Теплоустойчивость ограждений

Теплоустойчивость ограждения - свойство ограждения сохранять относительное постоянство температуры при периодическом изменении тепловых воздействий со стороны наружной и внутренней сред помещения. Во-первых, рассматривается сквозное проникание тепловой (температурной) волны от наружной среды к внутренней поверхности конструкции. Теплоустойчивость ограждения в данном случае проявляется в том, что по мере прохождения волны амплитуды колебаний температуры и теплового потока уменьшаются, а фазовые углы гармоник все более увеличиваются, то есть колебания температуры в каждом последующем по ходу волны сечении отстают во времени от колебаний в предыдущем. Характеристиками этого процесса являются затухание и запаздывание во времени тепловой волны. Чем они больше тем меньше колебания температуры и теплового потока на внутренней поверхности ограждения.

При конструировании наружного ограждения предусмотрена проверка его теплоустойчивости по отношению к сквозному прониканию наружных тепловых воздействий в расчетных условиях теплового периода, когда предполагаются установившиеся на длительное время ясные безоблачные дни. Расчетной кривой изменения наружной температуры является правильное гармоническое колебание условной температуры наружной среды с амплитудой, определяемой как сумма амплитуд температуры наружного воздуха и эквивалентной температуры солнечного облучения. При этом в качестве амплитуды температуры наружного воздуха принимают половину максимального суточного размаха температуры в июле, а амплитуду эквивалентной температуры солнечного облучения рассчитывают исходя из разности максимального и среднего значений суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации, приходящейся в июле на вертикальное ограждение западной ориентации (для стен) или на горизонтальное ограждение (для покрытий).

В районах со среднемесячной температурой июля 21 С и выше в жилых домах, лечебных и детских дошкольных учреждениях, домах для престарелых и инвалидов, в производственных зданиях, где должны соблюдаться оптимальные нормы температуры и относительной влажности воздуха, амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности (наружных стен с тепловой инерцией ограждения D < 4 и покрытий с D < 5) не должна превышать нормативную, иметь максимальное значение 2,5°С и уменьшаться для районов со средней температурой июля более 21 С.

Оценка теплоустойчивости по отношению к сквозному прониканию тепловых волн важна также для определения тепловой нагрузки на системы вентиляции и кондиционирования воздуха за счет теплопередачи суточных колебаний температуры наружного воздуха и интенсивности солнечного облучения наружной поверхности ограждения. Учет теплоустойчивости позволяет сделать расчет нестационарного теплового режима ограждения и обоснованно снизить расчетную нагрузку по сравнению с полученной из расчета теплопередачи стационарной при максимальных, за сутки значениях температуры наружного воздуха и интенсивности солнечной радиации.

При тепловых воздействиях, направленных из помещения, интерес представляет колебание температуры на внутренние поверхности стенки. Таким образом по отношению к внутренним воздействиям проявляется в том, что при гармоничных поступлениях теплового потока на поверхность ограждения температуpa этой поверхности изменяется также гармонически, но с некоторым отставанием от гармоники теплового потока. Половину периода теплота передается от нагретой поверхности в глубь ограждения, то есть аккумулируется им, а вторую половину поверхность отдает аккумулированную теплоту. Характеристикой теплоустойчивости ограждения в этом процессе является коэффициент теплоусвоения поверхности ограждения У. Чем больше коэффициент теплоусвоения У, тем меньше колебания температуры на его внутренней поверхности.

12.Расчёт сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

Сопротивление теплопередаче наружных ограждающих конструкций R _т, за исключением заполнений проемов и ограждающих конструкций помещений с избытками явной теплоты, следует определять по формуле:

где a_в— коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²×°С), принимаемый по таблице СНБ;

R _к — термическое сопротивление однородной ограждающей конструкции, а также суммы слоёв многослойной конструкции;

Термическое сопротивление многослойной ограждающей конструкции с последовательно расположенными однородными слоями R _к, м²×°С/Вт, следует определять по формуле:

где R ₁, R ₂,..., R_n — термическое сопротивление слоя или отдельных слоев конструкции, м²×°С/Вт, определяемое по формуле:

a_н — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для зимних условий, Вт/(м²×°С),

l — коэффициент теплопроводности материала однослойной или теплоизоляционного слоя многослойной ограждающей конструкции в условиях эксплуатации, Вт/(м×°С).

При определении сопротивления теплопередаче внутренних ограждающих конструкций вместо a_н следует принимать a_в более холодного помещения.

Слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждающей конструкции, не учитываются.

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции R _т, м²×°С/Вт, не должно быть менее требуемого сопротивления теплопередаче R _т.тр, определяемого по формуле:

(3.6)

где t _в— расчетная температура внутреннего воздуха, °С, и не менее нормативного сопротивления теплопередаче R _т.норм, приведенного в таблице ТКП 45-2.04-43-2006.

t _н— расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, принимаемая по таблице ТКП, с учетом тепловой инерции ограждающих конструкций D

Тепловую инерцию ограждающей конструкции D следует определять по формуле:

(3.7)

где R ₁, R ₂,..., R_n — термическое сопротивление отдельных слоев ограждающей конструкции, м²×°С/Вт, определяемое по формуле;

s ₁, s ₂,..., s_n — расчетный коэффициент теплоусвоения материала отдельных слоев ограж­дающей конструкции в условиях эксплуатации по таблице 4.2, Вт/(м²×°С), принимаемый по приложению ТКП.

Расчетный коэффициент теплоусвоения воздушных прослоек принимается равным нулю. Слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом, и наружной поверхностью ограждающей конструкции, не учитываются.

a_в — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м²×°С)

n — коэффициент, учитывающий положение наружной поверхности ограждающей конструкции по отношению к наружному воздуху, принимаемый по таблице ТКП;

D t _в — расчетный перепад между температурой внутреннего воздуха и темпера­турой внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С, принимаемый по таблице ТКП;