Теплоустойчивость полов

Одним из элементов зданий, с которыми человек имеет непосредственный контакт, является пол. Полы определяют тепловой комфорт помещений, поэтому их теплотехнические характеристики не должны нарушать нормального режима терморегуляции.

В жилых и общественных зданиях полы некоторое время назад выполнялись из деревянных досок или паркета, многовековой опыт эксплуатации которых не требовал дополнительных теплотехнических расчетов. В настоящее время для настила полов применяются различные синтетические материалы, что вызывает необходимость их обоснования с точки зрения теплоустойчивости.

Теплотехнические свойства полов оцениваются по величине приведенного коэффициента тепловой активности пола В _п, который рассчитывается по формуле

где В ₂, В ₆, В ₁₂ – эквивалентный коэффициент тепловой активности пола при

продолжительности непрерывного контакта ноги с полом 2; 6

и 12 мин (0,033; 0,1 и 0,2 ч).

Величина приведенного коэффициента тепловой активности пола сравнивается с требуемой, которая принимается в зависимости от назначения помещения и группы пола (табл. 10).

Таблица 10 – Требуемые величины показателя тепловой активности полов
Помещения	Группа пола	, ккал/(м2·ч1/2·оС), не более
Жилые, а также палаты и другие комнаты больниц, поликлиник, школ, детских яслей-садов	I
Общественные здания (кроме указанных выше), производственные и вспомогательные здания с долговременным пребыванием людей, не имеющих по роду своих занятий большого физического напряжения и интенсивности движений	II	12*
Остальные виды помещений	III	Не нормируется
* Эту величину допускается принимать более высокой в таких случаях: а) при наличии деревянных щитов или теплоизолирующих ковриков возле рабочих мест; б) если поверхность пола имеет температуру выше 23оС; в) для помещений, эксплуатация которых не связана с постоянным пребыванием в них людей (залы музеев, выставок, фойе театров и т.д.).

Коэффициенты В ₂, В ₆, В ₁₂ определяются с учетом расположения нижней границы активного слоя, вовлекаемого в теплообмен с ногой. Активным называется слой материала, влияние теплотехнических свойств которого на величину количества поглощенного тепла составляет 95% общего воздействия.

Различают три случая расположения границы активного слоя:

1. В пределах первого слоя (нумерация ведется от поверхности пола), т.е. при

где а = λ/ с γ – коэффициент температуропроводности материала;

τ_i – время контакта ноги с полом, принимаемое равным 0,033; 0,1; и 0,2 ч.

Тогда

Здесь b ₁ – коэффициент тепловой активности материала первого слоя.

2. В пределах второго слоя, т.е.

В этом случае

где k_i – безразмерный параметр, определяемый в зависимости от критериев l=b ₂/ b ₁ и r=δ ²/ a ₁ τ_i (табл. 11).

3. В пределах третьего слоя, т.е.

Тогда

где k_i – безразмерный параметр, определяемый в зависимости от критериев l=b ₃/ b ₂ и

Эквивалентный коэффициент тепловой активности пола рассчитывается по формуле

Значение k_i устанавливается по таблице 11 при l=В _2-3/ b ₁ и

Пример. Определить теплоустойчивость пола в квартире, верхний слой которого паркет, а нижний – цементная стяжка.

По приведенным ниже формулам и таблицам находятся теплотехнические характеристики конструктивных слоев пола (условия эксплуатации А).

Для паркета при исходных данных δ₁ = 0,008м, γ₁ = 700 кг/м³, λ₁ = 0,15 ккал/(м·ч·^оС), с ₁ = 0,6 ккал/кг·^оС)

,

Затем определим величины γ₂ и с ₂ цементной стяжки при δ₂ = 0,035 м и λ₂ = 0,65 ккал/(м·ч·^оС):

В этом случае

Теперь рассчитаем величины эквивалентных коэффициентов тепловой активности при непрерывном контакте ноги с полом.

Для τ₂ = 0,033 ч теплофизический критерий первого слоя

т.е. нижняя граница активного слоя находится в пределах первого слоя.

Таблица 11. Зависимость ki от критериев l и r
l	Значение ki при r
0,005	0,01	0,05	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,5			3,5
0,2	-0,725	-0,704	-0,613	-0,552	-0,441	-0,311	-0,221	-0,160	-0,12	-0,058	-0,027	-0,0096	-0,0050
0,3	-0,635	-0,613	-0,525	-0,458	-0,367	-0,254	-0,180	-0,129	-0,097	-0,046	-0,022	-0,0070	-0,0040
0,4	-0,544	-0,524	-0,442	-0,384	-0,302	-0,205	-0,144	-0,103	-0,077	-0,037	-0,017	-0,0060	-0,0030
0,6	-0,361	-0,344	-0,283	-0,243	-0,186	-0,123	-0,085	-0,060	-0,045	-0,021	-0,010	-0,0030	-0,0020
0,8	-0,178	-0,169	-0,136	-0,113	-0,086	-0,055	-0,038	-0,027	-0,020	-0,009	-0,004	-0,0015	-0,0008
1,5	0,427	0,398	0,297	0,237	0,170	0,105	0,070	0,049	0,036	0,017	0,008	0,0030	0,0015
2,0	0,811	0,75	0,538	0,420	0,294	0,176	0,116	0,082	0,059	0,028	0,013	0,0045	0,0024
2,5	1,179	1,081	0,751	0,574	0,392	0,231	0,152	0,107	0,077	0,037	0,017	0,0060	0,0032
3,0	1,504	1,371	0,927	0,700	0,470	0,292	0,179	0,126	0,090	0,043	0,020	0,0070	0,0037
3,5	1,787	1,621	1,075	0,802	0,531	0,305	0,199	0,140	0,100	0,048	0,022	0,0075	0,0041

Тогда

Если τ₆ = 0,1 ч, то

Значит, нижняя граница активного слоя проходит ниже первого.

Установим теплофизический критерий второго слоя

Так как r ₁ + r ₂ = 1,79 + 7,48 > 3, то нижняя граница активного слоя находится во втором слое.

При τ = 0,1 ч эквивалентный коэффициент тепловой активности пола

Величина k ₆ = 0,0196 определяется по таблице 11 в зависимости от критериев (методом интерполяций)

и

В этом случае

Если τ₁₂ = 0,2 ч, то

Нижняя граница активного слоя находится во втором слое r ₁ + r ₂ = 0,89 + 3,74 > 3. Эквивалентный коэффициент тепловой активности

При и из табл. 11 находим, что

Тогда

Приведенный показатель тепловой активности пола

В связи с тем, что В _п = 8,16 < =10 (табл.10), то указанную конструкцию пола можно применять в жилых помещениях.