Сопротивление теплопередаче однородных конструкций в теплофизическом отношении

Наиболее распространенными видами конструкций однородных в теплофизическом отношении, т. е. обладающих равными теплофизическими свойствами в любом поперечном сечении, являются Ограждения с параллельными, ограничивающими их поверхностями и размерами по длине и высоте во много раз превышающими толщину.

Однородные конструкции выполняются из какого-либо одного материала (рис. IV.1, а) или могут быть слоистыми, состоящими из нескольких конструктивных слоев, осуществленных из различных материалов, но расположенных параллельно внешним поверхностям, ограничивающим конструкцию (рис. IV. 1, б).

В любом сечении однородных конструкций их теплозащитные качества, выражаемые величиной сопротивления теплопередаче, равны; отличительным свойством распределения температур при установившейся теплопередаче через такую конструкцию является параллельность изотерм друг другу и ограничивающим поверхностям.

Распространение тепла, которое происходит в направлении, нормальном к изотермам, возможно только в одном направлении, или, иначе говоря, всегда является одномерным. Изменения температур являются функцией только одной координаты, т. е. t=f(x).

Расчет необходимых теплозащитных свойств однородных ограждающих конструкций при установившемся потоке тепла сводится к определению необходимого сопротивления одномерной теплопередаче в любом произвольном сечении.

Это необходимое сопротивление теплопередаче должно превышать требуемую нормами величину сопротивления, устанавливаемую при равенстве потоков тепла в любой плоскости поперечного сечения, из выражения (1.24а). Из этого выражения следует, что



Это равенство используется для нормирования теплозащитных свойств ограждающих конструкций, однородных в теплофизическом отношении.

Требуемое минимальное сопротивление ограждающих конструкций теплопередаче R_o^тр принимается на основе ограничения физических факторов, влияющих неблагоприятным образом на условия пребывания людей в помещении.

Основной нормируемый гигиенический параметр в равенстве (IV.1) — это перепад температур внутреннего воздуха и поверхности конструкции, обращенной в помещение, т. е. величина t_в—t_в.п, влияющая на особенности теплообмена.

Эта величина устанавливается в зависимости от назначения помещения и вида ограждающей конструкции. Чем меньше нормируемая величина перепада t_в—t_в.п, тем более значительным сопротивлением теплопередаче обладает ограждающая конструкция, но обычно тем выше ее стоимость.

В помещениях жилых и общественных зданий на поверхности наружных стен нормами не допускается перепад более 6°, а на поверхности чердачных перекрытий — более 4,5°. Такие величины температурных перепадов обеспечивают некоторое ограничение резкого ощущения холода (холодной радиации) от поверхности ограждений в наиболее суровые периоды зимы.

Эти наибольшие допустимые величины температурных перепадов целесообразно уменьшать (т. е. повышать требуемое сопротивление теплопередаче) во всех тех случаях, когда длительность суровых периодов зимы велика, предельно допустимая холодная радиация в помещении продолжительна, а эксплуатационные расходы на отопление здания становятся повышенными из-за чрезмерной стоимости отопительных систем и топлива.

В отапливаемых производственных помещениях, где люди заняты физической работой, что связано с выделением большого количества тепла человеческим организмом, температурные перепады на поверхности ограждений допускаются до 7—8 и даже 10°.


При высокой влажности воздуха в помещении температура на поверхности конструкций ниже точки росы¹ не может быть допущена, во избежание конденсации влаги.

Нормируемые величины температурных перепадов приведены в табл. IV. 1.


При теплофизическом расчете ограждающих конструкций, на которые непосредственно воздействует наружная воздушная среда, в формуле (IV.1) принимается значение t_н, соответствующее расчетной температуре наружного воздуха для конструкции рассматриваемой массивности. Однако теплофизический расчет может производиться и для ограждений, отделяющих отапливаемые помещения от холодного чердака, подвала и подполья, где температура воздуха близка к наружной.

В этих случаях к расчетной температуре t_н^расч, входящей в формулу (IV.1), уместно вводить коэффициент n≈0,9 для чердачных перекрытий и n≈0,75 для перекрытий над холодными непроветриваемыми подпольями.

С учетом этого практического уточнения формула (IV.1) может быть представлена в следующем виде²:


Фактическое сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, вычисленное по формуле (1.23), должно во всех случаях превышать величину, установленную по (IV. 1 или IV.1а), или, по крайней мере, быть равным этой величине.


Основным требованием расчета однородной в теплофизическом отношении конструкции при установившемся потоке тепла является соблюдение условия:

Примечания

1. Точка росы t_росы — температура, при которой содержащийся в воздухе водяной пар достигает насыщения (относительная влажность 100%).

2. В главе СНиП «Строительная теплотехника» коэффициент п вводится к разности температур t_в—t_н, т. е. выражение для представляется в виде:


Для практических целей это приемлемо, но физический смысл введения поправочного коэффициента к разности температур (в то время как изменяться может только наружная температура) несколько утрачивается.