Теплопередача через ограждения

Теплопередача является физическим процессом обмена теплом через разделяющую стенку между средами, имеющими разную температуру.

Потери тепла зависят от характеристики теплотехнических свойств ограждений – термического сопротивления материалов (R_i ), из которых выполнены ограждающие конструкции.

Термическое сопротивление (R_о, м²·К/Вт) многослойной ограждающей конструкции с последовательно расположенными слоями следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев R_i:

R_o = , м²·К /Вт. (4.8)

Пример многослойного ограждения помещения приведен на рис. 4.12.

Рис. 4.12. Пример многослойного ограждения:

δ_i – толщина слоя многослойной ограждающей конструкции; и – коэффициенты теплообмена на внутренней и наружной поверхностях ограждения; t_н1 и t_в1 – температуры на наружной и внутренней поверхностях ограждения; t_н и t_в – температуры наружного и внутреннего воздуха

Коэффициент теплопередачи – величина, обратная термическому сопротивлению , представляет собой мощность теплового потока, проходящего от более нагретой среды к менее нагретой через 1 м² поверхности стенки при разнице температур между средами 1 К.

В общем случае коэффициент теплопередачи K определяют из выражения:

, Вт/м²×К , (4.9)

где и – коэффициенты теплообмена на внутренней и наружной поверхностях ограждения, Вт/м²·К; δ_i – толщина i-го слоя, м; λ_i – коэффициент теплопроводности i-го слоя, Вт/м·К;.

Коэффициенты теплообмена – от 8,7 до 9,9 Вт/м²·К, – от 6 до 23 Вт/м²·К, зависят от вида ограждающей конструкции; λ_i , Вт/м·К, зависит от материала ограждающей конструкции (например, для сосны или ели поперек волокон λ = 0,07; для кирпичной кладки из обыкновенного глиняного кирпича на цементно-песчаном растворе λ = 0,56; для пенополистирола по ГОСТ 15588-70* λ = 0,038; для облицовочного слоя из мрамора λ = 2,91), см. СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника».

Тепловой поток, q, через наружное ограждение определяют по формуле:

, Вт/м² , (4.10)

где R – термическое сопротивление ограждающей конструкции, Вт/м²×К; t_в , t_н – температуры наружного и внутреннего воздуха.

Потери тепла Q через наружные ограждения площадью F, м², будут равны

, Вт. (4.11)

Расчетные параметры климата и расчет теплозащитных

Свойств ограждений

Определяющие параметры климата при расчете систем отопления – температура наружного воздуха t_н и скорость ветра V_в. Для расчетов принимаются средняя температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92, скорость ветра принимается максимальной из средних (по румбам за январь), повторяемость которых составляет 16% и более. Продолжительность отопительного периода – по числу дней в году с устойчивой среднесуточной температурой наружного воздуха 8°С и ниже. Эти данные приведены в СНиП 23-01-99 «Строительная климатология».

Наружные ограждения здания должны обладать требуемыми теплозащитными свойствами для поддержания в помещениях удовлетворительных санитарно-гигиенических условий: обеспечение заданной температуры на внутренней поверхности ограждения и отсутствие на ней выпадения конденсата.

Требуемое (минимально допустимое) сопротивление теплопередаче определяют из выражения:

, м²·К /Вт, (4.12)

где t_в и t_н – расчетные температуры наружного и внутреннего воздуха, °С;
n – коэффициент, уменьшающий расчетную разность температур для ограждений, не соприкасающихся непосредственно с наружным воздухом (для стен наружных n = 1, для чердачных перекрытий n = 0,8—0,9, для стен тамбуров n = 0,7 и т.д., см. по СНиП II-3-79); Δt^н – нормируемый перепад температур на внутренней поверхности ограждений (для стены – Δt^н от 6 до 12°С по СНиП II-3-79); α_в – коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждения, Вт/м²·К.

При проектировании новых зданий определяют материал ограждений и их толщину с учетом . При разработке систем отопления теплопотери через ограждающие конструкции рассчитывают исходя из фактической конструкции ограждений.