|
| |
  |
Главная » Книги и журналы 1 ... 9 10 11 12 13 14 15 ... 25 Таблица 11.5. Относительный потенциал влажности внутренней среды помещений с различным влажностным режимом
Эксплуатационное влажностное состояние слоя материала зависит не только от величины 9сл, но и от средней за год его температуры сл, рассчитываемой по формуле, аналогичной (11.43), поэтому его влажностное состояние также удобно определить относительным потенциалом влажности фд. . Установим связь между рассмотренной методикой расчета влажностного состояния материалов в ограждении и рекомендациями норм по выбору их характеристик. В нормах даны три градации значений характеристик, которые соответствуют различной степени Таблица П.6. Эксплуатационное влажностное состояние материалов в однослойном ограждении Влажностный режим помещения Градации норм и ф,. для влажностных клима-сл тических зон строительства
Примечание. Значения - приближенные, получены как средние между Ф^ и ф0. увлажнения материалов. Характеристики рекомендуется выбирать только в зависимости от влажностного релси-ма помещений и влажностно-климатической зоны строительства. В нормативном методе не учитывается расположение материала в конструкции, поэтому эти рекомендации, строго говоря, применимы только для расчета однослойных ограждений. В табл. П.6 приведены данные, полученные с учетом значений ф^ и ф , и вв которые позволили определить диапазоны значений , соответствующие трем градациям норм, принятым для выбора теплофизических характеристик материалов (графы А, Б и Б* табл. 1 СНиП П-А.7-71). Анализ данных табл. II.6 показывает определяющее влияние на влажностный режим ограждений наружной среды (для мокрых помещений внутренняя среда также значительно влияет на состояние ограждений). Как видно из таблицы, вероятно, правильно к группе Б* относить ограждения всех зданий влажной зоны, ограждения мокрых помещений всех трех зон и влажных помещений нормальной влажностной зоны. Ограждения зданий других влажностных режимов помещений в зоне с нормальной влажностью - к группе Б; в сухой зоне - к группе А. На основе табл. 6 можно принять определенные диапазоны относительного потенциала влажности ф^. материалов в слоях, соответствующие принятым в СНиП градациям:
Последовательность выбора теплофизических характеристик материалов в многослойных ограждениях с учетом их эксплуатационной влажности предлагается следующей. В расчет принимается среднегодовой рел^им влагопередачи ограждения. Определив влажностную^ зону ф@ и среднюю за год температуру наружного воз- и духа, находим Вн. Зная назначение помещения, устанавливаем /в, потенциал влажности внутренней среды 9в и Ф^. Вычисляем для отдельных слоев ограждения бел, сл и находим ф0 .По значению фе определяем сл сл графы таблицы СНиП, по которым принимаем значения теплофизических характеристик материалов слоев ограждения. ГЛАВА ill ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ОГРАЖДЕНИЯ 111.1. СТАЦИОНАРНАЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ СЛОЖНОЕ НАРУЖНОЕ ОГРАЖДЕНИЕ Стационарное температурное поле является наиболее простым случаем теплопередачи ограждения. Его легко рассчитать, поэтому при проектировании ограждений и систем кондиционирования расчетные условия стремятся привести к неизменным во времени. Для современных ограждений характерно разделение защитных и конструктивных функций между отдельными материальными слоями. В многослойных ограждениях перепады температуры по сечению пропорциональны соответствующим термическим сопротивлениям и дифференциальное уравнение одномерного стационарного температурного поля удобно представить в виде дЧ/дЯ=:0 . (III. 1) Запись уравнения (III.1) относительно сопротивления теплопроводности R позволяет воспользоваться вместо геометрического масихтаба масштабом термических сопротивлений и вести расчет температурного поля, включая в общую теплопередачу ограждения сопротивления теплообмену на его поверхностях. Решение оказывается простым, так как температура изменяется в сечениях ограждения по прямой линии. Однако в реальных конструкциях, особенно в стеновых панелях, практически нельзя выделить участки, в пределах которых выдерживается одномерность температурного поля, и для их расчета одномерное решение неприменимо. Примыкающие внутренние конструкции, откосы оконных проемов и др. приводят к формированию в сечениях ограждения двух- и трехмерных полей (рис. III.1), последние выражаются дифференциальным уравнением дх \ дх ] ду \ ду) дг Я~)=0, (III.2) где >1 -заданное распределение теплопроводности материалов по направлению осей координат х, у, z ъ сечении ограждения. В строительной теплотехнике обычно ограничиваются рассмотрением двухмерных температурных полей. Решение уравнения (III.2) сложнее чем (111.1) для одномерного поля. Аналитические методы [24, 36, 41] здесь могут быть использованы для ограниченного круга