×

Вы используете устаревший браузер Internet Explorer. Некоторые функции сайта им не поддерживаются.

Рекомендуем установить один из следующих браузеров: Firefox, Opera или Chrome.

Контактная информация

+7 961 270-60-01
ivdon@ivdon.ru

Влияние нестационарных тепловых условий на определение термического сопротивления ограждения

Аннотация

Н.Н. Руденко, И.Н. Фурсова

Дата поступления статьи: 28.11.2013

Реконструкция зданий неизбежно влечет за собой повышение тепловой защиты помещений, однако разработка мероприятий по утеплению существующих строительных конструкций невозможна без оценки теплофизических характеристик  этих конструкций, в первую очередь сопротивления теплопередаче. Оценка материалов по их справочным характеристикам часто не представляется  возможным. Основными причинами является отсутствие сведений о строительных материалах внутренних слоёв давно возведенных зданий. Возникают ряд сложностей в проведении натурных обследований из-за практического отсутствия стационарных условий. Тепловой поток на поверхности не может изменяться одновременно с изменением температуры воздуха, так как ограждающие конструкции имеют тепловую инерцию и требуется некоторое время для изменения распределения температуры то толщине конструкции. Для определения фактического сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций необходимо учитывать  динамику изменения температур и тепловых потоков на поверхности ограждения. При определении фактического сопротивления теплопередаче необходимо учитывать время распространения тепловой волны через ограждающую конструкцию.  

Ключевые слова: нестационарный тепловой режим, ограждающая конструкция, теплофизические характеристики, термическое сопротивление

05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

Реконструкция зданий неизбежно влечет за собой повышение тепловой защиты помещений [1,2], однако разработка мероприятий по утеплению существующих строительных конструкций невозможна без оценки теплофизических характеристик  этих конструкций, в первую очередь сопротивления теплопередаче.
Расчетное сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции определяется по формуле [3, 4]:
   (1)                                           
Оценка материалов по их справочным характеристикам часто не представляется  возможным. Основными причинами является отсутствие сведений о строительных материалах внутренних слоёв давно возведенных зданий.  
Для определения фактического термического сопротивления наружной ограждающей конструкции используется формула:
(2)

- температура на внутренней поверхности ограждающей конструкции, °С;
- температура на наружной поверхности ограждающей конструкции, °С;
q– тепловой поток на внутренней, Вт/м2.
Возникают ряд сложностей в проведении натурных обследований из-за практического отсутствия стационарных условий. Как было показано [5,6] тепловой режим наружной ограждающей конструкции не находится в стационарном состоянии. Тепловой поток на поверхности не может изменяться одновременно с изменением температуры воздуха, так как ограждающие конструкции имеют тепловую инерцию и требуется некоторое время для изменения распределения температуры то толщине конструкции.
Для определения фактического сопротивления теплопередачи ограждающих конструкций необходимо учитывать  динамику изменения температур и тепловых потоков на поверхности ограждения.
На основе алгоритма расчета [7] с использованием метода конечных разностей был создан программный модуль, моделирующий нестационарный тепловой режим и позволяющий определить значения плотности теплового потока.
Для трех наружных ограждающих конструкций произведён расчет Rрасч по методике изложенной в [8 ].

В качестве начального распределения температур по толщине ограждения было выбрано распределение соответствующее температуре наружного воздуха -5,7оС и 18оС температуре внутреннего воздуха. В последующие сутки с резким потеплением до среднесуточного значения температуры 2оС. В расчете учитывалась амплитуда колебаний температуры наружного воздуха 6оС.
По результатам расчета (рис. 1-3) видно, что значение Rрасч определённое по значениям плотности теплового потока и разности температур поверхностей ограждения будет значительно отличаться  от Ro, испытывая колебания с некоторым периодом.



Рис. 1. Значения  Roот Rрасч при колебаниях температуры наружного воздуха для стены 1.



Рис. 2. Значения  Roот Rрасч при колебаниях температуры наружного воздуха для стены 2.



Рис. 3. Значения  Roот Rрасч при колебаниях температуры наружного воздуха для стены 3.


Целесообразно учитывать влияние нестационарного теплового режима при определении фактического сопротивления теплопередаче существующих строительных конструкций по плотности теплового потока и одновременному значению разности температур [9,10].
При определении фактического сопротивления теплопередаче необходимо учитывать время распространения тепловой волны через ограждающую конструкцию.  Это достигается учетом значительного временного интервала и  необходимо учитывать  частоту и период колебаний температур воздуха.

 

  1. кладка из глиняного обыкновенного кирпича, Толщиной 0,65 м, коэффициент теплопроводности 0,56 Вт/м×°С, D=11,746, Ro=1,16 м2·°С/Вт.
  2. пенобетон, толщина  кладки 0,250 м, коэффициент теплопроводности 0,08 Вт/м×°С, D=6,094, Ro=3,13 м2·°С/Вт.
  3. сэндвич панель с мин. ватой, толщина  0,2 м коэффициент теплопроводности 0,044 Вт/м×°С, D=3,273, R0=4,55 м2·С/Вт.


Литература:

  1. Министерство энергетики российской федерации приказ от 19 апреля 2010 г. № 182 об утверждении требований к энергетическому паспорту, составленному по результатам обязательного энергетического обследования, и энергетическому паспорту, составленному на основании проектной документации, и правил направления копии энергетического паспорта, составленного по результатам обязательного энергетического обследования.
  2. СП 23-101-2004 Свод правил по проектированию и строительству проектирование тепловой защиты зданий.
  3. Богословский В.Н. Тепловой режим здания. — М.: Стройиздат, 1979. — 248 с.
  4. Лукьянов В.И. Нестационарный массоперенос в строительных материалах и конструкциях при решении проблемы повышения защитных качеств ограждающих конструкций зданий с влажным и мокрым режимом: Автореф. дис. докт. техн. наук. — М., 1993. – 24 с.
  5. Фурсова И.Н., Капралов А.А. Алгоритм исследования плотности теплового потока через ограждение при нестационарных тепловых условиях. Материалы Международной научно-практической конференции «Строительство-2013». - Ростов н/Д: РГСУ, 2013. – 87-88 с.
  6. Руденко Н.Н., Фурсова И.Н. Моделирование температурного поля в грунте. [Электронный ресурс]  // «Инженерный вестник Дона», 2013, № 2 (часть 1). – Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1697 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.
  7. Руденко Н.Н., Волошановская И.Н. Влияние массивности на максимальный тепловой поток. Материалы Международной научно-практической конференции «Строительство-2001».-Ростов н/Д: РГСУ, 2001. – 84-87 с.
  8. Фурсова И.Н., Терезников Ю.А. Исследование влияния температуры внутреннего воздуха на распределение температуры  поверхности тёплого пола [Электронный ресурс]  // «Инженерный вестник Дона», 2013, № 2 (часть 2).   – Режим доступа:  http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n2y2013/1700 (доступ свободный) – Загл. с экрана. – Яз. рус.
  9. 124. DIN 4108: Warmeschutz in Hochbau. — 1995. – 54 p.
  10. Kiefil K. Kapillarer und dampfformiger Feuchtetransport in mehrschichti-gen Bauteilen: Dissertation Universitat-Gesamthochschule Essen, 1983. – 28 p.