Контрольные вопросы:

1. Назовите основные климатические характеристики

2. Назовите типы температурных шкал.

3. Дайте определения показателей: абсолютная, относительная точка росы.

4. Охарактеризуйте влияние температуры на долговечность здания.

5. Как влияет влажность на долговечность здания?

6. Охарактеризуйте влияние осадков на здание.

7. Дайте определение солнечной радиации и инсоляции.

8. Какие климатические факторы учитывают при разработке объемно-планировочного решения зданий?

9. Какие климатические факторы влияют на выбор ограждающих конструкций здания?

10. Какие климатические факторы влияют на планировку населенных мест?

ЛЕКЦИЯ 3 (2 часа)

Раздел 2 основы строительной теплотехники

Основная задача строительной теплофизики – обоснование рационального выбора ограждающих конструкций, удовлетворяющих требованиям обеспечения в помещениях благоприятного микроклимата для деятельности или отдыха человека.

Строительная теплофизика изучает процессы теплопередачи, воздухопроницаемости и влажностного режима ограждающих конструкций, разделяющих воздушные среды с отличающимися температурой, влажностью и скоростью перемещения воздуха.

Тема 3 Теплозащитные свойства ограждения

В соответствии с теплотехническими требованиями ограждающие конструкции зданий должны обладать следующими свойствами:

не допускать потерь тепла в холодное время года и перегрева помещений летом в условиях жаркого климата;

температура внутренней поверхности ограждения не должна опускаться ниже определенного уровня, чтобы исключить конденсацию пара на ней и одностороннее охлаждение тела человека от излучения тепла на эту поверхность;

обладать достаточным сопротивлением воздухо- и паропроницанию, влияющими на теплозащитные качества и долговечность зданий.

3.1 Передача тепла через ограждения

Рассмотрим некоторое ограждение, постоянно подвергающееся различным климатическим воздействиям. С одной стороны действует температура наружного воздуха, с другой стороны – температура внутреннего воздуха. Из-за отсутствия теплового равновесия внутри конструкции происходит перемещение тепла из более нагретой среды через ограждение в менее нагретую среду, в результате чего изменяется температура в толще конструкций (рисунок 8). Этот процесс называется теплопередача или теплообмен.

Для твердых строительных материалов, имеющих капиллярно - пористую структуру, основным видом теплопередачи является теплопроводность, т.е. теплообмен между частицами тела, находящимися в непосредственном соприкосновении друг с другом.

Интенсивность теплопередачи посредством теплопроводности называется тепловым потоком Q.

При рассмотрении процесса перехода тепла через однородное ограждение от внутреннего воздуха к наружному следует различать три этапа:

тепловосприятие – теплопроницание через ограждение – теплоотдача.

Рисунок 8 – Процесс теплопередачи

Количество тепла, проходящее через конструкцию, может быть определено на основании закона Фурье:

(3)

где _в и _н – температура внутренней и наружной поверхности ограждения, °С;

 – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м°С);

 – толщина ограждения, м;

F – площадь ограждения, м²;

z – время передачи тепла, час.

Если толщину ограждения, площадь, время теплопередачи и разность температур принять равными единице, то  = Q. Таким образом, коэффициент теплопроводности  – это количество тепла, которое проходит в единицу времени 1 ч через единицу поверхности 1 м² однородного ограждения толщиной 1 м при разности температур на его поверхностях в 1°С.

Коэффициент теплопроводности – одна из основных характеристик строительных материалов. В таблице 7 для сравнения приведены коэффициенты теплопроводности различных материалов.

Таблица 7 – Сравнение коэффициентов теплопроводности материалов

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м°С)	Материал
	Пенопласт	Гранит	Сталь	Алюминий	Медь
	0,04	3,5	58	220	383

Коэффициент теплопроводности материалов зависит от пористости (плотности), структуры, влажности, вида взаимосвязи влаги с материалом, температуры, химико-минералогического состава материала.

Чем меньше пористость материала, образуемая относительно мелкими порами, т.е. чем больше плотность материала, тем больше его коэффициент теплопроводности (таблица 8).

Таблица 8 – Теплопроводность кирпича различной плотности

Плотность, кг/м3	1200	1800
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м°С)	0,4	0,6

Вода обладает высоким коэффициентом теплопроводности  = 0,5 Вт/(м°С), поэтому увлажнение материалов и тем более образование в них льда ( = 2 Вт/(м°С)) увеличивает теплопроводность.

Коэффициенты теплопроводности зависят от природы материала, его химического состава и особенностей кристаллической структуры. В металлах значительная часть тепла переносится потоком электронов. Чем выше электропроводность металла, тем больше его теплопроводность (медь, алюминий). Теплопроводность камневидных материалов вызвана волнами тепловых упругих колебаний структуры. Чем тяжелее атомы или атомные группы, образующие кристаллы в структуре материала, и чем слабее они между собой связаны, тем меньше теплопроводность материала.

Расчетные величины теплофизических показателей основных строительных материалов приведены в [2].