Теоретические предпосылки. Изменения температуры наружного воздуха вызывают колебания температуры на внутренней поверхности ограждений

Изменения температуры наружного воздуха вызывают колебания температуры на внутренней поверхности ограждений. Свойство ограждающих конструкций сохранять при колебаниях потока тепла относительное постоянство температуры на внутренней поверхности называется теплоустойчивостью. Оно характеризует степень затухания температурных колебаний в толще ограждения при прохождении через него тепла и, следовательно, от теплоустойчивости зависит постоянство температуры и комфортности в помещении.

Колебания температуры не затухают в толще ограждения и передаются с наружной поверхности на внутреннюю. Число периодических волн, располагающихся в толще ограждения, определяется безразмерной величиной D, называемый показателем тепловой инерции ограждения. Тепловая инерция – мера интенсивности затухания колебаний температуры внутри конструкции ограждения и характеризуется показателем:

D= R s (5.1)

Где: R –термическое сопротивление теплопередаче, м^2о С/Вт, определяемое по формуле (1),

s - коэффициент теплоусвоения материала ограждения, Вт/м^{2 о} С, принимаемый по приложению 3 СНиП [1].

Ограждающие конструкции считаются легкими при D< 4; средней массивности при 4< D< 7, и массивными при D> 7.

Для многослойных конструкций показатель тепловой инерции:

D=R ₁s₁ +R₂ s₂ +R₃ s₃+……+R_n s_n (5.2)

Где: R₁, R₂, R₃ R _п, s₁, s₂, s₃ ……, s_п -термические сопротивления и коэффициенты теплоусвоения материалов отдельных слоев ограждения.

На теплоусвоение поверхности ограждения решающее влияние оказывает материал, расположенный в слое резких колебаний, который непосредственно прилегает к наружной поверхности ограждения. Толщина слоя резких колебаний определяется из условия, что

D =R s= s = 1 (5.3)

Отсюда, величина слоя резких колебаний определится:

(5.4)

При определении коэффициента теплоусвоения поверхности ограждения в многослойных конструкциях, когда слой резких колебаний температуры располагается на смежном, втором слое материала, пользуются формулой:

Y_в = (5.5)

где: R₁ - термическое сопротивление материала 1-го слоя,

s₁ и s₂ - коэффициенты теплоусвоения 1-го 2 –го слоев,

Y_в - коэффициент теплоусвоения поверхности ограждения.

Количественная оценка теплоустойчивости ограждающих конструкций производится по затуханию в ней температурных колебаний.

Затуханием температурных колебаний называется отношение амплитуды колебаний температур на поверхности ограждения, непосредственно воспринимающей периодические тепловые воздействия, к затухающей (меньшей) амплитуде на противоположной поверхности конструкции. Затухание колебаний температуры определяется по формулам СНиП [1]:

(5.6)

где: =2, 718 – основание натурального логарифма,

D – тепловая инерция ограждений, определяемая по (13),

S₁, s₂ …..s_n – расчетные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоев ограждающих конструкций, Вт/м_{2 о} С, принимаемые по прил.3 СНиП [1].

Y₁.Y₂ …..Y_n-1, Y_n – коэффициенты теплоусвоения наружной поверхности отдельных слоев ограждающих конструкций, Вт/м^{2 о} С, определяемый по формуле (5.5).

то же, что в формуле (1.3),

то же, что в формуле (1.4)

Амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности ограждений, , ^оС, определяется по формуле:

(5.7), где:

- определяется по формуле (17)

расчетная амплитуда колебаний температуры наружного воздуха, определяемая по формуле:

(5.8), где:

максимальная амплитуда суточных колебаний температуры наружного воздуха в июле, ^оС, принимаемая по приложен. 2 СНиП (2),

-коэффициент поглощения солнечной радиации материалом наружной поверхности ограждения, принимаемый по прил.7 СНиП[1],

I _max, I _ср – соответственно максимальное и среднее значение суммарной солнечной радиации, Вт/м^{2 о}C, принимаемые по прил. 5 СНиП[2],

коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждений по летним условиям, Вт/м ^{2 о}C, определяемый по формуле:

(5.9), где:

минимальная из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которых составляет 16% и более, принимаемая по прил.4 СНиП[1].

Время , необходимое для сквозного проникновения температурных колебаний с суточным периодом определится по формуле:

Комфортность помещений будет наблюдаться в том случае, когда фактическая амплитуда колебаний температуры внутренней поверхности, ^оС, не должна быть более требуемой, ^оС, определяемой по формуле:

_н -21) (5.10) где,

t_н - среднемесячная температура наружного воздуха за июль, ^о С, принимаемая по СНиП[2] стр.2-42.