ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ (4)

ТЕПЛОУСТОЙЧИВОСТЬ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ (В ТЕПЛЫЙ ПЕРИОД ГОДА)

Рассматриваемые до сих пор теплотехнические расчеты относятся к стационарным условиям теплопередачи, когда температуры внутреннего и наружного воздуха постоянны. При этом через наружные ограждающие конструкции проходит установившийся поток тепла. В реальных условиях такое постоянство температур наблюдается редко, в связи с чем в некоторых случаях при расчетах ограждений следует учитывать нестационарный характер теплопереноса.
В холодный период года возможны значительные изменения температуры наружного воздуха, например, в период оттепели: от -30(С до +5(С в течение нескольких суток. Колебания температуры воздуха в помещении в этот период характерны для зданий с периодически действующим отоплением (комнатными печами и т.д.).
В летний период, особенно в южных регионах нашей страны, наблюдаются существенные изменения температуры наружного воздуха в течение суток, что связано с действием солнечной радиации. Прогрев ограждающих конструкций и проникновение солнечных лучей через светопроемы могут привести к перегреву помещений, нарушению в них комфортной тепловой среды.
Возникновение значительных периодических изменений температур наружного и внутреннего воздуха приводит к необходимости ввести дополнительные требования к теплозащитным качествам ограждающих конструкций. Ограждения должны обладать теплоустойчивостью.
Теплоустойчивость – это свойство ограждающей конструкции сохранять относительное постоянство температуры на ее внутренней поверхности при изменении температуры воздушной среды.
Свойство теплоустойчивости ограждений способствует поддержанию в помещении постоянной температуры воздуха, что обеспечивает комфортные условия для людей. В зданиях с недостаточно теплоустойчивыми ограждающими конструкциями температура воздуха летом быстро поднимается, а зимой (при перерывах в работе отопительной системы) - быстро падает.
Следует отметить, что расчет ограждающих конструкций на теплоустойчивость, как правило, проводится для теплого периода года. Это можно объяснить тем, что для холодного периода характерен режим стационарной теплопередачи. В зимних условиях теплозащитные свойства ограждений определяются, в основном, величиной приведенного сопротивления теплопередаче Rr0, а летом – при периодических суточных изменениях параметров наружного воздуха – теплоустойчивостью.
Рассмотрим нестационарную теплопередачу через ограждающие конструкции зданий в теплый период года.
Солнечная радиация относится к основным климатообразующим факторам. Значительное воздействие тепловой солнечной радиации на наружные поверхности ограждающих конструкций зданий в летнее время может существенно изменить температурную картину как внутри зданий, так и на прилежащей территории.
Общий тепловой эффект солнечного облучения вызван суммарной радиацией, включающей прямую и рассеянную радиацию. Прямая радиация связана с непосредственным воздействием прямых солнечных лучей; рассеянная радиация возникает в результате диффузного отражения солнечных лучей от облаков, капелек влаги, пылинок, содержащихся в приземном слое атмосферы.
Количество солнечного радиационного тепла, падающего на 1 м2 поверхности за 1 с, определяет интенсивность суммарной солнечной радиации – I, Вт/ м2.












Рис.1 Интенсивность суммарной солнечной радиации.


Интенсивность солнечной радиации зависит от географической широты местности, состояния атмосферы, расположения поверхности и ее ориентации по сторонам света, времени дня. Если вести речь о непрозрачных ограждающих конструкциях, то наибольшую тепловую нагрузку от солнечного облучения претерпевают горизонтальные поверхности (кровли) и вертикальные поверхности (стены) западной и юго-западной ориентации. В последнем случае это связано с тем, что они облучаются солнцем во второй половине дня. Совпадают максимумы значений нестационарной температуры наружного воздуха и интенсивности солнечной радиации.

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Рис. 2.Прохождение солнечной радиации сквозь атмосферу

13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415
Рис. 3. Суточный ход интенсивности солнечной радиации и температуры наружного воздуха в июле.
Максимальные и средние значения интенсивности суммарной солнечной радиации при ясном небе в июле приведены в таблице 1.
Таблица 1
Максимальные и средние значения интенсивности суммарной солнечной радиации при ясном небе в июле
Градусы с.ш.

