Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Учебное пособие'
Романова Т.Ф., Иванова О.Б., Попова Г.В., Такмазян А.С., Карепина О.И., Отришко М.О. Финансы: Учеб. пособие/ РГЭУ (РИНХ). – Ростов н/Д., 2010. - С. –...полностью>>
'Учебное пособие'
Учебное пособие представляет собой систематическое из­ложение основ современного этикета как универсального регу­лятора межличностных контактов и отн...полностью>>
'Образовательная программа'
В последние годы краеведческой работе в системе образования вновь уделяется значительное внимание. В соответствии с Национальным приоритетным проекто...полностью>>
'Документ'
Название проекта «Традиции и современность: от малой Родины к большой стране» (Использование возможностей школьного музея в патриотическом воспитании...полностью>>

Главная > Методические указания

Сохрани ссылку в одной из сетей:

3.4. Расчет теплоустойчивости помещений

3.4.1. Различают теплоустойчивость ограждения и теплоустойчивость помещения.

Теплоустойчивостью ограждения называют его способность гасить колебания температуры внутренней поверхности τint, а теплоустойчивостью помещения – способность гасить колебания температуры внутреннего воздуха tint при периодически изменяющихся тепловых потоках.

3.4.2. Для обеспечения комфортных условий амплитуда колебаний температуры в помещении At не должна превышать допустимого предела, в качестве которого можно принять для суточного колебания (Z=24 ч) Aτreq=1,5 оС при центральном отоплении и Aτreq=3 оС при печном отоплении.

3.4.3. Колебания теплоотдачи нагревательного прибора оценивается его коэффициентом неравномерности m:

, (3.15)

где Wmax, Wmin и W – соответственно максимальная, минимальная и средняя мощность (количество теплоты, отдаваемое в единицу времени) нагревательного прибора в Вт.

Значения m принимается равным:

- при центральном отоп­лении – 0,1;

- при печном отоп­лении – 0,5.

3.4.4. Линия τ -τ на рис. 3.1 показывает среднее значение температуры внут­ренней поверхности ограждения за период времени Z. Эта темпера­тура соответствует стационарному тепловому потоку q при данных темпе­ратурах внутреннего tint и наружного text воздуха. Поэтому среднее значение теплового потока q, проходящего через ограждение, можно найти по формуле:

q = (tinttext)/R0 , (3.16)

где tint и text - средние значения температуры внутреннего и наружного воздуха за период Z.

3.4.5. Теплота, выделяемая отопительным прибором, проходит через поверхности всех конструкций, ограждающих помещение, каждая из которых обладает своими теплофизическими характеристиками. Количество теплоты W распределится между ними в виде тепловых потоков qi, пропорционально их площадям Fi и разностям температур на внутренней и наружной поверхностях и обратно пропорционально их термическим сопротивлениям. Можно записать для теплового потока через ограждение

W = Σqi Fi.

Пусть через наше ограждение проходит часть теплоты nW=qF, где n – число меньше 1; q – тепловой поток через ограждение; F – площадь ограждения.

Для коэффициента неравномерности отдачи тепла отопительным прибором m можем записать

.

Откуда

Aq=mq (3.17)

Поскольку Aq=(qmax-qmin)/2, а qmax=int(tint max - τint max), qmin=int (tint min- τint min), то

Aq=[int (tint max- τint max)–int (tint min- τint min)]/2=int [(tint max- tint min)–( τint max - τint min)]/2

Aq=int (AtAτ). (3.18)

Из формулы (3.6) имеем:

Aτ = Aq/Yint.

Подставляя значение Aτ в уравнение (3.18) получим

Aq=intAtintAq/Yint).

Решая полученное уравнение относительно At, будем иметь

At= Aq(1/int +1/Yint)= Aq/В. (3.19)

Величина В=1/(1/int +1/Yint) носит название коэффициента теплопоглощения поверхности ограждения.

Подставим в (3.19) выражение для Aq, заменив в нем q согласно уравнению (3.16) и окончательно получим

At= m (tinttext)/ВR0. (3.20)

Результат, получаемый по формуле (3.20) является приближенным, так как при выводе уравнения (3.20) был принят ряд упрощающих допущений. Так, например, теплообмен рассматривался без разделения на конвективную и лучистую составляющие. Не принимался во внимание сдвиг фаз между колебаниями теплового потока и температуры воздуха, не учитывалось наличие в помещении оборудования, мебели, влияние воздухообмена и др.

3.4.6. Для повышения теплоустойчивости помещений применяют следующие меры:

1) повышают теплоустойчивость ограждений (Yint);

2) снижают коэффициент теплопоглощения солнечной радиации на­ружной поверхности ограждения (применением светлых окрасок);

3) защищают наружные ограждения от солнечных лучей (устройством навесов, зеленых насаждений и пр.);

4) применяют чердачные конструкции или конструкции с воздушной прослойкой, вентилируемой наружным воздухом.

3.5. Влажностный режим материалов в ограждающих конструкциях

При проектировании зданий и сооружений следует предусматривать гидроизоляционную защиту внутренней и наружной поверхности стен от воздействия влаги с учетом применяемых материалов, и условий эксплуатации.

В многослойных наружных стенах производст­венных зданий с влажным или мокрым режимом помещений допускается предусматривать устрой­ство вентилируемых воздушных прослоек, а при непосредственном периодическом увлажнении стен помещений — устройство вентилируемой прослойки с защитой внутренней поверхности от воздействия влаги.

В наружных стенах зданий и сооружений с сухим или нормальным режимом помещений допус­кается предусматривать невентилируемые (замкну­тые) воздушные прослойки и каналы высотой не более высоты этажа и не более 5 м.

3.5.1. Влияние влаги на ограждения и причины ее появления. С увеличением влажности строительных материалов снижаются их теплозащитные свойства, возрастает вероятность развития в них грибков и плесеней, снижается долговечность ограждения. Сырость в жилых помещениях служит причиной ряда заболеваний. Влага в ограждения может попадать либо при непосредственном контакте с водой, либо в результате сорбции влаги из воздуха (гигроскопическая влага). Влага, попадающая в материал в виде жидкой фазы, может иметь следующее происхождение:

  1. быть внесенной при возведении здания (строительная влага);

  2. проникать из грунта вследствие капиллярного подсоса (грунтовая влага);

3) проникать за счет осадков (атмосферная влага);

4) быть внесенной при технологическом процессе в цехах промышленных предприятий, предприятий бытового обслуживания и т. п. (эксплуатационная влага);

5) проникать в результате при­готовления пищи, мытья полов, стирки белья и т. д. (бытовая влага).

Главной причиной многочисленных повреждений, связанных с увлажнением конструкций, является не проникание дождевой воды или дефекты трубопроводов, а конденсация водяного пара.

3.5.2. Конденсация водяного пара. Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество водяного пара, которое характеризуют следующими параметрами: абсолютной и относительной влажностью и упругостью водяных паров.

Абсолютная влажность (влагосодержание) воздуха f (г/м3) - это количество граммов водяного пара, содержащегося в I м3 влажного воздуха. Согласно закону Дальтона, объем каждого компонента в газовой смеси равен объему всей смеси; следовательно, f численно равна плотности водяного пара в г/м3.

При данной температуре существует предел влагосодержания fmax, при достижении которого воздух оказывается насыщеным водяными парами, а пар в этом случае называется «насыщенным паром». Давление Е и плотность fmax насыщенного пара не изменяются при сжатии (часть пара переходит в жидкое состояние) и определяется только температурой.

Относительная влажность воздуха φ выражает степень насыщения воздуха паром и представляет собой отно­шение абсолютной влажности f к макси­мально возможному насыщению fmax, при данной температуре:

φ=(f /fmax) ·100 % (3.21)

или, с известным приближением,

φ=(е/Е) ·100 %, (3.22)

где e – упругость водяного пара.

Упругость водяного пара - это парциальное давление водяных паров e (мм рт.ст. или Па), которое приблизительно прямо пропорционально плотности водяных паров в воздухе (абсолютной влажности воздуха) и абсолютной температуре Т. Как известно, атмосферное давление влажного воздуха равно сумме парциальных давлений сухого воздуха и водяного пара.

Максимально возможное значение упругости водяного пара E, соответствует полному насыщению воздуха fmax при данной температуре. Величина E (или fmax) зависит только от температуры. С повышением температуры на 10 оС значение Е уве­личивается примерно вдвое (рис. 3.3). Если при данной абсолютной влажности f (или данной упругости e ) температура воздуха повысится, то его относительная влажность φ понизится, так как возрастет величина fmax (или E ). При отрицательных температурах вода может находиться либо в жидкой (переохлажденная вода), либо в твердой фазе (лед). Давление насыщенного водяного пара над переохлажденной водой больше, чем надо льдом. Парообразная влага в замороженных влажных материалах мигрирует в области более низкого давления, то есть – из мелких пор в крупные, где образование льда происходит при более высоких температурах. В мелких порах вода, благодаря особым ее свойствам в тонких адсорбционных слоях, может оставаться в переохлажденном состоянии при очень низких (отрицательных) температурах. В области температур и парциальных давлений (упругостей водяного пара) выше кривой (см. рис. 3.3) влага не может существовать в форме пара. При достижении этой области, например, в результате охлаждения влага начнет выделяться из воздуха в жидком состоянии (конденсироваться), что приведет к снижению упругости водяного пара до значения E. При этом воздух будет сохранять насыщенное состояние, при котором абсолютная влажность равна fmax, а относительная – 100 %. Та температура, до которой нужно охлаждать влажный ненасыщенный воздух, чтобы он стал насыщенным, называется точкой росы. Таким образом кривая на рис. 3.3 дает значения точек росы при различных температурах и упругостях водяного пара.

От относительной влажности воздуха зависит интенсивность испа­рения влаги телом человека. Нормальной для постоянного пребывания че­ловека считается относительная влажность воздуха в пределах 30-60 %. При охлаждении воздуха увеличивается его относительная влажность вследствие уменьшения величины Е, и когда Е станет равно е относительная влажность воздуха будет φ=100 %, т.е. воздух дос­тигнет полного насыщения водяным паром. Эта температура носит назва­ние точки росы и обозначается tp . Если продолжать охлаждение воз­духа ниже точки росы, то упругость водяного пара, содержащегося в нем, будет понижаться соответственно значениям Е для данной температуры и излишнее количество влаги будет конденсироваться, т.е. превращаться в капельножидкое состояние. Такое явление наблюдается в природе в виде туманов. Относительная влажность воздуха неодинакова по высоте помещения, а уменьшается в его верхних слоях вследствие повышения температуры воздуха по высоте помещения по мере приближения к потол­ку.

При расчете ограждения необходимо обеспечить его внутренней по­верхности такую температуру, которая была бы не ниже точки росы для данной влажности воздуха. Значения относительной влажности воздуха в помещении для этих расчетов берутся по максимальной величине допускаемой в них влажности. Для жилых помещений принимается φ=55 %, для общественных зданий φ=50 %. Для промышленных зданий и по­мещений специального назначения относительная влажность воздуха бе­рется на основании соответствующих данных.

Во избежание конденсации влаги на внутренней поверхности ограж­дения достаточно повысить температуру поверхности выше точки росы, что может быть достигнуто увеличением сопротивления теплопередаче ограждения R0 или уменьшением сопротивления тепловосприятию Rint пу­тем усиления интенсивности движения воздуха около поверхности ограж­дения. На этом основано применение вентиляторов около наружных сте­кол витрин в магазинах для устранения конденсации влаги на их поверх­ности. Наоборот, повышение Rint может стать причиной появления кон­денсата на внутренней поверхности ограждения, что обычно наблюдается в местах, где наружные стены оказываются закрытыми мебелью и ковра­ми.

Если влажность воздуха в помещении оказывается очень высокой, например бани, бассейны, оранжереи и т.д., где она может достигать 90 - 95 %, температура точки росы оказывается близкой к температуре внутреннего воздуха. В этом случае приходится мириться с тем, что влага будет конденсироваться на поверхности ограждения, однако, что­бы влага не впитывалась в штукатурку и не накапливалась в толще ограждения, внутреннюю поверхность де­лают водонепроницаемой.

Если условия конденсации наступают редко и действуют непродолжительно, то влага, впитанная верхним слоем ограждения, успевает испариться, когда условия конденсации исчезнут. Таким образом, пористая штукатурка является как бы автоматическим регулятором влажностного режима внутренней поверхности ограждения. Однако, если конденсация влаги продолжается долго, пористая штукатурка становится сырой и для высыхании ее требуется много времени.

3.5.3. Паропроницаемость. Количество пара Р, проникающего через слой материала, толщиной δ, площадью F, за время z определяется по формуле

P=int - еext)Fz/δ, (3.23)

где  – коэффициент паропроницаемости, (еint - еext) – разность упругостей водяного пара с внутренней и наружной стороны ограждения.

Коэффициент паропроницаемости для различных материалов приведен в Приложении в мг/(мчПа). В этих единицах  есть количество водяного пара в миллиграммах, проходящее через слой материала толщиной 1 м, площадью 1 м2, в течение 1 ч, при разности упругостей водяного пара 1 Па.

Сопротивление слоя материала паропроницанию Ω (Пачм2/ г) определяет­ся по формуле

Ω = δ/, (3.24)

где δ - толщина слоя, м.

Сопротивление паропроницанию показывает, какую необходимо соз­дать разность упругостей водяного пара (Па) на поверхностях слоя, чтобы через I м 2 его диффундировал поток пара, равный I г в 1 ч. Полное сопротивление ограждения потоку диффундирующего через него во­дяного пара будет равно сумме сопротивлений отдельных слоев:

Ω 0 = Ωint+ Ω 1+ Ω 2+…+ Ω n+ Ω ext = Ω ВП+ δ1/1 + δ2/2 +…+ δn/n + Ω ext. (3.25)

Здесь Ω 1, Ω 2,… - сопротивление паропроницанию отдельных слоев ограждения,

n - число всех слоев ограждения;

Ωint и Ωext - сопротивление влагообмену соответственно внутренней и наружной поверхности ограждения.

Для практических расчетов можно принимать Ω int = 26,6, а Ω ext = 13,3 Пачм2/ г.

Вследствие сопротивления материала паропроницанию упругость водяного пара, по мере его проникания в толщу материала будет понижаться от еint до еext. В пределах одного однородного слоя ограждения это падение происходит по линейному закону. При многослойном ограждении график падения е будет ломаной линией, для построения которой определяют значения упругости водяного пара на границах слоев по формуле

еn = еint (еint – еext)Σ Ω n-1 0, (3.26)

где еn - упругость водяного пара на внутренней поверхности любого n-ного слоя;

Σ Ω n-1 - сумма сопротивлений паропроницанию n-1 первых слоев ограждения, считая от его внутрен­ней поверхности, включая и сопротивление влагообмену у внутренней поверхности Ω int.

Все приведенные выше формулы справедливы только при отсутствии конденсации пара внутри материала.

3.6. Расчет конденсации влаги в ограждении

Расчет конденсации влаги в ограждении делается обычно графоаналитическим способом. Рассмотрим этот способ сначала на примере однослойного ограждения. В ограждении строится линия падения температуры t, линия изменения максимальной упругости водяного пара Е и линия падения упругости водяного пара е (рис. 3.4). Если линия падения упругости водяного пара е лежит ниже линии максимальной упругости Е и не пересекается с ней, то конденсация пара исключена.

Если линии е и Е пересекаются, то возможна конденсация водяного пара в толще ограждения, в тех местах, где линия е лежит выше линии Е (рис. 3.5).

Прямая пунктирная линия ер, соединяющая точки еint и еext, соответствующие упругостям водяного пара на поверхностях стены, необходима для предварительной оценки возможности конденсации. Эта линия является прямой в соответствии с формулой (3.23), однако, как уже было отмечено, эта формула справедлива только при отсутствии конденсации. В действительности невозможно чтобы линия е располагалась выше линии Е, так как происходящая конденсация понижает упругость пара е до значения Е. Если линию е провести через точки еint acdbеext, то в точках a и b наблюдается перелом линии, что также противоречит физическому смыслу. Согласно формуле (3.23) Р пропорционально тангенсу угла наклона линии е к горизонтали и, следовательно, к точке а будет слева притекать меньшее количество пара, чем уходить вправо.

Для построения действительной линии падения упругости водяного пара ед при конденсации влаги проводят из точек еint и еext, прямые, касательные к линии максимальной упругости пара Е в точках c и d, Полученная линия еintcdеext и будет линией действительного падения упругости водяного пара в стене. На прямолинейных участках этой линии еintc и dеext падение упругости водяного пара происходит только вследствие сопротивления паропроницанию материала стены, а на криволинейном участке cd – в результате конденсации пара в жидкость. Плоскости, параллельные поверхностям стены и проходящие через точки c и d, выделяют зону конденсации, толщиной δК.

Количество сконденсировавшейся влаги определим следующим образом. Разделим толщину ограждения на три зоны: 1) внутренняя сухая зона, толщиной δВ; 2) наружная сухая зона, толщиной δН ; 3) зона конденсации, толщиной δК .

Обозначим буквой р поток пара через ограждение, т.е. количество пара, проходящее через единицу площади ограждения в единицу времени. Тогда потоки пара через зоны 1 и 2 равны:

p1=int - ec)/δВ; p2=(ed - еext)/δН . (3.27)

Упругость ec и ed водяного пара в точках с и d равна соответствующим значениям Е.

Количество конденсирующейся влаги в единицу времени на 1 м2 поверхности ограждения равно

pω= p1 p2. (3.28)

Количество влаги, сконденсировавшейся за время конденсации zк равно pωzк.

Для определения количества высыхающей влаги в летний период в пределах зоны конденсации принимаем е=ЕК независимо от относительной влажности внутреннего и наружного воздуха, где ЕК – упругость насыщенного водяного пара, соответствующая максимальной температуре в зоне конденсации.

Определяем p1 и p2:

p1=int - ЕК)/δВ; p2=К - еext)/δН. (3.29)

Если еintК, но p1<p2, то высыхание будет идти только с наружной поверхности. Тогда

pвыс= p2 p1. (3.30)

Если еintКext, то высыхание будет идти в обоих направлениях. Тогда

pвыс= p1+ p2. (3.31)

Можно определить время, требуемое для удаления из ограждения влаги, сконденсировавшейся в нем в течение зимнего периода:

zвыс=pωzк/pвыс. (3.32)

В случае многослойных ограждений линия е является ломаной. Чтобы этого избежать ограждение вычерчивают в масштабе сопротивлений паропроницанию его слоев и точки еint и еext также соединяют прямой линией.

Расчет проводим в следующей последовательности:

1. Строим линию t (рис. 3.6), для чего находим температуры на границах слоев, пользуясь следующими уравнениями:

(τintt12)/R1=(t12t23)/R2=(t23t34)/R3=

(t34τext)/R4= τintτext)/R0. (3.33)

Полученные точки соединяем отрезками прямой.

2. Строим линию Е, пользуясь значениями температуры, снятыми с линии t.

3. Строим линию е, для чего из точек еint и еext проводим касательные к линии Е в точках с и d.

4. Находим количество сконденсировавшейся влаги за наиболее холодный зимний месяц (январь), для чего вычисляем количество (поток) водяного пара, проходящего через внутреннюю су­хую зону р1, и через наружную сухую зону р2 по формулам:

p1=(еint -ec)/Ω пВ; p2=(ed- еext)/Ω пН, (3.34)

где ΩпВ - сумма сопротивлений паропроницанию слоев, начиная от внутренней поверхности ограждения до зоны конденсации; ΩпН - сумма сопротивления паропроницанию слоев от зоны конденсации до наружной поверхности.

Разность этих количеств pω=p1p2 даст количество влаги, конденсирующейся в ограждении за единицу времени. Умножив рω на продолжительность рассматриваемого периода получим количество влаги, конденсирующейся в I м2 ограждения за весь период.

В многослойных ограждениях влажностный режим зависит от порядка расположения слоев. Поменяем местами слои 2 и 3, то есть теплоизоляционный слой разместим снаружи помещения. Как это видно из рис. 3.7, конденсация влаги в этом случае отсутствует. Следовательно, чтобы избежать конденсации влаги или снизить вероятность ее возникновения, слои ограждения следует располагать (если это возможно) в порядке возрастания их сопротивлений теплопередаче от внутренней поверхности к наружной (R1<R2<R3…). Такое расположение слоев повышает и теплоустойчивость ограждения.

На рис. 3.8 показаны два варианта двухслойной конструкции ограждения, различающихся расположением гидроизоляционного паронепроницаемого слоя на внешней и внутренней поверхности ограждения. Расположение линий е и Е на рис. 3.8 показывает, что на влажностный режим ограждения ока­зывает влияние также порядок расположения слоев в зависимости от их паропроницаемости. Для защиты ограждения от конденсации в нем влаги необходимо паронепроницаемые слои располагать у внутренней поверхности ограждения, а паропроницаемые слои - у наружной его поверхности.




Скачать документ

Похожие документы:

  1. Соколов Сергей Алексеевич (д т. н., профессор) Строительная механика и металлические конструкции машин учебник

    Учебник
    Книги, участвующие в конкурсе по присуждению премий за лучшие учебные и научные издания среди авторов – преподавателей и сотрудников университета и авторских коллективов в 2011г.
  2. Основной список кандидатов в присяжные заседатели федеральных судов общей юрисдикции

    Документ
    Абдулина Оксана Николаевна Абдуллаева Ира Георгиевна Абдуллин Илдар Абдулберович Абдуллин Сафуан Сабирянович Абдуллина Гульназира Ахуньяновна Абдуллоев Акбар Билолович Абдуразаков Олег Халидович Абдухаев Александр Яковлевич Абедчанова Кактай
  3. Алтайский край (2)

    Документ
    АЛЛА ВАЛЕРЬЕВНА ШВАЛОВА НАДЕЖДА НИКИТИЧНА БЕЛКИН ВЛАДИМИР АНДРЕЕВИЧ НАБОКОВА Г И ДЕРБИН А А ПОСТОЛЕНКО ВЕРА ВАСИЛЬЕВНА КОЛЕСНИКОВА ИРИНА ЛЕОНИДОВНА ШАРОВАТОВА ЭММА ВАСИЛЬЕВНА ДАНИЛЕНКО ОЛЬГА АЛЕКСАНДРОВНА ШАХМАРОВ ЯХЯ АЛИМАГ ОГЛЫ ЕВСТИГНЕЕВА
  4. Абавян Александр Егорович

    Документ
    Абавян Александр Егорович, 1891 г.р., армянин, м.р.: г. Карс, Турция; м.п.: г. Тбилиси. Арест. 23.11.1936 г. Приговор: 23.11.1936 г.; ст. КРТД.; срок: 5 л.
  5. Российская академия сельскохозяйственных наук справочник москва 2010

    Справочник
    (экономика и земельные отношения), р. 29.12.1951 г. избр. 14.02.2007 г., сост. в Отделении экономики и земельных отношений С. 105064, Москва, ул. Казакова, 15 Государственный университет по землеустройству, т.

Другие похожие документы..