Строительная теплотехника

1. Строительная теплотехника

Преподаватель:
Соколов Александр Николаевич
1

2.

Основные нормативные документы
и литература:
• СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» Актуализированная версия СП 50.13330.2012
• СП 23-101-2003 Свод правил по
проектированию и строительству.
Проектирование тепловой защиты зданий. М,
2004.
• Фокин К.Ф. Строительная теплотехника
ограждающих частей зданий. М.: Строиздат,
1973. 240 с.
2

3. Строительная теплотехника

изучает теплопередачу и
воздухопроницание через ограждающие
конструкции (ОК) зданий, влажностный
режим ОК, связанный с процессом
теплопередачи, что необходимо
для рационального проектирования
наружных ОК
3

4. Процессы переноса тепла и вещества, происходящие в конструкциях и помещениях зданий

• Процесс переноса тепла
• Процесс переноса влаги
• Процесс переноса воздуха
4

5. Потенциалы переноса

– термодинамические параметры,
вызывающие перенос, т.е.
определяющие направление и
интенсивность процессов теплообмена
и массообмена
5

6.

Система, в которой устанавливается
постоянное распределение значений
температур или давлений,
приходит в состояние постоянного
равновесного обмена теплом или
веществом с окружающей средой.
Установившийся процесс такого
постоянного обмена называется
стационарным.
6

7. Исходными данными для теплотехнического проектирования ОК являются

• Климатические особенности
местности (наружный климат)
• Назначение здания (микроклимат
здания)
7

8. Тепловой режим здания

- совокупность всех факторов и процессов,
определяющих тепловую обстановку в его
помещениях
- Тепловой режим определяет ощущение
теплового комфорта людей
8

9. Микроклимат помещений

создается
воздушным
и радиационным режимами
9

10. Воздушный режим

– взаимодействие
температуры,
влажности
и подвижности воздуха
10

11. Температура внутреннего воздуха

• Пониженная – 8-12 °С – слабо отапливаемые
помещения
• Нормальная – 12-15 °С – помещения, где люди
заняты физической работой
• - 18-20 °С – помещения, где люди находятся в
малоподвижном состоянии, не требующем
физического напряжения
• Повышенная – 21-23 °С – помещения для точной
работы, не связанной с физическими усилиями
11

12. Радиационный режим

теплообмен излучением между
человеком и окружающими его ОК
–
и между человеком и наружным
пространством через открытые
проёмы.
12

13. Радиационная температура

– усреднённая температура
внутренних поверхностей помещения
tR
t
S
i i
S
i
13

14.

14

15.

15

16. Влажность воздуха

16

17. Влагосодержание

– масса водяного пара, приходящаяся
на единицу массы сухого воздуха
d
mв од.пара
mсух .в оздуха
г
кг
17

18. Абсолютная влажность

– масса влаги (водяного пара), содержащаяся
в единице объёма воздуха
a
mвод.пара
V
г
м 3
18

19. Упругость водяного пара

– парциальное давление водяного пара
e
Па
19

20. Упругость насыщенного водяного пара (максимальная упругость)

– парциальное давление
насыщенного водяного пара
E
Па
20

21. Уравнение состояния идеального газа

22.

22

23.

23

24. Относительная влажность

выражает степень насыщения воздуха
водяным паром
a
e
100% 100%
A
E
24

25. Точка росы

– температура,
при которой водяной пар,
содержащийся в воздухе данной
влажности становится насыщенным
25

26.

26

27.

27

28. Исключение выпадения конденсата на внутренней поверхности ОК

в t р
у t р
28

29.

29

30.

Относительная влажность
внутреннего воздуха
• Менее 50% - сухие помещения
• 50-60% - помещения с нормальной
влажностью
• 61-75% - влажные помещения
• Более 75% - помещения с мокрым режимом
30

31.

31

32. Влажностный режим помещения

Влажность воздуха в % при температуре
До 12о
Сухой
Нормальный
Влажный
Мокрый
До 60
Св.60 до 75
Св.75
-
Св.12о до 24о
До 50
Св.50 до 60
Св.60 до 75
Св.75
Св. 24о
До 40
Св.40 до 50
Св.50 до 60
Св.60
32

33. Климат

– многолетний
режим погоды,
характеризующийся однотипными
показателями метеорологических
элементов над обширными
территориями
33

34. Элементы климата

Температура воздуха
Влажность воздуха
Ветер
Солнечная радиация
Осадки, снежный покров
34

35.

• Климатология – наука о климате
• Архитектурная климатология –
изучает взаимодействие климата,
архитектурно-планировочной
структуры городов и архитектуры
зданий
• СНиП 23-01-99 «Строительная
климатология» - СП 131.13330.2012
35

36.

36

37.

37

38.

Характерные виды погоды
Ниже –12о– очень холодная
Ниже 8о – холодная, требующая отопления
8-15о
– прохладная
16-28о
– теплая
Выше 28о – жаркая
Выше 32о – очень жаркая
38

39. Температура наружного воздуха

Различают:
• Абсолютную температуру
• Среднюю, максимальную и минимальную
температуры
• Среднюю температуру днём и ночью
• Среднемесячную температуру воздуха,
характеризующую сезон
39

40.

В качестве расчётных температур
принимаются:
• Для массивных конструкций – средняя
наиболее холодной пятидневки;
• Для лёгких конструкций – средняя
температура наиболее холодных суток;
• Для конструкций средней массивности –
полусумма этих температур.
40

41. Температурное поле

– Одновременное распределение температур
в рассматриваемой среде называется
температурным полем, которое подразделяют
на одномерное, двумерное и трёхмерное.

42.

Градиентом температуры называется отношение
разности температур к длине участка, на котором
это изменение происходит
Размерностью градиента температуры
может являться как °C/м, так и °К/м

43.

43

44.

• Тепловой поток – количество теплоты,
переносимое за единицу времени
Q, Вт
• Плотность теплового потока – количество
теплоты, переносимое за единицу времени
через единицу площади
q, Вт/м
2
44

45.

46.

46

47.

47

48.

48

49. Теплопередача

– перенос
тепла
из одной воздушной среды
(более нагретой)
в другую (менее нагретую)
через разделяющую эти среды ОК,
включающий все виды теплообмена
49

50. Виды теплопередачи

• Теплопроводность
• Конвекция
• Излучение
50

51. Виды теплопередачи

• Теплопроводность
закон Фурье
Q = - grad t S (Дж)
q = - grad t (Вт/м2)
51

52.

53. Плотность теплового потока

q gradt
dt
q
dx
53

54. Дифференциальное уравнение теплопроводности при одномерном распространении тепла (в направлении x) уравнение Фурье

t
t
2
c x
2
54

55. Дифференциальное уравнение Фурье

является
уравнением нестационарного поля
любого потенциала переноса
55

56. При стационарных условиях

t
0
56

57. При одномерной передаче тепла через однородный слой

2
d t
0
2
dx
t f (x) – линейная функция
• Плотность теплового потока
q Const
57

58.

Виды теплопередачи
• Конвекция
q = f( t, v)
• Естественная конвекция
(движение частиц обусловлено
разностью температур,
следовательно неодинаковой плотностью)
• Вынужденная конвекция
(движение частиц вызвано внешним воздействием)

59.

Виды теплопередачи
• Излучение
– перенос энергии
в виде электромагнитных волн между двумя
взаимно излучающими поверхностями
(различно нагретыми поверхностями твёрдых тел,
разделённых лучепрозрачной средой)

60. Материалы характеризуются:

61. Влажность оказывает большое влияние на теплопроводность и теплоёмкость материала, имеет большое значение для оценки влажностного режима

Влажность оказывает большое влияние на теплопроводность
и теплоёмкость материала, имеет большое значение для
оценки влажностного режима ограждающих конструкций.

62. Связать w и w0 материала можно соотношением: