теплової потужності і режиму роботи цих систем неможливо без урахування впливу тепловологозахисних і теплоинерционных властивостей огорож. Тому система кондиціонування мікроклімату приміщень включає в себе всі інженерні засоби, що забезпечують заданий мікроклімат обслуговуваних приміщень: огороджувальні конструкції будівлі та інженерні системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря. Таким чином, сучасна будівля-складна взаємопов’язана система тепломасообміну-єдина енергетична система.

Питання для самоконтролю

1 що вивчається в будівельній теплофізиці?

2. Що таке огорожа?

3. Що таке зовнішня огорожа?

4. Чим важлива будівельна теплофізика для фахівця з опалення та вентиляції?

5. У чому специфіка теплотехнічного розрахунку сучасних будівель?

6. Що таке тепловий режим будівлі?

7. Яку роль відіграють огороджувальні конструкції в тепловому режимі будівлі?

8. Які параметри внутрішнього середовища підтримуються системами опалення та вентиляції?

9. Що таке система кондиціонування мікроклімату будівлі?

10. Чому будівля вважається єдиною енергетичною системою?

2. Тепловлагопередача через зовнішні огорожі

2.1 основи теплопередачі в будівлі

Переміщення теплоти завжди відбувається від більш теплого середовища до більш холодної. Процес перенесення теплоти з однієї точки простору в іншу за рахунок різниці температури називається теплопередачею і є збірним, так як включає в себе три елементарних види теплообміну: теплопровідність (кондукцію), конвекцію і випромінювання . Таким чином, потенціалом перенесення теплоти є різниця температури .

2.1.1 теплопровідність

Теплопровідність — вид передачі теплоти між нерухомими частинками твердого, рідкого або газоподібними речовини. Таким чином, теплопровідність-це теплообмін між частинками або елементами структури матеріального середовища, що знаходяться в безпосередньому зіткненні один з одним. При вивченні теплопровідності речовина розглядається як суцільна маса, його молекулярна будова ігнорується. У чистому вигляді теплопровідність зустрічається тільки в твердих тілах, так як в рідких і газоподібних середовищах практично неможливо забезпечити нерухомість речовини.

Більшість будівельних матеріалів є пористими тілами . У порах знаходиться повітря, що має можливість рухатися, тобто переносити теплоту конвекцією. Вважається, що конвективної складової теплопровідності будівельних матеріалів можна знехтувати через її малості. Усередині пори між поверхнями її стінок відбувається променистий теплообмін. Передача теплоти випромінюванням в порах матеріалів визначається головним чином розміром пор, тому що чим більше пори, тим більше різниця температури на її стінках. При розгляді теплопровідності характеристики цього процесу відносять до загальної маси речовини: скелету і порам спільно.

Огороджувальні конструкції будівлі, як правило, є плоско-паралельними стінками , теплоперенос в яких здійснюється в одному напрямку. Крім того, зазвичай при теплотехнічних розрахунках зовнішніх огороджувальних конструкцій приймається , що теплопередача відбувається при стаціонарних теплових умовах, тобто при сталості в часі всіх характеристик процесу: теплового потоку, температури в кожній точці, теплофізичних характеристик будівельних матеріалів. Тому важливо розглянути процес одновимірної стаціонарної теплопровідності в однорідному матеріалі, який описується рівнянням фур’є:

Де q t-поверхнева щільність теплового потоку, що проходить через площину, перпендикулярну тепловому потоку, вт / м 2 ;

Λ-теплопровідність матеріалу, вт / м. О с;

T — температура, що змінюється уздовж осі x, ос;

Відношення , носить назву градієнта температури , о с/м, і позначається grad t . Градієнт температури спрямований у бік зростання температури, яке пов’язане з поглинанням теплоти і зменшенням теплового потоку. Знак мінус, що стоїть в правій частині рівняння (2.1), показує, що збільшення теплового потоку не збігається зі збільшенням температури.

Теплопровідність λ є однією з основних теплових характеристик матеріалу. Як випливає з рівняння (2.1) теплопровідність матеріалу — це міра провідності теплоти матеріалом, чисельно рівна тепловому потоку, що проходить крізь 1 м 2 площі, перпендикулярній напрямку потоку, при градієнті температури уздовж потоку, рівному 1 о с / м (рис.1). Чим більше значення λ, тим інтенсивніше в такому матеріалі процес теплопровідності, більше тепловий потік. Тому теплоізоляційними матеріалами прийнято вважати матеріали з теплопровідністю менше 0,3 вт / м. О с.Отримувати в середньому близько двох тисяч рублів. За умови, що він проводить протягом місяця не менше двадцяти годин у вашому антикафе. Але все буде залежати від безлічі показників. Тому що, для досягнення такого результату потрібно зробити все, щоб перевести клієнта з розряду разового в постійні.

Просування

Для вибору вірної тактики бажано попередньо мати інформацію про попит і конкурентів в тому районі, де ви плануєте відкривати кафе. А для цього буде потрібно провести аналіз. Корисним буде мати уявлення про дію схожих закладів у цьому ж районі. Так ви будете уявляти, з якими складнощами вам як підприємцю доведеться зіткнутися під час розвитку вашого бізнесу, і що взагалі можна очікувати в плані прибутку.

Що ж стосується інформування потенційних клієнтів про ваш антикафе, то стандартно в цій ніші використовуються кілька варіантів просування:

  1. створення і просування власної сторінки або сайту в інтернеті. Сюди відноситься і постійна інформація в соціальних мережах, де мешкає найбільша частина ваших клієнтів.
  2. програми знижок, флаєри, бонусні запрошення. Такі способи діють, якщо використовувати їх спільно з організацією будь-якого заходу в рамках вашого закладу (як писалося вище – майстер-класи, турніри з настільних ігор, дискусійні столи та інше).
  3. смс-розсилка.

Після цього буде задіяний принцип сарафанного радіо. Але тільки в тому випадку, якщо відвідувачам дійсно у вас сподобалося. А для цього потрібно чимало потурбуватися створюємо гарної атмосфери, зручності і сервісу.

Для більш успішного просування вашого бізнесу, варто також взяти до уваги можливість співпраці з іншими компаніями, наприклад з постачальниками. Їм можна запропонувати майданчик у вашому кафе для проведення семінарів, тренінгів та навчання співробітників на умовах надання знижки або проведення реклами серед своїх клієнтів. Такими способами ви зможете скоротити витрати свого закладу, закріпити співпрацю з підприємствами і отримати безкоштовні канали просування антикафе.

Варіантів співпраці багато, і якщо виробити дійсно цікаві пропозиції, то проста майданчик для гарного проведення часу під вашим керівництвом стане однією з найпопулярніших і різнопланових майданчиків для громадських подій.

Існує маса ідеї щодо вигідної взаємодії, яка буде спрямована на розвиток вашого закладу і на підняття і утримання інтересу з боку клієнта.

Теж відноситься до створення спеціальної програми лояльності. Наприклад, постійним клієнтам можна пропонувати покупку місячного абонемента, або ж виробити пропозиції з бонусами у вигляді безкоштовної кави, або зайвої години часу в кафе.

Звичайно, як і у будь-якого бізнесу, у такого формату роботи з клієнтами, є свої ризики. Наприклад сезонні затишшя, коли людям цікавіше бувати на природі, ніж проводити час в приміщенні. Тому в бізнес-плані ще до відкриття антикафе, всі ризики і підводні камені на етапі як створення закладу, так і його розвитку, повинні бути враховані.

Термін окупності подібного бізнесу залежить від безлічі факторів, але якщо брати середні показники серед бізнесменів, які розвивають подібну справу, то можна говорити про реальність виходу на чистий прибуток протягом перших 13-15 місяців роботи. 

Електромагнітних хвиль. Властивості електромагнітного випромінювання характеризуються довжиною хвилі. Випромінювання, яке сприймається як теплове і має довжини хвиль в діапазоні 0,76 — 50 мкм, називається інфрачервоним.

Наприклад, променистий теплообмін відбувається між поверхнями, зверненими в приміщення, між зовнішніми поверхнями різних будівель, поверхнями землі і неба. Важливий променистий теплообмін між внутрішніми поверхнями огорож приміщення і поверхнею опалювального приладу. У всіх цих випадках променепрозорої середовищем, пропускає теплові хвилі, є повітря.