задач. Но они представляют интерес в связи с возможностью правильно учесть влияние основных факторов, формирующих простейшие температурные поля, и приближенно проанализировать основные случаи слож-  Рис. III. 1. Участки формирования двухмерных {1, 2, 3, 4) и трехмерных (5, 6, 7) температурных полей в наружных ограждениях здания НОЙ теплопередачи в ограждениях и элементах отопи-тельно-охладительных систем. Для большинства случаев, когда наряду с двухмер-ностью приходится учитывать неоднородность сечения ограждений и сложные граничные условия, аналитические методы неприменимы, и для решения используют приближенные численные методы [24,43], которые обеспечивают его достаточную точность. Метод суперпозиции Сущность метода суперпозиции (или метода наложения) в общем виде можно сформулировать [48] так: если температурные поля в исследуемой области, возникающие под действием тепловых воздействий на ее границах и в самой области, описываются линейными уравнениями и линейными граничными условиями, то темпе- ратурные поля, создаваемые отдельными тепловыми воздействиями, оказываются независимыми. При этом результирующее температурное поле является суммой полей, возбуждаемых в области отдельными тепловыми воздействиями. Решение сложных двух- и трехмерных задач теплопроводности в некоторых случаях может быть сравнительно легко получено методом суперпозиции - суммированием простых решений, соответствующих частным составляющим общей задачи. В случае если условия на границах, принятые для решения частных составляющих, в сумме дадут граничные условия общей задачи, то и сумма частных решений даст общее решение. Выполнить это не всегда удается. Однако во многих случаях, особенно когда условия на границах одного рода, эта зависимость соблюдается, тогда значительно упрощается решение порой очень сложных задач. Температурные поля сложных элементов конструкций формируются под действием ряда простейших условий и явлений, некоторые из них могут быть приведены к известным, хорошо исследованным задачам теплопередачи. Это обстоятельство позволяет широко пользоваться в строительной теплотехнике методом суперпозиции. Этим методом можно рассчитать теплопередачу элемента в виде ребра, примыкающего к наружному ограждению или нагревательному прибору, при разных условиях теплообмена на его поверхностях, определить сложное температурное поле сечения наружной стены в зоне откоса оконного проема (толстое ребро), а также найти приведенное сопротивление теплопередаче сложной конструкции, решить сложные задачи нестационарной теплопроводности и т. д. Широкие возможности метода наложения позволяют в дальнейшем задачу стационарной теплопередачи через реальные ограждения рассматривать как задачу расчленения сложных тепловых систем на простые и характерные элементы и получения для них решений в общем виде и в одинаковой форме. Фактор формы Для конструкции некоторых современных зданий, как было сказано, характерны сложная геометрия и неоднородность сечения. Размеры помещения в плане и вы-  сота этажей обычно небольшие, часты места примыкания внутренних конструкций к наружным стенам. Площадь наружной стены складывается из узких межокон-ных простенков, подоконной и надоконной частей. Ребра и обрамления панелей создают в толще теплоизолирующего слоя ограждения теплопроводные включения. При всем многообразии форм и конструктивных решений наружных ограждений в их сечениях можно выделить одинаковые элементы, в которых нарушается одномерность температурного поля (см. рис. П1.1). В сечении наружной стены характерными в теплотехническом отношении являются следующие элементы: откос оконного проема, наружный угол, стык с внутренними ограждениями помещения, теплопроводные включения. Двухмерные температурные поля этих элементов имеют сложную конфигурацию, которая определяется геометрической формой сечения, соотношением проводимос-тей отдельных его частей и условиями теплообмена. Теплообмен на поверхностях может быть приблил<ен-но учтен при расчете температурного поля введением эквивалентных по сопротивлению теплообмену слоев. Тогда особенность теплопередачи через отдельные элементы будет следствием (при выдерживании соотношений проводимостей отдельных частей) только конфигурацией сечения. Теплопередачу через сложные элементы ограждения удобно характеризовать с помощью так называемого фактора формы. Метод определения фактора формы основан на свойствах ортогональной сетки, образованной линиями токов тепла и изотермами в сечении ограждения. В ортогональной сетке криволинейных квадратов (рис. П1.2) в пределах каждого квадрата среднее расстояние между изотермами Д/ равно среднему расстоянию между линиями токов тепла Mq{Mt = Mq), Рис. III.2. Ортогональная сетка криволинейных квадратов в сечении ограждения 5 - число изотемпературных полос; / - изотермы; 2 - линии токов тепла; 3 - трубка тока тепла; Б - число трубок тока в такой сетке поток тепла в трубке , образованной двумя линиями тока тепла, равен: AQ = kAt = (T,-%,), (Ш.З) А где А^ -перепад температур между соседними изотермами; Ti и Т2 - температуры на границах области; А - число интервалов между изотермами (число изотермических полос). Если число трубок тока (интервалов между линиями тепловых потоков) в пределах рассматриваемой области обозначить через Б, то общее количество проходящего через нее тепла Q-Jii-z) (П1.4) Из уравнения (III.4) следует, что коэффициент проводимости тепла какой-то области (части ограждения) равен: К^ = 1. (III.5) Отношение Б/А - геометрический параметр, характеризующий проводимость области определенной конфигурации. Геометрические размеры сечений в ограждении удобно измерять толщинами основной конструкции ограждения (в калибрах). В случае одномерного поля для области стены шириной по поверхности в один калибр отношение Б/А равно единице, при ширине в два калибра Б/А равно двум и т. д. Для двухмерной области эти величины оказываются другими. Отношение геометрических параметров двухмерной и одномерной областей при одинаковой ширине по поверхности и назовем фактором формы. В конструкциях ограждения углы, стыки, откосы вызывают нарушение одномерности температурного поля. Протяженность зоны нарушения обычно не выходит за пределы двух калибров. Поэтому для характерных элементов ограждения фактор формы f будем определять для ширины по поверхности в два калибра: , Б1Л где Б/А - отношение числа трубок тока к числу изотермических полос в ортогональной сетке криволинейных квадратов двухмерного температурного поля характерного элемента шириной по поверхности в два калибра; 2- то же, отношение для одномерного температурного поля при одинаковой ширине по поверхности в два калибра. Фактор формы показывает, во сколько раз изменяется поток тепла через двухмерную область по сравнению с одномерной при прочих равных условиях. Для ограждений (в том числе и многослойных), имеющих конечные значения сопротивления теплообмена за калибр удобно принять условную толщину эквивалентной однородной стенки, имеющей сопротивление теплопроводности Ro, равное сопротивлению теплопередаче ограждения, и теплопроводность К, равную теплопроводности теплоизоляционного материала ограждения. Калибр (условная толщина) такой стенки равен IRq. Ширина в два калибра, которая принимается при определении фактора формы, равна: a = 2XR, (III.7> Для угла и стыка в отличие от остальных элементов ограждения фактор формы может быть вычислен относительно внутренней или наружной поверхности. Температурное поле для определения фактора формы строят численным, графическим методом, расчетом на ЭВМ или используя метод электротепловой аналогии. В последнем случае фактор формы может быть определен непосредственным измерением сопротивления (проводимости) электрической модели элемента ограждения, выполненной в виде сетки или геометрического аналога. Теплопередача через характерные элементы ограждения Теплопередача через ограждение с проемом. Откос оконного проема (рис. III.3, а) можно представить как торец толстого ребра с эквивалентными по теплообмену слоями на поверхностях. Температуры такого торца и внутренней поверхности стены равны температуре помещения. По оси заполнения оконного проема (вторая боковая поверхность ребра) задана также постоянная температура, равная температуре в этом сечении ограждения на глади стены. Задачу можно решить методом суперпозиции. На рис. III.3, б показана общая постановка задачи, она расчленена на две более простые: 1 (рис. III.3, в) и 2 (рис. III.3, г). Из рассмотрения условий для задач 1 и 2 видно, что они удовлетворяют требованию метода суперпозиции, так как сумму температур, заданных на границах в задаче 1 (ti) и 2 (2), равны температурам t на этих границах в оби;ей постановке. Действительно: ti(0.y) + t,(0,y)=t(0,yh (III.8) Ji (x,6)+t (л:, 6)= (л:, 6)., На границе л:->-оо во всех трех случаях задано условие, что тепловой поток отсутствует. Решение задачи 1: /1(л:, 6)-1(л:, 0) 6 Решение задачи 2: t2ix.y)-t2(0.) 2 1 sin (ппу/6) /2(6,0)-/2(0, б) я - пе (III. 10) Сумма этих частных результатов дает общее решение задачи. Температурное поле в сечении ограждения около откоса построено графически (рис. П1.4). На рисунке даны кривые относительных избыточных температур: t(x,y)-i(x,0) t(x, d) - t{x, 0) в поле с относительными координатами х/8 и у/б. Изотерма to = t(x, 0), совпадающая с осью заполнения оконного проема, проходит параллельно поверхностям ограждения, на которых заданы температуры /в=const и н = const. Ее величина может быть определена из уравнения где Rb-o - сопротивление теплопередаче от воздуха помещения до оси заполнения оконного проема; Ro - общее сопротивление теплопередаче ограждения. 1 ... 9 10 11 12 13 14 15 ... 25 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||