Распределение температур в толще ограждения

Распределение температур в толще ограждения - из уравнения (15.3) можно определить температуру в любом вертикальном сечении наружной стены слоистой конструкции при стационарном потоке тепла. Так, температура на внутренней поверхности наружной стены равна

Температура тг- на границе z-го слоя слоистой ограждающей конструкции, считая изнутри наружу, равна

где R^ + ... + Щ — термическое сопротивление k слоев, граничащих с помещением.

Изменение температуры в каждом из слоев происходит по линейному закону, но с различным углом наклона, соответствующим термическому сопротивлению слоя. Таким образом, график распределения температуры в слоистом ограждении имеет характер ломаной линии, отрезки которой, проходящие через слои с более высоким термическим сопротивлением, имеют больший угол наклона к горизонту (рис. 15.5).

На этом рисунке представлены графики распределения температур по сечению ограждающих конструкций при расположении утеплителя снаружи и внутри ограждения. Как следует из этого рисунка, при расположении утеплителя ближе к наружной стороне ограждающей конструкции внутренняя массивная часть ее накапливает тепло. При расположении утеплителя ближе к внутренней части стены массивная несущая часть стены находится в зоне низких температур, что создает условия для замерзания

Графики распределения температур в слоистых стенах при расположении утеплителя

Рис. 155. Графики распределения температур в слоистых стенах при расположении утеплителя:

а — ближе к наружной стороне; б — ближе к внутренней стороне

и оттаивания влаги, проникающей в стену с косыми дождями и при паропроницании изнутри.

Для термически неоднородных конструкций (с теплопроводными включениями) предварительно определяют приведенное термическое сопротивление однородных и неоднородных участков Ra и Rf} (рис. 15.6). Для определения Ra плоскостями, параллельными направлению теплового потока, условно рассекают

Схема деления неоднородной стены перпендикулярными и параллельными направлению теплового потока плоскостями

Рис. 15.6. Схема деления неоднородной стены перпендикулярными и параллельными направлению теплового потока плоскостями

конструкцию на участки однородные и неоднородные и определяют Ra по формуле

где F-[, F2, ..., Fn площади отдельных участков конструкции, м2; Ri, R2,..., Rn термическое сопротивление этих участков, определяемое отдельно для однородных и неоднородных участков.

Затем плоскостями, перпендикулярными направлению теплового потока, конструкция условно разделяется на слои, из которых одни могут быть однородными, другие — неоднородными. Определяются их термические сопротивления. При этом термическое сопротивление всей конструкции определяется как сумма этих сопротивлений.

Приведенное сопротивление теплопередаче такой конструкции в целом определяется по формуле

Иногда, особенно при реконструкции и реставрации зданий, невозможно обеспечить требуемое значение сопротивления теплопередаче наружной стены исходя из требований экономии энергии, т.е. по ГСОП (например, когда штукатурный декор фасада представляет собой самостоятельную архитектурную ценность и восстановить его после наружного утепления невозможно или очень дорого). Утепление стен изнутри создает проблемы с конденсацией водяного пара и с изменением температурного режима массива стены зимой и летом. Это разрушает фасад. Современный актуализированный СНиП 23-02-2011 допускает для таких зданий обеспечение исходя из санитарно-гигиенических соображений (см. формулу (15.4)). Поэтому нормами установлены три показателя тепловой защиты здания.

Для реставрируемых памятников архитектуры и для особо ценных фасадов необходимо, чтобы конструкции удовлетворяли первому требованию. Для всех остальных зданий приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания должно приниматься исходя из требований экономии энергии. В отдельных случаях при соответствующем экономическом обосновании сопротивление теплопередаче отдельных ограждающих конструкций может приниматься таким, чтобы удовлетворялось третье требование — по минимально допустимым теплопотерям всего здания в целом.

Теплоустойчивость ограждающих конструкций — способность этих конструкций сохранять при колебаниях величин теплового потока относительное постоянство температур на их поверхности, обращенной в помещение (рис. 15.7). Это свойство очень важно учитывать при расчете теплозащиты в летних условиях, когда ограждающие конструкции днем нагреваются от высоких температур воздуха и от солнца, а ночью остывают. Легкие постройки быстро нагреваются и быстро охлаждаются. Это называется барачным эффектом. Особенно это ощутимо в зданиях с легкими крышами-мансардами, в которых при недостаточной теплозащите может ощущаться значительный перегрев.

Схема затухания температурных колебаний внутри однородной конструкции

Рис. 15.7. Схема затухания температурных колебаний внутри однородной конструкции

В районах со среднемесячной температурой самого жаркого месяца 21°С и выше расчетная амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждающих конструкций (наружных стен и покрытий) большинства зданий не должна превышать величину Лтр, определяемую по формуле

тв

где tH среднемесячная температура наружного воздуха самого жаркого месяца, принимаемая по СНиП «Строительная климатология».

Величина амплитуды колебаний температуры на внутренней поверхности зависит от величины затухания о и расчетной амплитуды колебаний температуры наружной поверхности ограждения Арж

и определяется следующим образом: где

Здесь р — коэффициент поглощения солнечной радиации наружной поверхностью, который для материалов наружных стен колеблется от 0,3 до 0,7;/тах и J — максимальное и среднее значения суммарной солнечной радиации на поверхность ограждения за самый жаркий месяц года (для наружных стен расчетной является поверхность, ориентированная на запад); At максимальная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха в самом жарком месяце; е = 2,718 — основание натуральных логарифмов; у^, ..., уп — коэффициенты теплоусвоения наружных поверхностей слоев ограждающих конструкций, которые при характеристике тепловой инерции слоя D > 1 равны коэффициенту теплоусвоения материала этого слоя S, а при D < 1 определяются расчетом по следующим формулам: для первого (от внутренней поверхности) слоя

для последующих слоев

где yi_x — коэффициент теплоусвоения наружной поверхности предыдущего слоя.

В холодный период года расчетная амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности помещения Ат жилых зданий, а также больниц, поликлиник, детских садов,в ясель и школ в холодный период года не должна превышать нормируемого значения Л в течение суток: при наличии центрального отопления

хв и печей при непрерывной топке — на 1,5°С; при печном отоплении с периодической топкой — на 3°С. При автоматическом регулировании температуры внутреннего воздуха теплоустойчивость помещений в холодный период года не нормируется.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >