В проектировании здании не бывает незначительных или маловажных расчетов, поэтому к разработке проектов привлекают целую команду специалистов. Конструкторы выполняют расчеты, связанные с прочностью, жесткостью и устойчивостью, архитекторы разрабатывают объемно-планировочные решения, а также осуществляют расчеты теплофизических показателей ограждающих конструкций. Далее мы рассмотрим, что изучается в курсе строительной физики и какие расчеты необходимо выполнить, чтобы обеспечить необходимый теплый контур.
Строительная теплофизика
Вопросы формирования комфортного микроклимата внутри помещения рассматриваются в курсе строительной теплофизики. Для того, чтобы запроектировать ограждающие конструкции, которые позволят поддерживать максимально комфортную температуру и удержать тепло внутри помещения необходимо знать:
- требования к характеристикам внутреннего климата;
- характеристики наружного климата;
- законы взаимодействия ограждающих конструкций со средой;
- механику тепло- и массообменного процесса обогрева и охлаждения поверхностей и потоков воздуха;
- явления, происходящие в толще конструкции при передаче теплоты, влаги, воздуха.
Тепловоздушный и влажностный режим в помещении создается и поддерживается и с помощью систем отопления, вентиляции и кондиционирования, и с помощью грамотного расчета ограждающих конструкций. Тепловой защите зданий сегодня уделяется особое внимание, так как на поддержание комфортной температуры затрачиваются значительные энергетические ресурсы.
Рисунок 1. Изменение температуры внутри ограждающей конструкции. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Основные положения строительной теплофизики
Тепловой комфорт и тепловая обстановка в помещении зависит от ряда факторов, к которым относятся температура, подвижность воздуха, распределение воздуха по высоте и площади помещения, радиационного излучения поверхностей.
Перемещение теплоты происходит от более теплой среды (внутренней поверхности ограждающей конструкции) к более холодной (внешней поверхности ограждающей конструкции).
Ограждающие конструкции здания, то есть его наружные стены в подавляющем большинстве случаев являются плоскопараллельными стенками и теплоперенос в них осуществляется в одном направлении. На расчет этого процесса влияют толщина слоя, коэффициент теплопроводности и температура внутри и снаружи помещения.
Коэффициент теплопроводности – это коэффициент, который характеризует свойства материала проводить тепло. Коэффициент теплопроводности определяется по таблице или на основании данных производителя, он учитывает все явления, которые происходят в материале, и связан с проведением теплоты.
В общем виде теплотехнический расчет состоит из следующих действий:
- описание исходных данных (район строительства, назначение здания, расчетная относительная влажность воздуха внутри помещения, оптимальная температура воздуха в холодный период года, расчетная температура наружного воздуха по наиболее холодной пятидневке, продолжительность отопительного периода, средняя температура наружного воздуха за отопительный период);
- описание конструкции стены с указанием толщин каждого слоя, толщина слоя утеплителя обозначается «Х», она является искомой;
- характеристики материалов приводятся в одной таблице (толщина, плотность, теплопроводность, паропроницаемость);
- определяются градусосутки отопительного периода и нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче;
- для каждого слоя рассчитывается сопротивление теплопередаче на основании толщины и расчетного коэффициента теплопроводности;
- исходя из полученных значений определяется минимально допустимое сопротивление теплоизоляционного материала, из требуемого сопротивления вычитается сумма термических сопротивлений всех слоев без учета утеплителя;
- определяется толщина утеплителя путем умножения минимально допустимого сопротивления на коэффициент теплопроводности;
- полученное значение округляется в большую сторону;
- полученное значение проверяют, если термическое сопротивление стены больше требуемого, то толщина подобрана верно;
- на условной схеме расположения слоев наносят график изменения температуры в толще стены, важно, чтобы нулевая температура не оказалась в толще утеплителя.
Воздушная прослойка внутри стены позволяет осушать конденсат, который пагубно влияет на утеплитель. При расчете конструкции с воздушной прослойкой не учитываются те слои, что расположены между прослойкой и наружной поверхностью.
Строительная теплофизика позволяет студентам лучше понять, как устроена тепловая защита здания, какие виды тепла и излучения существуют. Овладев техникой ведения теплотехнического расчета, они легко справятся с задачей выбора ограждающих конструкций для любой местности и любого региона.
