Тема 3.1. Теплопередача. Теплозащитные свойства наружных ограждений.

Теплотехника – отрасль науки и техники, охватывающая методы получения и использования тепловой энергии. Строительная теплотехника занимается изучением теплотехнических явлений и процессов при возведении и эксплуатации конструкций зданий и сооружений.

Строительная теплотехника изучает вопросы воздействия внешней и внутренней среды на ограждающие конструкции, их теплозащитные свойства, теплоустойчивость, теплообмен в помещениях, влажностный режим ограждающих конструкций и помещений, воздухопроницаемость и др.

Передача теплоты через наружные ограждения зданий – стены, окна, покрытия – происходит, если наружная температура ниже температуры воздуха внутри помещения, и осуществляется одновременно теплопроводностью, конвективным теплообменом (конвекцией) и лучистым теплообменом.

Теплопроводность – свойство материала конструкции переносить теплоту под действием разности температур на ее поверхности.

Конвективный теплообмен – перенос теплоты с поверхности (на поверхность) ограждающей конструкции омывающим ее воздухом или жидкостью.

Лучистый теплообмен – перенос теплоты с поверхности (на поверхность) конструкции за счет электромагнитного излучения.

Этот единый процесс передачи тепла от одной среды к другой называется теплопередачей.

Теплопередача - перенос теплоты через ограждающую конструкцию от взаимодействующей с ней среды с более высокой температурой к среде с другой стороны конструкции с более низкой температурой.

Процесс теплопередачи состоит из трех этапов:

- теплоотдачи от горячей среды к поверхности стенки,

- теплопроводности через стенку;

- теплоотдачи от противоположной поверхности стенки к холодной среде.

Пусть имеется плоская однослойная стенка толщиной с коэффициентом теплопроводности . По одну сторону стенки находится горячая среда с температурой , по другую холодная среда с температурой Температуры поверхностей стенок - и Тепловой поток Q направлен от горячей среды к холодной.

 

 

Рис. Теплопередача через плоскую стенку

 

Передача теплоты через ограждения:

Где:

Q – тепловой поток, ;

А- площадь стены, ;

и - коэффициенты теплоотдачи, ;

- толщина стены, ;

- коэффициент теплопроводности материала, ;

К- коэффициент теплопередачи,

Величина, обратная коэффициенту теплопередачи, называется сопротивлением теплопередаче ограждающей конструкции

= ,

Если стенка n-слойная, то сопротивление теплопередачи ограждающей конструкции

= ;

Где:

- толщина слоев,

- коэффициенты их теплопроводности.

 

Температуры поверхностей стенки

Где q= - удельный тепловой поток

 

Теплозащитные свойства наружных ограждений.

Теплоустойчивость – свойство ограждения сопротивляться изменениям температуры и тепловых потоков.

Коэффициент теплоусвоения материала S – величина, отражающая способность материала воспринимать теплоту при колебании температуры на его поверхности.

Где:

коэффициент теплопроводности материала;

С – теплоемкость;

- плотность.

 

Тепловлажностный режим ограждений.

Теплозащитные качества наружных ограждений существенным образом зависят от их тепловлажностного состояния. Коэффициент теплопроводности материалов () зависит от их влажности. Влажность оказывает влияние на морозостойкость и долговечность материалов и конструкций, а также на санитарно-гигиенические условия (плесень, грибки).

Тепловые и влажностные условия ограждающих конструкций неразрывно связаны между собой.

Увеличение влажности материала конструкции обычно связано со значительным ухудшением ее теплозащитных качеств и, как правило, приводит к быстрому разрушению конструкции.

В помещениях гражданских и промышленных зданий не допускается конденсация водяного пара на поверхности наружных ограждений и накопления влаги в их толще.

Конденсация водяного пара на поверхности наружных ограждений ухудшает санитарно-гигиенические условия в помещении и может привести к переувлажнению конструкции.