В УМОВАХ ЖАРКОГО КЛІМАТУ
Для районів з жарким кліматом при проектуванні огороджувальних конструкцій необхідний розрахунок коливань температури на їх внутрішній поверхні при змінах температури зовнішнього повітря, т. Е. Розрахунок їх теплостійкості при значних теплових впливах.
Захист від перегріву сонцем в літній час, що впливає на санітарно-гігієнічний стан повітряного середовища приміщень, в першу чергу залежить від теплофізичних якостей матеріалів зовнішніх огороджень.
Переміщення тепла в середовищі можливо тільки при різниці температур в окремих її точках, причому воно відбувається в напрямку від більшої до меншої температурі. При різниці температур між повітрям в приміщеннях будівлі та довколишньому зовнішнім повітрям теплопередача відбувається через зовнішні огородження (стіни, вікна, покриття та ін.).
У південних кліматичних районах сонячна радіація викликає періодичні коливання температури зовнішньої поверхні огороджень, які призводять до коливань температури також і на їх внутрішній поверхні. Це, в свою чергу, призводить до зміни температури повітря в приміщеннях, амплітуда якої залежить від теплотехнічних якостей матеріалів зовнішніх огороджень, якi характеризуються їх теплотривкістю.
Теплотривкість огороджувальних конструкцій - властивість зберігати відносну сталість температури на поверхні, зверненої до приміщення, при періодичному впливі на поверхню конструкцій коливань температур повітряного середовища.
Чим менше при одній і тій же величині коливання температур повітряного середовища зовні будуть амплітуди коливання температур на внутрішній поверхні огородження, тим воно вважається більш теплостійких. Чим більше загасають амплітуди коливання температур в захисної конструкції, тим кращими теплозахисними якостями ця конструкція має. Від теплотривкості огорож залежить можливість підтримки в приміщенні постійних, мало змінюються в часі температури і відносної вологості повітря.
Загасання амплітуд температурних коливань зовнішнього повітря всередині конструкцій є відношення амплітуди Аtн коливань температури зовнішнього повітря з урахуванням сонячної радіації до затухшим (найменшою) амплітуді Ав коливань температури внутрішньої поверхні огороджень. Розрахунок загасання коливань температур необхідний для зовнішніх огороджувальних конструкцій будинків в південних районах, прогріваються сонячними променями при підвищенні в денний час температури зовнішнього повітря.
Теплотривкість огороджувальних конструкцій залежить в основному від теплоємності шару різких коливань, для якого показник теплової інерції Д
Загасання температурних коливань в шарах огороджувальних конструкцій також залежить від сусідніх шарів, розташованих слідом за розглянутої на шляху руху теплової хвилі. Розрахунок загасання температурних хвиль усередині багатошарової огороджувальної конструкції необхідно починати з конструктивного останнього шару на шляху руху теплової хвилі (т. Е з поверхні конструкції, зверненої до приміщення) і переходити послідовно від шару до шару, безпосередньо сприймає періодичні коливання температур.
Амплітуда коливань температури внутрішньої поверхні огороджувальних конструкцій, 0 С, визначається за формулою:
де А
- загасання розрахункової амплітуди коливань температури зовнішнього повітря А
Розрахункова амплітуда коливань температури зовнішнього повітря 0 С, визначається за формулою:
- коефіцієнт поглинання сонячної радіації матеріалом зовнішньої поверхні конструкції, що приймається по 4, дод. 7;
Imax. Iср - відповідно максимальне і середнє значення сумарної сонячної радіації (прямої і розсіяної), Вт / м 2. прийняті відповідно до 1, дод. 6 для зовнішніх стін, як для вертикальних поверхонь західної орієнтації, і для покриттів - по 1, дод. 5, як для горизонтальної поверхні;
н - коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні огороджувальної конструкції за літніми умовами, Вт / м 2 0 С, що визначається за формулою (4.13).
Загасання розрахункової амплітуди коливань температури зовнішнього повітря в захисної конструкції, що складається з однорідних шарів, слід визначати за формулою:
При визначенні загасання розрахункової амплітуди коливань температури зовнішнього повітря порядок нумерації шарів прийнятий в напрямку від внутрішньої поверхні до зовнішньої.
Для розрахунків двошарових огороджувальних конструкцій формула (4.4) буде мати вигляд
для тришарових огороджувальних конструкцій
У формулах (4.4) - (4.6):
е = 2,718 - основа натуральних логарифмів;
Д - теплова інерція огороджувальної конструкції, що визначається за формулою (4.7);
S1. S2. S3. Sn - розрахункові коефіцієнти теплозасвоєння матеріалу окремих шарів огороджувальної конструкції, Вт / м 2 0 С, що приймаються по [4, дод. 3];
Y1. Y2. Y3. YN коефіцієнти теплозасвоєння зовнішньої поверхні окремих шарів огороджувальної конструкції, Вт / м 2 0 С, що визначаються за формулами (1.4.10 - 1.4.12);
В - коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції, що приймаються по [4, табл. 4];
Н - те саме, що у формулі (4.3).
Для визначення коефіцієнтів теплозасвоєння зовнішньої поверхні окремих шарів огороджувальної конструкції слід попередньо обчислити теплову інерцію за формулою:
Теплова інерція огороджувальної конструкції в цілому
де R1. R2. Rn - термічні опори окремих шарів огороджувальної конструкції, м 2 0 С / Вт, визначається за формулою (4.9);
S1. S2. Sn - розрахункові коефіцієнти теплозасвоєння матеріалу
окремих шарів огороджувальної конструкції, Вт / м 2 0 С, що приймаються по [4, дод. 3].
Термічний опір шару огороджувальної конструкції, м 2 0 С / Вт,
де - товщина шару;
- розрахунковий коефіцієнт теплопровідності матеріалу шару, Вт / м 2 0 С, що приймаються по [4, дод. 3].
Коефіцієнт теплозасвоєння зовнішньої поверхні шару Y, Вт / м 2 0 С, з тепловою інерцією Д 1 слід приймати рівним розрахунковому коефіцієнту теплозасвоєння S матеріалу цього шару конструкції по [4, дод. 3].
Коефіцієнт теплозасвоєння зовнішньої поверхні шару Y, з тепловою інерцією Д 1 слід визначати шляхом розрахунку, починаючи з першого шару (рахуючи від внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції):
а) для першого шару
б) для другого шару
в) для третього шару
де R1. R2. R3 - термічні опори відповідних шарів огороджувальної конструкції, що визначаються за формулою (4.9);
S1. S2. S3 - розрахункові коефіцієнти теплозасвоєння матеріалу відповідних верств, захисної конструкції прийняті по [4, дод. 3];
В - коефіцієнт теплопередачі внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції, що приймаються по [4, табл. 4];
Y1. Y2. Y3. - коефіцієнти теплозасвоєння зовнішньої поверхні відповідних шарів огороджувальної конструкції, Вт / м 2 0 С.
Коефіцієнт теплопередачі зовнішньої поверхні огороджувальної конструкції за літніми умовами, що обгороджує конструкції, слід визначати за формулою:
Після виконання розрахунку необхідно зіставити необхідну амплітуду коливань температури внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції А
Розрахунок на теплостійкість зовнішніх стін і покриттів будівель виконується в однаковій послідовності за наведеними вище формулами.
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКУ ЗОВНІШНЬОГО ОГРАЖДЕНИЯ НА Теплотривкість У ЛІТНІЙ ПЕРІОД
2 По формулі (4.13) слід обчислити коефіцієнт тепловіддачі зовнішньої поверхні огороджувальної конструкції н по річним умовам.
3 При теплової інерції шарів конструкції огорожі більш одиниці коефіцієнти теплозасвоєння Y прийняти рівними розрахунковим коефіцієнтом теплозасвоєння S матеріалу по 4, дод. 3. При теплової інерції шарів менш одиниці коефіцієнти теплозасвоєння шарів необхідно розрахувати за формулами (4.10) (4.12).
4 Загасання розрахункової амплітуди коливань температури зовнішнього повітря в залежності від кількості шарів огороджувальної конструкції знайти за формулами (4.4) (4.6). При визначенні значення е Д / 2 можна прийняти в залежності від величини Д по дод. Д.
6 Максимальна і середнє значення сумарної сонячної радіації (прямої і розсіяної), для вертикальних поверхонь західної орієнтації I
7 Коефіцієнт поглинання сонячної радіації матеріалом зовнішньої поверхні конструкції прийняти за 4, дод. 7.
8 Визначити розрахункову амплітуду коливань температури зовнішнього повітря А
9 Амплітуду коливань температури внутрішньої поверхні огорожі Ав знайти за формулою (4.2).
10 Обчислити необхідну амплітуду коливань температури внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції А
11 Порівняти розрахункову амплітуду коливань температури внутрішньої поверхні конструкції Ав з необхідною А
Приклад 3 Вихідні дані
Якщо товщина шару, що утеплює зовнішньої стіни невідома, необхідно визначити її з умов санітарно-гігієнічних вимог для зимових умов або прийняти по конструктивних міркувань.
Виконуємо перевірку на теплостійкість в літню пору зовнішньої
Коефіцієнт теплопередачі зовнішньої поверхні огороджувальної конструкції н по річним умовам
Визначаємо коефіцієнти теплозасвоєння зовнішніх поверхонь шарів конструкції. Оскільки теплова інерція шарів менш 1, коефіцієнт теплозасвоєння:
для першого шару
;
для другого шару
;
для третього шару
;
Загасання розрахункової амплітуди коливань температури зовнішнього повітря в огороджувальної тришарової конструкції
При визначенні значення е Д / 2. інтерполіруя, приймаємо рівним 4,96 (дод. Г).
Максимальна і середнє значення сумарної сонячної радіації (прямої і розсіяної) для вертикальних поверхонь західної орієнтації I
Коефіцієнт поглинання сонячної радіації матеріалом зовнішньої поверхні конструкції для бетону = 0,7 4, дод. 7.
Розрахункова амплітуда коливань температури зовнішнього повітря
Амплітуда коливань температури внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції
Необхідна амплітуда коливань температури внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції
Порівнюючи розрахункову амплітуду коливань температури внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції Ав = 1,08 0 С з необхідною А
Якщо захисна конструкція не задовольняє теплозахисних якостях, т. Е. Ав А