У практиці розрахунків теплового потоку при променистому теплообміні використовують спрощену формулу. Інтенсивність передачі теплоти випромінюванням q л, вт / м 2, визначається різницею температури поверхонь, що беруть участь в променистому теплообміні:

, (2.9)

Де τ 1 і τ 2 — значення температури поверхонь, що обмінюються променистою теплотою, о с;

Α л — коефіцієнт променистої тепловіддачі на поверхні стінки, вт/м 2. Про с.

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, a л-фізична величина, чисельно рівна кількості теплоти, що передається від однієї поверхні до іншої шляхом випромінювання при різниці між температурою поверхонь, рівній 1 о с.

Введемо поняття опору променистої тепловіддачі r л на поверхні огороджувальної конструкції, м 2. Про с / вт, рівне різниці температури на поверхнях огорож, що обмінюються променистою теплотою, при проходженні з поверхні на поверхню теплового потоку з поверхневою щільністю 1 вт/м 2 .

Тоді рівняння (2.8) можна переписати у вигляді:

Опір r л є величиною зворотного коефіцієнту променевої тепловіддачі a л :

2.1.4 термічний опір повітряного прошарку

Для внесення однаковості опір теплопередачі замкнутих повітряних прошарків , розташованих між шарами огороджувальної конструкції, називають термічним опором r в. П, м 2. Про с / вт.

Схема передачі теплоти через повітряний прошарок представлена на рис.5.

Рис.5. Теплообмін в повітряному прошарку

Тепловий потік, що проходить через повітряний прошарок q в. П, вт/м 2 , складається з потоків, що передаються теплопровідністю (2) q т , вт/м 2 , конвекцією (1) q к , вт/м 2 , і випромінюванням (3) q л, вт / м 2 .

Q в .п = q т + q к + q л. (2.12)

При цьому частка потоку, що передається випромінюванням найбільша. Розглянемо замкнуту вертикальну повітряний прошарок, на поверхнях якої різниця температури становить 5 о с.зі збільшенням товщини прошарку від 10 мм до 200 мм частка теплового потоку за рахунок випромінювання зростає з 60% до 80%. При цьому частка теплоти, що передається шляхом теплопровідності, падає від 38% до 2%, а частка конвективного теплового потоку зростає з 2% до 20%.

Прямий розрахунок цих складових досить громіздкий. Тому в нормативних документах наводяться дані про термічних опорах замкнутих повітряних прошарків, які в 50-х роках хх століття була складена к .ф. Фокіним за результатами експериментів м. А. Міхєєва. При наявності на одній або обох поверхнях повітряного прошарку тепловідбиваючої алюмінієвої фольги, що утрудняє променистий теплообмін між поверхнями, що обрамляють повітряний прошарок, термічний опір слід збільшити в два рази. Для збільшення термічного опору замкнутими повітряними прошарками в рекомендується мати на увазі наступні висновки з досліджень:

1) ефективними в теплотехнічному відношенні є прошарки невеликої товщини;

2) раціональніше робити в огорожі кілька прошарків малої товщини, ніж одну великий;

3) повітряні прошарки бажано розташовувати ближче до зовнішньої поверхні огорожі, так як при цьому в зимовий час зменшується тепловий потік випромінюванням;

4) вертикальні прошарки в зовнішніх стінах необхідно перегороджувати горизонтальними діафрагмами на рівні міжповерхових перекриттів;

5) для скорочення теплового потоку, переданого випромінюванням, можна одну з поверхонь прошарку покривати алюмінієвою фольгою, що має коефіцієнт випромінювання близько ε=0,05. Покриття фольгою обох поверхонь повітряного прошарку практично не зменшує передачу теплоти в порівнянні з покриттям однієї поверхні.

Питання для самоконтролю

1. Що є потенціалом перенесення теплоти?

2. Перерахуйте елементарні види теплообміну.

3. Що таке теплопередача?

4. Що таке теплопровідність?

5. Що таке коефіцієнт теплопровідності матеріалу?

6. Напишіть формулу теплового потоку, переданого теплопровідністю в багатошаровій стінці при відомих температурах внутрішньої t в і зовнішньої t н поверхонь.

7. Що таке термічний опір?

8. Що таке конвекція?

9. Напишіть формулу теплового потоку, переданого конвекцією від повітря до поверхні.

10. Фізичний сенс коефіцієнта конвективної тепловіддачі.

11. Що таке випромінювання?

12. Напишіть формулу теплового потоку, переданого випромінюванням від однієї поверхні до іншої.

13. Фізичний сенс коефіцієнта променистої тепловіддачі.

14. Як називається опір теплопередачі замкнутої повітряного прошарку в огороджувальної конструкції?

15. З теплових потоків якої природи складається загальний тепловий потік через повітряний прошарок?

16. Якої природи тепловий потік превалює в тепловому потоці через повітряний прошарок?

17. Як впливає товщина повітряного прошарку на розподіл потоків в ній.

18. Як зменшити тепловий потік через повітряний прошарок?

2.1.5 коефіцієнти тепловіддачі на внутрішній і зовнішній поверхнях

Розглянемо стінку, що відокремлює приміщення з температурою t в від зовнішнього середовища з температурою t н.зовнішня поверхня шляхом конвекції обмінюється теплотою з зовнішнім повітрям, а променистої — з навколишніми поверхнями, що мають температуру t окр. Н. Те ж саме і з внутрішньої сторони. Можна записати, що тепловий потік з щільністю q, вт / м 2, що проходить крізь стіну, дорівнює

Де t окр. В і t окр. Н-температура поверхонь, що оточують відповідно внутрішню і зовнішню площини розглянутої стінки, о с;

Α к.в, α к. Н — коефіцієнти конвективної тепловіддачі на внутрішній і зовнішній поверхнях стінки, м 2. Про с/вт;

Α л. В, α л. Н — коефіцієнти променистої тепловіддачі на внутрішній і зовнішній поверхнях стінки, м 2. Про с / вт.

В інженерних розрахунках прийнято тепловіддачу на поверхнях огороджувальних конструкцій не розділяти на променисту і конвективну складові. Вважається, що на внутрішній поверхні зовнішнього огородження в опалювальному приміщенні відбувається тепловосприйняття, що оцінюється загальним коефіцієнтом α в, вт/ (м 2. О с), а на зовнішній поверхні — тепловіддача, інтенсивність якої визначається коефіцієнтом тепловіддачі α н, вт / (м 2. О с). Крім того, прийнято вважати, що температура повітря і навколишніх поверхонь рівні один одному, тобто t окр. В =t в, а t окр. Н =t н. Тобто

Отже, приймається, що коефіцієнти тепловіддачі на зовнішній і внутрішній поверхнях огорожі рівні сумі коефіцієнтів променистого і конвективного теплообміну з кожного боку:

Коефіцієнт тепловіддачі на зовнішній або внутрішній поверхні за фізичним змістом — це щільність теплового потоку, що віддається відповідною поверхнею навколишнього її середовищі (або навпаки) при різниці температури поверхні і середовища в 1 о с.величини, зворотні коефіцієнтам тепловіддачі, прийнято називати опорами тепловіддачі на внутрішній r в, м 2. Про с / вт, і зовнішньої r н, м 2. Про с / вт, поверхнях огорожі:

R в = 1/ α в; r н =1/ α н. (2.16)

2.1.6 теплопередача через багатошарову стінку

Якщо з одного боку багатошарової стінки, що складається з n шарів, підтримується температура t в , а з іншого боку t н t в , то виникає тепловий потік q , вт/м 2 (рис.6).

Цей тепловий потік рухається від середовища з температурою t в , о с, до середовища з температурою t н , о с, проходячи послідовно від внутрішнього середовища до внутрішньої поверхні з температурою τ в, о с:

Q= (1/ r в). (t в-τ в), (2.17)

Потім від внутрішньої поверхні крізь перший шар з термічним опором r т,1 до стику першого і другого шарів:

Q= (1/ r т, 1). (τ в-t 1) , (2.18)

Після цього через всі інші шари

Q= (1/ r т, i). (t i -1-t i) , (2.19)

І, нарешті, від зовнішньої поверхні з температурою τ н до зовнішнього середовища з температурою t н :

Q= (1/ r н). (τ н-t н) , (2.20)

Де r т, i-термічний опір шару з номером i, м 2. Про с / вт;

R в, r н — опору теплообміну на внутрішній і зовнішній поверхнях, м 2. Про с / вт;

T i -1 — температура, о с, на стику шарів з номерами i-1 і i;

T i-температура, о с,На стику шарів з номерами i і i+1 .

Рис.6. Розподіл температури при теплопередачі через багатошарову стіну

Переписавши (2.16) — (2.19) щодо різниць температури і склавши їх, отримаємо рівність:

T в — t н = q . (r в +r т, 1 + r т, 2 +… + r т, i+…. + r т, n + r н) (2.21)

Вираз в дужках — сума термічних опорів плоскопаралельних послідовно розташованих по ходу теплового потоку шарів огорожі і опорів теплообміну на його поверхнях називається загальним опором теплопередачі огорожі r o , м 2. Про с / вт:

R o =r в + σr т, i + r н , (2.22)

А сума термічних опорів окремих шарів огорожі — його термічним опором r т, м 2. Про с / вт:

R т = r т,1 + r т,2 + … + r в. П+…. + r т, n , (2.23)

Де r т,1, r т, 2,…, r т, n — термічні опору окремих плоскопаралельних послідовно розташованих по ходу теплового потоку шарів шарів огороджувальної конструкції, м 2. Про с / вт, що визначаються за формулою (2.4);

R в. П-термічний опір замкнутого повітряного прошарку, м 2. Про с / вт, за п. 2.1.4

За фізичним змістом загальний опір теплопередачі огорожі r o — це різниця температури середовищ по різні боки огорожі, яка формує проходить через нього тепловий потік щільністю 1 вт / м 2, в той час як термічний опір багатошарової конструкції — різниця температури зовнішньої і внутрішньої поверхонь огорожі, яка формує проходить через нього тепловий потік щільністю 1 вт/ м 2, з (2.22) випливає, що тепловий потік q , вт/м 2 , що проходить через огорожу, пропорційний різниці температури середовищ по різні боки огорожі (t в — t н) і обернено пропорційний загальному опору теплопередачі r o

Q= (1/ r о). (t в — t н), (2.24)

2.1.7 наведений опір теплопередачі

При виведенні загального опору теплопередачі розглядалося плоско-паралельне огородження. А поверхні більшості сучасних огороджувальних конструкцій не є ізотермічними, тобто температура на різних ділянках зовнішньої і внутрішньої поверхонь конструкції не є однаковими через наявність різних теплопровідних включень, наявних в конструкції/

Тому введено поняття наведеного опору теплопередачі огороджувальної конструкції, яким називається опір теплопередачі одношарової огороджувальної конструкції тієї ж площі, через яку проходить однаковий з реальною конструкцією потік теплоти при однаковій різниці між температурою внутрішнього і зовнішнього повітря. Важливо відзначити, що наведений опір теплопередачі відноситься до всієї конструкції або її ділянці, а не до майданчика в 1 м 2 . Це відбувається тому, що теплопровідні включення можуть бути обумовлені не тільки регулярно укладеними зв’язками, але і досить великими елементами кріплення фасадів до колон, і самими колонами, що врізаються в стіну, і примиканням одних огорож до інших.

Тому наведений опір теплопередачі конструкції (або ділянки конструкції) може бути визначено виразом:

Де q — потік теплоти, що проходить через конструкцію (або ділянку конструкції), вт;

A — площа конструкції (або ділянки конструкції), м 2 .

Вираз є за своїм змістом усередненою за площею (або приведеною до одиниці площі) щільністю потоку теплоти через конструкцію, тобто можна записати:

З (2.24) і (2.25) слід:

Огороджувальні конструкції із застосуванням ефективних теплоізоляційних матеріалів виконуються таким чином, що шар теплоізоляційного матеріалу закриває, наскільки можливо, велику площу конструкції. Перетину теплопровідних включень виконують наскільки можливо малими. Отже, можна виділити ділянку конструкції, віддалений від теплопровідних включень. Якщо знехтувати впливом теплопровідних включень на цій ділянці, то його теплозахисні властивості можна характеризувати за допомогою умовного опору теплопередачі , визначеного формулою (2.22). Відношення значення наведеного опору теплопередачі конструкції до значення умовного опору теплопередачі розглянутого ділянки називається коефіцієнтом теплотехнічної однорідності :

Величина коефіцієнта теплотехнічної однорідності оцінює, наскільки повно використовуються можливості теплоізоляційного матеріалу, або по-іншому — який вплив теплопровідних включень.

Цей коефіцієнт практично завжди менше одиниці.

Рівність його одиниці означає, що теплопровідні включення відсутні, і можливості застосування шару теплоізоляційного матеріалу використовуються максимально. Але таких конструкцій практично не буває.

Коефіцієнт теплотехнічної однорідності визначається прямим розрахунком багатовимірного температурного поля конструкції або спрощено по , а для випадку стрижневих зв’язків по .

Величина, зворотна приведеному опору теплопередачі, названа коефіцієнтом теплопередачі огороджувальної конструкції к, вт / м 2. О с:

Коефіцієнт теплопередачі огорожі к дорівнює щільності теплового потоку, що проходить крізь огорожу, при різниці температури середовищ по різні боки від нього в 1 о с .отже, тепловий потік q , вт/м 2 , що проходить через огорожу за рахунок теплопередачі, може бути знайдений за формулою:

Q= к. (t в — t н). (2.30)

2.1.8 розподіл температури по перетину огорожі

Важливим практичним завданням є розрахунок розподілу температури по перетину огорожі (рис.7). З диференціального рівняння (2.1) випливає, що воно лінійно щодо опору теплопередачі, тому можна записати температуру t x в будь-якому перерізі огорожі:

, (2.31)

Де r х-в і r х-н — опору теплопередачі від внутрішнього повітря до точки х і від зовнішнього повітря до точки х, м 2. Про с / вт.

Рис.7. Розподіл температури в багатошаровій стінці. А) в масштабі товщин шарів, б) в масштабі термічних опорів

Однак вираз (2.30) відноситься до огорожі без збурюють одномірність теплового потоку. Для реального огорожі, що характеризується наведеним опором теплопередачі при розрахунку розподілу температури по перетину огорожі треба враховувати зменшення опорів теплопередачі r х — в і r х-н за допомогою коефіцієнта теплотехнічної однорідності:

Питання для самоконтролю

1. Що таке (фізичний сенс) коефіцієнт тепловіддачі на поверхні?

2. З чого складається коефіцієнт тепловіддачі на зовнішній поверхні огорожі?

3. З чого складається коефіцієнт тепловіддачі на внутрішній поверхні огорожі?

4. З чого складається термічний опір багатошарової огороджувальної конструкції з плоскопаралельними шарами по ходу теплового потоку.

5. З чого складається загальний опір теплопередачі багатошарової огороджувальної конструкції з плоскопаралельними шарами по ходу теплового потоку. Напишіть формулу загального опору теплопередачі.

6. Фізичний сенс термічного опору багатошарової огороджувальної конструкції з плоскопаралельними шарами по ходу теплового потоку.

7. Фізичний сенс загального опору теплопередачі багатошарової огороджувальної конструкції з плоскопаралельними шарами по ходу теплового потоку.

8. Фізичний сенс наведеного опору теплопередачі огороджувальної конструкції.

9. Що таке умовний опір теплопередачі огороджувальної конструкції.

10. Що таке коефіцієнт теплотехнічної однорідності огороджувальної конструкції.

11. Що таке коефіцієнт теплопередачі огороджувальної конструкції?

12. Напишіть формулу теплового потоку, що передається за рахунок теплопередачі від внутрішнього середовища з температурою t в до зовнішньої з температурою t н через багатошарову стінку.

13. Накресліть якісну картинку розподілу температури в двошаровій стінці при відомих температурах навколишніх середовищ t в і t н, якщо λ 1>λ 2 .

14. Накресліть якісну картинку розподілу температури в двошаровій стінці при відомих температурах навколишніх середовищ t в і t н, якщо λ 1

15. Напишіть формулу для визначення температури внутрішньої поверхні двошарової стінки в при відомих температурах середовищ t в і t н, товщинах шарів δ 1 і δ 2 , коефіцієнтах теплопровідності λ 1 і λ 2 .

16. Напишіть формулу для визначення температури зовнішньої поверхні двошарової стінки τ н в при відомих температурах середовищ t в і t н, товщинах шарів δ 1 і δ 2 , коефіцієнтах теплопровідності λ 1 і λ 2 .

17. Напишіть формулу для визначення температури між шарами двошарової стінки t при відомих температурах середовищ t в і t н, товщинах шарів δ 1 і δ 2 ,Волога входить до складу структурної решітки матеріалів типу кристалогідратів і не бере участі у вологообмінних процесах. Тому при розгляді процесів вологопередачі через огорожу її можна не враховувати.

Фізико-хімічний зв’язок вологи з будівельними матеріалами проявляється в адсорбуванні на внутрішній поверхні пір і капілярів матеріалу. Адсорбована волога підрозділяється на вологу первинних мономолекулярних шарів, що відрізняється високим енергетичним рівнем зв’язку з поверхнею гідрофільних матеріалів, і вологу наступних полімолекулярних шарів, складових плівку води, утримуваної капілярними силами. Для видалення мономолекулярної і частково полімолекулярної вологи не достатньо сил природної сушки в звичайних природних умовах і умовах приміщень. До фізико-хімічної форми зв’язку відносять також осмотично (структурно) пов’язану вологу в рослинних клітинах органічних матеріалів рослинного походження. Ця волога може бути видалена шляхом природного сушіння.

Фізико-механічний зв’язок визначає утримання вологи в порах і капілярах силами капілярного тиску і змочування гідрофільних матеріалів. Ця волога переміщається всередині матеріалу при виникненні тисків, що перевищують капілярний і випаровується з поверхневих шарів конструкцій в процесі природної сушки. Найбільшою фізико-механічною міцністю володіє зв’язок води з мікрокапілярами.

2.2.4 вологе повітря

Атмосферне повітря, що складається з кисню, азоту, вуглекислого газу і невеликої кількості інертних газів завжди містить деяку кількість вологи у вигляді водяної пари. Суміш сухого повітря з водяною парою називають вологим повітрям .

З достатньою для технічних розрахунків точністю можна вважати, що вологе повітря підпорядковується всім законам суміші ідеальних газів. Кожен газ, в тому числі і пар, що входить до складу суміші, займає той же обсяг, що і вся суміш.

Пар знаходиться під своїм парціальним тиском , яке визначають за рівнянням менделєєва-клайперона:

Де m i — маса i-го газу, в даному випадку водяної пари, кг;

R — універсальна газова постійна, рівна 8 314,41 дж/ (кмоль. до);

Т-температура суміші в абсолютній шкалі, к;

V-обсяг, займаний сумішшю газів, м 3 ;

Μ i-молекулярна вага газу, кг / моль. Для водяної пари μ п = 18,01528 кг/кмоль.

За законом дальтона сума парціальних тисків газових компонентів суміші дорівнює повному тиску суміші . Вологе повітря прийнято розглядати як бінарну суміш , що складається з водяної пари і сухої частини атмосферного повітря , ефективний молекулярний вага якого дорівнює μ в ∙ 29 кг/моль. Барометричний тиск вологого повітря р б, па, складається з парціального тиску сухого повітря е св, па, і парціального тиску пари е п, па:

Парціальний тиск водяної пари називають також пружністю водяної пари .

Для характеристики міри зволоження повітря користуються поняттям відносної вологості повітря φ в, яка показує ступінь насиченості повітря водяною парою в% або частках одиниці повного насичення при однакових температурі і тиску.

При відносній вологості 100% повітря повністю насичений водяною парою і називається насиченим . Парціальний тиск насиченої водяної пари називають також тиском насичення повітря водяною парою або максимальною пружністю водяної пари і позначають е. Величина відносної вологості φ в дорівнює відношенню парціального тиску водяної пари е п у вологому повітрі при певних атмосферному тиску і температурі до тиску насичення е при тих же умовах:

Або φ,% . (2.36)

Парціальний тиск насиченої водяної пари-максимальна пружність водяної пари — при заданому барометричному тиску є функцією тільки температури t:

Його значення визначають експериментальним шляхом і наводять в спеціальних таблицях . Крім того, є ряд формул, що апроксимують залежність е від температури. Наприклад, формули, що наводяться в:

Над поверхнею льоду при температурі від-60 о с до 0 о с

, (2.38)

Над поверхнею чистої води при температурі від 0 о с до 83 о с

, (2.39)

Нормальним для перебування людини гігієністами вважається діапазон відносної вологості від 30% до 60%. При відносній вологості повітря вище 60% випаровування вологи з шкіри людини утруднено і його самопочуття погіршується. При більш низькій відносній вологості повітря, ніж 30% випаровування з поверхні шкіри і слизових оболонок людини посилюється, що викликає сухість шкіри, першіння в горлі, що сприяють простудних захворювань.

При підвищенні температури повітря заданої абсолютної вологості його відносна вологість знижується, так як відповідно до формули (2.36) величина парціального тиску водяної пари залишиться без зміни, а тиск насичення зросте через збільшення температури. Навпаки, при охолодженні повітря відносна вологість зросте внаслідок зниження величини тиску насичення е.у міру охолодження повітря при деякій його температурі, коли е п стане дорівнює е, відносна вологість повітря стане рівною 100%, тобто повітря досягне повного насичення водяною парою. Температура t р, о с, при якій повітря з певною абсолютною вологістю знаходиться в стані повного насичення, називається точкою роси. Якщо повітря буде охолоджуватися нижче точки роси, то, частина вологи почне конденсуватися з повітря. Повітря при цьому буде залишатися насиченим водяною парою, а тиск насичення повітря е відповідно досягнутої температурі буде знижуватися. Причому температура повітря в кожен момент часу буде точкою роси для сформувалася абсолютної вологості повітря.

При зіткненні вологого повітря з внутрішньою поверхнею зовнішнього огородження, що має температуру τ в нижче точки роси повітря t р, на цій поверхні буде конденсуватися водяна пара. Таким чином, умовами відсутності випадання конденсату на внутрішній поверхні огорожі і в його товщі є підтримка температури вище точки роси, а це означає, що парціальний тиск водяної пари в кожній точці перетину огорожі має бути менше тиску насичення.

2.2.5 вологість матеріалу

У капілярно-пористих матеріалах у природному повітряному середовищі завжди знаходиться деяка кількість хімічно незв’язаної вологи. Якщо зразок матеріалу, що знаходиться в природних умовах, піддати сушці, то його маса зменшиться. Вагова вологість матеріалу ω в,%, визначається відношенням маси вологи, що міститься в зразку, до маси зразка в сухому стані:

, (2.40)

Де м 1-маса вологого зразка, кг,

М 2 — маса сухого зразка, кг.

Об’ємна вологість ω о,%, визначається відношенням обсягу вологи, що міститься в зразку, до обсягу зразка:

Де v 1 — обсяг вологи в зразку, м 3, v 2 — обсяг самого зразка, м 3 .

Між ваговою ω в і об’ємною вологістю ω про матеріалу існує співвідношення:

, (2.42)

Де ρ-щільність матеріалу в сухому стані, кг / м 3 .

У розрахунках частіше використовується вагова вологість.

2.2.6 сорбція і десорбція

При тривалому знаходженні зразка матеріалу у вологому повітрі з постійними температурою і відносною вологістю, маса вологи, що міститься в зразку стане незмінною — рівноважною . При підвищенні відносної вологості повітря маса вологи в матеріалі збільшується, а при збільшенні температури — зменшується. Це рівноважне вологовміст матеріалу, відповідне тепловлажностному стану повітряного середовища, в залежності від хімічного складу, пористості і деяких інших властивостей матеріалу може бути більше або менше. Процес зволоження сухого матеріалу, поміщеного в середу вологого повітря, називається сорбцією, а процес зменшення вологовмісту надлишково вологого матеріалу в середовищі вологого повітря-десорбцією .

Закономірність зміни рівноважного вологовмісту матеріалу в повітряному середовищі з постійною температурою і зростаючою відносною вологістю виражається ізотермою сорбції.

Для переважної кількості будівельних матеріалів ізотерми сорбції і десорбції не збігаються. Різниця вагових вологостей будівельного матеріалу при одній і тій же відносній вологості повітря φ називається сорбційним гістерезисом . На рис.8 представлені ізотерми сорбції та десорбції водяної пари для пеносилікату. В . З рис.8 видно, що, наприклад, для φ = 40% при сорбції пеносилікат має вагову вологість ω в =1,75%, а при десорбції ω в =4%, отже,сорбційний гістерезис дорівнює 4-1, 75=3,25%.

Рис.8. Вагова вологість пеносилікату при сорбції (1) і десорбції (2)

Значення сорбційних вологостей будівельних матеріалів наведені в різнихЛітературних джерелах, наприклад, в .

2.2.7 паропроникність огорож

Виняток конденсації водяної пари на внутрішній поверхні огорожі не може гарантувати відсутності конденсації вологи в товщі огорожі.

Волога в будівельному матеріалі може перебувати в трьох різних фазах: твердої, рідкої і пароподібної. Кожна фаза поширюється за своїм законом. У кліматичних умовах росії найбільш актуальна задача руху водяної пари в зимовий період. З експериментальних досліджень відомо, що потенціалом перенесення пари — його рушійною силою — служить парціальний тиск водяної пари в повітрі е, па . Усередині будівельних матеріалів огорожі вологе повітря знаходиться в порах матеріалу. Пар переміщається від більшого парціального тиску до меншого.

У холодний період року в приміщенні температура повітря значно вище, ніж на вулиці. Більш високій температурі відповідає більш високий тиск насичення водяною парою е . Не дивлячись на те, що відносна вологість внутрішнього повітря менше відносної вологості зовнішнього, парціальний тиск водяної пари у внутрішньому повітрі е в значно перевищує парціальний тиск водяної пари в зовнішньому повітрі е н . Тому потік пара спрямований з приміщення назовні. Процес проникнення пари через огорожу відноситься до процесів дифузії . Інакше кажучи, водяна пара дифундує крізь огорожу. Дифузія є чисто молекулярне явище, що представляє собою заміну молекул одного газу молекулами іншого, в даному випадку заміну молекул сухого повітря в порах будівельних матеріалів молекулами водяної пари. А процес дифузії водяної пари через огорожі носить назву паропроникнення .

Щоб уникнути плутанини в термінології відразу обмовимо, що паропроникність — це властивість матеріалів і конструкції, виконаної з них, пропускати крізь себе водяна пара, а паропроникність — це процес проникнення пари через матеріал або огорожу.

Паропроникність μ залежить від фізичних властивостей матеріалу і відображає його здатність пропускати дифундуючий через себе водяна пара. Паропроникність матеріалу μ кількісно дорівнює дифузійному потоку водяної пари, мг/год, що проходить через м 2 площі, перпендикулярній потоку, при градієнті парціального тиску водяної пари уздовж потоку, рівному 1 па / м .

Розрахункові значення μ наведені в довідкових таблицях. Причому для ізотропних матеріалів μ не залежить від напрямку потоку вологи, а для анізотропних (деревини, інших матеріалів, що мають волокнисту структуру або пресованих) значення μ наводяться в залежності від співвідношення напрямків потоку пари і волокон.

Паропроникність для теплоізоляційних матеріалів, як правило, пухких і з відкритими порами має великі значення, наприклад, для мінераловатних плит на синтетичному зв’язуючому при щільності ρ=50 кг/м 3 коефіцієнт паропроникності дорівнює μ=0,60 мг/ (ч. М. Па). Матеріалами більшої щільності відповідає менше значення коефіцієнта паропроникності, наприклад, важкий бетон на щільних заповнювачах має μ=0,03 мг/ (ч. М. Па). Разом з тим бувають винятки. Екструдований пінополістирол, утеплювач із закритими порами, при щільності ρ = 25 — 45 кг/м 3 має μ=0,003-0,018 мг/ (ч.м. Па) і практично не пропускає через себе пар.

Матеріали з мінімальною паропроникністю використовуються в якості пароізоляційних шарів . Для листових матеріалів і тонких шарів пароізоляції через дуже малого значення μ в довідкових таблицях наводяться опору паропроніцанію і товщини цих шарів.

Паропроникність повітря дорівнює μ=0,0062 м 2. Ч. Па / мг при відсутності конвекції і μ=0,01 м 2. Ч. Па / мг при конвекції . Тому в розрахунках опору паропроніцанію слід мати на увазі, що пароізоляційні шари огорожі, які не забезпечують суцільності (мають щілини) (пароізоляційна плівка, порушена внутрішніми зв’язками огорожі, листові пароізоляційні шари, прокладені навіть внахлест, але без промазки швів пароізоляційної мастикою), матимуть більшу паропроникність, ніж без урахування цієї обставини.

З фізики відомо, що є повна аналогія між процесами паропроникності і теплопровідності . Більш того, дотримується аналогія в процесах тепловіддачі і вологовіддачі на поверхнях огорожі . Тому можна розглядати аналогію між складними процесами теплопередачі і вологопередачі через огорожу. В табл.2 представлені прямі аналоги в цих процесах.

Таблиця 2

Аналогія між процесами теплопередачі і вологопередачі при дифузії пари

теплове поле вологісне поле

Температура

Внутрішнього повітря t в , о с;

Внутрішньої поверхні τ в , о с;

На стиках шарів t i, о с;

Зовнішньої поверхні τ н , о с;

Зовнішнього повітря t н , о с.

Парціальний тиск водяної пари:

У внутрішньому повітрі е в , па;

На внутрішній поверхні е вп , па;

На стиках шарів е i , па;

Зовнішньої поверхні е нп , па;

В зовнішньому повітрі е н , па.

Теплопровідність матеріалу

Λ, вт/ (м. О с)

Паропроникність матеріалу

Μ, мг/ (ч. М. Па)

Термічний опір шару

Товщиною δ, м,

R т =δ/ λ , м 2. Про с/вт

Опір паропроніцанію шару товщиною δ, м,

R п =δ/ μ , м 2. ч. Па / мг (2.43)

Коефіцієнти тепловіддачі

На внутрішній поверхні α в, вт/ (м 2. Про с);

На зовнішній поверхні α н, вт / (м 2. О с).

Коефіцієнти вологовіддачі

На внутрішній поверхні β в, мг/ (ч. М 2. па);

На зовнішній поверхні β н, мг/ (ч. М 2. па).

Опір тепловіддачі на поверхнях огорожі

На внутрішній r в =1/α в, м 2. Про с / вт;

На зовнішній r н =1/α н, м 2. Про с/вт;

Опір вологовіддачі на поверхнях огорожі

На внутрішній r п.в =1/β в, м 2. Ч. Па / мг; (2.44)

На зовнішній r п. Н =1 / β н, м 2. Ч. Па / мг.(2.45)

Загальний опір теплопередачі огорожі

R o =r в +σδ/ λ+r н, м 2. Про с/ вт

Загальний опір паропроніцанію огорожі

R о.п =r п. В +σδ / λ+r п. Н, м 2. ч. Па / мг (2.46)

Щільність теплового потоку через огорожу

Q= (t в-t н) / r o, вт/м 2

Щільність дифузійного потоку вологи через огорожу

G= (e в-е н) / r о. П, мг / (ч. М 2) (2.47)

За своїм фізичним змістом опір паропроніцанію шару огорожі — це різниця пружностей водяної пари, яку потрібно створити на поверхнях шару, щоб через 1 м 2 його площі дифундував потік пари, рівний 1 мг/год.

Загальний опір паропроніцанію огороджувальної конструкції (при дифузії пари) складається з опорів паропроніцанію всіх його шарів і опорів вологообміну на його поверхнях, як це випливає з виразу (2.43).

Коефіцієнт вологовіддачі, як правило, в інженерних розрахунках загального опору паропроніцанію не застосовується, в розрахунках використовують безпосередньо опору вологовіддачі на поверхнях, приймаючи їх значення рівними r п.в = 0,0267 м 2. Ч. Па / мг, r п. Н,= 0,0052 м 2. Ч. Па / мг .

Пружність водяної пари, дифундує через огорожу, у міру проходження через його товщу буде змінюватися між значеннями е в і е н.для знаходження парціального тиску водяної пари е х в будь-якому перетині огорожі (рис.9) користуються формулою, аналогічною формулі (2.30) для визначення розподілу температури по перетину огорожі:

Де r п.в-х, r п. Н-х — опору паропроніцанію, від точки х до соотвенственно внутрішнього і зовнішнього повітря, м 2. Ч. Па / мг.

Рис.9. Розподіл парціального тиску і тиску насичення водяної пари по перетину огорожі

Питання для самоконтролю.

1. Причини випадання вологи на поверхні або в товщі огорожі.

2. Негативні наслідки випадання вологи на поверхні або в товщі огорожі.

3. Чим відрізняються гідрофільні будівельні матеріали від гідрофобних?

4. Яка структура більшості будівельних матеріалів?

5. Які три форми видів зв’язку вологи з будівельним матеріалом за природою енергії зв’язування і величиною енергетіческіого рівня ви знаєте?

6. Що таке вологе повітря?

7. Що таке парціальний тиск водяної пари у вологому повітрі?

8. З чого складається барометричний тиск вологого повітря?

9. Що таке відносна вологість повітря?

10. Яке повітря називається насиченою водяною парою?

11. Яка температура носить назву точки роси?

12. Які умови відсутності конденсату в будь-якій точці перетину огороджувальної конструкції?

13. Як визначається вагова вологість матеріалу?

14. Як визначається об’ємна вологість матеріалу?

15. Що такеРівноважна вологість матеріалу?

16. Що таке сорбція і десорбція? *

17. В чому проявляється сорбційний гістерезис?

18. Що є потенціалом перенесення водяної пари в огороджувальних конструкціях?

19. У чому полягає дифузія пари крізь огорожу?

20. Що таке паропроникність?

21. Що таке паропроникність?

22. Чому кількісно дорівнює паропроникність матеріалу μ?

23. Що таке пароізоляція?

24. Фізичний сенс опору паропроніцанію шару?

25. Що таке загальний опір паропроніцанію огороджувальної конструкції?

26. Напишіть формулу загального опору паропроніцанію огорожі.

27. Як визначити парціальний тиск водяної пари в повітрі при відомих його температурі t в і відносній вологості φ в?

28. Чим визначається тиск насичених водяної пари?

29. Накресліть якісну картинку розподілу парціального тиску водяної пари в двошаровій стінці при відомих тисках в навколишніх середовищах e в і e н, якщо μ 1>μ 2 .

30. Накресліть якісну картинку розподілу парціального тиску водяної пари в двошаровій стінці при відомих тисках в навколишніх середовищах e в і e н, якщо μ 1

31. Напишіть формулу для визначення парціального тиску водяної пари на внутрішній поверхні двошарової стінки e вн. Пов при відомих тисках в середовищах e в і e н, товщинах шарів δ 1 і δ 2 , паропроніцаніемостях μ 1 і μ 2 .

32. Напишіть формулу для визначення парціального тиску водяної пари на зовнішній поверхні двошарової стінки e н. Пов при відомих тисках в середовищах e в і e н, товщинах шарів δ 1 і δ 2 , паропроніцаніемостях μ 1 і μ 2 .

33. Напишіть формулу для визначення парціального тиску водяної пари між шарами двошарової стінки e при відомих тисках в середовищах e в і e н, товщинах шарів δ 1 і δ 2 , паропроніцаніемостях μ 1 і μ 2 .

34. Напишіть формулу для визначення парціального тиску водяної пари e x в будь-якому перетині багатошарової стінки при відомих тисках в середовищах e в і e н, товщинах шарів δ i , паропроніцаніемостях μ i .

2.3 повітропроникність зовнішніх огороджень

2.3.1 основні положення

Повітропроникністю називається властивість будівельних матеріалів і огороджувально конструкцій пропускати крізь себе потік повітря, повітропроникністю вважають також витрата повітря в кг, який проходить через 1м 2 огорожі за годину g, кг/ (м 2. Ч).

Повітропроникністю через огорожі називають процес проникнення повітря крізь їх нещільності. Проникнення повітря зовні всередину приміщень називається інфільтрацією, а з приміщення назовні — ексфільтрацією .

Розрізняють два типи нещільностей, через які здійснюється фільтрація повітря : пори будівельних матеріалів і наскрізні щілини . Щілини утворюють стики стінових панелей , щілини в палітурках вікон і в місцях прилягання вікна до віконної коробки і т.д. Крім наскрізної поперечної фільтрації, при якій повітря проходить через огорожу наскрізь в напрямку. Перпендикулярному поверхні огорожі, існує, за термінологією р. Е. Брилінга, ще два види фільтрації-поздовжня і внутрішня.

Взагалі кажучи, повітропроникністю володіють всі зовнішні огорожі, але в розрахунку тепловтрат зазвичай враховується тільки інфільтрація через вікна, балконні двері і вітражі. Норми щільності інших огорож виключають можливість наскрізний повітропроникності, відчутно впливає на тепловий баланс приміщення.

Як вже було сказано в гл.2, для пароізоляції огороджувальних конструкцій з їх внутрішньої сторони робиться щільний шар. Цей шар зазвичай досить повітронепроникний для поперечної фільтрації. Однак, якщо із зовнішнього боку фасадний шар не щільний, може відбуватися поздовжня фільтрація, яка полягає в тому, що під впливом вітру холодне зовнішнє повітря проходить всередину огороджувальної конструкції і в іншому місці виходить з неї. Цим викликаються додаткові тепловтрати.

У сучасних зовнішніх стін з вентильованим фасадом в шарах з мінеральної вати, пінополістиролу або інших спінених матеріалів може спостерігатися поздовжня фільтрація , яка місцево знижує приведений опір цих конструкцій за рахунок виносу фільтрується повітрям теплоти в атмосферу.

Навіть, якщо з обох сторін огороджувальної конструкції забезпечена хороша захист від проникнення повітря, а внутрішні шари виконані з повітропроникних матеріалів, рух повітря всередині конструкції може виникнути через різницю температур в товщі огорожі за типом руху повітря в замкнутих повітряних прошарках. Однак, внутрішня фільтрція, як правило, не збільшує помітно коефіцієнт теплопередачі огорожі.

Інфільтрація і ексфільтрація і, взагалі , будь-яка фільтрація повітря виникають під впливом перепадів повних тисків повітря ∆ p, па, з різних сторін огорожі.

Тобто, потенціалом перенесення повітря через матеріали і огороджувальні конструкції є різниця тисків повітря зсередини будівлі і зовні. Вона пояснюється, по-перше, різною щільністю холодного зовнішнього повітря і теплого внутрішнього — гравітаційної складової і, по-друге, дією вітру, що створює позитивний додатковий тиск в набігаючому потоці з навітряного боку і розрідження з підвітряного — вітрової складової .

2.3.2 різниця тисків на зовнішній і внутрішній поверхні огорож

Відомо, що в стовпі газу статичний гравітаційний тиск змінний по висоті.

Гравітаційний тиск р гр, па, в будь-якій точці зовнішнього повітря на висоті h від поверхні землі, дорівнює

(2.49)

Де р атм-атмосферний тиск на рівні умовного нуля відліку, па;

G — прискорення вільного падіння, м / с 2 ;

Ρ н-щільність зовнішнього повітря, кг / м 3 .

Вітровий тиск p вітр, па, в залежності від напрямку вітру на різних поверхнях будівлі буде різним, що в розрахунках враховується аеродинамічним коефіцієнтом с, що показує яку частку від динамічного тиску вітру становить статичний тиск на навітряному, бічних і підвітряному фасадах.

Надлишковий вітровий статичний тиск на будівлю пропорційно динамічному тиску вітру ρ н. V 2 /2 при його швидкості v , м/с.

Швидкості вітру вимірюються на метеостанціях на висоті 10 м від землі на відкритій місцевості.

У забудові і по висоті швидкість вітру змінюється. Для обліку зміни швидкості вітру в різних типах місцевості і на різній висоті застосовується коефіцієнт k дин , значення якого регламентовані снип 2.01.07-85* . Коефіцієнт k дін, що враховує зміну вітрового тиску по висоті h, там представлений в залежності від типу місцевості. Приймаються наступні типи місцевості:

А-відкриті узбережжя морів, озер і водосховищ, пустелі, степи, лісостепу , тундра;

В — міські території, лісові масиви та інші місцевості, рівномірно покриті перешкодами висотою більше 10 м;

С — міські райони із забудовою будівлями висотою більше 25 м.

Споруда вважається розташованим в місцевості даного типу, якщо ця місцевість зберігається з навітряного боку споруди на відстані 30h — при висоті споруди h до 60 м і 2 км — при більшій висоті.

Відповідно до вищесказаного вітровий тиск на кожному фасаді дорівнює

(2.50)

Де r н-щільність зовнішнього повітря, кг / м 3 ;

V-швидкість вітру, м/с;

C-аеродинамічний коефіцієнт на розрахунковому фасаді;

K дін — коефіцієнт обліку зміни швидкісного тиску вітру в залежності від висоти будівлі, що приймається по .

По снип 2.01.07-85* для більшості будівель величина аеродинамічного коефіцієнта на навітряній стороні дорівнює c н =0,8, а на підвітряній — c з = — 0,6.

так як гравітаційне і вітрове тиску незалежні один від одного, для знаходження повного тиску зовнішнього повітря р нар на будівлю, їх складають:

За умовний нуль тиску р усл , па, за пропозицією в. П. Титова приймається абсолютне тиск на підвітряного стороні будівлі на рівні найбільш віддаленого від поверхні землі елемента будівлі, через який можливо рух повітря (верхнє вікно підвітряного фасаду, витяжну шахту на покрівлі).

Де c з-аеродинамічний коефіцієнт, відповідний підвітряній стороні будівлі;

Н-висота будівлі або висота над землею верхнього елемента, через який можливий рух повітря, м.

Тоді повне надлишковий тиск р н , па, що формується в зовнішньому повітрі в точці на висоті h будівлі, визначається за формулою:

На рис.10 показані епюри гравітаційного р гр, і вітрового р вітр тисків і рівень, на якому прийнятий умовний нуль тиску р ум.

У кожному приміщенні створюється свій повний надлишковий внутрішній тиск, якийСкладається з тиску, сформованого різним тиском на фасадах будівлі р в, па, і гравітаційного тиску р гр, в , па.

Так як в будівлі температура повітря всіх приміщень приблизно однакова, внутрішній гравітаційний тиск залежить тільки від висоти центру приміщення h:

(2.54)

Де r в-щільність внутрішнього повітря, кг / м 3 .

Рис.10. Формування повітряних потоків в багатоповерховій будівлі з природною вентиляцією

Для простоти розрахунків внутрішній гравітаційний тиск прийнято відносити до зовнішнього тиску зі знаком мінус

(2.55)

Цим за межі будівлі виноситься змінна гравітаційна складова, і тому повний тиск в кожному приміщенні стає постійним по його висоті.

Щільність повітря ρ, кг / м 3 , може бути визначена по випливає з (2.33) формулою:

Де t — температура повітря.

Величини внутрішнього повного надлишкового тиску p в для однаково орієнтованих приміщень одного поверху можуть відрізнятися в силу того, що для кожного приміщення формується своє значення внутрішнього тиску. Визначення внутрішніх тисків в приміщеннях є завданням повного розрахунку повітряного режиму будівлі, який досить трудомісткий. Але для спрощення розрахунку внутрішній тиск p в прийнято прирівнювати до тиску в сходовій клітці.

Існують спрощені методи розрахунку внутрішнього тиску в будівлі. Найбільш поширений розрахунок, справедливий для будівель з рівномірно розподіленими вікнами на фасадах, коли за умовно постійний внутрішній тиск в будівлі приймається напівсумма вітрового і гравітаційного тиску за виразом

Другий, більш громіздкий спосіб розрахунку величини p в, па, запропонований в , відрізняється від першого тим, що вітровий тиск усереднюється по площах фасадів. Вираз для внутрішнього тиску при розгляді одного з фасадів в якості навітряного приймає вигляд:

Гдес н, c б, c з — аеродинамічні коефіцієнти на навітряному, бічному і підвітряному фасадах;

A н, a б, a з — площі вікон і вітражів на навітряному, бічних і підвітряному фасадах, м 2 .

У розрахунках тепловтрат враховується, що кожен фасад може бути навітряним. Слід звернути увагу на те , що величина внутрішнього тиску p в, що приймається по (2.58), виходить різною для кожного фасаду. Ця різниця тим помітніше, чим більше відрізняється щільність вікон і вітражів на різних фасадах. Для будівель з рівномірним розподілом вікон по фасадах величина p в, наближається до одержуваної по (2.57). Таким чином, використання формули (2.58) для розрахунку внутрішнього тиску виправдано у випадках, коли розподіл світлових прорізів по фасадах явно нерівномірно або коли розглядається будівля примикає до сусіднього, або один фасад або його частина не мають вікон зовсім.

Різниця зовнішнього і внутрішнього тисків по різні боки огорожі на навітряному фасаді на будь-якій висоті h з урахуванням формули (2.55) дорівнює:

Різниця тисків ∆p для вікон одного фасаду різних поверхів буде відрізнятися тільки величиною гравітаційного тиску (перший доданок), що залежить від різниці н-h відміток верхньої точки будівлі, прийнятої за нуль відліку, і центру розглянутого вікна. На рис.13 показана картина розподілу потоків в будівлі зі збалансованою вентиляцією

2.3.3 повітропроникність будівельних матеріалів

Будівельні матеріали в основній своїй масі є пористими тілами. Розміри і структура пір у різних матеріалів неоднакова, тому повітропроникність матеріалів в залежності від різниці тисків проявляється по-різному.

На рис.11 показана якісна картина залежності повітропроникності g від різниці тисків др для будівельних матеріалів, приведена к. Ф. Фокіним .

Рис.11. Вплив пористості матеріалу на його повітропроникність.1-матеріали з рівномірною пористістю( типу пінобетону); 2 — матеріали з порами різних розмірів (типу засипок); 3 — маловоздухопроніцаемие матеріали (типу деревини, цементних розчинів), 4-вологі матеріали.

Прямолінійна ділянка від 0 до точки а на кривій 1 свідчить про ламінарний рух повітря по порах матеріалу з рівномірною пористістю при малих значеннях різниці тисків. Вище цієї точки на криволінійній ділянці відбувається турбулентний рух. У матеріалах з різними розмірами пор рух повітря турбулентно навіть при малій різниці тисків, що видно з кривизни лінії 2. У малоповітряних матеріалах, навпаки, рух повітря по порах ламінарно і при досить великих різницях тисків, тому залежність g від др лінійна при будь-якої різниці тисків (лінія 3). У вологих матеріалах (крива 4) при малих др , менших певної мінімальної різниці тисків др хв , повітропроникність відсутня, і лише при перевищенні цієї величини, коли різниця тисків виявиться достатньою для подолання сил поверхневого натягу води, що міститься в порах матеріалу, виникає рух повітря. Чим вище вологість матеріалу, тим більше величина ін хв .

При ламінарному русі повітря в порах матеріалу справедлива залежність

Де g — повітропроникність огорожі або шару матеріалу, кг/ (м 2. ч);

I — коефіцієнт повітропроникності матеріалу, кг/ (м. Па. ч);

Δ-товщина шару матеріалу, м.

Коефіцієнт повітропроникності матеріалу аналогічний коефіцієнту теплопровідності і показує ступінь повітропроникності матеріалу, чисельно рівну потоку повітря в кг, що проходить крізь 1 м 2 площі, перпендикулярній напрямку потоку, при градієнті тиску, рівному 1 па/м.

Величини коефіцієнта повітропроникності для різних будівельних матеріалів відрізняються один від одного значно.

Наприклад, для мінеральної вати i ≈ 0,044 кг/ (м. Па. ч), для неавтоклавного пінобетону i ≈ 5,3.10 — 4 кг /(м. Па. Год), для суцільного бетону i ≈ 5,1.10 — 6 кг/ (м. Па. Ч),

При турбулентному русі повітря у формулі (2.60) слід замінити др на др n . При цьому показник ступеня n змінюється в межах 0,5-1. Однак на практиці формула (2.60) застосовується і для турбулентного режиму течії повітря в порах матеріалу.

У сучасній нормативній літературі не застосовується поняття коефіцієнт повітропроникності. Матеріали і конструкції характеризуються опором повітропроникності r і, кг/ (м.ч). При різниці тисків по різні боки ∆р о =10 па, яке при ламінарному русі повітря знаходиться за формулою:

Де g — повітропроникність шару матеріалу або конструкції, кг/ (м 2. ч).

Опір повітропроникності огорож в своїй розмірності не містить розмірності потенціалу перенесення повітря — тиску. Таке положення виникло через те, що в нормативних документах діленням фактичної різниці тисків ∆p на нормативне значення тисків ∆p o =10 па, опір повітропроникності приводиться до різниці тисків ∆p o = 10 па.

В наведені значення опору повітропроникності для шарів деяких матеріалів і конструкцій.

Для вікон, в нещільності яких рух повітря відбувається при змішаному режимі, опір повітропроникності, кг /(м. Ч), визначається з виразу:

, (2.62)

Питання для самоконтролю

1. Що таке повітропроникність матеріалу і огорожі?

2. Що таке повітропроникність?

3. Що таке інфільтрація?

4. Що таке ексфільтрація?

5. Яка кількісна характеристика процесу повітропроникності названа повітропроникністю?

6. Через які два типи нещільностей здійснюється фільтрація повітря в огорожах?

7. Які три види фільтрації існує, за термінологією р. Е. Брилінга?

8. Що є потенціалом повітропроникності?

9. Які дві природи формують різницю тисків на протилежних сторонах огорожі?

10. Що таке коефіцієнт повітропроникності матеріалу?

11. Що таке опір повітропроникності огороджувальної конструкції?

12. Напишіть формулу для визначення опору повітропроникності при ламінарному русі повітря через пори матеріалів конструкції.

13. Напишіть формулу для визначення опору повітропроникності вікна.

А в окремих випадках кондиціонування повітря.

Пристрій системи центрального опалення забезпечує підтримку необхідних температур повітря в приміщеннях і підвищує рівень комфорту.

На сьогоднішній день неможливо уявити собі житло, не обладнане системою опалення. Система опалення-неодмінна складова комфортного життя.

В даному курсовому проекті виконано розрахунок системи опалення громадської будівлі . Огородження конструкції утеплені. Система опаленняЗапроектована відповідно до діючих сніпами і гостами, з урахуванням вимог закону про енергозбереження. Розроблено комерційний вузол обліку тепла, передбачена установка запірно-регулюючої арматури.

Визначення коефіцієнта теплопередачі огороджувальних конструкцій.

Визначення коефіцієнта теплопередачі зовнішньої стіни.

Вихідні дані:

Район будівництва – м володимир ;

Розрахункова температура внутрішнього повітря tint = 16ос;

Вологісний режим приміщення – нормальний.

Зона вологості за додатком 1 * снип ii-3-79* — волога, умови експлуатації за додатком 2 при нормальній вологості-параметр б.

Конструкція стіни:

1. Цементно-піщаний розчин: δ1= 0.02 м;

Λ λ1 = 93вт/м ос;

2. Мати мінераловатні: δ2 = ? м; γ2= 75 кг/м3; λ2 = 0,064, вт / м ос;

3. Ніздрюватий бетон: δ3 =0, 24; γ3= 1000кг/м3; λ3 = 0.47, вт/м ос;

4. Складний розчин: δ4 = 0,02 м; λ4 = 0.87 вт/м ос.

Коефіцієнт теплопровідності, λ , визначається в залежності від щільності матеріалу, γ і від умови експлуатації (параметр б, додаток 3 * снип ii-3-79*).

Αint = 8,7 вт/м2°c

Αext = 23 вт/м2°c

Послідовність розрахунку.

1. Визначення градусо-добу опалювального періоду:

Dd = (tint – tht) * zht =(16-(-3,5))·213=4153,5 °ссут.

2. Визначення нормованого значення сопратівленія теплопередачі по таб. 4. Снип:

Rreg = a * dd + b = 0,0003·4153,5+1,6=2,8

3. Визначення загального термічного сопратівленія:

4. Виходячи з теплотехнічної умови, де r0 ≥ rreg, прирівнюємо r0 до rreg:

2,8 = м2 °c / вт

5. Визначення товщини утеплювального шару:

Δ2 = (2,8-0,71)·0,064 = 0,133 м.

6. Визначення загального термічного опору з урахуванням δ2

7. Перевірка теплотехнічної умови: r0 ≥ rreg.

2,9>2,8 =>умова виконана.

8. Коефіцієнт теплопередачі горищного перекриття:

K=

Визначення коефіцієнта теплопередачі безчердачного перекриття.

Конструкція перекриття:

1.4 шари руберойду: δ1=0.25 м; λ1=0.17 вт/м ос;

2. Цементна стяжка: δ2= 0.02 м; γ2= 1800 кг/м3; λ 2= 0,93 вт/м ос;

3. Мінераловатні плити: δ3 = ? м; γ3= 200 кг/м3; λ3 = 0.076 вт/м ос;

4. Цементна стяжка: δ4= 0.02 м; γ4= 1800 кг/м3; λ 4= 0,93 вт/м ос;

5. Залізобетонна плита: δ5 = 0,22 м; γ5= 2500 кг/м3; λ5 = 2,04 вт/м ос.

Знаходимо дані для розрахунку:

Tint = 16 ос;

Text = — 28 ос;

Zht = 213 добу;

Tht = -3.5 ос;

Α int = 8,7 вт/м2 ос;,

Α ext = 23 вт/м2 ос;

Послідовність розрахунку:

1.визначаємо градусо-добу опалювального періоду:

Dd = (tint – tht) . Zht = (16 –(- 3,5))·213= 4153,5 °ссут.

2. По таблиці 1 * визначаємо необхідний термічний опір:

Rreq=a * dd + b=0,0003·4153,5 +1,6=2,8 м2 ос / вт

3. Визначаємо загальний термічний опір:

4. Виходячи з теплотехнічної умови, де rо ≥ rreq, прирівнюємо

5. Знаходимо товщину утеплювального шару:

Δ3 = (2,8 – 0,71)·0,076 = 0,158 м;

6. Визначаємо загальний термічний опір з урахуванням δ3:

;

7. Перевіряємо теплотехнічне умова: r0 ≥ rreq

2,78 ≥ 2,8 =>умова виконана;

8. Коефіцієнт теплопередачі:

.

Визначення коефіцієнта теплопередачі зовнішніх дверей.

1. Визначаємо необхідний термічний опір зовнішньої стіни за формулою:

2. Необхідний термічний опір зовнішніх дверей:

R 0дв =0,6 · rreq .ст. =0,6 * 2,8 = 1,68 м2 ос / вт,

3. Коефіцієнт теплопередачі двері:

.

Результати розрахунків зводимо в таблицю 1.1.

Зведена таблиця коефіцієнтів теплопередачі огорож.

Таблиця 1.1.

Найменування огорожі

М2ос/вт

Вт/м2ос

Зовнішня стіна

Безчердачне перекриття

Зовнішні двері

Віконний отвір

Підлога на грунті i зона

3.1.4 вибір і обгрунтування прийнятої системи опалення.

Так як у нас виробниче двоповерхова будівля без підвального приміщення і без горища, вибираємо двотрубну систему опалення з нижньою розводкою. При двотрубної системі опалення з нижньою розводкою подає і зворотна магістралі проходять в підлозі або над підлогою поверху, а теплоносій надходить незалежно в кожен радіатор. Для видалення повітря з системи на верхніх радіаторах необхідно встановлювати крани для спуску повітря. До переваг цього типу розводки можна віднести хорошу регулювання системи, можливість відключення кожного нагрівального приладу, можливість підключення системи в міру будівництва будівлі, відсутність перевитрати опалювальних приладів, а також відсутність стояків і магістралі, що подає.

3.1.5 основні розрахункові формули для гідравлічного розрахунку системи опалення.

1) розрахунковий циркуляційний тиск розраховується за формулою:

Др р =100 * l цк + б * 3 * h пов * n пов (t г-t о );

Lцк-довжини циркуляційного кільця.

Б-поправочний коефіцієнт враховує значення природного циркуляційного тиску в період підтримки розрахункового гідравлічного тиску в системі. Приймається б=1 — для насосних однотрубних систем і б=0.4-для двотрубних систем.

Һет – висота поверху.

Пет-кількість поверхів

2) питомі втрати тиску від тертя на 1м труби визначаються за формулою:

;

3) витрата води на ділянці визначається за формулою:

;

Β1 і β2-коефіцієнт обліку додаткового теплового потоку при округленні понад розрахункової величини.

4) втрати тиску в основному циркуляційному кільці визначаються за формулою:

Др=∑(rl + z);

Rl-сумарні втрати тиску на ділянці по довжині.

Z-втрати тиску на місцеві опору.

5) втрати тиску в основному циркуляційному кільці повинні бути менше розрахункового циркуляційного тиску на 15%