Теоретическая часть

При наличии разности температур воздуха с одной и с другой сто­рон ограждения (t_в – t_н) температурная линия непрерывно понижается от более высокой температуры к температуре более низкой.

На рис. 1 температурная линия по­казывает, что падение темпера­туры происходит не только в толще самой стены, но и у ее по­верхностей, т.е. темпера­тура внутренней поверхности стены _в меньше t_в, а температура наружной поверхности _н больше t_н.

Рис. 1. падение температуры при прохо­ждении через ограждение тепло­вого потока

падение температуры при прохо­ждении через ограждение тепло­вого потока объясняется тем, что ограждение оказывает сопро­тив­ление пере­даче тепла.

Основной физической ве­личиной, характеризующей теп­лозащитные качества наружных ограждающих конструкций зда­ния и, в частности, на­ружных

стен, является общее сопротивление теплопередаче. Общее сопро­тивление теплопередаче ограждения состоит из 3-х отдельных сопротив­лений и мо­жет быть выражено как их сумма:

(1)

где R_к – термическое сопротивление ограждения, м²  ⁰С/Вт;

R_в – сопротивление передаче тепла от воздуха помещения с темпера­турой t_в к прилегающей поверхности стены с температурой _в. Это сопротивление выра­жается перепадом температур (t_в – _в);

R_н – сопротивление передаче тепла от наружной поверхности стены с температурой _н к наружному воздуху с температурой t_н. Это со­про­тивление выражается перепадом температур (_н – t_н).

R_в и R_н – называют сопротивлениями теплоотдаче соответственно у внутренней и наружной поверхностей ограждения.

Величины, обратные сопротивлениям теплоотдаче, называются ко­эф­фициентами теплоотдачи внутренней α_в и наружной поверхностей огра­ждения α_н, т.е.:

и

Размерность этих коэффициентов Вт/(м²  ⁰С). Они выражают коли­чество тепла, Вт/м², проходящего между воздухом и поверхностью ограж­дения при разности температур между ними, равной 1 ⁰С. Расчетные вели­чины коэффициентов α_в и α_н принимают по таблицам СНиП II-3-79^. Строительная теплотехника 1.

Если сопротивления теплопередаче R_в и R_н зависят главным образом от внешних факторов и лишь в незначительной степени от материала по­верхности ограждения, то термическое сопротивление R_к зависит исклю­чительно от теплопроводности материалов λ, составляющих ограждение, а также от структуры самого ограждения. Для определения R_к нужно знать коэффициенты теплопроводности материалов, расположение составляю­щих слоев ограждения, а также размеры отдельных элементов ограждения.

Термическое сопротивление является показателем теплозащитных качеств ограждения. С его увеличением повышаются теплозащитные каче­ства ограждения.

Термическое сопротивление плоской стенки из однородного мате­риала определяется по формуле

(2)

где δ – толщина слоя, м;

λ – коэффициент теплопроводности материалов этого слоя,

Вт/(м  ⁰С).

Величина λ устанавливается по прил. 3^ 1.

Если ограждение по толщине состоит из нескольких последова­тельно размещенных однородных слоев различных материалов, располо­женных перпендикулярно направлению теплового потока, то термическое сопротивление ограждения будет равно сумме термических сопротивлений всех его слоев и определяется по формуле

или (3)

а общее сопротивление теплопередаче в этом случае находим по формуле

(4)

Чтобы ограждающая конструкция обладала достаточ­ными теплоза­щитными свойствами, сопротивление теплопередаче, вычисленное по фор­муле (4), должно быть не менее требуемых сопротивлений теплопередаче R₀^тр, определяемых исходя из санитарно-гигиенических и комфортных ус­ловий по формуле (5) и условий энергосбережения в зависимости от гра­дусо-суток отопительного периода (ГСОП) – по табл. 1б^ 1, т.е. R₀  R₀^тр и R₀  R₀^эн.

(5)

где n – коэффициент, зависящий от положения наружной поверхности ограждения по отношению к наруж­ному воздуху, принимаемый по табл. 3^ 1;

t_в – расчетная температура внутреннего воздуха, принимаемая по ГОСТ 30494-96 2 и нормам проектирования соответствующих зда­ний и сооружений;

Δt^н – нормируемый температурный перепад, принимаемый по табл. 2^ 1;

t_н – расчетная зимняя температура наружного воздуха, равная сред­ней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92 по СНиП 23-01-99. Строительная климатология 3.

Градусо-сутки отопительного периода следует определять по фор­муле

(6)

где t_в – то же, что в формуле (5);

t_{от. пер}, z_{от. пер} – средняя температура, ⁰С, и продолжительность, сут, периода со средней суточной температурой воздуха ниже или равной +8 ⁰С по 3.

Для оценки теплотехнических качеств ограждения не­обхо­димо знать не только величину R₀, но также температуры в любой плоско­сти огражде­ния при заданных значениях температур воздуха с одной и с другой сто­роны ограждения. Особенно большое значение для теплотехни­ческой оценки ограждения имеет температура на его внутренней поверх­ности, так как она определя­ет возможность образования конденсата, что недопус­тимо с санитарно-гигиенической точки зрения. Кроме того, обра­зование конденсата может быть причиной порчи отделки внутренней по­верхности ограждения. Распределение температуры в ограждении необхо­димо также знать при расчетах влажностного режима ограждения.

При стационарном тепловом потоке температура на внутренней по­верхности определяется по формуле

(7)

а температура в любой плоскости X ограждения по формуле

(8)

где R_x – термическое сопротивление конструктивных слоев, располо­женных между внутренней поверхностью стены и произвольной ее плоскостью X.

Значения температур внутри стены (₁, ₂, …, _n), измеренные с по­мощью соответствующих приборов, часто имеют отклонения от значений температур, вычисленных по формулам (7) и (8).

Основными причинами таких отклонения являются:

1. Тепловая инерция конструкции, в связи с чем в период изменения температур может не наблюдаться стационарных условий теплопе­редачи.

2. Повышенная воздухопроницаемость конструкции, в результате чего могут происходить изменения температурного поля, не учитываемые формулами (7) и (8).

3. Иные значения коэффициентов теплопроводности материалов кон­струкции по сравнению с принятыми в расчет, что может происхо­дить вследствие изменения влажности материалов и объемной массы от принятых.

Чем точнее совпадает действительное распределение температур в стене с вычисленными по расчету, тем ближе к стационарным условиям теплопередача через конструкции. Для многослойных ограждающих кон­струкций график изменения температуры в наружной стене панели пред­ставляет ломаную линию, причем паде­ние температуры будет более ин­тенсивным в слоях, у которых материал имеет меньший коэффициент теп­лопроводности и менее интенсивным в слоях с большим коэффициентом теплопроводности.