4. Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций зданий.

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (англ. R-value) (также коэффициент теплосопротивления, теплосопротивление и термическое сопротивление) применяется в строительстве.

Коэффициент теплосопротивления отражает свойства любого материала и выражается как плотность материала, делённая на теплопроводность. Для определения теплосопротивления всей площади материала, мера теплосопротивления делится на площадь материала. Например, если имеется расчётная мера теплосопротивления стены, её необходимо разделить на площадь среза стены и получить нужное теплосопротивление. Коэффициент теплопроводности материала, обозначаемый как k, обратно пропорционален теплосопротивлению. Он также называется коэффициентом поверхностной проводимости и обозначается h[1] Чем больше это число, тем лучше эффективность изоляции.[2] Мера теплосопротивления R обратно пропорциональна коэффициенту теплоусвоения U.

В метрической системе СИ теплосопротивление измеряется разностью температуры в Кельвинах (либо в градусах Цельсия), требуемой для переноса 1 Вт энергии на 1 кв.м. площади (м²·K/Вт.)

Расчёт

, где d — толщина слоя материала, (м), k- коэффициент теплопроводности материала, (Вт/м°С). Чем больше полученное значение R при анализе материала, тем лучше его теплозащитные свойства.[4] Коэффициент термосопротивления строительной конструкции состоит из суммы коэффициентов материалов составляющих конструкцию.

При поддержании температуры в комнате, скажем, на уровне +20°С, необходимо узнать среднюю температуру крыши зимой (допустим, -10°С).

5. Физические свойства и состав воздуха.H-d диаграмма влажного воздуха

Воздух не имеет вкуса, цвета и запаха, малорастворим в воде. При комнатной температуре в 100 объемах воды растворяются всего около 3 объемов воздуха. А вот определенной температуры плавления и кипения, а также химической формулы у воздуха нет, так как воздух – однородная, хорошо перемешанная смесь различных газов. Кроме азота и кислорода, являющихся основными компонентами воздуха, в его состав в незначительных количествах входят углекислый газ, водяной пар, а также благородные (инертные) газы, главным образом аргон. Соответствующие им простые вещества, в отличие от кислорода и азота, состоят из одноатомных молекул. При комнатной температуре они представляют собой бесцветные газы, малорастворимые в воде.

В воздухе промышленных центров часто присутствуют оксиды азота, угарный газ CO и другие вредные примеси. Они образуются при неполном сгорании автомобильного топлива, а также выбрасываются в атмосферу химическими и металлургическими комбинатами, теплоэлектростанциями. В таких городах воздух всегда содержит много пыли – мелких частичек сажи и других веществ. h—d-диаграмма влажного воздуха — диаграмма, широко используемая в расчетах систем вентиляции, кондиционирования, осушки и других процессов, связанных с изменением состояния влажного воздуха. Описание диаграммы

H–d-диаграмма влажного воздуха графически связывает все параметры, определяющие тепловлажностное состояние воздуха: энтальпию, влагосодержание, температуру, относительную влажность, парциальное давление водяных паров. По оси ординат диаграммы отложены значения энтальпии , h кДж/кг сухой части воздуха, по оси абсцисс, направленной под углом 135° к оси h, отложены значения влагосодержания d, г/кг сухой части воздуха. Поле диаграммы разбито линиями постоянных значений энтальпии h = const и влагосодержания d = const. На него нанесены также линии постоянных значений температуры t = const, которые не параллельны между собой — чем выше температура влажного воздуха, тем больше отклоняются вверх его изотермы. Кроме линий постоянных значений h, d, t, на поле диаграммы нанесены линии постоянных значений относительной влажности воздуха φ = const. В нижней части h—d-диаграммы расположена кривая, имеющая самостоятельную ось ординат. Она связывает влагосодержание d, г/кг, с упругостью водяного пара pп, кПа. Ось ординат этого графика является шкалой парциального давления водяного пара pп. Для определенного атмосферного давления строится h-d-диаграмма. В учебной и технической литературе обычно приводятся или прилагаются диаграммы, построенные для среднего значения атмосферного давления p = 745 мм рт. ст. В h-d-диаграмме (см. рис. 7.3): 1) линии постоянных энтальпий h, кДж/(кг  с.в.) проведены под углом 135о к вертикали; 2) tc, – изотермы «сухого» термометра, оС; 3) tм – изотермы «мокрого» термометра, оС; 4)  – линии относительных влажностей, %; 5) pп = f(d) – линия парциальных давлений пара.

6. Зависимость теплотехнических свойств материалов ограждений от влажности.Причины появления влаги в ограждениях. Строительная влага — влага, которая попадает в ограждение при возведении здания или в процессе изготовления сборных железобетонных ограждающих конструкций. Количе­ство влаги зависит т конструкции ограждения и способа произ­водства работ. Неблагоприятна в этом отношении кирпичная кладка. Грунтовая влага — влага, проникающая в ограждение из грун­та вследствие капиллярного всасывания. Для предохранения ограждения в нем устраивают гидроизоляцию.Атмосферная влага — влага, которая может проникать в ог­раждение при косом дожде. Для предохранения стены необхо­димо защищать материалами, слабо впитывающими влагу .Эксплуатационная влага — влага, выделение которой связа­но с эксплуатацией здания.Гигроскопическая влага — это влага, находящаяся в огражде­нии вследствие гигроскопичности его материалов. Гигроско­пичность — свойство материалов поглощать влагу из воздуха, поэтому необходимо сократить применение гигроскопичных материалов в наружных ограждениях.В большинстве случаев конденсация влаги является единственной причиной повыше­ния влажности ограждения. При этом влага может конденсиро­ваться на внутренней поверхности ограждения и в его толще. Ограждающие конструкции выбирают в зависимости от физических свойств материала, конструктивного решения, температурно-влажностного режима воздуха в здании и климатологических характеристик района строительства в соответствии с нормами сопротивления теплопередаче, паро- и воздухопроницанию. В зданиях с мокрым и влажным режимами следует учитывать паропроницание и возможность накопления влаги в толще наружного ограждения, что снижает его сопротивление теплопередаче, приводит к появлению сырости, поражению древесным грибком, деформациям конструкций и повышенной коррозии металла. Применение массивных конструкций наружных ограждений, не соответствующих расчетному температурно-влажностному режиму, ведет к перерасходу строительных материалов и капитальных затрат.. Чтобы получить наиболее экономичное конструктивное решение, теплозащитные качества наружных ограждений определяют расчетом. Теплозащитные качества внутренних стен, перегородок и междуэтажных перекрытий проверяют расчетом при разности температур в разделяемых помещениях более 10° С. Основные физические свойства строительных материалов характеризуются объемной массой, удельной теплоемкостью и коэффициентами теплопроводности, теплоусвоения, паро- и воздухопроницаемости. Коэффициент теплопроводности зависит от объемной массы, пористости, влажности и температуры материала. Чем больше его объемная масса и влажность, тем больше теплопроводность. Например, в уплотненном и влажном материале с большей объемной массой теплоизолирующая способность пустот меньше, чем в более рыхлом и сухом материале с меньшей объемной массой.

 

7. Паропроницание через наружные ограждения зданий.Коэф.паропрониц-сти и сопротивление паропроницанию огражд.конструкций. Перемещение парообразной влаги в материалах происходит, с одной стороны, вследствие диффузии пара в воздухе, наполняющего поры материала, а с другой, вследствие инфильтрации, при которой влага перемещается воздухом, в котором она содержится в виде пара. И тот и другой виды перемещения пара через материал объединяются общим понятием - паропроницание.Диффузионная паропроницаемость характеризуется количеством пара, перемещающегося через данный материал из области более высоких парциальных давлений в область более низких. Диффузия водяного пара может возникать даже при одинаковой относительной влажности внутреннего и наружного воздуха, но при различной их температуре.Движение водяного пара через материал ограждающей конструкции объясняется тем, что в области большей упругости пара в единице объема содержится большее количество молекул воды, чем в том же объеме пара с меньшей упругостью. Поэтому вероятность перехода молекул из области большего парциального давления в область меньших давлений больше, чем в обратном направлении. Таким образом, при разности парциальных давлений водяного пара с одной и другой сторон ограждения перемещение молекул пара будет происходить преимущественно в одном направлении.Материалы сухой конструкции оказывают большее сопротивление диффузионной паропроницаемости, чем такие же материалы, когда они находятся во влажном состоянии при прочих равных условиях.Кроме того, в материалах рыхлых и с открытыми крупными порами диффузионное перемещение водяного пара происходит более интенсивно, чем в плотных материалах. Инфильтратная паропроницаемость представляет собою явление, при котором водяной пар механически переносится воздухом, перемещающимся из области больших барометрических давлений в область меньших давлений. Такой воздушный напор может быть создан разностью температур или ветром. Полная паропроницаемость ограждения может быть приближенно представлена как алгебраическая сумма диффузионной и инфильтратной паропроницаемости. Если при отсутствии ветра воздух в порах и неплотностях неподвижен, т. е. явление инфильтрации отсутствует, то направление движения пара в ограждении определяется только диффузионной паропроницаемостью. Способность задерживать или пропускать водяной пар характеризуется величиной коэффициента паропроницаемости или сопротивления паропроницаемости: µЗначение µ ("мю") коэффициента паропроницаемости строительного материала является относительным значением сопротивления материала паропереносу по сравнению со свойствами сопротивления паропереносу воздуха. Например, значение µ = 1 для минеральной ваты означает, что она проводит водяной пар точно также хорошо, как и воздух. А значение µ = 10 для газобетона означает, что этот строительный материал проводит пар в 10 раз хуже воздуха. Значение µ умноженное на толщину в метрах дает эквивалентную по паропроницаемости толщину воздуха Sd (м)

8. Воздухопроницание ограждающих конструкций.Виды фильтрации. В процессе эксплуатации через ограждения происходит фильтрация воздуха. При движении воздуха в направлении помещения она носит название инфильтрации, при обратном направлении – эксфильтрации. Свойство ограждения или его материала пропускать воздух называется воздухопроницаемостью. С гигиенической точки зрения воздухопроницаемость является положительным качеством, так как способствует естественной вентиляции помещения. С теплотехнической стороны это явление вредно, так как при инфильтрации в помещение попадает холодный воздух и понижается температура на внутренней поверхности ограждения. При эксфильтрации ухудшается влажностный режим конструкции и повышается вероятность конденсации влаги внутри ее.Причиной воздухопроницаемости материалов является наличие пор. Воздухопроницаемость зависит от структуры материала и влажности. Влажные материалы содержат в порах капиллярную влагу и поэтому имеют меньшую воздухопроницаемость.Воздухопроницаемость ограждений обуславливается воздухопроницаемостью материала и проникновением воздуха через швы конструкции, трещины, щели и т.п. Она, как правило, отличается по величине от воздухопроницаемости материалов конструкции.Процесс воздухопроницания возникает при появлении разности давлений воздуха на внутренней и наружной поверхностях ограждения за счет теплового и ветрового напоров. Тепловой напор обусловлен разностью удельных весов теплого воздуха помещения и холодного снаружи здания. Величина максимального теплового напора в зимнее время определяется как 0,55H (γ н − γ в ) ,      (67)∆Рt  где Н – высота здания, м; γн, γв – удельный вес наружного и внутреннего воздуха, Н/м3. По принципам протекания и воздействия на теплотехнические качества ограждения различают несколько видов фильтрации воздуха. Наиболее распространена сквозная или поперечная фильтрация, когда воздух проходит через всю конструкцию. Следствием фильтрации является изменение распределения температур в ограждении при инфильтрации, эксфильтрации и отсутствии фильтрации.  В многослойных конструкциях с воздушными прослойками может возникать внутренняя фильтрация  за счет конвекционных токов воздуха через неплотные внутренние слои материала. Наличие внутренней фильтрации приводит к снижению сопротивления теплопередачи ограждения и к возможной конденсации влаги внутри конструкции. Для предупреждения внутренней фильтрации необходимо по поверхности неплотных материалов устраивать воздухонепроницаемые прослойки из рубероида, полимерных пленок и т.п.