Ориентация поверхности
Интенсивность солнечной радиации, Вт/ м2



максимальная Imax
средняя Iav

40
Горизонтальная
Западная
928
740
333
169

42
Горизонтальная
Западная
915
748
334
175

44
Горизонтальная
Западная
894
756
331
180

46
Горизонтальная
Западная
880
752
329
182

48
Горизонтальная
Западная
866
764
328
184

50
Горизонтальная
Западная
859
774
328
187

52
Горизонтальная
Западная
852
781
329
194


Температура воздуха у наружной поверхности ограждающих конструкций с учетом солнечной радиации определяется по формуле
t'ext = text + tэкв , (1)
где text – расчетная температура наружного воздуха в тени;
tэкв - температура, эквивалентная тепловому действию солнечной радиации, вычисляемая по формуле
tэкв = 13 EMBED Equation.3 1415 ,
в которой
· – коэффициент поглощения солнечной радиации наружной поверхностью ограждения, принимаемый по таблице 2;
I – интенсивность суммарной солнечной радиации, падающей на наружную поверхность рассматриваемого ограждения;
(ext – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции по летним условиям; он рассчитывается по формуле
(ext = 1,16 (5 + 10 13 EMBED Equation.3 1415) ,
где
· – минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которой составляет 16% и более, принимаемая по СНиП 23-01, но не менее 1 м/с.
Проведенные расчеты показали, что суммарная температура у наружной поверхности кровли (
· = 0,9), определяемая по формуле (1) может превышать 70(С, а вблизи кирпичных стеновых ограждений (
· = 0,7) достигает 55(С. Возникает значительный нагрев поверхности, тепло передается через толщу ограждения, что может привести к перегреву помещения.
Формула (1) определяет текущее значение суммарной температуры, которое в течение суток меняется от максимального до минимального значения.
Во-первых, изменяется температура наружного воздуха в тени text; максимальная амплитуда ее изменения At,ext принимается согласно СНиП 23-01-99 для июля. В расчетах рассматривается отклонение максимального значения температуры от среднего за сутки, такое отклонение составит 0,5 At,ext.
Таблица 2
Коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждающей конструкции
№ п.п.
Материал наружной поверхности ограждающей конструкции
Коэффициент поглощения солнечной радиации (

1
Алюминий
0,5

2
Асбестоцементные листы
0,65

3
Асфальтобетон
0,9

4
Бетоны
0,7

5
Дерево неокрашенное
0,6

6
Защитный слой рулонной кровли из светлого гравия
0,65

7
Кирпич глиняный красный
0,7

8
Кирпич силикатный
0,6

9
Облицовка природным камнем белым
0,45

10
Окраска силикатная темно-серая
0,7

11
Окраска известковая белая
0,3

12
Плитка облицовочная керамическая
0,8

13
Плитка облицовочная стеклянная синяя
0,6

14
Плитка облицовочная белая или палевая
0,45

15
Рубероид с песчаной посыпкой
0,9

16
Сталь листовая, окрашенная белой краской
0,45

17
Сталь листовая, окрашенная темно-красной краской
0,8

18
Сталь листовая, окрашенная зеленой краской
0,6

19
Сталь кровельная оцинкованная
0,65

20
Стекло облицовочное
0,7

21
Штукатурка известковая темно-серая или терракотовая
0,7

22
Штукатурка цементная светло-голубая
0,3

23
Штукатурка цементная темно-зеленая
0,6

24
Штукатурка цементная кремовая
0,4

Во-вторых, меняется с течением времени интенсивность солнечной радиации, падающей на поверхность. Рассматривается отклонение максимального значения от среднего (см табл. 1).
В итоге расчетную амплитуду колебаний температуры наружного воздуха (с учетом солнечной радиации) определяют по формуле
13 EMBED Equation.3 1415 .
На рис.4 показана многослойная конструкция, температура наружного воздуха у поверхности которой меняется в течение суток с амплитудой 13 EMBED Equation.3 1415. Можно представить, что у поверхности существует источник температурных волн. Колебания температуры передаются вглубь ограждающей конструкции, их амплитуды уменьшаются, т.е. колебания постепенно затухают.
Амплитуда изменения температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции - 13 EMBED Equation.3 1415.
На рис.4 пунктиром показано мгновенное распределение температуры внутри конструкции, а сплошными линиями – границы возможных изменений температуры в каждом сечении.
Количественной мерой теплоустойчивости ограждающих конструкций является затухание температурных колебаний
·:
13 EMBED Equation.3 1415

















Рис.4. Затухание температурных колебаний в многослойной конструкции (летний период)


Согласно СНиП 23-02-2003 амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности 13 EMBED Equation.3 1415 не должна превышать нормируемую амплитуду колебаний 13 EMBED Equation.3 1415, определяемую по формуле
13 EMBED Equation.3 1415 = 2,5 – 0,1(text – 21) ,
где text – средняя месячная температура наружного воздуха за июль, принимается по СНиП 23-01.
Следует отметить, что расчет ограждающих конструкций на теплоустойчивость проводится для районов строительства со среднемесячной температурой июля text
· +21(С.
При введении ограничений на амплитуду колебаний температуры внутренней поверхности можно ввести требуемую величину затухания температурных колебаний
·req как
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415



13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415


13 EMBED Equation.3 1415




Приложенные файлы

  • doc 6330066
    Размер файла: 626 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий