+7(499) 136 06 90

+7(495) 704-31-86

[email protected]

Термическое сопротивление воздушной прослойки


Приложение 4. термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек строительная теплотехника- строительные нормы и правила РФ- СНиП ii-3-79 (утв- постановлением Госстроя СССР от 14-03-1979 28) (ред от 19-01-98) (2021). Актуально в 2019 году

размер шрифта

СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА- СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ- СНиП II-3-79 (утв- Постановлением Госстроя СССР... Актуально в 2018 году

Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки R_в.п, м2 х °С/Вт
Толщина воздушной прослойки, м горизонтальной при потоке тепла снизу вверх и вертикальной горизонтальной при потоке тепла сверху вниз
при температуре воздуха в прослойке
положительной отрицательной положительной отрицательной
0,01 0,13 0,15 0,14 0,15
0,02 0,14 0,15 0,15 0,19
0,03 0,14 0,16 0,16 0,21
0,05 0,14 0,17 0,17 0,22
0,1 0,15 0,18 0,18 0,23
0,15 0,15 0,18 0,19 0,24
0,2-0,3 0,15 0,19 0,19 0,24

Примечание. При оклейке одной или обеих поверхностей воздушной прослойки алюминиевой фольгой термическое сопротивление следует увеличивать в 2 раза.

Приложение 5*

---

Теплоизолирующая способность воздушных прослоек. Термическое сопротивление воздушной прослойки Воздушная прослойка

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха λ в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении.

Величина коэффициента теплопроводности воздуха необходима при расчетах теплообмена и входит в состав чисел подобия, например таких, как число Прандтля, Нуссельта, Био.

Теплопроводность выражена в размерности и дана для газообразного воздуха в интервале температуры от -183 до 1200°С. Например, при температуре 20°С и нормальном атмосферном давлении теплопроводность воздуха равна 0,0259 Вт/(м·град) .

При низких отрицательных температурах охлажденный воздух имеет малую теплопроводность, например при температуре минус 183°С, она составляет всего 0,0084 Вт/(м·град).

По данным таблицы видно, что с ростом температуры теплопроводность воздуха увеличивается . Так, при увеличении температуры с 20 до 1200°С, величина теплопроводности воздуха возрастает с 0,0259 до 0,0915 Вт/(м·град), то есть более чем в 3,5 раза.

Теплопроводность воздуха в зависимости от температуры — таблица
t, °С λ, Вт/(м·град) t, °С λ, Вт/(м·град) t, °С λ, Вт/(м·град) t, °С λ, Вт/(м·град)
-183 0,0084 -30 0,022 110 0,0328 450 0,0548
-173 0,0093 -20 0,0228 120 0,0334 500 0,0574
-163 0,0102 -10 0,0236 130 0,0342 550 0,0598
-153 0,0111 0 0,0244 140 0,0349 600 0,0622
-143 0,012 10 0,0251 150 0,0357 650 0,0647
-133 0,0129 20 0,0259 160 0,0364 700 0,0671
-123 0,0138 30 0,0267 170 0,0371 750 0,0695
-113 0,0147 40 0,0276 180 0,0378 800 0,0718
-103 0,0155 50 0,0283 190 0,0386 850 0,0741
-93 0,0164 60 0,029 200 0,0393 900 0,0763
-83 0,0172 70 0,0296 250 0,0427 950 0,0785
-73 0,018 80 0,0305 300 0,046 1000 0,0807
-50 0,0204 90 0,0313 350 0,0491 1100 0,085
-40 0,0212 100 0,0321 400 0,0521 1200 0,0915

Теплопроводность воздуха в жидком и газообразном состояниях при низких температурах и давлении до 1000 бар

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при низких температурах и давлении до 1000 бар.
Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 75 до 300К (от -198 до 27°С).

Величина теплопроводности воздуха в газообразном состоянии увеличивается с ростом давления и температуры .
Воздух в жидком состоянии с ростом температуры имеет тенденцию к снижению коэффициента теплопроводности.

Черта под значениями в таблице означает переход жидкого воздуха в газ — цифры под чертой относятся к газу, а выше ее — к жидкости.
Смена агрегатного состояния воздуха существенно сказывается на значении коэффициента теплопроводности — теплопроводность жидкого воздуха значительно выше .

Теплопроводность в таблице указана в степени 10 3 . Не забудьте разделить на 1000!

Теплопроводность газообразного воздуха при температуре от 300 до 800К и различном давлении

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при различных температурах в зависимости от давления от 1 до 1000 бар.
Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 300 до 800К (от 27 до 527°С).

По данным таблицы видно, что с ростом температуры и давления теплопроводность воздуха увеличивается.
Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 10 3 . Не забудьте разделить на 1000!

Теплопроводность воздуха при высоких температурах и давлении от 0,001 до 100 бар

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при высоких температурах и давлении от 0,001 до 1000 бар.
Теплопроводность выражена в Вт/(м·град), интервал температуры от 1500 до 6000К (от 1227 до 5727°С).

С ростом температуры молекулы воздуха диссоциирует и максимальное значение его теплопроводности достигается при давлении (разряжении) 0,001 атм. и температуре 5000К.
Примечание: Будьте внимательны! Теплопроводность в таблице указана в степени 10 3 . Не забудьте разделить на 1000!

Слои, материалы

(поз. в табл. СП )

Термическое сопротивление

R i =  i /l i , м 2 ×°С/Вт

Тепловая инерция

D i = R i s i

Сопротивление паропроницанию

R vp,i =  i /m i , м 2 ×чПа/мг

Внутренний пограничный слой

Внутренняя штукатурка из цем.-песч. раствора (227)

Железобетон(255)

Плиты минераловатные (50)

Воздушная прослойка

Наружный экран – керамогранит

Наружный пограничный слой

Итого ()

* – без учёта паропроницаемости швов экрана

    Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки принимается по таблице 7 СП .

    Принимаем коэффициент теплотехнической неоднородности конструкции r = 0,85, тогдаR req /r = 3,19/0,85 = 3,75 м 2 ×°С/Вт и требуемая толщина утеплителя

0,045(3,75 – 0,11 – 0,02 – 0,10 – 0,14 – 0,04) = 0,150 м.

    Принимаем толщину утеплителя  3 = 0,15 м = 150 мм (кратно 30 мм), и добавляем в табл. 4.2.

Выводы:

    По сопротивлению теплопередаче конструкция соответствует нормам, так как приведённое сопротивление теплопередаче R 0 r выше требуемого значенияR req :

R 0 r =3,760,85 = 3,19> R req = 3,19 м 2 ×°С/Вт.

4.6. Определение теплового и влажностного режима вентилируемой воздушной прослойки

Определение скорости движения и температуры воздуха в прослойке

    Чем длиннее (выше) прослойка, тем больше скорость движения воздуха и его расход, а, следовательно, и эффективность выноса влаги. С другой стороны, чем длиннее (выше) прослойка, тем больше вероятность недопустимого влагонакопления в утеплителе и на экране.

    Расстояние между входными и выходными вентиляционными отверстиями (высоту прослойки) принимаем равным Н = 12 м.

    Среднюю температуру воздуха в прослойке t 0 предварительно принимаем как

t 0 = 0,8t ext = 0,8(-9,75) = -7,8°С.

    Скорость движения воздуха в прослойке при расположении приточных и вытяжных отверстий на одной стороне здания:

где – сумма местных аэродинамических сопротивлений течению воздуха на входе, на поворотах и на выходе из прослойки; в зависимости от конструктивного решения фасадной системы= 3…7; принимаем= 6.

    Площадь сечения прослойки условной шириной b = 1 м и принятой (в табл. 4.1) толщиной = 0,05 м:F =b = 0,05 м 2 .

    Эквивалентный диаметр воздушной прослойки:

    Коэффициент теплоотдачи поверхности воздушной прослойки a 0 предварительно принимаем по п. 9.1.2 СП :a 0 = 10,8 Вт/(м 2 ×°С).

(м 2 ×°С)/Вт,

K int = 1/R 0,int = 1/3,67 = 0,273Вт/(м 2 ×°С).

(м 2 ×°С)/Вт,

K ext = 1/R 0, ext = 1/0,14 = 7,470 Вт/(м 2 ×°С).

0,35120 + 7,198(-8,9) = -64,72 Вт/м 2 ,

0,351 + 7,198 =7,470 Вт/(м 2 ×°С).

где с – удельная теплоёмкость воздуха,с = 1000 Дж/(кг×°С).

    Средняя температура воздуха в прослойке отличается от принятой ранее более чем на 5%, поэтому уточняем расчётные параметры.

    Скорость движения воздуха в прослойке:

    Количество (расход) воздуха, проходящего через прослойку:

    Уточняем коэффициент теплоотдачи поверхности воздушной прослойки:

Вт/(м 2 ×°С).

    Сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи внутренней части стены:

(м 2 ×°С)/Вт,

K int = 1/R 0,int = 1/3,86 = 0,259Вт/(м 2 ×°С).

    Сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи наружной части стены:

(м 2 ×°С)/Вт,

K ext = 1/R 0,ext = 1/0,36 = 2,777Вт/(м 2 ×°С).

0,25920 + 2,777(-9,75) = -21,89 Вт/м 2 ,

0,259 + 2,777 =3,036 Вт/(м 2 ×°С).

    Уточняем ещё несколько раз среднюю температуру воздуха в прослойке, пока значения на соседних итерациях не будут отличаться более, чем на 5% (табл. 4.6).

.
1.3 Здание как единая энергетическая система .
2. Тепловлагопередача через наружные ограждения .
2.1 Основы теплопередачи в здании .
2.1.1 Теплопроводность .
2.1.2 Конвекция .
2.1.3 Излучение .
2.1.4 Термическое сопротивление воздушной прослойки.
2.1.5 Коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях.
2.1.6 Теплопередача через многослойную стенку.
2.1.7 Приведенное сопротивление теплопередаче.
2.1.8 Распределение температуры по сечению ограждения.
2.2 Влажностный режим ограждающих конструкций.
2.2.1 Причины появления влаги в ограждениях.
2.2.2 Отрицательные последствия увлажнения наружных ограждений.
2.2.3 Связь влаги со строительными материалами.
2.2.4 Влажный воздух.
2.2.5 Влажность материала.
2.2.6 Сорбция и десорбция.
2.2.7 Паропроницаемость ограждений.
2.3 Воздухопроницаемость наружных ограждений.
2.3.1 Основные положения.
2.3.2 Разность давлений на наружной и внутренней поверхности ограждений.
2.3.3 Воздухопроницаемость строительных материалов.

2.1.4 Термическое сопротивление воздушной прослойки.


Для внесения единообразия сопротивление теплопередаче замкнутых воздушных прослоек , расположенных между слоями ограждающей конструкции, называют термическим сопротивлением R в.п, м². ºС/Вт.
Схема передачи теплоты через воздушную прослойку представлена на рис.5.

Рис.5. Теплообмен в воздушной прослойке.


Тепловой поток, проходящий через воздушную прослойку q в.п , Вт/м ² , складывается из потоков, передаваемых теплопроводностью (2) q т , Вт/м ² , конвекцией (1) q к , Вт/м ² , и излучением (3) q л , Вт/м ² .


(2.12)

При этом доля потока, передаваемого излучением самая большая. Рассмотрим замкнутую вертикальную воздушную прослойку, на поверхностях которой разность температуры составляет 5ºС. С увеличением толщины прослойки от 10 мм до 200 мм доля теплового потока за счет излучения возрастает с 60% до 80%. При этом доля теплоты, передаваемой путем теплопроводности, падает от 38% до 2%, а доля конвективного теплового потока возрастает с 2% до 20% .
Прямой расчет этих составляющих достаточно громоздок. Поэтому в нормативных документах приводятся данные о термических сопротивлениях замкнутых воздушных прослоек, которые в 50-х годах ХХ века была составлена К.Ф. Фокиным по результатам экспериментов М.А. Михеева . При наличии на одной или обеих поверхностях воздушной прослойки теплоотражающей алюминиевой фольги, затрудняющей лучистый теплообмен между поверхностями, обрамляющими воздушную прослойку, термическое сопротивление следует увеличить в два раза. Для увеличения термического сопротивления замкнутыми воздушными прослойками в рекомендуется иметь в виду следующие выводы из исследований:
1) эффективными в теплотехническом отношении являются прослойки небольшой толщины;
2) рациональнее делать в ограждении несколько прослоек малой толщины, чем одну большой;
3) воздушные прослойки желательно располагать ближе к наружной поверхности ограждения, так как при этом в зимнее время уменьшается тепловой поток излучением;
4) вертикальные прослойки в наружных стенах необходимо перегораживать горизонтальными диафрагмами на уровне междуэтажных перекрытий;
5) для сокращения теплового потока, передаваемого излучением, можно одну из поверхностей прослойки покрывать алюминиевой фольгой, имеющей коэффициент излучения около ε=0,05. Покрытие фольгой обеих поверхностей воздушной прослойки практически не уменьшает передачу теплоты по сравнению с покрытием одной поверхности.
Вопросы для самоконтроля
1. Что является потенциалом переноса теплоты?
2. Перечислите элементарные виды теплообмена.
3. Что такое теплопередача?
4. Что такое теплопроводность?
5. Что такое коэффициент теплопроводности материала?
6. Напишите формулу теплового потока, передаваемого теплопроводностью в многослойной стенке при известных температурах внутренней tв и наружной tн поверхностей.
7. Что такое термическое сопротивление?
8. Что такое конвекция?
9. Напишите формулу теплового потока, передаваемого конвекцией от воздуха к поверхности.
10. Физический смысл коэффициента конвективной теплоотдачи.
11. Что такое излучение?
12. Напишите формулу теплового потока, передаваемого излучением от одной поверхности к другой.
13. Физический смысл коэффициента лучистой теплоотдачи.
14. Как называется сопротивление теплопередаче замкнутой воздушной прослойки в ограждающей конструкции?
15. Из тепловых потоков какой природы состоит общий тепловой поток через воздушную прослойку?
16. Какой природы тепловой поток превалирует в тепловом потоке через воздушную прослойку?
17. Как влияет толщина воздушной прослойки на распределение потоков в ней.
18. Как уменьшить тепловой поток через воздушную прослойку?


ВОЗДУШНАЯ ПРОСЛОЙКА , один из видов изолирующих слоев, уменьшающих теплопроводность среды. В последнее время значение воздушной прослойки особенно возросло в связи с применением в строительном деле пустотелых материалов. В среде, разделенной воздушной прослойкой, тепло передается: 1) путем лучеиспускания поверхностей, прилегающих к воздушной прослойке, и путем теплоотдачи между поверхностью и воздухом и 2) путем переноса тепла воздухом, если он подвижен, или путем передачи тепла одними частицами воздуха другим вследствие теплопроводности его, если он неподвижен, причем опыты Нуссельта доказывают, что более тонкие прослойки, в которых воздух может считаться почти неподвижным, обладают меньшим коэффициентом теплопроводности k, чем более толстые прослойки, но с возникающими в них конвекционными течениями. Нуссельт дает следующее выражение для определения количества тепла, передаваемого в час воздушной прослойкой:

где F - одна из поверхностей, ограничивающих воздушную прослойку; λ 0 - условный коэффициент, числовые значения которого, зависящие от ширины воздушной прослойки (е), выраженной в м, даются в прилагаемой табличке:

s 1 и s 2 - коэффициенты лучеиспускания обеих поверхностей воздушной прослойки; s - коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела, равный 4,61; θ 1 и θ 2 - температуры поверхностей, ограничивающих воздушную прослойку. Подставляя в формулу соответствующие значения, можно получить нужные для расчетов величины k (коэффициент теплопроводности) и 1/k (изолирующей способности) воздушных прослоек различной толщины. С. Л. Прохоров составил по данным Нуссельта диаграммы (см. фиг.), показывающие изменение величин k и 1/k воздушных прослоек в зависимости от их толщины, причем наивыгоднейшим участком является участок от 15 до 45 мм.

Меньшие воздушные прослойки практически трудноосуществимы, а большие дают уже значительный коэффициент теплопроводности (около 0,07). Следующая таблица дает величины k и 1/k для различных материалов, причем для воздуха дано несколько значений этих величин в зависимости от толщины слоя.

Т. о. видно, что часто бывает выгоднее делать несколько более тонких воздушных прослоек, чем применять те или другие изолирующие слои. Воздушная прослойка толщиной до 15 мм может считаться изолятором с неподвижным слоем воздуха, при толщине 15-45 мм - с почти неподвижным и, наконец, воздушные прослойки толщиной свыше 45-50 мм должны признаваться прослойками с возникающими в них конвекционными течениями и потому подлежащими расчету на общем основании.

Толщина воздушной прослойки,

Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки

R в.п, м 2 ×°С/Вт

горизонтальной при потоке тепла снизу вверх и вертикальной

горизонтальной при потоке тепла сверху вниз

при температуре воздуха в прослойке

положительной

отрицательной

Положительной

отрицательной

Примечание. При оклейке одной или обеих поверхностей воздушной прослойки алюминиевой фольгой термическое сопротивление следует увеличивать в 2 раза.

Приложение 5*

Схемы теплопроводных включений в ограждающих конструкциях

Приложение 6*

(Справочное)

Приведенное сопротивление теплопередаче окон, балконных дверей и фонарей

Заполнение светового проема

Приведенное сопротивление теплопередаче R o , м 2 *°С/Вт

в деревянных или ПВХ переплетах

в алюминиевых переплетах

1. Двойное остекление в спаренных переплетах

2. Двойное остекление в раздельных переплетах

3. Блоки стеклянные пустотные (с шириной швов 6 мм) размером: 194х194х98

0,31 (без переплета)

0,33 (без переплета)

4. Профильное стекло коробчатого сечения

0,31 (без переплета)

5. Двойное из органического стекла для зенитных фонарей

6. Тройное из органического стекла для зенитных фонарей

7. Тройное остекление в раздельно–спаренных переплетах

8. Однокамерный стеклопакет:

Из обычного стекла

Из стекла с мягким селективным покрытием

9. Двухкамерный стеклопакет:

Из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 6 мм)

Из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 12 мм)

Из стекла с твердым селективным покрытием

10. Обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах:

Из обычного стекла

Из стекла с твердым селективным покрытием

Из стекла с мягким селективным покрытием

Из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном

11. Обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах:

Из обычного стекла

Из стекла с твердым селективным покрытием

Из стекла с мягким селективным покрытием

Из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном

12. Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах

13. Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах

14. Четырехслойное остекление в двух спаренных переплетах

* в стальных переплетах

Примечания:

1. К мягким селективным покрытиям стекла относят покрытия с тепловой эмиссией менее 0,15, к твердым - более 0,15.

2. Значения приведенных сопротивлений теплопередаче заполнений световых проемов даны для случаев, когда отношение площади остекления к площади заполнения светового проема равно 0,75.

Значения приведенных сопротивлений теплопередаче, указанные в таблице, допускается применять в качестве расчетных в случае отсутствия таких значений в стандартах или технических условиях на конструкции или не подтвержденных результатами испытаний.

3. Температура внутренней поверхности конструктивных элементов окон зданий (кроме производственных) должна быть не ниже 3 °С при расчетной температуре наружного воздуха.

Термическое сопротивление воздушной прослойки - Все для МГСУ

.


(2.12)

   При этом доля потока, передаваемого излучением самая большая. Рассмотрим замкнутую вертикальную воздушную прослойку, на поверхностях которой разность температуры составляет 5ºС. С увеличением толщины прослойки от 10 мм до 200 мм доля теплового потока за счет излучения возрастает с 60% до 80%. При этом доля теплоты, передаваемой путем теплопроводности, падает от 38% до 2%, а доля конвективного теплового потока возрастает с 2% до 20% [38].
Прямой расчет этих составляющих достаточно громоздок. Поэтому в нормативных документах [32] приводятся данные о термических сопротивлениях замкнутых воздушных прослоек, которые в 50-х годах ХХ века была составлена К.Ф. Фокиным [38] по результатам экспериментов М.А. Михеева [21]. При наличии на одной или обеих поверхностях воздушной прослойки теплоотражающей алюминиевой фольги, затрудняющей лучистый теплообмен между поверхностями, обрамляющими воздушную прослойку, термическое сопротивление следует увеличить в два раза. Для увеличения термического сопротивления замкнутыми воздушными прослойками в [38] рекомендуется иметь в виду следующие выводы из исследований:
1) эффективными в теплотехническом отношении являются прослойки небольшой толщины;
2) рациональнее делать в ограждении несколько прослоек малой толщины, чем одну большой;
3) воздушные прослойки желательно располагать ближе к наружной поверхности ограждения, так как при этом в зимнее время уменьшается тепловой поток излучением;
4) вертикальные прослойки в наружных стенах необходимо перегораживать горизонтальными диафрагмами на уровне междуэтажных перекрытий;
5) для сокращения теплового потока, передаваемого излучением, можно одну из поверхностей прослойки покрывать алюминиевой фольгой, имеющей коэффициент излучения около ε=0,05. Покрытие фольгой обеих поверхностей воздушной прослойки практически не уменьшает передачу теплоты по сравнению с покрытием одной поверхности.
Вопросы для самоконтроля
1. Что является потенциалом переноса теплоты?
2. Перечислите элементарные виды теплообмена.
3. Что такое теплопередача?
4. Что такое теплопроводность?
5. Что такое коэффициент теплопроводности материала?
6. Напишите формулу теплового потока, передаваемого теплопроводностью в многослойной стенке при известных температурах внутренней tв и наружной tн поверхностей.
7. Что такое термическое сопротивление?
8. Что такое конвекция?
9. Напишите формулу теплового потока, передаваемого конвекцией от воздуха к поверхности.
10. Физический смысл коэффициента конвективной теплоотдачи.
11. Что такое излучение?
12. Напишите формулу теплового потока, передаваемого излучением от одной поверхности к другой.
13. Физический смысл коэффициента лучистой теплоотдачи.
14. Как называется сопротивление теплопередаче замкнутой воздушной прослойки в ограждающей конструкции?
15. Из тепловых потоков какой природы состоит общий тепловой поток через воздушную прослойку?
16. Какой природы тепловой поток превалирует в тепловом потоке через воздушную прослойку?
17. Как влияет толщина воздушной прослойки на распределение потоков в ней.
18. Как уменьшить тепловой поток через воздушную прослойку?

Термическое сопротивление вентилируемой воздушной прослойки. Термическое сопротивление воздушных прослоек. Система утепления с замкнутой воздушной прослойкой

Слои, материалы

(поз. в табл. СП )

Термическое сопротивление

R i =  i /l i , м 2 ×°С/Вт

Тепловая инерция

D i = R i s i

Сопротивление паропроницанию

R vp,i =  i /m i , м 2 ×чПа/мг

Внутренний пограничный слой

Внутренняя штукатурка из цем.-песч. раствора (227)

Железобетон(255)

Плиты минераловатные (50)

Воздушная прослойка

Наружный экран – керамогранит

Наружный пограничный слой

Итого ()

* – без учёта паропроницаемости швов экрана

    Термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки принимается по таблице 7 СП .

    Принимаем коэффициент теплотехнической неоднородности конструкции r = 0,85, тогдаR req /r = 3,19/0,85 = 3,75 м 2 ×°С/Вт и требуемая толщина утеплителя

0,045(3,75 – 0,11 – 0,02 – 0,10 – 0,14 – 0,04) = 0,150 м.

    Принимаем толщину утеплителя  3 = 0,15 м = 150 мм (кратно 30 мм), и добавляем в табл. 4.2.

Выводы:

    По сопротивлению теплопередаче конструкция соответствует нормам, так как приведённое сопротивление теплопередаче R 0 r выше требуемого значенияR req :

R 0 r =3,760,85 = 3,19> R req = 3,19 м 2 ×°С/Вт.

4.6. Определение теплового и влажностного режима вентилируемой воздушной прослойки

Определение скорости движения и температуры воздуха в прослойке

    Чем длиннее (выше) прослойка, тем больше скорость движения воздуха и его расход, а, следовательно, и эффективность выноса влаги. С другой стороны, чем длиннее (выше) прослойка, тем больше вероятность недопустимого влагонакопления в утеплителе и на экране.

    Расстояние между входными и выходными вентиляционными отверстиями (высоту прослойки) принимаем равным Н = 12 м.

    Среднюю температуру воздуха в прослойке t 0 предварительно принимаем как

t 0 = 0,8t ext = 0,8(-9,75) = -7,8°С.

    Скорость движения воздуха в прослойке при расположении приточных и вытяжных отверстий на одной стороне здания:

где – сумма местных аэродинамических сопротивлений течению воздуха на входе, на поворотах и на выходе из прослойки; в зависимости от конструктивного решения фасадной системы= 3…7; принимаем= 6.

    Площадь сечения прослойки условной шириной b = 1 м и принятой (в табл. 4.1) толщиной = 0,05 м:F =b = 0,05 м 2 .

    Эквивалентный диаметр воздушной прослойки:

    Коэффициент теплоотдачи поверхности воздушной прослойки a 0 предварительно принимаем по п. 9.1.2 СП :a 0 = 10,8 Вт/(м 2 ×°С).

(м 2 ×°С)/Вт,

K int = 1/R 0,int = 1/3,67 = 0,273Вт/(м 2 ×°С).

(м 2 ×°С)/Вт,

K ext = 1/R 0, ext = 1/0,14 = 7,470 Вт/(м 2 ×°С).

0,35120 + 7,198(-8,9) = -64,72 Вт/м 2 ,

0,351 + 7,198 =7,470 Вт/(м 2 ×°С).

где с – удельная теплоёмкость воздуха,с = 1000 Дж/(кг×°С).

    Средняя температура воздуха в прослойке отличается от принятой ранее более чем на 5%, поэтому уточняем расчётные параметры.

    Скорость движения воздуха в прослойке:

    Количество (расход) воздуха, проходящего через прослойку:

    Уточняем коэффициент теплоотдачи поверхности воздушной прослойки:

Вт/(м 2 ×°С).

    Сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи внутренней части стены:

(м 2 ×°С)/Вт,

K int = 1/R 0,int = 1/3,86 = 0,259Вт/(м 2 ×°С).

    Сопротивление теплопередаче и коэффициент теплопередачи наружной части стены:

(м 2 ×°С)/Вт,

K ext = 1/R 0,ext = 1/0,36 = 2,777Вт/(м 2 ×°С).

0,25920 + 2,777(-9,75) = -21,89 Вт/м 2 ,

0,259 + 2,777 =3,036 Вт/(м 2 ×°С).

    Уточняем ещё несколько раз среднюю температуру воздуха в прослойке, пока значения на соседних итерациях не будут отличаться более, чем на 5% (табл. 4.6).

.
1.3 Здание как единая энергетическая система .
2. Тепловлагопередача через наружные ограждения .
2.1 Основы теплопередачи в здании .
2.1.1 Теплопроводность .
2.1.2 Конвекция .
2.1.3 Излучение .
2.1.4 Термическое сопротивление воздушной прослойки.
2.1.5 Коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях.
2.1.6 Теплопередача через многослойную стенку.
2.1.7 Приведенное сопротивление теплопередаче.
2.1.8 Распределение температуры по сечению ограждения.
2.2 Влажностный режим ограждающих конструкций.
2.2.1 Причины появления влаги в ограждениях.
2.2.2 Отрицательные последствия увлажнения наружных ограждений.
2.2.3 Связь влаги со строительными материалами.
2.2.4 Влажный воздух.
2.2.5 Влажность материала.
2.2.6 Сорбция и десорбция.
2.2.7 Паропроницаемость ограждений.
2.3 Воздухопроницаемость наружных ограждений.
2.3.1 Основные положения.
2.3.2 Разность давлений на наружной и внутренней поверхности ограждений.
2.3.3 Воздухопроницаемость строительных материалов.

2.1.4 Термическое сопротивление воздушной прослойки.


Для внесения единообразия сопротивление теплопередаче замкнутых воздушных прослоек , расположенных между слоями ограждающей конструкции, называют термическим сопротивлением R в.п, м². ºС/Вт.
Схема передачи теплоты через воздушную прослойку представлена на рис.5.

Рис.5. Теплообмен в воздушной прослойке.


Тепловой поток, проходящий через воздушную прослойку q в.п , Вт/м ² , складывается из потоков, передаваемых теплопроводностью (2) q т , Вт/м ² , конвекцией (1) q к , Вт/м ² , и излучением (3) q л , Вт/м ² .


(2.12)

При этом доля потока, передаваемого излучением самая большая. Рассмотрим замкнутую вертикальную воздушную прослойку, на поверхностях которой разность температуры составляет 5ºС. С увеличением толщины прослойки от 10 мм до 200 мм доля теплового потока за счет излучения возрастает с 60% до 80%. При этом доля теплоты, передаваемой путем теплопроводности, падает от 38% до 2%, а доля конвективного теплового потока возрастает с 2% до 20% .
Прямой расчет этих составляющих достаточно громоздок. Поэтому в нормативных документах приводятся данные о термических сопротивлениях замкнутых воздушных прослоек, которые в 50-х годах ХХ века была составлена К.Ф. Фокиным по результатам экспериментов М.А. Михеева . При наличии на одной или обеих поверхностях воздушной прослойки теплоотражающей алюминиевой фольги, затрудняющей лучистый теплообмен между поверхностями, обрамляющими воздушную прослойку, термическое сопротивление следует увеличить в два раза. Для увеличения термического сопротивления замкнутыми воздушными прослойками в рекомендуется иметь в виду следующие выводы из исследований:
1) эффективными в теплотехническом отношении являются прослойки небольшой толщины;
2) рациональнее делать в ограждении несколько прослоек малой толщины, чем одну большой;
3) воздушные прослойки желательно располагать ближе к наружной поверхности ограждения, так как при этом в зимнее время уменьшается тепловой поток излучением;
4) вертикальные прослойки в наружных стенах необходимо перегораживать горизонтальными диафрагмами на уровне междуэтажных перекрытий;
5) для сокращения теплового потока, передаваемого излучением, можно одну из поверхностей прослойки покрывать алюминиевой фольгой, имеющей коэффициент излучения около ε=0,05. Покрытие фольгой обеих поверхностей воздушной прослойки практически не уменьшает передачу теплоты по сравнению с покрытием одной поверхности.
Вопросы для самоконтроля
1. Что является потенциалом переноса теплоты?
2. Перечислите элементарные виды теплообмена.
3. Что такое теплопередача?
4. Что такое теплопроводность?
5. Что такое коэффициент теплопроводности материала?
6. Напишите формулу теплового потока, передаваемого теплопроводностью в многослойной стенке при известных температурах внутренней tв и наружной tн поверхностей.
7. Что такое термическое сопротивление?
8. Что такое конвекция?
9. Напишите формулу теплового потока, передаваемого конвекцией от воздуха к поверхности.
10. Физический смысл коэффициента конвективной теплоотдачи.
11. Что такое излучение?
12. Напишите формулу теплового потока, передаваемого излучением от одной поверхности к другой.
13. Физический смысл коэффициента лучистой теплоотдачи.
14. Как называется сопротивление теплопередаче замкнутой воздушной прослойки в ограждающей конструкции?
15. Из тепловых потоков какой природы состоит общий тепловой поток через воздушную прослойку?
16. Какой природы тепловой поток превалирует в тепловом потоке через воздушную прослойку?
17. Как влияет толщина воздушной прослойки на распределение потоков в ней.
18. Как уменьшить тепловой поток через воздушную прослойку?


Одним из приемов, повышающих теплоизоляционные качества ограждений, является устройство воздушной прослойки. Ее используют в конструкциях наружных стен, перекрытий, окон, витражей. В стенах и перекрытиях ее применяют и для предупреждения переувлажнения конструкций.

Воздушная прослойка может быть герметичной или вентилируемой.

Рассмотрим теплопередачу герметичной воздушной прослойки.

Термическое сопротивление воздушной прослойки R al нельзя определять как сопротивление теплопроводности слоя воздуха, так как перенос тепла через прослойку при разности температур на поверхностях происходит, в основном, путем конвекции и излучения (рис.3.14). Количество тепла,

передаваемого путем теплопроводности, мало, так как мал коэффициент теплопроводности воздуха (0,026 Вт/(м·ºС)).

В прослойках, в общем случае, воздух находится в движении. В вертикальных - он перемещается вверх вдоль теплой поверхности и вниз – вдоль холодной. Имеет место конвективный теплообмен, и его интенсивность возрастает с увеличением толщины прослойки, поскольку уменьшается трение воздушных струй о стенки. При передаче тепла конвекцией преодолевается сопротивление пограничных слоев воздуха у двух поверхностей, поэтому для расчета этого количества тепла коэффициент теплоотдачи α к следует уменьшить вдвое.

Для описания теплопереноса совместно конвекцией и теплопроводностью обычно вводят коэффициент конвективного теплообмена α" к, равный

α" к = 0,5 α к + λ a /δ al , (3.23)

где λ a и δ al – коэффициент теплопроводности воздуха и толщина воздушной прослойки, соответственно.

Этот коэффициент зависит от геометрической формы и размеров воздушных прослоек, направления потока тепла. Путем обобщения большого количества экспериментальных данных на основе теории подобия М.А.Михеев установил определенные закономерности для α" к. В таблице 3.5 в качестве примера приведены значения коэффициентов α" к, рассчитанные им при средней температуре воздуха в вертикальной прослойке t = + 10º С.

Таблица 3.5

Коэффициенты конвективного теплообмена в вертикальной воздушной прослойке

Коэффициент конвективного теплообмена в горизонтальных воздушных прослойках зависит от направления теплового потока. Если верхняя поверхность нагрета больше, чем нижняя, движения воздуха почти не будет, так как теплый воздух сосредоточен вверху, а холодный – внизу. Поэтому достаточно точно будет выполняться равенство

α" к = λ a /δ al .

Следовательно, конвективный теплообмен существенно уменьшается, а термическое сопротивление прослойки увеличивается. Горизонтальные воздушные прослойки эффективны, например, при их использовании в утепленных цокольных перекрытиях над холодными подпольями, где тепловой поток направлен сверху вниз.

Если поток тепла направлен снизу вверх, то возникают восходящие и нисходящие потоки воздуха. Передача тепла конвекцией играет существенную роль, и значение α" к возрастает.

Для учета действия теплового излучения вводится коэффициент лучистого теплообмена α л (Глава 2, п.2.5).

Пользуясь формулами (2.13), (2.17), (2.18) определим коэффициент теплообмена излучением α л в воздушной прослойке между конструктивными слоями кирпичной кладки. Температуры поверхностей: t 1 = + 15 ºС, t 2 = + 5 ºС; степень черноты кирпича: ε 1 = ε 2 = 0,9.

По формуле (2.13) найдем, что ε = 0,82. Температурный коэффициент θ = 0,91. Тогда α л = 0,82∙5,7∙0,91 = 4,25 Вт/(м 2 ·ºС).

Величина α л намного больше α" к (см табл.3.5), следовательно, основное количество тепла через прослойку переносится излучением. Для того, чтобы уменьшить этот тепловой поток и увеличить сопротивление теплопередаче воздушной прослойки, рекомендуют использовать отражательную изоляцию, то есть покрытие одной или обеих поверхностей, например, алюминиевой фольгой (так называемое «армирование»). Такое покрытие обычно устраивают на теплой поверхности, чтобы избежать конденсации влаги, ухудшающей отражательные свойства фольги. «Армирование» поверхности уменьшает лучистый поток примерно в 10 раз.

Термическое сопротивление герметичной воздушной прослойки при постоянной разности температур на ее поверхностях определяется по формуле

Таблица 3.6

Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек

Толщина воздушной прослойки, м R al , м 2 ·ºС/Вт
для горизонтальных прослоек при потоке тепла снизу вверх и для вертикальных прослоек для горизонтальных прослоек при потоке тепла сверху вниз
лето зима лето зима
0,01 0,13 0,15 0,14 0,15
0,02 0,14 0,15 0,15 0,19
0,03 0,14 0,16 0,16 0,21
0,05 0,14 0,17 0,17 0,22
0,1 0,15 0,18 0,18 0,23
0,15 0,15 0,18 0,19 0,24
0,2-0.3 0,15 0,19 0,19 0,24

Значения R al для замкнутых плоских воздушных прослоек приведены в таблице 3.6. К ним можно отнести, например, прослойки между слоями из плотного бетона, который практически не пропускает воздух. Экспериментально показано, что в кирпичной кладке при недостаточном заполнении швов между кирпичами раствором имеет место нарушение герметичности, то есть проникновение наружного воздуха в прослойку и резкое снижение ее сопротивления теплопередаче.

При покрытии одной или обеих поверхностей прослойки алюминиевой фольгой ее термическое сопротивление следует увеличивать в два раза.

В настоящее время широкое распространение получили стены с вентилируемой воздушной прослойкой (стены с вентилируемым фасадом). Навесной вентилируемый фасад – это конструкция, состоящая из материалов облицовки и подоблицовочной конструкции, которая крепится к стене таким образом, чтобы между защитно-декоративной облицовкой и стеной оставался воздушный промежуток. Для дополнительного утепления наружных конструкций между стеной и облицовкой устанавливается теплоизоляционный слой, так что вентиляционный зазор оставляется между облицовкой и теплоизоляцией.

Схема конструкции вентилируемого фасада показана на рис.3.15. Согласно СП 23-101 толщина воздушной прослойки должна быть в пределах от 60 до 150 мм.

Слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью, в теплотехническом расчете не учитываются. Следовательно, термическое сопротивление наружной облицовки не входит в сопротивление теплопередаче стены, определяемое по формуле (3.6). Как отмечалось в п.2.5, коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции с вентилируемыми воздушными прослойками α ext для холодного периода составляет 10,8 Вт/(м 2 · ºС).

Конструкция вентилируемого фасада обладает рядом существенных преимуществ. В п.3.2 сравнивались распределения температур в холодный период в двухслойных стенах с внутренним и наружным расположением утеплителя (рис.3.4). Стена с наружным утеплением является более

«теплой», так как основной перепад температур происходит в теплоизоляционном слое. Не происходит образования конденсата внутри стены, не ухудшаются ее теплозащитные свойства, не требуется дополнительной пароизоляции (глава 5).

Воздушный поток, возникающей в прослойке из-за перепада давления, способствует испарению влаги с поверхности утеплителя. Следует отметить, что значительной ошибкой является применение пароизоляции на наружной поверхности теплоизоляционного слоя, так как она препятствует свободному отводу водяного пара наружу.

Для внесения единообразия сопротивление теплопередаче замкнутых воздушных прослоек , расположенных между слоями ограждающей конструкции, называют термическим сопротивлением Rв.п, м². ºС/Вт.
Схема передачи теплоты через воздушную прослойку представлена на рис.5.

Рис.5. Теплообмен в воздушной прослойке.

Тепловой поток, проходящий через воздушную прослойку qв.п, Вт/м², складывается из потоков, передаваемых теплопроводностью (2) qт, Вт/м², конвекцией (1) qк, Вт/м², и излучением (3) qл, Вт/м².

24. Условное и приведенное сопротивление теплопередаче. Каоффицент теплотехнической однородности ограждающих конструкций.

25. Нормирование сопротивления теплопередаче исходя из санитарно-гигиенич.условий

, R 0 = *

Нормируем Δ t н, тогда R 0 тр = * , т.е. для того, чтобы Δ t≤ Δ t н Необходимо

R 0 ≥ R 0 тр

СНиП распространяет это требование на приведенное сопротивл. теплопередаче.

R 0 пр ≥ R 0 тр

t в - расчетная температура внутреннего воздуха, °С;

приним. по нормам для проектир. здания

t н - - расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92

A в (альфа)- коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый по СНиП

Δt н - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимаемых по CНиП

Требуемое сопротивление теплопередаче R тр о дверей и ворот должно быть не менее 0,6R тр о стен зданий и сооружений, определяемого по формуле (1) при расчетной зимней температуре наружного воздуха, равной средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92.

При определении требуемого сопротивления теплопередаче внутренних ограждаюших конструкций в формуле (1) следует принимать вместо t н -расчетную температуру воздуха более холодного помещения.

26. Теплотехнический расчет необходимой толщины материала ограждения исходя из условий достижения требуемого сопротивления теплопередаче.

27. Влажность материала. Причины увлажнения конструкции

Влажность – физическая величина равная кол-ву воды, содержащейся в порах материала.

Бывает по массе и объемная

1)Строительная влага. (при возведении здания). Зависит от конструкции и способа возведения работ. Сплошная кирпичная кладка хуже керамических блоков. Наиболее благоприятна древесина(сборные стены). ж/б не всегда. Должна исчезнуть за 2=-3 года эксплуатации.Меры: просушка стен

Грунтовая влага. (капиллярное всасывание). Доходит до уровня 2-2,5 м. водоизолирующие слои, при правильном устройстве не влияет.

2)Грунтовая влага, проникает в ограждение из грунта вследствие капиллярного всасывания

3)Атмосферная влага . (косой дождь,снег). Особенно важно у крыш и карнизов.. сплошные кирпичные стены не требуют защиты при правильно сделанной расшивке.ж/б, легкобетонные панели внимание на стыки и оконные блоки, фактурный слой из водонепроницаемых материалов. Защита=защитная стенка на откосе

4)Эксплуатационная влага . (в цехах промышленных зданий, в основном в полах и ниж части стен)решение: водонепроницаемые полы, устройство водоотвода, облицовка нижней части керамической плиткой, водонепроницаемая штукатурка. Защита=защитная облицовка с внутр. стороны

5)Гигроскопическая влага . Обусловлена повышенной гигроскопичностью мат.-лов(свойство поглощать водяные пары из влажн.воздуха)

6)Конденсация влаги из воздуха :а)на поверхность ограждения.б)в толще ограждения

28. Влияние влажности на свойства конструкций

1)С повышением влажности повышается теплопроводность конструкции.

2)Влажностные деформации. Влажность гораздо хуже, чем тепловое расширение. Отслаивание штукатурки в рез-те скопившейся влаги под ней, затем влага замерзает, расширяется в объеме и отрывает штукатурку. Невлагостойкие мат-лы при увлажнении деформируются. Например гипс при повыш влажности приобретает ползучесть., фанера набухание, расслаивание.

3)Снижение долговечности-кол-ва лет безотказной работы конструкции

4)Биологические повреждения (грибок, плесень)из-за выпадения росы

5)Потеря эстетического вида

Следовательно при выборе материалов учитывают их влажностный режим и выбирают материалы с наим влажностью. Также чрезмерная влажность в помещении может вызвать распространение заболеваний и инфекций.

С технической точки зрения, приводит к потерям долговечности и конструкции и ее морозостойких св-в. Некоторые материалы при повышенной влажности теряют механическую прочность, меняют форму. Например гипс при повыш влажности приобретает ползучесть., фанера набухание, расслаивание. Коррозия металла. ухудшение внешнего вида.

29. Сорбция водяного пара строит. матер. Механизмы сорбции. Гистерезис сорбции.

Сорбция - процесс поглощения водяного пара, который приводит к равновесному влажностному состоянию материала с воздухом. 2 явления. 1. Поглощение в результате соударения молекулы пар с поверхностью пор и прилипание к этой поверхности(адсорбция)2. Прямое растворение влаги в объеме тела(абсорбция). Влажность увеличивается с увеличением относительной упругости и понижением температуры. «десорбция» если влаж.образец поместить в эксикаторы (раствор серной кислоты), то он отдает влагу.

Механизмы сорбции:

1.Адсорбция

2.Капиллярная конденсация

3.Объемное заполнение микропор

4.Заполнение межслоевого пространства

1 стадия. Адсорбция-это явление, при котором поверхность пор покрывается одним или несколькими слоями молекул воды.(в мезопорах и макропорах).

2 стадия. Полимолекулярная адсорбция - образуется многослойный адсорбированный слой.

3 стадия. Капиллярная конденсация.

ПРИЧИНА. Давление насыщенного пара над вогнутой поверхностью меньше, чем над плоской поверхностью жидкости. В капиллярах малого радиуса влага образует вогнутые миниски, поэтому появляется возможность капиллярной конденсации. Если D>2*10 -5 см, то капиллярной конденсации не будет.

Десорбция – процесс естественного высушивания материала.

Гистерезис («различие») сорбции заключается в различии изотермы сорбции, полученной при увлажнении материала от изотермы десорбции, полученной от высушенного материала. показывает % разницу между весовой влажностью при сорбции и вес влажностью десорбции (десорбция 4.3%,сорбция 2,1%, гистерезис 2,2%)при увлажнении изотермы сорбции. При высыхании десорбции.

30. Механизмы влагопереноса в материалах стройконструкций. Паропроницаемость, капиллярное всасыванье воды.

1.В зимнее время из-за разности температур и при разных парциальных давлениях через ограждение проходит поток водяного пара (от внутренней поверхности к наружной)-диффузия водяного пара. Летом наоборот.

2. Конвективный перенос водяного пара (с потоком воздуха)

3. Капилярный перенос воды (просачивание) сквозь пористые матер.

4. Гравитационный протечки воды сквозь трещины , отверстия, макропоры.

Паропроницаемость – сво-во материала или конструкции, выполненой из них, пропускать сквозь себя водяной пар.

Коэф.поропроницаемости - Физич. величина численно равная кол-ву пара, прошедшего через пластину при единичной площади, при единичном перепаде давления, при единичной толщине пластины, при единичном времени при перепаде парциального давления на сторонах пластины е 1 Па.. При уменьш. Температуры, мю уменьшается, при повыш.влажности мю увелич.

Сопротивление паропроницанию: R=толщина/мю

Мю -коэф паропроницаемости (определяется по СНИПу 2379 теплотехника)

Капиллярное всасывание воды стройматериалами – обеспечивает постоянный перенос жидкой влаги сквозь пористые материалы из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.

Чем тоньше капилляры, тем больше сила капилярного всасывания, но в целом скорость переноса уменьшается.

Капилярный перенос может быть уменьшен или устранен путем устройства соответствующего барьера (небольш. воздушные прослойка или капилярно-неактивный слой(непористый)).

31. Закон Фика. Коэффициент паропроницаемости

P(количество пара, г) = (eв-eн)F*z*(мю/толщину),

Мю – коэф. паропроницаемости (определяется по СНИПу 2379 теплотехника)

Физич. величина численно равная кол-ву пара, прошедшего через пластину при единичной площади, при единичном перепаде давления, при единичной толщине пластины, при единичном времени при перепаде парциального давления на сторонах пластины е 1 Па.[мг/(м 2 *Па)].Наименьшее мю имеет руберойд 0.00018, наибольшее мин.вата=0,065г/м*ч*мм.рт.ст., оконное стекло и металлы паронепроницаемы, воздух наибольшая паропрониц-ть. При уменьш. Температуры, мю уменьшается, при повыш.влажности мю увелич. Зависит от физич свойства материала и отражает его способность проводить диффундирующий через него водяной пар. Анизотропные материалы имеют разные мю(у дерева вдоль волокон=0,32,поперек=0,6).

Эквивалентное сопротивление паропроницанию ограждения при последовательном расположении слоев. Закон Фика.

Q=(e 1 -e 2)/R n qR n1n =(e n1n-1 -e 2)

32 Расчет распределения парциального давления водяного пара по толщине конструкции.

Теплозащитные характеристики каркасно-тентовых сооружений.

Главный специалист ООО «Компания «Стройинженерсервис»
доктор технических наук А. Б. Федоров.

Начальник кафедры Военного Инженерно-Технического Университета
кандидат технических наук А. И. Тютюнников.

В числе научно-технических задач, решаемых при проектировании отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха каркасно-тентовых и надувных (воздухоопорных) сооружений большое внимание отводится расчету теплопотерь через ограждающие конструкции. Этот расчет, в свою очередь, связан с определением теплозащитных характеристик ограждений этих сооружений:

  • сопротивления теплопередаче Rо, м2∙ 0С/ Вт;
  • воздухопроницаемости lо,кг/м2∙ч;
  • тепловой инерции D.

Схемы ограждающих конструкций каркасно-тентовых и надувных сооружений, применяемых в настоящее время, приведены на рис 1.

Основу ограждающей конструкции каркасно-тентового сооружения составляет сборный металлический рамный каркас, укрываемый одним (внешним) тентом или двумя (внешним и внутренним) тентами из поливинилхлоридного материала (ПВХ) (см. схемы I и II). В решении схемы II между внешним и внутренним тентами образуется воздушная прослойка большой толщины (до 2,0 м).

Ограждающие конструкции надувных сооружений могут иметь один слой ПВХ (схема III) или два слоя ПВХ (схема IV). В последнем случае между двумя слоями ПВХ образуется воздушная прослойка толщиной δв. п.=18 см и более.

Для определения сопротивления теплопередаче R0 ограждающих конструкций каркасно-тентовых и надувных сооружений могут быть применены следующие формулы:

  • для схем ограждающих конструкций I и III:

R0= (1)

  • для схем ограждающих конструкций II и IV:

R0=, (2)

 

где:

  •  α н и αв - коэффициенты теплоотдачи, соответственно, от наружной и внутренней поверхностей ограждения, Вт/м2∙ 0С
  • δс - толщина слоя ПВХ, м;
  • λс -коэффициент теплопроводности слоя ПВХ, Вт/м∙ 0С;
  • Rв. п. - термическое сопротивление воздушной прослойки, м2∙ 0С/ Вт.

Рассмотрим составные части сопротивления теплопередаче R0 рассматриваемых ограждающих конструкций   и оценим их вклад в теплозащитные характеристики ограждений.

Значения коэффициентов теплоотдачи αн и αв рекомендуется принимать:

  • для зимних условий - αн=23 Вт/м2∙ 0С;
  • для внутренних поверхностей стен и потолков - αв=8,7 Вт/м2∙ 0С.

При этом суммарное сопротивление теплопереходу от наружного воздуха к наружной поверхности ограждения и теплопереходу от внутренней поверхности ограждения к внутреннему воздуху сооружения будет равно:

Rα = м2∙ 0С/ Вт

 

Известны следующие теплотехнические характеристики поливинилхлоридного материала:

  • коэффициент теплопроводности - λс =0,16 Вт/м∙0С;
  • объемный вес – γс=1350 кг/м3.

При толщине слоя ПВХ в ограждающей конструкции δс =0,001м его термическое сопротивление составит:

Rc =  м2∙ 0С/ Вт,

т. е. значение Rc весьма мало и вклад слоя ПВХ в теплозащиту ограждающих конструкций (схемы I и III) составит не более 4%. Следовательно для ограждающих конструкций схем I и III Rо= Rα=0,164 м2∙ 0С/ Вт.

В нормативных и справочных документах приводятся значения термического сопротивления воздушных прослоек Rв. п. только при их толщине не более 0,2-0,3 метра. Рассмотрим возможные оценки термического сопротивления воздушных прослоек Rв. п. при толщине от 0,3 до 2,0 метров, предполагая, что оболочки воздушных прослоек замкнуты и герметичны.

Теплообмен в воздушных прослойках происходит конвекцией и излучением. Для определения теплового потока, передаваемого конвекцией (и теплопроводностью) q′к, может быть применена следующая формула: q′к=α′к(tн-tв), (3)

где:

  • α′к – коэффициент теплоотдачи конвекцией и теплопроводностью через воздушную прослойку, Вт/м2∙ 0С. Значение α′к может быть определено по формуле, рекомендованной М. А. Михеевым («Основы теплопередачи» М., 1973):

, (4)

где:

  • ∆t – разность температур на поверхностях воздушного прослойка, 0С;
  • δ - толщина воздушного прослойка, мм.

Результаты расчетов значений α′к для воздушных прослоек большой толщины (до 2 метров) и при разности температур (tв-tн)=400С приведены на графике рис.2.

Тепловой поток через воздушную прослойку излучением можно определить по формуле: qл=(tн-tв)αл, (5)

где:

  • αл - коэффициент теплоотдачи излучением через воздушную прослойку, Вт/м2∙ 0С, равен:

, (6)

где:

  • Сн и Св – коэффициенты излучения поверхностей наружного и внутреннего слоев оболочки. В нашем случае принимаем Сн=Св=5,16 Вт/м2∙ ;
  • Со–коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,7 Вт/м2∙ ;

- температурный коэффициент, зависящий от величены средней температуры воздушной прослойки, значения которого можно установить, зная величины температур tн и tв. Так для холодного периода года г. Санкт-Петербурга:

0С, m=0,77.

Тогда: Спр=4,6 Вт/м2∙ , а αл=4,6ּ0,77=3,54 Вт/м2∙ 0С, которое не зависит от толщины воздушной прослойки.

Термическое сопротивление воздушной прослойки для холодного периода будет равно:

 (7)

Результаты расчетов коэффициентов αл (при Спр=4,6), α′к, термических сопротивлений воздушных прослоек Rв. п. и сопротивлений теплопередаче ограждающих конструкций Rо в зависимости от толщины прослойки δв. п. для холодного периода года условий г. Санкт-Петербурга представлены на графиках рис.2.

 

Результаты расчетов позволяют отметить следующее:

  • вклад в передачу тепла через воздушную прослойку излучением существенно больше, чем конвекций, и может составлять при δв. п.=2,0 метра до 70-75%;
  • при увеличении толщины воздушной прослойки с 0,3 метра до 2,0 метров термическое сопротивление ее повышается не более, чем на 20-25%;
  • вклад воздушной прослойки в сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (схема II и IV) составляет до 50-60%. Это указывает на целесообразность применения замкнутых герметичных воздушных прослоек, образующихся между ПВХ, что обеспечивает создание ограждений с более высокими теплозащитными характеристиками;
  • устанавливаемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций каркасно-тентовых и надувных сооружений (Rо=0,16-0,39 м2∙ 0С/Вт) существенно меньше нормативных значений сопротивления теплопередаче для стен зданий, регламентированных СНиП. Но они практически равны нормативным значениям для светопрозрачных ограждений (фонари, окна и т. п.). Выполнение ограждающих конструкций каркасно-тентовых сооружений с нормативными значениями, рекомендуемых для стен зданий, возможно в случае применения теплоизоляционных материалов, что приведет к удорожанию и существенному увеличению сроков строительства.

Теплозащитные характеристики ограждений зависят от воздухопроницаемости применяемых строительных материалов и в целом от конструкции ограждений. Материал ПВХ, используемый в ограждающих конструкциях каркасно-тентовых и надувных сооружений практически воздухонепроницаем. При расчетных значениях теплового и ветрового напоров ∆Р=1–2 мм. вод. ст. его воздухопроницаемость может составить не более 0,001- 0,004 кг/м2∙ч. Конструкции ограждений каркасно-тентовых и надувных сооружений могут иметь неплотности в местах:

  • сочленение отдельных полотен покрытий из ПВХ;
  • крепления покрытий (тентов) к металлическому каркасу;
  • крепления покрытий (тентов) к фундаменту сооружения.

Через указанные неплотности может инфильтрировать наружный воздух в результате воздействия теплового и ветрового напоров.

Опыт нашего проектирования каркасно-тентового и надувного сооружений, используемых для спортивных площадок (с полезным объемом соответственно ~ 17.000 м3 и 11.200 м3), при котором была осуществлена расчетная оценка возможных неплотностей в ограждающих конструкциях и количеств инфильтрующегося воздуха, позволяет отметить, что кратность воздухообмена в сооружениях в результате инфильтрации наружного воздуха может достигать в холодный период года до ~0,3 1/ч. Вполне очевидно, что степень влияния инфильтрации наружного воздуха на температурно-влажностный режим каркасно-тентовых и надувных сооружений должна устанавливаться на основе результатов испытаний сооружений на герметичность, которые должны производиться после окончания их строительства, а также периодически при их эксплуатации.

Тепловая инерция ограждающих конструкций каркасно-тентовых и надувных сооружений может быть оценена по формулам:

  • при одном слое ПВХ: D1=RcּSc; (9)
  • при двух слоях ПВХ: D2=2RcּSc, (10),

где:

  • Sc – коэффициент теплоусвоения слоя ПВХ, Вт/м2∙ 0С, равный при 24-часовом  периоде 

Принимая Сс=1,26 кДж/кг∙0С, получаем: 

Sc=0,27 Вт/м2∙ 0С

Тогда: D1=0,0063ּ4,5=0,028; D2=2ּ0,0063ּ4,5=0,056.

Представленные результаты оценки тепловой инерции ограждающих конструкций каркасно-тентовых и надувных сооружений свидетельствуют о том, что они по этому показателю относятся к безинерционным ограждениям (к наилегчайшим по степени массивности), для которых расчетная продолжительность холодного отрезка времени составляет не более суток. Ранее действующий СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» в этом случае за расчетную температуру наружного воздуха холодного периода года tн рекомендовал принимать абсолютно-минимальную температуру для рассматриваемого климатического района или, по крайней мере, среднюю температуру наиболее холодных суток. Принятие в качестве расчетной температуры наружного воздуха холодного периода года более высокой температуры (например, средней температуры наиболее холодной пятидневки) будет связано с понижением показателя обеспеченности заданных температурно-влажностных условий в сооружениях.

Критерием для обоснованного выбора расчетного значения температуры наружного воздуха холодного периода года tн при определении теплопотерь каркасно-тентовых и надувных сооружений может быть, по нашему мнению, допустимая продолжительность периода, в течение которого возможно нарушение заданных параметров внутреннего воздуха в сооружениях.

 

Заключение

Результаты анализа теплозащитных характеристик ограждающих конструкций каркасно-тентовых и надувных сооружений свидетельствуют о том, что в настоящее время практически отсутствует нормативная база для их проектирования. В этой связи необходимо обобщить существующий опыт проектирования указанных сооружений с целью совершенствования положений СНиП, направленных на установление:

  • области применения каркасно-тентовых и надувных сооружений;
  • требований к теплозащитным характеристикам их ограждающих конструкций;
  • требований к расчетным значениям температуры наружного воздуха для этих сооружений;
  • требований к допустимым температурно-влажностным условиям в сооружениях и их обеспеченности.

Оптимальная толщина замкнутых воздушных прослоек | Фенкойлы, фанкойлы

Повышение теплозащиты наружных ограждающих конструкций обеспе­чивается устройством замкнутых воздушных прослоек, благодаря чему эф-

* фективно используется теплоизолирующая способность воздуха [31].

Известно, что конвективный перенос тепла через воздушную прослойку снижает теплоизолирующую способность воздуха. Конвективный перенос за­висит от толщины замкнутой воздушной прослойки L, кинематической вязко­сти воздуха у, разности температур поверхностей At, ограничивающих воз­душную прослойку, высоты прослойки Н. В расчетах, как правило, учитыва­ется совместное влияние теплопроводности и конвекции.

Характер изменения термического сопротивления воздушных прослоек в зависимости от ее толщины по различным данным представлен на рис. 1.2. Как следует из рисунка, согласно [89], термическое сопротивление прослойки по­степенно увеличивается до толщины 30 мм, а затем сопротивление воздушной

4 прослойки практически не зависит от толщины. Данные [56] и [110] свиде­

тельствуют об увеличении термического сопротивления воздушной прослойки с. ростом ее толщины. Данные [69] также свидетельствуют об увеличении тер­мического сопротивления межстекольной воздушной прослойки, но только до определенного значения толщины, после которого наблюдается незначитель­ное снижение термического сопротивления воздушной прослойки с увеличе­нием ее толщины. Данные [88] показывают увеличение сопротивления про­слойки до определенного значения ее толщины, а затем термическое сопро­тивление прослойки имеет постоянное значение.

В работе [93] отмечается, что если толщина герметичной вертикальной прослойки становится больше определенного значения, называемого опти­мальной толщиной Loph то дальнейшее увеличение не влияет на теплопередачу

* конвекцией через герметичную воздушную прослойку. При Н<Нкр величину

Ьор! можно определить по формуле:

1

Lopt 0,23′ Hv

0,22

А П

/ И ■

/

/ ^ /

/ □ / ——————— данные

[891

/ * данные

56]

■ / D данные

а/ ———————— данные

.69

/ * данные

88]

% Я, м2-°С/Вт

0,20

0,18

0,16

0,14

0,12

0,10

0,08

Рис. 1.2. Изменение термического сопротивления R воздушной прослойки в зависимости от ее толщины

Рис. 1.3, Зависимость термического сопротивления воздушной прослойки от разности температур At на ее поверхностях при постоянных толщине L и высоте Я прослойки

*

При Н>Нкр:

L в_______________ К____________

^ 54,1 + 0,0 A{gf3Atlv2)»H-HKp)

Величина Нкр в зависимости от At и t0 приведена в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Величина Нкр в зависимости от At и t0

At,

°С

to, °С

5

10

15

20

25

30

Нкг>, м

-20

0,885

0,703

0,614

0,558

0,518

0,478

-10

0,929

0,737

0,644

0,585

0,543

0,511

0

0,984

0,780

0,681

0,619

0,575

0,541

+10

1,038

0,824

0,720

0,654

0,607

0,571

+20

1,095

0,869

0,759

0,689

0,640

0,602

Влияние разности температур At между поверхностями остекления на оп­тимальную толщину воздушной прослойки Lop( представлено в таблице 1.3. Видно, что с увеличением разности температур At толщина прослойки Lopi уменьшается. Здесь же приводятся расчетные данные об изменении ак и Rnp.

Таблица 1.3

Изменение ак> Rnp, Lopt в зависимости от разницы температур At

и

о

5

10

15

20

25

30

ак, Вт/(м2-°С)

1,34

1,60

1,78

1,93

2,05

2,16

R£h, м2-°С/Вт

0,191

0,182

0,176

0,172

0,168

0,165

Loot, м

0,0183

0,0153

0,0137

0,0127

0,0119

0,0113

При постоянных толщине L и высоте Н прослойки, но переменной разно­сти температур At термическое сопротивление прослойки уменьшается с уве­личением At (рис. 1.3). Данные рассчитаны по формуле NuL-0,258Gri’25(H/L)~ 0,25 при средней температуре в прослойке 283°К, L=16 мм и Я=500 мм.

Влияние высоты воздушной прослойки Н на величину Lopt ПРИ опреде­ленной разности температур At имеет слабовыраженный характер, так как в

формуле (1.7) высота прослойки входит в степени 0,25. Увеличение высоты, при других постоянных величинах, ведет к незначительному увеличению Lopt.

Таким образом, изменение термического сопротивления воздушного за­зора может достигаться изменением основного параметра — толщины воздуш­ного зазора, т. е. расстояния между стеклами. Экспериментально и расчетным путем показано, что минимальное значение теплопотерь воздушного зазора достигается при расстоянии порядка 12-14 мм [89].

Posted in Теплопередача и оконные заполнители

Преимущества использования PIR-теплоизоляции с теплоотражающим покрытием

/ 09.07.2018

Большинство застройщиков заинтересованы в повышении энергоэффективности загородного дома. Помимо уменьшения расходов на энергоносители, слой утеплителя повышает комфортность проживания в коттедже. Т.к. современный строительный рынок предлагает массу теплоизоляционных материалов, покупатели хотят выбрать наиболее эффективный продукт. Такая теплоизоляция должна иметь низкий коэффициент теплопроводности, долгий срок службы, устойчивость к влаге и отражать тепловой поток внутрь помещения. Это позволяет сократить теплопотери и, тем самым, увеличить теплоэффективность ограждающей конструкции.

Поэтому в рамках данной статьи мы ответим на следующие вопросы:
• Почему PIR-теплоизоляция это — энергоэффективный утеплитель.
• Как фольгированный слой, за счет отражения, дополнительно сохраняет тепло.
• Как рассчитать экономическую выгоду утепления PIR-теплоизоляцией.

С каждым годом увеличивается стоимость энергоносителей и не всем доступен магистральный газ. В связи с этим перед любым владельцем загородного дома возникает вопрос, как сократить затраты на отопление. Одним из вариантов может стать строительство энергоэффективного дома, где все потери тепла сведены к минимуму.

Это тем более актуально, т.к. в соответствии с приказом Минстроя России от 17.11.2017 №1550 «Об утверждении Требований энергетической эффективности зданий, строений, сооружений», в РФ взят курс на последовательное уменьшение удельного расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию. Из приказа следует, что одним из методов снижения энергопотребления, т.е. сохранения энергии, является применение эффективной теплоизоляции.

Но, помимо самого слоя теплоизоляции, при утеплении стен изнутри, например, каркасных домов, лоджий, балконов, а также бань и саун, не следует забывать о роли в общем теплосопротивлении конструкции лучистого теплообмена.

Антон Борисов Специалист компании ТЕХНОНИКОЛЬ

Согласно классической теории теплопередачи, одной из её составляющих, наряду с теплопроводностью и конвекцией, является тепловое излучение (также называемое лучеиспускание, радиация, инфракрасные лучи и т.д.). Этот способ представляет собой теплоперенос в виде электромагнитных волн с двойным взаимным превращением тепловой энергии в лучистую на поверхности тела, излучающего тепло, и лучистой энергии в тепловую на поверхности тел, поглощающих лучистую теплоту. Т.е. часть тепла, которое стремится вырваться наружу, отражается блестящими, фольгированными поверхностями и остается внутри помещений.

Ограничение передачи лучистой энергии является существенным резервом повышения тепловой защиты строительных ограждающих конструкций.

О важности учета этой составляющей говорится в ГОСТ Р 56734-2015 «Национальный стандарт Российской Федерации. Здания и сооружения. Расчет показателя теплозащиты ограждающих конструкций с отражательной теплоизоляцией».

Важно: Настоящий стандарт устанавливает методы расчета сопротивления теплопередаче наружных ограждающих конструкций помещений жилых, общественных, административных, бытовых, сельскохозяйственных, производственных зданий и сооружений с отражательной теплоизоляцией (а также замкнутой воздушной прослойки), применение которой позволяет повысить их тепловую защиту.

Прежде чем разобраться в экономической целесообразности использования PIR-теплоизоляции с отражающей поверхностью, нужно понять, что это за материал.

belka605 Участник FORUMHOUSE

В интернете я увидел PIR-утеплитель на основе жесткого полиуретана — полиизоцианурата. Снаружи плит с двух сторон есть обкладка из фольги. Характеристики материала по теплопроводности лучше, чем у ППС и ЭППС. При воздействии огня утеплитель не горит, а обугливается его внешний слой и, тем самым, появляется защитный слой, препятствующий горению внутренних слоёв полимера. Так ли это на самом деле, и вообще, что это за материал, и для чего нужна фольга?


Антон Борисов

PIR-утеплитель — это современный теплоизоляционный материал, обладающий одним из самых низких коэффициентов теплопроводности λ= 0,021 (Вт/м∙К*). Материал практически не впитывает влагу, не гниёт, не подвержен биопоражениям и сохраняет свои теплоизоляционные свойства на протяжении всего срока службы – более 50 лет. Одним из достоинств PIR является то, что его можно отнести к классу отражательной теплоизоляции.

*Теплопроводность, измеренная в течение 24 часов с момента выпуска продукции

Эффективность PIR-теплоизоляции выражается в экономии внутреннего пространства за счет применения меньшей толщины теплоизоляционного материала (ТИМ). Так, разница в требуемых толщинах тепловой изоляции из разных материалов будет напрямую зависеть от коэффициентов теплопроводности. Т.е., чтобы хорошо утеплить балкон, потребуется меньший слой утеплителя, а это прямая экономическая выгода, за счет сохранения внутренней полезной площади.


Утепляя PIRом среднестатистический балкон, можно получить выигрыш в пространстве более 0,5 кв. м.

Еще одно отличие PIR — технологическое покрытие с обеих сторон специальной алюминиевой паро/гидронепроницаемой фольгой, обладающей низким коэффициентом излучения поверхности (менее 0,5 Вт/м2К4). По сравнению с большинством представленных на рынке заменителей фольги, выполненных из лавсана с нанесением металлического напыления, важным преимуществом полноценной алюминиевой фольги является низкая относительная степень черноты в инфракрасной области (коэффициент отражения 95-98%). Так как фактор эмиссивности материала, т.е. поглощения лучей, чрезвычайно мал, в строительных конструкциях, утепленных PIR, происходит существенное ограничение лучистой составляющей теплопереноса.

Такие конструкции обладают «тепловым эффектом термоса», приводящим к снижению теплопотерь и значительной экономии энергоресурсов. Еще одним достоинством материала являются наличие замковых соединений в виде L-кромок, что повышает герметичность стыкования плит и возможность использования внутреннего фольгированного слоя утеплителя как надежного пароизоляционного слоя.

Антон Борисов

Наибольшего эффекта от отражательной изоляции можно добиться в тех областях строительства, где есть внутреннее лучистое тепло, которое можно вернуть обратно в утепленное помещение. При этом важным условием является наличие воздушного зазора между утеплителем и внутренней отделкой.

Ключевой показатель повышения эффективности изоляции с фольгированием – повышение термического сопротивления воздушной прослойки, находящейся снаружи от фольгированного утеплителя.

Особенности расчета ограждающих конструкций, утеплённых PIR-теплоизоляцией

Чтобы разобраться в нюансах расчета термического сопротивления стены, имеющей воздушную прослойку и теплоотражающий слой PIR нужно понять, что теплообмен включает в себя три вида передачи тепла:

  • теплопроводность;
  • конвекцию;
  • излучение.

Теплопроводность — теплофизическая характеристика материала — т.е. свойство передавать теплоту за счет непосредственного соприкосновения между частицами материала и численно равная плотности теплового потока через поверхность, перпендикулярную тепловому потоку в материале при градиенте температуры 1 Вт/°C.

Конвекция — перенос теплоты движущимися частицами жидкости или газа, обусловленный разностью температур и разной плотностью среды.

Излучение — перенос энергии в виде электромагнитных волн между двумя взаимно излучающими поверхностями, обусловленный температурой и оптическими свойствами поверхностей, излучающих тел.

За основу для расчета принимаем конструкцию балкона, утепленного PIR-теплоизоляцией изнутри.



Номер слоя
изнутри
наружу

Наименование

Характеристики слоя

1

Обшивка с
внутренней
стороны
евровагонкой

Толщина - 13 мм λБ =0,18 Вт/(м°С) Коэффициент излучения поверхности - 4,44 Вт/(м2К4)

2

Замкнутая
воздушная
прослойка

Толщина 20(50) мм                Термическое сопротивление –           0,14 м2 °С/Вт

3

PIR

Толщина 40 мм
λБ =0,023 Вт/(м°С)
Коэффициент излучения поверхности -
0,37 Вт/(м2К4)

4

Экран
лоджии/балкона -
кладка из
полнотелого
кирпича

Толщина 1 кирпич или 250 мм
λБ =0,81 Вт/(м°С)

5

Температура
внутреннего
воздуха составляет
20 C

                                    - 

  Итого, чтобы вычислить термическое сопротивление строительной конструкции, включающей в состав отражательную изоляцию, следует найти теплосопротивление каждого слоя, включая термическое сопротивление замкнутой воздушной прослойки с фольгированным утеплителем.

Антон Борисов

Таким образом, на основе последовательного теплотехнического расчёта многослойной стены с учётом последовательного отражения и поглощения лучистого потока, можно вычислить фактическое термическое сопротивление воздушных прослоек, с одной стороны которых расположена фольгированная теплоизоляция.

Теплотехнический расчет воздушной прослойки определенной толщины следует проводить с учетом многократного отражения и поглощения тепловой энергии.

Данные расчетов и величины теплосопротивления приведены в таблице ниже.

Название конструкции

Термическое сопротивление воздушной прослойки

Соотношение

Стена утеплителем без фольги

0,140 м2 ·°C/Вт

100%

Стена с воздушной прослойкой 20мм

0,485 м2 ·°C/Вт

347%

Стена с воздушной прослойкой 50мм

0,571 м2 ·°C/Вт

408%


Вывод: наличие замкнутой воздушной прослойки, ограниченной с внутренней стороны фольгированным утеплителем, позволяет повысить термическое сопротивление всей конструкции стены.

https://www.forumhouse.ru/articles/house/8213

2.1.1. Теплоизоляция / внешние стены / методология 9000 1

Основные понятия, параметры
и метод расчета

Основные понятия, параметры и методика расчета:
  • Методика расчета значения коэффициента теплоотдачи - текст № 4
  • Методика комплексных тепловых расчетов с учетом тепловых мостов
  • Конструкция наружных стен по влагозащите
  • Проектирование внутренних утепленных наружных стен

Значение коэффициента теплопередачи рассчитывается с использованием метода, указанного в стандарте PN-EN ISO 6946.Этот метод позволяет рассчитать тепловое сопротивление и коэффициент теплопередачи компонентов плоских зданий и строительных элементов, за исключением дверей, окон и других стеклянных компонентов и элементов, через которые тепло передается земле, например, полы на земле и стены подземная часть здания. Суть понимания методологии простых тепловых расчетов и примеров, содержащихся в этой главе, заключается в том, что проектировщик усваивает некоторые необходимые термины.

В тепловых расчетах мы используем следующие термины:
  • строительный элемент - строительный элемент или его часть,
  • перегородка здания - это конструкция, отделяющая помещение от внешней среды или другого помещения,
  • термически однородный слой - слой постоянной толщины, с однородными тепловыми свойствами или такими, которые можно считать однородными,
  • коэффициент теплопередачи [U] - тепловой поток в установившемся режиме, деленный на площадь поверхности и разность температур с обеих сторон системы,
  • тепловое сопротивление перегородки - сумма всех тепловых сопротивлений слоев материала перегородки,
  • общее тепловое сопротивление [R T ] - это сумма тепловых сопротивлений всех слоев материала перегородки вместе с сопротивлениями теплопередаче,
  • расчетное тепловое сопротивление [R] - значение теплового сопротивления строительного изделия при определенных внешних и внутренних условиях, которое может рассматриваться как типичное функциональное свойство этого изделия после включения в строительный компонент,
  • сопротивление теплопередаче на поверхности R si (внутреннее), R se (внешнее), в зависимости от направления движения воздуха [таблица 1 PN EN ISO 6946: 2008],
  • термическое сопротивление воздушного пространства R г - зависит от толщины щели и ее вентиляции [таблица 2 PN EN ISO 6946: 2008],
  • коэффициент поверхностной теплопередачи [ч] количество теплового потока, деленное на разницу температур между двумя средами, особенно используемое для расчета коэффициента теплопередачи при передаче или вентиляции.

Принцип метода расчета, приведенный в стандарте PN ISO 6946, заключается в следующем:
  • определение термического сопротивления каждой термически однородной части строительного компонента,
  • суммируя эти отдельные сопротивления, чтобы получить общее тепловое сопротивление компонента, включая (при необходимости) сопротивления теплопередаче на внешней и внутренней поверхностях.

Термическое сопротивление отдельных частей рассчитывается согласно пункту 5.1. Стандарт PN ISO 6946: 2008.В большинстве случаев приняты значения сопротивления теплопередаче поверхности, приведенные в 5.2. В Приложении A представлены подробные процедуры для поверхностей с низким коэффициентом излучения, удельной скорости ветра и неплоских поверхностей. В этом международном стандарте воздушные слои могут рассматриваться как термически однородные. Значения термического сопротивления больших слоев воздуха, ограниченных поверхностями с высокой излучательной способностью, приведены в 5.3. Процедуры для других случаев приведены в Приложении B стандарта.

Сопротивления слоев суммируются следующим образом:
  • для компонентов, состоящих из термически однородных слоев, общее тепловое сопротивление получается в соответствии с 6.1 (формула 1), а коэффициент теплопередачи в соответствии с главой 7,
  • для компонентов, по крайней мере, с одним термически неоднородным слоем, общее тепловое сопротивление получается в соответствии с 6.2, а коэффициент теплопередачи в соответствии с главой 7,
  • для компонентов со слоем переменной толщины коэффициент теплопередачи и / или общее тепловое сопротивление рассчитываются в соответствии с приложением C стандарта.

Наконец, при необходимости учитываются поправки на коэффициент теплопередачи в соответствии с Приложением D, чтобы учесть влияние пустот в изоляции, механических креплений, проходящих через слой изоляции, и атмосферных осадков на перевернутых крышах.
Термическое сопротивление однородных слоев
Суммарное тепловое сопротивление перегородки здания описывается формулой:
R T = R si + R 1 + R 2 +… + R n + R se (1)
где:
  • R si - сопротивление теплопередаче на внутренней поверхности перегородки [(м 2 ∙ K) / Вт],
  • R se - сопротивление теплопередаче на внешней поверхности перегородки [(м 2 ∙ K) / Вт],
  • R 1 , R 2 ,…, R n - расчетное термическое сопротивление каждого слоя [(м 2 ∙ K) / Вт].
Сопротивления теплопередаче на внутренней и внешней поверхностях данной перегородки, в зависимости от направления потока теплового потока, можно найти в таблице 1 стандарта [PN ISO 6946].

Таблица 4. Сопротивление теплопередаче на поверхности в соответствии с [PN EN ISO 6946].
Сопротивление теплопередаче
2 ∙ K / Вт]
Направление теплового потока
вверх уровней вниз
R si 0,10 0,13 0,17
R SE 0,04 0,04 0,04


Зная полное тепловое сопротивление анализируемой перегородки, рассчитываем ее коэффициент теплопередачи U [Вт / (м 2 ∙ K)]:
(2)
При определении коэффициента теплопередачи перегородки необходимо учитывать три поправки, указанные в PN ISO 6946.Поправка отличается:
  • негерметичность изоляционного слоя,
  • Крепеж механический, протыкающий изоляционный слой,
  • Применение кровли с перевернутым ярусом.
Термическое сопротивление перегородок с однородным и неоднородным слоями
Тепловое сопротивление перегородки с однородными и неоднородными слоями в структуре (например, деревянной кровли с утеплителем между стропилами) рассчитывается упрощенным методом в соответствии со стандартом [3].В этом методе перегородка намеренно разделяется на адиабатическую (перпендикулярную поверхности перегородки) и изотермическую (параллельную поверхности перегородки) плоскости. В результате этого разделения возникли так называемые верхний конец (адиабатические плоскости) и нижний конец (изотермические плоскости) полного теплового сопротивления, определяемого согласно приведенному ниже выражению.
(3)
где:
  • R ' T - верхний предел общего термического сопротивления [м 90 126 2 90 127 ∙ К / Вт],
  • R '' T - нижний предел общего термического сопротивления [м 90 126 2 90 127 ∙ К / Вт].
В результате применения упрощенного метода анализируемая составляющая делится на
на слои и вырезки. Каждый сегмент перегородки имеет относительную площадь поверхности. Сумма относительных площадей всех составляющих срезов равна единице.
(4)
где:
  • f a , f b ,…, f q - относительная площадь каждой секции данного раздела [-].
Верхний предел полного теплового сопротивления (при условии, что все плоскости перпендикулярны
к поверхности анализируемой перегородки являются адиабатическими) определяется согласно следующему выражению:
(5)
где:
  • R Ta , R Tb ,…, R Tq - суммарное термическое сопротивление каждого сектора, определяемое по формуле (40) [м 2 ∙ К / Вт].
Нижний предел полного теплового сопротивления (при условии, что все параллельные поверхности раздела изотермические) определяется по следующей формуле:
(6)
При определении нижнего предела рассчитайте эквивалентное термическое сопротивление R и каждого неоднородного слоя.
(7)
где:
  • R aj , R bj ,…, R qj - термическое сопротивление секций, образующих j-й неоднородный слой в заданном компоненте [м 2 ∙ K / Вт].
Скорректированный коэффициент теплопередачи с учетом вышеуказанных поправок рассчитывается по следующей формуле:
(8)

(9)

где:
  • ΔU г - поправка на воздушные пустоты [Вт / (м 2 ∙ K)],
  • ΔU f - поправка за счет механического крепления [Вт / (м 2 ∙ K)],
  • ΔU r - поправка на перевернутую крышу [Вт / (м 2 ∙ K)].

Поправка на воздушные пустоты
Согласно стандарту воздушные пустоты определяются как воздушные пространства в теплоизоляции перегородки или между теплоизоляцией и прилегающей конструкцией. Есть две основные категории воздушных пустот:
  • зазоры между изоляционными листами, досками или матами или между изоляцией
    и элементами конструкции по направлению к тепловому потоку,
  • углубления в изоляции или между изоляцией и конструкцией, перпендикулярные направлению теплового потока.

Поправка ΔU г рассчитывается по следующей формуле:
(10)
где:
  • R 1 - термическое сопротивление слоя, содержащего зазоры [(м 2 ∙ K) / Вт],
  • R T, h - полное термическое сопротивление детали без тепловых мостов [м 2 ∙ K / Вт],
  • ΔU »- значение, принятое в соответствии с табл.№ 2. [Вт / (м 2 ∙ K)].

Табл.5. Значения коэффициента ΔU '' для определения поправки на воздушные пустоты в соответствии со стандартом [PN ISO 6946: 2008].
Уровень Описание ΔU "
[Вт / (м 2 ∙ K)]
0 Нет воздушных пустот внутри изоляции или там, где есть только небольшие воздушные пустоты, которые не оказывают существенного влияния на коэффициент теплопередачи. 0,00
1 Воздушные зазоры, проходящие от горячей стороны изоляции к холодной, но не вызывающие циркуляции воздуха между горячей и холодной сторонами изоляции. 0,01
2 Воздушные зазоры между теплой и холодной сторонами изоляции, включая те полости, которые позволяют воздуху свободно циркулировать между горячей и холодной сторонами изоляции. 0,04

Поправка на механический крепеж
Поправка на коэффициент U из-за механических креплений рассчитывается одним из двух способов:
  • детальный расчет,
  • примерная процедура.
Формула для подробного расчета выглядит следующим образом:
(11)
где:
  • n f - количество соединителей на 1 м 2 [1 / m 2 ],
  • χ - точечный коэффициент теплоотдачи [Вт / К].
В приближенной методике поправка рассчитывается по следующей зависимости:
(12)
где:
  • α = 0,8 (если крепеж полностью проникает в слой теплоизоляции),
  • α = (для врезного фитинга),
  • λ f - коэффициент теплопроводности соединителя [Вт / (м ∙ K)],
  • A f - площадь сечения одного разъема [м 2 ],
  • d 0 - толщина изоляционного слоя с соединителем [м],
  • d 1 - длина соединителя, проходящего через изоляционный слой [м],
  • R 1 - термическое сопротивление изоляционного слоя, пронизанного соединителями [(м 2 ∙ K) / Вт],
  • R T, h - полное термическое сопротивление компонента без учета тепловых мостов [m 2 ∙ K / W].
В инструкциях [11, 12] предлагается простой метод расчета надбавки к коэффициенту теплопередачи за счет механических соединителей, полезный для практических приложений: c 90 120 90 107 p 90 120 = 0,002 Вт / K для соединителей из нержавеющей стали. с пластмассовой головкой искусственной и соединителями с воздушным зазором на головке винта,
  • c p = 0,004 Вт / K для соединителей из оцинкованной стали с головкой, покрытой пластиком,
  • c p = 0,008 Вт / К для других металлических креплений.

Поправка на перевернутую крышу
Поправка, возникающая в результате протекания воды между изоляцией и гидроизоляционной мембраной, определяется следующим соотношением:
(13)
где:
  • p - среднее значение осадков в течение отопительного сезона, основанное на данных, соответствующих местности или предоставленных местными, региональными или национальными нормативными актами или другими национальными документами или стандартами [мм / день],
  • f - коэффициент дождя, при котором фракция p достигает гидроизоляционной мембраны [-],
  • x - коэффициент увеличения тепловых потерь от воздействия дождевой воды на мембрану [Вт ∙ день / (м 2 ∙ K ∙ мм)],
  • R 1 - термическое сопротивление изоляционного слоя над гидроизоляционной мембраной [м 2 ∙ К / Вт],
  • R T - общее тепловое сопротивление конструкции до внесения поправки [м 2 ∙ K / Вт].
.

Вентиляционный зазор - Деревянное домостроение - портал для любителей деревянного строительства

При использовании рифленого пенополистирола обратите внимание на количество отверстий в стартовой планке.

Вентиляционный зазор под слоем полистирола по стандарту EN ISO 6946 - октябрь 2017 г. Строительные компоненты и строительные элементы. Тепловое сопротивление и коэффициент теплопередачи. Расчетный метод.

Невентилируемая воздушная прослойка.

Слой невентилируемого воздуха - это слой, в котором воздуху не разрешено течь.

Воздушный слой без теплоизоляции между ним и внешней средой, с небольшими отверстиями для внешней среды, также может считаться невентилируемым, если эти отверстия не предусмотрены для постоянного потока воздуха через слой и их поверхность. площадь не превышает 500 мм. 2 на 1 метр длины, для вертикальных слоев воздуха.

Отверстия в полосе диаметром 2 мм - r = 1 мм - 3,14 x (1 x 1) = 3,14 мм2 - 500: 3,14 = 159 0 отверстий

Отверстия в полосе диаметром 3 мм - r = 1,5 мм - 3,14 x (1,5 x 1,5) = 7,06 мм2 - 500: 7,06 = 71 отверстие

Отверстия в полосе диаметром 4 мм - r = 2 мм - 3,14 x (2 x 2) = 12,56 м2 - 500: 12,56 = 39 отверстий

При использовании стартовой полосы с количеством вентиляционных отверстий - общей площадью менее 500 мм 2 на погонный метр полосы - термическое сопротивление слоя невентилируемого воздуха добавляется к сумме термическое сопротивление отдельных слоев материала.

Значение сопротивления слоя невентилируемого воздуха зависит от толщины этого слоя и определяется на основе табличных значений.

Плохая вентиляция воздушной прослойки

Плохо вентилируемый воздушный слой - это слой, в котором можно ограничить поток наружного воздуха через отверстия с площадью поверхности в следующих пределах:

-> 500 мм 2 , но <1500 мм 2 на метр длины, для вертикальных слоев воздуха.

Расчетное тепловое сопротивление плохо вентилируемого воздушного слоя составляет половину соответствующего значения, указанного в соответствующем стандарте (таблица 2). Однако, если тепловое сопротивление между воздушным слоем и внешней средой превышает 0,15 м 2 К / Вт, замените расчетное значение на 0,15 м 2 К / Вт.

Отверстия в полосе диаметром 2 мм - r = 1 мм - 3,14 x (1 x 1) = 3,14 мм2 - 500/1500: 3,14 = 159/477 отверстий

Отверстия в полосе диаметром 3 мм - r = 1,5 мм - 3,14 x (1,5 x 1,5) = 7,06 мм2 - 500/1500: 7,06 = 71/212 отверстий

Отверстия в полосе диаметром 4 мм - r = 2 мм - 3,14 x (2 x 2) = 12,56 мм2 - 500/1500: 12,56 = 39/119 отверстий

Использование стартовой полосы с несколькими вентиляционными отверстиями - общей площадью> 500 мм 2 , но <1500 мм 2 на погонный метр полосы - общее термическое сопротивление компонента с плохо вентилируемым Слой воздуха определяется линейной интерполяцией между значениями для плохо вентилируемой щели и хорошо вентилируемой.

Хорошо вентилируемая воздушная прослойка

Хорошо вентилируемый воздушный слой - это слой, в котором площадь отверстий между ним и внешней средой превышает:

-> 1500 мм 2 на метр длины, для вертикального слоя воздуха.

Общее тепловое сопротивление элемента здания с хорошо вентилируемым воздушным слоем рассчитывается путем игнорирования теплового сопротивления этого слоя и других слоев между ним и внешней средой и добавления значения внешнего сопротивления теплопередаче, соответствующего стационарному воздух (т.е.равно сопротивлению теплопередаче на внутренней поверхности этого компонента)

Отверстия в стартовой полосе диаметром 2 мм - r = 1 мм - более 477 отверстий

Отверстия в стартовой полосе диаметром 3 мм - r = 1,5 мм - более 212 отверстий

Отверстия в стартовой полосе диаметром 4 мм - r = 2 мм - более 119 отверстий

При использовании стартовой полосы с несколькими вентиляционными отверстиями - общей площадью более 1500 мм 2 на погонный метр полосы - общее тепловое сопротивление следует рассчитывать без учета теплового сопротивления воздуха. слой и все слои между воздушным слоем и внешней средой и добавление внешнего теплового сопротивления
, соответствующего:
 неподвижному воздуху;
 или, как вариант, значения Rsi.

Вестник

Для укладки пенополистирола на фасад с воздушным зазором - невентилируемый или плохо вентилируемый - 90 134 90 133 при расчете коэффициента теплопроводности стен 90 134 - 90 133, стартовые планки с проемами общей площадью 90 134 90 133 менее 1500 мм 90 134 90 133 2 90 134 90 133 на один погонный метр полосы. 90 134

В случае использования стартовых полос с отверстиями в общем количестве более 1500 мм 2 на длине одного погонного метра полосы

или без использования стартовой ленты

слой полистирола вообще не может быть учтен при расчете коэффициента U перегородки.

Войцех Нитка - Январь 2018

.

Теплоизоляция воздушных зазоров. Термическое сопротивление воздушного зазора Воздушный зазор

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха λ в зависимости от температуры при нормальном атмосферном давлении.

Значение теплопроводности воздуха необходимо при расчете теплопередачи и учитывается в числах подобия, таких как числа Прандтля, Нуссельта и Био.

Теплопроводность выражена в размерах и дана для газообразного воздуха в диапазоне температур от -183 до 1200 ° C.Например, при 20 ° C и нормальном атмосферном давлении теплопроводность воздуха составляет 0,0259 Вт / (м2) .

При низких температурах ниже нуля охлажденный воздух имеет низкую теплопроводность, например, при минус 183 ° C она составляет всего 0,0084 Вт / (м · град).

По таблице видно, что теплопроводность воздуха увеличивается с повышением температуры ... Так при повышении температуры от 20 до 1200 ° C значение теплопроводности воздуха увеличивается с 0,0259 до 0,0915 Вт / (м град), что более чем в 3,5 раза.

Теплопроводность воздуха в зависимости от температуры - таблица
t, ° С λ, Вт / (м град) т, ° С λ, Вт / (м град) т, ° С λ, Вт / (м град) т, ° С λ, Вт / (м град)
-183 0,0084 -30 0,022 110 0,0328 450 0,0548
-173 0,0093 -20 0,0228 120 0,0334 500 0,0574
-163 0,0102 -10 0,0236 130 0,0342 550 0,0598
-153 0,0111 0 0,0244 140 0,0349 600 0,0622
-143 0,012 10 0,0251 150 0,0357 650 0,0647
-133 0,0129 20 0,0259 160 0,0364 700 0,0671
-123 0,0138 30 0,0267 170 0,0371 750 0,0695
-113 0,0147 40 0,0276 180 0,0378 800 0,0718
-103 0,0155 50 0,0283 190 0,0386 850 0,0741
-93 0,0164 60 0,029 200 0,0393 900 0,0763
-83 0,0172 70 0,0296 250 0,0427 950 0,0785
-73 0,018 80 0,0305 300 0,046 1000 0,0807
-50 0,0204 90 0,0313 350 0,0491 1100 0,085
-40 0,0212 100 0,0321 400 0,0521 1200 0,0915

Теплопроводность жидкого и газообразного воздуха при низких температурах и давлениях до 1000 бар

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при низких температурах и давлениях до 1000 бар.
Коэффициент теплопроводности выражается в Вт / (м · град), диапазон температур от 75 до 300K (от -198 до 27 ° C).

Значение теплопроводности воздуха в газообразном состоянии увеличивается с увеличением давления и температуры.
Воздух в жидком состоянии имеет тенденцию к снижению коэффициента теплопроводности с повышением температуры.

Строка под значениями в таблице показывает переход от жидкого воздуха к газу - числа под линией относятся к газу, а числа вверху - к жидкости.
Изменение агрегатного состояния воздуха существенно влияет на значение коэффициента теплопроводности - , теплопроводность жидкого воздуха намного выше .

Теплопроводность в таблице дана в степени 10 3. Не забудьте разделить на 1000!

Теплопроводность газообразного воздуха при температуре от 300 до 800 К и различных давлениях

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при различных температурах, в зависимости от давления, от 1 до 1000 бар.
Теплопроводность выражается в Вт / (м · град), диапазон температур от 300 до 800 К (от 27 до 527 ° C).

По таблице видно, что с повышением температуры и давления теплопроводность воздуха увеличивается.
Будьте осторожны! Теплопроводность в таблице дана в степени 10 3. Не забудьте разделить на 1000!

Теплопроводность воздуха при высоких температурах и давлениях от 0,001 до 100 бар

В таблице приведены значения теплопроводности воздуха при высоких температурах и давлениях от 0,001 до 1000 бар.
Теплопроводность выражается в Вт / (м · град), диапазон температур от 1500 до 6000К (от 1227 до 5727 ° C).

При повышении температуры молекулы воздуха диссоциируют, и максимальное значение его теплопроводности достигается при давлении (разряде) 0,001 атм. и температура 5000К.
Внимание: будьте осторожны! Теплопроводность в таблице дана в степени 10 3. Не забудьте разделить на 1000!

Слои, материалы

(запись в таблице SP)

Термическое сопротивление

и =  и / л и , м2 × ° С / Вт

Тепловая инерция

D и = R и с и

Сопротивление передаче пара

wp, ja =  и / м и , м2 × чПа / мг

Внутренний пограничный слой

Штукатурка внутренняя цементно-песчаная.раствор (227)

Железобетон (255)

Плиты из минеральной ваты (50)

Воздушный зазор

Наружное сито - керамогранит

Внешний пограничный слой

Итого ()

* - без учета паропроницаемости швов экрана

    Термическое сопротивление замкнутого воздушного зазора принимается по таблице 7 СП.

    Принимаем коэффициент тепловой неоднородности конструкции r = 0,85, тогда требуется r / r = 3,19 / 0,85 = 3,75 м 2 × ° C / Вт и требуемая толщина изоляции

0,045 (3,75 - 0,11 - 0,02 - 0,10 - 0,14 - 0,04) = 0,150 м.

    Принять толщину изоляции  3 = 0,15 м = 150 мм (кратно 30 мм) и добавить в таблицу. 4.2.

Выводы:

    По сопротивлению теплопередаче конструкция соответствует стандартам, так как приведенное сопротивление теплопередаче составляет r 0 r выше требуемого значения r требуется :

r 0 r = 3,760,85 = 3,19> r требуется = 3,19 м2 × ° C / Вт.

4.6. Определение тепловлажностного режима вентилируемого воздушного зазора

Определение скорости движения и температуры воздуха в прослойке

    Чем длиннее (выше) прокладка, тем больше скорость движения воздуха и его расход, а значит, и эффективность отвода влаги. С другой стороны, чем длиннее (выше) распорка, тем больше вероятность недопустимого скопления влаги в изоляции и на экране.

    Расстояние между впускным и выпускным отверстиями (высота проставки) принимается равным n = 12 м.

    Средняя температура воздуха в прослойке T 0 изначально принята равной

    . 90 520

    T 0 = 0,8 T ext = 0,8 (-9,75) = -7,8 ° C.

      Скорость воздуха в слое, когда приточно-вытяжные отверстия находятся на одной стороне здания:

    где  - сумма местных аэродинамических сопротивлений для воздушного потока на входе, на изгибах и на выходе проставки; в зависимости от дизайнерского решения фасадной системы = 3... 7; берем = 6.

      Площадь поперечного сечения распорки с условной шириной b = 1 м и принятой толщиной (в таблице 4.1) = 0,05 м: F = b = 0,05 м2.

      Эквивалентный диаметр воздушного зазора:

      Коэффициент теплоотдачи поверхности воздушной прослойки a 0 изначально принимается в соответствии с п. 9.1.2 СП: a 0 = 10,8 Вт / (м 2 × ° С).

      90 520

      (м2 × ° С) / Вт,

      K внутренний = 1/ r 0, int = 1 / 3,67 = 0,273 Вт / (м 2 × ° С).

      (м2 × ° С) / Вт,

      K int = 1/ r 0, int = 1 / 0,14 = 7,470 Вт / (м2 × ° C).

      0,35120 + 7,198 (-8,9) = -64,72 Вт / м2,

      0,351 + 7,198 = 7,470 Вт / (м2 × ° C).

      где из - удельная теплоемкость воздуха, из = 1000 Дж / (кг × ° С).

        Средняя температура воздуха в прослойке отличается от принятой ранее более чем на 5%, поэтому поясняем расчетные параметры.

        Скорость воздуха в прослойке:

        90 520

        Вт / (м 2 × ° С).

        (м2 × ° С) / Вт,

        K внутренний = 1/ r 0, int = 1 / 3,86 = 0,259 Вт / (м 2 × ° С).

        (м2 × ° С) / Вт,

        K int = 1/ r 0, int = 1 / 0,36 = 2,777 Вт / (м 2 × ° С).

        0,25920 + 2,777 (-9,75) = -21,89 Вт / м2,

        0,259 + 2,777 = 3,036 Вт / (м2 × ° C).

          Уточняем среднюю температуру воздуха в прослойке несколько раз, пока значения в соседних итерациях не различаются более чем на 5% (таблица 4.6).

          90 520

          .
          1.3 Здание как единая энергосистема.
          2. Передача тепла и влаги через внешние ограждения.
          2.1 Основы теплопередачи в здании.
          2.1.1 Теплопроводность.
          2.1.2 Конвекция.
          2.1.3 Радиация.
          2.1.4 Термическое сопротивление воздушного зазора.
          2.1.5 Коэффициенты теплоотдачи на внутренней и внешней поверхностях.
          2.1.6 Теплопередача через многослойную стену.
          2.1.7 Пониженное сопротивление теплопередаче.
          2.1.8 Распределение температуры в поперечном сечении ограждения.
          2.2 Влажный режим окружающих конструкций.
          2.2.1 Причины сырости заборов.
          2.2.2 Негативные последствия намокания внешних ограждений.
          2.2.3 Связь влаги со строительными материалами.
          2.2.4 Влажный воздух.
          2.2.5 Влажность материала.
          2.2.6 Сорбция и десорбция.
          2.2.7 Паропроницаемость заборов.
          2.3 Воздухопроницаемость через внешние ограждения.
          2.3.1 Основные положения.
          2.3.2 Перепад давления на внешнюю и внутреннюю поверхности заборов.
          2.3.3 Воздухопроницаемость строительных материалов.

          2.1.4 Термическое сопротивление воздушного зазора.


          Для единообразия сопротивления теплопередаче закрытых воздушных слоев , расположенных между слоями окружающей конструкции, называются теплостойкостью Rvp, м². ºС / Вт.
          Схема теплоотдачи через воздушный зазор приведена на рис.5.

          Рис. 5. Теплообмен в воздушном зазоре.


          Тепловой поток, проходящий через воздушный зазор q c.p, Вт / м² , состоит из потоков, переносимых теплопроводностью (2) q t, Вт / м² , конвекция (1) q to, Вт / м² , а излучение (3) q l, Вт / м² .


          (2,12)

          В этом случае часть потока, прошедшая за счет излучения, является наибольшей. Рассмотрим замкнутый вертикальный воздушный зазор, на поверхности которого перепад температур составляет 5 ° C.При увеличении толщины прокладки с 10 мм до 200 мм доля теплового потока за счет излучения увеличивается с 60% до 80%. При этом доля тепла, передаваемого теплопроводностью, снижается с 38% до 2%, а доля конвективного теплового потока увеличивается с 2% до 20%.
          Прямое вычисление этих компонентов довольно затруднительно. Поэтому нормативные документы содержат данные о термическом сопротивлении замкнутых слоев воздуха, разработанные в 1950-х годах К.Ф. Фокина по результатам экспериментов М.А. Михеева. Если одна или обе поверхности воздушного зазора имеют теплоотражающую алюминиевую фольгу, которая препятствует лучистой теплопередаче между поверхностями, окружающими воздушный зазор, тепловое сопротивление необходимо увеличить вдвое. Для повышения термического сопротивления расположенных в нем замкнутых воздушных пространств необходимо учитывать следующие выводы исследований:
          1) при обогреве можно использовать тонкие слои;
          2) в ограждении рациональнее сделать несколько слоев небольшой толщины, чем один большой;
          3) прослойки воздуха желательно располагать ближе к внешней поверхности забора, так как зимой это снижает тепловой поток за счет излучения;
          4) вертикальные слои в наружных стенах перекрыть горизонтальными перегородками на уровне межэтажных перекрытий;
          5) для уменьшения теплового потока, передаваемого излучением, одна из поверхностей прокладки может быть покрыта алюминиевой фольгой с коэффициентом излучения около ε = 0,05.Покрытие фольгой обеих поверхностей воздушного зазора практически не снижает теплоотдачу по сравнению с покрытием одной поверхности.
          Вопросы для самопроверки
          1. Каков потенциал теплопередачи?
          2. Перечислите основные виды теплопередачи.
          3. Что такое теплопередача?
          4. Что такое теплопроводность?
          5. Какова теплопроводность материала?
          6. Напишите формулу для теплового потока, передаваемого теплопроводностью в многослойной стенке с известными температурами внутренней и внешней поверхностей tn.
          7. Что такое термическое сопротивление?
          8. Что такое конвекция?
          9. Напишите формулу теплового потока, конвекционно передаваемого от воздуха к поверхности.
          10. Физическое значение коэффициента конвективной теплоотдачи.
          11. Что такое радиация?
          12. Напишите формулу теплового потока, передаваемого излучением от одной поверхности к другой.
          13. Физическое значение коэффициента теплоотдачи излучения.
          14. Какое сопротивление теплопередаче закрытого воздушного зазора в ограждающей конструкции здания?
          15.Из какого теплового потока состоит полный тепловой поток через воздушный зазор?
          16. Какова природа теплового потока в тепловом потоке через воздушный зазор?
          17. Как толщина воздушного зазора влияет на распределение в нем потока?
          18. Как уменьшить тепловой поток через воздушный зазор?


          AIR GAP , один из видов изоляционных слоев, снижающих теплопроводность среды.В последнее время важность воздушного зазора возросла, в частности, в связи с использованием пустотелых материалов в строительной отрасли. В среде, разделенной воздушным зазором, тепло передается: 1) за счет излучения поверхностей, прилегающих к воздушному зазору, и за счет теплообмена между поверхностью и воздухом, и 2) за счет теплопередачи через воздух, если он подвижен, или путем передачи тепла. тепло от одних частиц воздуха к другим из-за теплопроводности, если оно неподвижно, и эксперименты Нуссельта доказывают, что более тонкие слои, в которых воздух можно считать почти неподвижным, имеют более низкий коэффициент теплопроводности k, чем более толстые слои, но с возникновением конвективных токов в них.Нуссельт приводит следующее выражение для обозначения количества тепла, передаваемого за час через воздушный зазор:

          , где F - одна из поверхностей, ограничивающих воздушный зазор; λ 0 - условный коэффициент, числовые значения которого в зависимости от ширины воздушного зазора (е), выраженные в м, приведены на прилагаемой табличке:

          с 1 и с 2 - коэффициенты излучения обеих поверхностей воздушного зазора; s - коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 4,61; θ 1 и θ 2 - температуры поверхностей, ограничивающих воздушный зазор.Подставляя соответствующие значения в формулу, можно получить необходимые для расчетов значения k (коэффициент теплопроводности) и 1 / k (изоляция) воздушных слоев разной толщины. С. Л. Прохоров составил диаграммы по данным Нуссельта (см. Рис.), Показывающие изменение значений k и 1 / k воздушных слоев в зависимости от их толщины, причем наиболее выгодное сечение составляет от 15 до 45 мм.

          Меньшие воздушные пространства практически трудно реализовать, а большие воздушные пространства уже дают значительный коэффициент теплопроводности (около 0,07).В таблице ниже приведены значения k и 1 / k для различных материалов, при этом несколько значений для воздуха даны в зависимости от толщины слоя.

          Это. можно видеть, что часто более выгодно сделать несколько слоев воздуха тоньше, чем обеспечить тот или иной изолирующий слой. Воздушный зазор толщиной до 15 мм можно рассматривать как изолятор с постоянным слоем воздуха, толщиной 15-45 мм - с почти постоянным слоем, и, наконец, воздушные прослойки толщиной более 45-50 мм следует рассматривать как слои, в которых образуются конвекционные токи и поэтому рассчитываются на общую массу.

          Толщина воздушного зазора,

          Термическое сопротивление замкнутого воздушного зазора

          R вп, м 2 × ° С / Вт

          горизонтальный с восходящим потоком тепла и вертикальный

          уровня с тепловым потоком сверху вниз

          при температуре воздуха в прослойке

          положительный

          отрицательное

          Положительно

          отрицательное

          Примечание. При приклеивании одной или обеих поверхностей воздушного зазора алюминиевой фольгой тепловое сопротивление необходимо увеличить вдвое.

          Приложение 5 *

          Схемы теплопроводных включений в окружающих конструкциях

          Приложение 6 *

          (Ссылка)

          Пониженное сопротивление теплопередаче окон, балконных дверей и мансардных окон

          Заполнение мансардного люка

          Пониженное сопротивление теплопередаче R o, м 2 * ° С / Вт

          в деревянной или ПВХ фурнитуре

          в алюминиевом корпусе

          1.Двойное остекление в двойных створках

          2. Двойное остекление в разделенных створках

          3. Стеклоблоки (с шириной шва 6 мм) размер: 194x194x98

          0,31 (без привязки)

          0,33 (без ограничений)

          4. Стекло профилированное с коробчатым сечением

          0,31 (несвязанный)

          5.Двойное оргстекло для мансардных окон

          6. Оргстекло тройное для мансардных окон

          7. Тройное остекление с раздельными двойными створками

          8. Стеклопакет однокамерный:

          Обычное стекло

          Из селективного стекла с мягким покрытием

          9.Стеклопакет:

          Из гладкого стекла (с шагом стекла 6 мм)

          Стандартное стекло (с шагом стекла 12 мм)

          Стекло с твердым селективным покрытием

          10. Обычное остекление и однокамерные стеклопакеты в отдельных рамах:

          Обычное стекло

          Стекло с селективным твердым покрытием

          Изготавливается из стекла с селективным мягким покрытием

          Стекло с селективным покрытием твердое и аргононаполненное

          11.Обычное остекление и стеклопакеты в отдельных рамах:

          Простое стекло

          Стекло с твердым селективным покрытием

          Изготавливается из селективного стекла с мягким покрытием

          Селективное стекло с твердым покрытием и аргононаполненным стеклом

          12. Два однокамерных стеклопакета в спаренных светильниках

          .

          13. Два однокамерных стеклопакета в раздельной фурнитуре

          14.Четырехстворчатое остекление в двух двойных створках

          * в стальных корпусах

          Примечания:

          1. К мягким селективным покрытиям стекла относятся покрытия с теплоотдачей менее 0,15 и твердые более 0,15.

          2. Значения приведенного сопротивления теплопередаче заполнения световых проемов приведены для случаев, когда отношение площади остекления к площади заполнения проемов составляет 0,75.

          Значения приведенного сопротивления теплопередаче, приведенные в таблице, могут быть приняты расчетными при отсутствии таких значений в стандартах или технических условиях на конструкцию или не подтвержденных результатами испытаний.

          3. Температура внутренней поверхности оконных конструкций зданий (кроме производственных) должна быть не менее 3 ° С при расчетной температуре наружного воздуха.

          .

          Алгоритм расчета коэффициента теплоотдачи U для стен

          1.

          Расчет коэффициента теплопередачи U c

          U C = U + ΔU г + ΔU f [Вт / (м 2 ∙ K)]

          где:

          У - коэффициент теплоотдачи,

          ΔU г - устранение протечек в изоляционном слое,

          ΔU ф - поправка на механический крепеж.

          2.

          Расчет коэффициента теплопередачи U

          U = 1 / R T [Вт / (м 2 ∙ K)]

          где:

          R T - суммарное термическое сопротивление перегородки.

          Расчетное значение коэффициента теплопроводности U следует округлить в большую сторону, но не более чем до двух знаков после запятой или трех значащих цифр.
          2.2. Суммарное термическое сопротивление перегородки R T как плоского конструктивного элемента, состоящего из термически однородных слоев.

          R T = R si + R 1 + R 2 +… + R n + R se 2 ∙ K / W]

          где:

          R si - сопротивление теплопередаче на внутренней поверхности, при горизонтальном направлении теплового потока R si = 0,13 м 2 ∙ K / W,

          R и - термическое сопротивление однородных слоев,

          R se - сопротивление теплопередаче на внешней поверхности при горизонтальном направлении теплового потока R se = 0,04 м 2 ∙ К / Вт.

          Расчетное значение термического сопротивления следует округлить в меньшую сторону, т. Е. С учетом занижения.
          2.2.1. Термическое сопротивление R и однородных слоев и (i = 1… n) в зависимости от их толщины d и и расчетного коэффициента теплопроводности λ и конструкция ) материала, из которого изготовлен этот слой.
          R и = d и / λ и 2 ∙ К / Вт]

          где:

          d и - толщина слоя [м],

          λ и - расчетный коэффициент теплопроводности [Вт / (м ∙ К)].

          3.

          Устранение протечек в изоляционном слое (воздушные пустоты) ΔU г Вт / (м 2 ∙ K).

          Вт / (м 2 K)]

          где:

          ΔU " - скорость утечки [Вт / (м 2 ∙ K)],

          R л - Термическое сопротивление слоя, содержащего утечки R л 2 ∙ K / Вт],

          R T, h - полное термическое сопротивление элемента без тепловых мостов [м 2 ∙ К / Вт].

          3.1. Скорость утечки ΔU ' [Вт / (м 2 ∙ K)]

          ΔU '' = 0,00 когда нет утечек, проходящих через весь слой изоляции и циркуляция воздуха на более теплой стороне изоляции невозможна (уровень 0),

          ΔU '' = 0,01 , когда утечки могут проходить через весь слой изоляции, но не вызывают циркуляцию воздуха между теплой и холодной сторонами изоляции (уровень 1),

          ΔU '' = 0,04 , когда утечки могут проходить через весь слой изоляции и существует риск циркуляции воздуха между теплой и холодной сторонами изоляции (уровень 2).

          4.

          Поправка для механического крепления ΔU f

          Данное изменение не следует учитывать для:

          • анкеры для стен, проходящие через пустой воздушный зазор,
          • анкеры стеновые между кладкой и деревянными стойками,
          • , когда теплопроводность соединителя ( λ f ) или его части менее 1 Вт / (м ∙ К).

          Приведенная ниже процедура не применяется, когда концы крепежа соприкасаются с металлическими листами. Влияние таких креплений следует рассчитывать с помощью компьютерных программ или брать из каталогов тепловых мостов.

          [Вт / (м 2 ∙ K)]

          где:

          α - коэффициент,

          λ f - коэффициент теплопроводности соединителя [Вт / (м ∙ К)],

          A f - площадь поперечного сечения одного разъема [м 2 ].

          n f - количество переключателей на [м 2 ],

          d 0 - толщина изоляционного слоя с соединителем [м],

          R л - Термическое сопротивление слоя, содержащего утечки R л 2 ∙ K / Вт],

          R T, h - полное термическое сопротивление элемента без тепловых мостов [м 2 ∙ К / Вт].

          Значение коэффициента α

          0,8 - соединитель полностью проникает в изоляционный слой согласно PN-EN ISO 6946: 2017

          .

          Теплоизоляционные экраны: FOLNET - Roof Expert

          Продукты

          Строительство

          Термическое сопротивление (м 2 K / Вт)
          - указано в сертификатах ITB

          Параметры, указанные производителем

          FOLTERM uno

          2x металлизированная фольга
          1x пузырчатая пленка

          Термическое сопротивление:
          ≥ 0,6 м 2 K / W
          2 воздушных зазора
          (мин.20 мм)

          Термическое сопротивление:
          ≥ 0,6 м 2 K / W
          2 воздушных зазора
          (мин. 20 мм)

          FOLTERM duo

          2x алюминиевая фольга
          1x полиэтиленовая пена

          Термическое сопротивление:
          ≥ 1,1 м 2 K / W
          2 воздушных зазора
          (мин. 20 мм)

          Термическое сопротивление:
          ≥ 1,1 м 2 K / W
          2 воздушных зазора
          (мин.20 мм)

          FOLTERM мульти

          2x алюминиевая фольга
          2x пузырчатая фольга

          Термическое сопротивление:
          ≥ 1,1 м 2 K / W
          2 воздушных зазора
          (мин. 20 мм)

          Термическое сопротивление:
          ≥ 1,1 м 2 K / W
          2 воздушных зазора
          (мин. 20 мм)

          Onduterm XL 2 слоя армированной металлизированной пленки
          1 пузырчатая пленка
          0,11 - без воздушных зазоров
          0,40 - 1 воздушный зазор
          0,63 - 2 воздушных зазора
          Термическое сопротивление - 1,25
          2 воздушных зазора
          Onduterm XLL 2 слоя армированной металлизированной фольги
          6 x полиэфирный мат
          1 слой металлизированной фольги
          1,10 - без воздушных зазоров
          1,53 - 1 воздушный зазор
          1,73 - 2 воздушных зазора
          Термическое сопротивление - 5,00
          2 воздушных зазора
          Onduterm 5XL 2 слоя армированной металлизированной фольги
          2 слоя полиэфирной пленки
          1 слой металлизированной фольги

          0,39 - без воздушных зазоров
          0,73 - 1 воздушный зазор
          0,90 - 2 воздушных зазора

          Термическое сопротивление - 2,50
          2 воздушных зазора
          Onduterm 7XL 2 x слой армированной металлизированной фольги
          3 x полиэфирный мат
          2 x слой металлизированной фольги
          0,79 - без воздушных зазоров
          1,20 - 1 воздушный зазор
          1,30 - 2 воздушных зазора
          Термическое сопротивление - 3,00
          2 воздушных зазора
          Onduterm 11XL 2 слоя армированной металлизированной фольги
          5 слоев полиэфирной пленки
          4 слоя металлизированной фольги
          1,22 - без воздушных зазоров
          1,7 - 1 воздушный зазор
          1,85 - 2 воздушных зазора
          Термическое сопротивление - 6,00
          2 воздушных зазора
          Onduterm 11SP 2 x слой армированной металлизированной фольги
          2 x полиэфирный мат
          4 x слой металлизированной фольги
          3 x слой пенополиэтилена
          0,69- без воздушных зазоров
          1,14- 1 воздушный зазор
          1,33- 2 воздушных зазора
          Термическое сопротивление - 5,00
          2 воздушных зазора
          Onduterm 15SP 2 армированной металлизированной пленки
          2 слоя полиэфирной пленки
          5 слоев металлизированной фольги
          6 слоев вспененного полиэтилена
          0,68- без воздушных зазоров
          1,12- 1 воздушный зазор
          1,31 - 2 воздушных зазора
          Термическое сопротивление - 5,50
          2 воздушных зазора

          Внимание! Использование продуктов с экраном, отражающим инфракрасное излучение , требует использования дистанционной прорези с оптимальной толщиной 2 см.Следует сделать зазор с обеих сторон теплоизоляции. Один паз увеличивает сопротивление системы в среднем на 0,40 м 2 К / Вт, а второй паз еще на 0,20 м 2 К / Вт.

          Использование FD PLUS соответствует термическому сопротивлению примерно 4,6 см минеральной ваты по PN-EN ISO 6946 и 5,0 см по данным производителя. (только с использованием зазоров не менее 20 мм с каждой стороны)
          Применение Onduterma 11SP соответствует термическому сопротивлению 6.5 см минеральной ваты по PN-EN ISO 6946 и 20,0 см по данным производителя. (только с использованием зазоров не менее 20 мм с каждой стороны)

          Разница связана с разными значениями термического сопротивления, указанными в сертификате на продукт, и другими значениями, предоставленными производителем. Производитель также учитывает сопротивление конвекции и тепловому излучению. К сожалению, на данный момент нет стандартов, которые позволили бы стандартизировать тесты, поэтому производители полагаются на свой собственный опыт.

          Следует помнить, что передача тепловой энергии состоит из трех процессов:
          - теплопроводность (теплопроводность) - лучше всего изолирует традиционный материал, например, минеральная вата
          - конвекция - в результате массового расхода - лучшая изоляция - это плотная ветрозащита. (пароизоляция на чердаке) и вентиляция механическая с рекуператором
          - тепловое излучение (например, инфракрасное) - экраны из алюминия (или другого материала с низкой излучательной способностью).
          Наибольшая эффективность теплоизоляции достигается за счет утеплителя, останавливающего каждый из процессов теплопередачи.
          .

          Оболочка здания - Paroc.pl

          a) Коэффициент теплопередачи

          Коэффициент теплопередачи, более известный как коэффициент U, - это количество теплопередачи (в ваттах) на квадратный метр конструкции (перегородки), деленное на разницу температур внутри конструкции (с обеих сторон перегородки).

          Когда две системы имеют одинаковую температуру, они находятся в тепловом равновесии и теплообмен не происходит. Когда существует разница температур, тепло имеет тенденцию переходить от системы с более высокой температурой к системе с более низкой температурой, пока не будет достигнуто тепловое равновесие.Этот теплообмен может происходить в здании за счет теплопроводности, конвекции и излучения. Таким образом, теплоизоляция предназначена для управления различными элементами теплопередачи.

          Электропроводность: Происходит в твердых телах (материалах), когда частицы возбуждаются источником тепла на одной стороне материала. Эти частицы передают энергию (тепло) холодной стороне материала. Электропроводность происходит в основном в фундаментах и ​​конструктивных элементах стен и крыш.
          Конвекция: Нагретый воздух становится менее плотным и поднимается вверх, в то время как более холодный воздух втягивается и заполняет пространство, оставленное поднимающимся нагретым воздухом. Естественная конвекция может возникать, например, в теплоизоляции из минеральной ваты с очень низкой плотностью в очень холодные дни.
          Излучение: Объект передает тепло другому объекту, испуская тепловую волну.Примером может служить Солнце, генерирующее лучистую энергию, которая нагревает Землю. Тепловое излучение проникает в здания в основном через окна и двери.


          Большая часть потерь тепла происходит из-за теплопроводности строительных материалов и утечек воздуха.


          Для изделий из минеральной ваты теплопроводность складывается из четырех составляющих:

          • Теплопроводность статического воздуха в пустотах между волокнами каменной ваты
          • Теплопроводность волокон
          • Естественная и / или принудительная конвекция из-за движения воздуха в шерсти.
          • Тепловое излучение
          • Шерсть низкой плотности имеет много места для излучения и движения воздуха.
          • Увеличение плотности изоляции снижает конвекцию через изоляцию, особенно излучение внутри шерсти.
          • Увеличение плотности изоляции увеличивает проводимость волокон, но лишь в небольшой степени.
          • Теплопроводность увеличивается с увеличением средней температуры
          • При более высоких средних температурах оптимальная плотность изоляции увеличивается.

          Все строительные материалы имеют индивидуальное значение коэффициента теплопроводности, выраженное в Вт / мК.Чем ниже значение теплопроводности данного материала, тем лучше его изоляционные свойства.
          Материал Теплопроводность, Вт / мК
          Медь
          Алюминий
          Сталь
          Вода
          Дерево
          Каменная вата
          Воздух
          401
          237
          60.5
          0,613
          0,04-0,4
          0,036
          0,0263

          Таблица: Значения коэффициента теплопроводности выбранных материалов при комнатной температуре

          Теплопроводность (значение λ) - это количество тепла, которое в условиях устойчивого состояния проникает через единицу поверхности материала заданной толщины за единицу времени, когда существует разница температур между противоположными поверхностями материала.

          Теплопроводность материала измеряется в соответствии с европейскими стандартами. Это, безусловно, самый важный аспект изоляционного материала. Изоляция из минеральной ваты на 95-98% состоит из статического воздуха по объему, что делает ее отличным изолятором. Значения лямбда для изоляционных строительных материалов заявлены, и такая декларация должна соответствовать условию «Лямбда 90/90», то есть 90% измерений лямбда должны находиться в пределах 90% от заявленного значения.Все теплоизоляционные изделия, произведенные в соответствии с гармонизированными европейскими стандартами, проходят проверку и утверждение значений лямбда на основе той же методологии.

          Тепловое сопротивление (R) материала и коэффициент теплопередачи (U) конструкции здания можно рассчитать, используя толщину материала и значение теплопроводности

          Термическое сопротивление (значение R)

          Термическое сопротивление материала определяется делением толщины (d), выраженной в метрах, на теплопроводность (λ), выраженную в Вт / м · К:


          Тепловое сопротивление выражается в м2 К / Вт.Чем больше это значение, тем эффективнее изоляционный материал. Термическое сопротивление зависит от типа и толщины материала, плотности и структуры пор, влажности и перепада температур.

          Поверхностное сопротивление
          Поверхностное сопротивление - это мера внутреннего сопротивления поверхности материала потоку воздуха и не зависит от физических размеров материала. Этому потоку препятствует наличие тонкого слоя относительно неподвижного воздуха на поверхности рассматриваемого тела.Это вызывает сопротивление тепловому потоку и падение температуры во всем воздушном слое. Температура поверхности варьируется в зависимости от того, как передается тепло.
          • R se = внешнее сопротивление теплопередаче (движение воздуха)
          • R si = внутреннее сопротивление теплопередаче (статический воздух)
          Чтобы рассчитать общее сопротивление (R) всех компонентов из нескольких материалов, рассчитайте R-значения каждого компонента, включая внутренние и внешние поверхности.
          R всего = R se + R1 + R2 + R3 + R si

          Коэффициент теплопередачи (U)

          Коэффициент теплопередачи (U) описывает способность конструктивного элемента, состоящего из материала заданной толщины, воздушных зазоров и т. Д., Передавать тепло в установившихся условиях.


          Это мера количества тепла, которое проходит через единицу площади в единицу времени, деленное на разность температур отдельных сред, на которую они разделены данной структурой / структурой.


          Это значение получается как величина, обратная сумме всех отдельных термических сопротивлений (R) составляющих материалов, а также внутренних и внешних поверхностей:

          Расчетные значения U оцениваются на соответствие целевому классу энергоэффективности или, по крайней мере, местному строительные нормы и правила.


          Значение коэффициента выражается в Вт / м 90 194 2 90 195 K


          В каркасных системах зданий значительная часть теплопотерь происходит за счет теплопроводности через элементы профиля, которые имеют меньшее тепловое сопротивление, чем изоляция (образование тепловых мостов).

          Термическое сопротивление конструкции можно улучшить за счет уменьшения влияния тепловых мостов в элементах каркаса. Коррекция U-фактора не требуется, если:

          • Стена, соприкасающаяся с пустой вентиляционной нишей
          • Стена в контакте с деревянным каркасом
          • Теплопроводность механических креплений менее 1 Вт / (мК)

          При анализе значения U следует учитывать влияние тепловых мостов, поскольку из-за увеличения теплоизоляции их относительное влияние увеличивается.Значительное сокращение тепловых мостов достигается за счет оптимальных размеров строительных элементов и тщательного планирования соединений.

          Влияние геометрических мостов холода, таких как углы и подоконники, также следует оценивать и рассчитывать на этапе проектирования. Оптимизируя несущие элементы, можно уменьшить количество элементов конструкции каркаса и избежать эффекта мостика холода.

          Рассчитайте коэффициент теплопередачи в соответствии со стандартом (например,EN ISO 6946 в ЕС). Следующая информация содержится в стандарте, который влияет на расчет U-значения:

          • Сопротивление поверхностной теплопередаче (цвет, скорость ветра, криволинейные поверхности)
          • Термическое сопротивление вентилируемых и невентилируемых слоев воздуха (эффект конвекции)
          • Расчет общего термического сопротивления для однородных, неоднородных слоев (верхний предел сопротивления R max 90 166 и нижний предел сопротивления R 90 165 min 90 166) и конических слоев
          • Поправки (ΔU) → воздушные зазоры ΔU г + механический крепеж ΔU f + перевернутая крыша ΔU r
          Пассивные дома строятся с использованием различных строительных систем.Однако низкая потребность в тепле требует гораздо лучшего, чем обычно, уровня теплоизоляции. Примерные объективные значения общего коэффициента теплоотдачи и параметров в наружной оболочке здания приведены ниже:
          • Наружные стены 0,07–0,1 Вт / м 2 K
          • Пол на земле 0,08–0,1 Вт / м 2 K
          • Крыша 0,06–0,09 Вт / м 2 K
          • Окно 0,7–0,9 Вт / м 2 K
          • Фиксированное окно 0.6–0,8 Вт / м 2 K
          • Входная дверь 0,4-0,7 Вт / м 2 K

          Тепловые потери

          Рассчитайте теплопотери конструкции, умножив площадь ее поверхности на значение U, а затем умножив на разницу температур (обычно обозначаемую греческой буквой «Дельта») внутри и снаружи перегородки.


          Q = A * U * (T внутренний - T внешний ) * h или Q = A * U * ΔT * h

          Когда конструкция сделана из разных материалов, например,стены, которая включает окна и двери, рассчитайте потери тепла от каждого компонента отдельно, а затем сложите их тепловые потери, чтобы получить значение общих тепловых потерь.


          Q стена = Q каркасные конструкции + Q окна + Q двери

          Чем больше разница температур, тем больше градиент силы за тепловым потоком и тем выше вероятность потери тепла.

          В пассивных домах экономия энергии зависит от толщины слоя теплоизоляции.

          • Конструктивная толщина стены может составлять 400-600 мм в зависимости от метода строительства и используемых материалов.
          • В кровельных конструкциях, где изоляция относительно проста, толщина изоляции может достигать 700 мм.
          • Толщина утеплителя вентилируемых полов на земле может составлять 500 мм, но в конструкциях, возводимых непосредственно на земле, именно защита от замерзания определяет безопасную теплоизоляцию таких полов.

          Опыт Финляндии показывает, что 250-300 мм теплоизоляции на первом этаже достаточно. В действующих рекомендациях по защите от замерзания указывается толщина изоляции до 200 мм. Риск промерзания фундамента зависит от условий строительной площадки и грунтовых условий. Теплопотери хорошо утепленного пола / стяжки настолько малы, что не могут предотвратить промерзание грунта ниже уровня фундамента, если не будет установлена ​​защита от промерзания неглубоких фундаментных конструкций.

          Предотвращение промерзания фундамента обычно основано на изоляции фундаментов от замерзания и потере тепла с полов / полов, построенных непосредственно над землей. Теплоизоляция полов, построенных непосредственно на земле в пассивном доме, настолько хороша, что потери тепла не поддерживают защиту от замерзания. Опасность промерзания строительной площадки должна быть определена путем испытаний грунта, после чего по результатам измерений должна быть установлена ​​морозостойкая изоляция фундаментов.

          Потери тепла из-за оседания выдувной ваты
          Выдувная теплоизоляция - это подготовленный для использования на стройплощадке продукт на основе гранулированной минеральной ваты, которую специальным устройством выдувают в кровельное пространство. Выдувной утеплитель также можно использовать для утепления стен.

          Выдутая изоляция имеет тенденцию оседать после определенного периода эксплуатации, поэтому из соображений стабильности требуется, чтобы оседание не превышало расчетных значений.Осадки вызываются как вибрацией, так и колебаниями температуры и влажности в зависимости от сезона.

          На рисунке ниже показан эффект оседания изоляции на практике. Проседание может вызвать щели и пустоты в изоляции чердака, так что холодный воздух может проникнуть в здание, что может привести к увеличению конденсации.


          Основываясь на многолетнем опыте, можно сделать вывод, что оседание каменной ваты PAROC составляет примерно 2-3%.Это означает, что утеплитель из минеральной ваты не представляет опасности на чердаках из-за проседания. Paroc всегда устанавливает изоляционный слой на 5% толще, чем требуется.

          б. Герметичность

          Движение воздуха внутри ограждающей конструкции здания вызвано разницей температуры или давления внутри и снаружи. Это связано со следующими эффектами:

          1. Ветровое воздействие Давление ветра использует структурные утечки, выталкивая холодный воздух через внешние зазоры и выталкивая теплый воздух из остальной части здания наружу.
          2. Эффект дымохода Здание работает как дымоход; теплый воздух поднимается вверх и может выходить через отверстия в верхней части дома, а холодный воздух втягивается в область пола и плинтусов, чтобы заменить выходящий теплый воздух.
          3. Эффект вентиляции Системы механической и пассивной вентиляции заменяют воздух в помещении более свежим воздухом на улице.Системы под давлением нагнетают воздух в здание, а системы гравитации помогают воздуху покинуть здание, а устойчивые системы впускают столько же воздуха, сколько и выпускают.

          Контроль воздушного потока через ограждающую конструкцию здания является ключом к снижению потерь тепла и предотвращению накопления влаги. Воздух перемещает тепло и влагу (в виде водяного пара) наружу. Водяной пар (переносимый по воздуху) может конденсироваться внутри ограждающей конструкции здания и быть основной причиной разрушения конструкции.

          Герметичность ограждающей конструкции здания может быть измерена в соответствии со стандартным испытанием давлением EN 13829 путем подачи в нее воздуха с положительным давлением 50 Па и оценки эффективности воздухообмена в здании. Скорость потока воздуха из здания не должна превышать 1 смену в час.

          Ниже приведены некоторые общие уровни расхода воздуха для разных зданий:

          • Пассивное здание n50 = 0,6
          • Герметичное здание n50 = 1
          • Новостройки (Финляндия) n50 = 3 - 4 90 054
          • Нормальная герметичность n50 = 5...10 (типичный старый финский дом)
          • Герметичная конструкция n50 = 15


          Требуемый уровень герметичности намного более строгий, и степень, требуемая для пассивного здания (<0,6 л / ч), становится стандартной практикой. Воздушное уплотнение должно быть спроектировано таким образом, чтобы его можно было беспрерывно устанавливать через всю внешнюю оболочку.

          • Пароизоляция предотвращает проникновение воздуха / водяного пара в ограждающую конструкцию здания изнутри.Его всегда следует устанавливать на теплой стороне ограждающей конструкции.
          • Ветрозащитный барьер на внешней стороне перегородки предотвращает проникновение ветра через изоляцию и защищает перегородку от дождя и снега.

          Пароизоляция

          Пароизоляция устанавливается за внутренней перегородкой. Защитите пароизоляцию, нанеся слой утеплителя 45-70 мм непосредственно за внутренней перегородкой.Пароизоляция останавливает поступление воздуха и влаги внутрь строительной конструкции. Важно, чтобы пароизоляция была непрерывной и воздухонепроницаемой вокруг всех сооружений, проходящих через стены здания. Воздухопроницаемость пароизоляционного материала должна составлять 2 с Па. Если используется пластиковая пленка, необходимо обеспечить соответствующее перекрытие в местах стыков, а последовательность работ должна быть правильно спланирована, чтобы обеспечить наличие достаточного количества материала для перекрытия в критических точках, таких как стыки стен.Поместите две твердые поверхности внахлест, чтобы обеспечить компрессионную посадку.

          Пароизоляция должна располагаться назад от внутренней поверхности, чтобы оставить место для электрического монтажа.

          Избегайте проникновения через пароизоляцию. Если это невозможно, заделайте проколы / отверстия в крупных элементах конструкции герметиком и используйте фланцы или кольца в местах проникновения через фольгу.

          Ветрозащитный барьер

          Ветрозащитный барьер находится за внешней облицовкой и необходим, поскольку во многих случаях внешняя облицовка не является воздухонепроницаемой. Используйте ветрозащитный экран, чтобы ветер не дул через изоляцию или вокруг нее. Убедитесь, что ветрозащитный экран не действует как барьер для водяного пара, задерживая влагу внутри внешней оболочки здания.Ветрозащитный барьер должен быть устойчивым к ветру, но должен пропускать водяной пар. Сопротивление водяному пару ветрозащиты должно быть как минимум в пять раз ниже, чем у ветрозащиты. Требования к защите от ветра для энергоэффективных зданий не отличаются от требований к стандартным зданиям. Однако надлежащая защита от ветра играет важную роль в энергоэффективности здания. Следует проверить местные строительные нормы на предмет максимальных значений воздухопроницаемости, включая все стыки.Например, в Финляндии максимальная воздухопроницаемость ветрозащиты составляет

          .
          Стандартный дом
          (ориентировочные значения)
          Дом малой энергии
          (ориентировочные значения)
          Концепция пассивного дома Paroc
          (ориентировочные значения)
          Коэффициент теплопроводности, Вт / м 2 K Толщина изоляции Значение U, Вт / м 2 K Толщина изоляции Значение U, Вт / м 2 K Толщина изоляции
          Изоляция кровли
          0.15 260-310 мм 0,08 - 0,12 300-400 мм 0,06 - 0,09 > 450 мм
          Наружная стенка
          0,24 150-175 мм 0,13 - 0,15 230-300 мм 0,07 - 0.1 > 300 мм
          Этаж
          0,2 100 - 150 мм 0,13 - 0,17 150 - 250 мм 0,08 - 0,1 > 300 мм
          Окна
          1,4 1.0 - 1,3 0,7 - 0,9
          Установлены окна
          0,6 - 0,8
          Двери
          1,4 0.9 - 1,2 0,4 - 0,7
          Класс герметичности
          <4 <1, <0,6
          Годовой коэффициент рекуперации тепла от вентиляции
          30% > 60% > 75%

          Влияние плотности утеплителя из минеральной ваты на его воздухопроницаемость

          Изоляционная способность минеральной ваты основана на статическом воздухе между ее волокнами.Движение воздуха в изоляционном слое снижает изоляционные характеристики. Увеличение плотности изоляции уменьшает поток воздуха и улучшает его характеристики. Чем ниже плотность, тем лучше требуется ветрозащитный экран.

          c. Влажность

          Одним из ключевых элементов строительства прочных домов в условиях северного климата является контроль влажности во всех ее состояниях: твердом, жидком и газообразном.

          Существует четыре основных механизма, с помощью которых влага входит в здание или покидает его:

          • Защита от дождя (ветровая изоляция)
          • Отвод влажного воздуха (пароизоляция)
          • диффузия
          • Капиллярная аспирация с земли
          Водяной пар попадает в воздух в помещении в результате повседневного использования (см. Таблицу ниже).Количество воды, производимой в ходе обычной хозяйственной деятельности, может быть весьма значительным.
          Источник пара
          (в среднем дом в сутки)
          Приблизительное количество произведенной воды
          (в литрах в сутки)
          4/5 спальных мест: 1,5
          2 активных человека: 1,6
          Стирка и сушка белья 5,5
          Готовка 3
          Душ 0,5

          Относительная влажность

          Воздух может содержать разное количество влаги в зависимости от температуры воздуха.Фактическое давление пара является мерой количества водяного пара в объеме воздуха, и оно увеличивается по мере увеличения количества водяного пара.

          Воздух, который достигает давления насыщенного водяного пара, находится в равновесии с плоской поверхностью воды. Это означает, что такое же количество молекул воды испаряется с поверхности воды в воздух, что и конденсируется из воздуха обратно в воду.

          Количество водяного пара в воздухе обычно меньше, чем необходимо для его насыщения.Относительная влажность - это процент насыщения влажностью, обычно рассчитываемый по отношению к плотности насыщенного пара.

          Относительная влажность = Фактическое давление водяного пара (плотность) / давление насыщенного водяного пара (плотность)

          Наиболее распространенная единица измерения плотности пара - г / м 3 .

          Например, если фактическая плотность пара составляет 10 г / м3 при 20 ° C по сравнению с плотностью насыщения при этой температуре 17,3 г / м3, относительная влажность составляет:

          Относительная влажность (RH 40%) означает, что при определенной температуре воздуха содержится 40% максимального количества водяного пара.

          Точка росы

          Точка росы - это температура, при которой водяной пар превращается в воду.Это функция как температуры, так и количества влаги в воздухе. Если точка росы составляет 10⁰C, любой объект в комнате, который достигает этой температуры, будет иметь слой жидкой воды (росы) на своей поверхности. Чтобы предотвратить такую ​​конденсацию, мы можем либо повысить температуру поверхности объекта, либо снизить относительную влажность.

          Водяной пар будет конденсироваться на данной поверхности, когда температура этой поверхности ниже температуры точки росы или когда точка равновесия водяного пара в воздухе была превышена.

          Самый простой способ контролировать повреждение водяным паром и влагой - уменьшить количество образовавшегося продукта.

          Распространение

          Диффузия происходит из-за разницы в давлении водяного пара, возникающей из-за разного уровня концентрации водяного пара между двумя областями. Во время отопительного сезона движение водяного пара заставляет его проходить через перегородки здания, где он может конденсироваться на холодных поверхностях.Внутри ограждающей конструкции здания используются пароизоляция, предотвращающая движение влаги.

          Все материалы в некоторой степени пропускают водяной пар. Конденсация обычно не возникает, когда две трети толщины утеплителя стены находится за пароизоляцией. Однако в районах крайнего севера может потребоваться, чтобы до 80% толщины изоляции находилось за пределами пароизоляции.

          Влага из капилляров

          Капиллярность (капиллярность) - это способность жидкости течь в узких пространствах без какой-либо помощи в направлении, противоположном внешним силам, таким как сила тяжести.Это явление происходит, например, в земле.

          Таким же образом вода движется вверх по трубке против силы тяжести; Вода также движется вверх в почве, проходя через ее поры или промежутки между частицами почвы. Высота, на которую может подняться вода, зависит от размера пор.

          Общие области, где наблюдается капиллярный подъем воды, - это опоры и фундаментные стены, а также капиллярное всасывание воды за опалубкой / сайдингом боковых стен.Капиллярность можно контролировать, запечатывая поры или увеличивая их до очень больших размеров. Негигроскопичная минеральная вата также препятствует капиллярному движению жидкости между землей и фундаментом.

          Рекомендации по проектированию влагостойких ограждающих конструкций зданий

          Устойчивое замачивание, сушка и хранение

          Практическая процедура:
          - Обеспечить постоянный контроль дождевой воды
          - Обеспечить непрерывную ветро / пароизоляцию
          - Используйте изоляцию для предотвращения проблем с конденсацией.
          - Дайте высохнуть случайной и строительной влаге - будьте осторожны с материалами, которые задерживают высыхание.

          Также обратите внимание на эффективность сушки отдельных конструкций.Во время проектирования необходимо убедиться, что любая влага, связанная в процессе строительства, имеет легкий путь отвода во время процесса сушки. Здание должно быть защищено от влаги, спроектировав дренаж поверхностных вод и капиллярную изоляцию, чтобы фундамент оставался сухим. При проектировании деталей конструкции, например стыков парапетов, следует учитывать боковой проливной дождь.

          г. Windows

          Окна являются частью ограждающей конструкции здания с самым высоким коэффициентом теплопроводности.Поэтому при проектировании здания обращайте внимание на его эксплуатационные параметры, размеры и ориентацию. Окна способствуют притоку и потерям тепла следующими способами: путем прямого прохождения через остекление и раму, за счет теплового излучения, попадающего в здание от солнечной энергии и покидающего здание из помещений при комнатной температуре, а также за счет утечки воздуха и прилегающих территорий.

          Общий коэффициент теплопередачи, U-value (Вт / м²K), используется для определения количества солнечного теплового потока через окно.Классификация U-фактора, определенная европейскими стандартами, определяет все рабочие параметры окна, включая раму и наполняющий газ; Чем ниже значение U, тем более энергоэффективным является окно.

          Площадь окна обычно составляет 15-20% площади пола. Даже если окна имеют хороший уровень энергоэффективности (коэффициент теплопроводности <0,8 Вт / м2К), они не могут быть слишком высокими. Даже хорошее окно не может избавить от сквозняка из высоких окон. При надлежащих тепловых условиях жилья 1,8 м можно считать пределом высоты окон.В холодном климате окна не должны быть на одном уровне с полом, чтобы обеспечить надлежащие жилищные условия и герметичность деталей конструкции.

          Расход воздуха, скорость прохождения воздуха вокруг окна при наличии определенного перепада давления, зависит от деталей соединения между частями оконного узла.

          Общий коэффициент пропускания солнечного излучения, фактор «g», представляет собой долю солнечного излучения, проходящего через окно, которое передается напрямую и / или поглощается, а затем выделяется в виде тепла внутри здания.Чем ниже значение «g», тем меньше солнечного тепла проходит через окно и тем выше его затеняющая способность. Окно с высоким g-фактором более эффективно собирает солнечное тепло зимой. Окно с низким значением «g» более эффективно снижает охлаждение, необходимое летом, за счет блокирования тепла солнечного излучения. Следовательно, значение фактора «g», требуемое для данного окна, должно зависеть от климата, ориентации и внешнего затенения.

          Селективное покрытие - это нанесенный тонкий слой металла или оксида металла, который избирательно пропускает или отражает различные частоты излучения. Селективное покрытие снижает уровень излучения, проходящего через стекло, и улучшает термический КПД окна.

          Заполнение пространства между стеклами не воздухом, а другим газом (аргон, криптон и ксенон) можно использовать для улучшения энергетических характеристик окна. Материал элементов перегородки также играет немаловажную роль.

          Конденсация внешней влаги на внешней поверхности высококлассного окна - явление новое. Эта конденсация вызвана тем, что температура внешней поверхности опускается ниже точки росы наружного воздуха. Падение температуры является результатом обмена тепловым излучением в условиях ясного безоблачного неба. Фактически то же самое происходит и со стандартными окнами, но это компенсируется утечкой тепла.

          Затеняющие окна снижают тепловую нагрузку на солнечную батарею до 60%.Кроме того, притенение снижает количество конденсированной влаги на внешней поверхности окон в безоблачные ночи. Эта конденсация вызвана охлаждением поверхности окна из-за теплового излучения; следовательно, это также признак хороших тепловых свойств окон.

          .

          Лямбда-теплопроводность и изоляция дома

          Одним словом, в данном случае действует «обратная» логика, а именно: чем меньше, чем ниже значение коэффициента, тем лучше. Некоторые люди также утверждают, что этот параметр не очень важен, потому что значащие цифры (кроме нуля) находятся во 2-м и 3-м десятичных разрядах. Нет ничего более плохого.

          Между лямбдой 0,045 и 0,031 Вт / мК огромная разница. Прежде всего, следует отметить, что при одинаковой толщине пластины с разной лямбдой термическое сопротивление различается на целых 45%!

          Например: для получения наилучших параметров теплоизоляции необходимо заменить серый полистирол с λ = 0,031 толщиной 10 см на полистирол низкого качества толщиной 15 см! В результате мы увеличиваем внешнюю поверхность фасада, которую мы должны покрыть штукатуркой, используем более длинные шпильки (увеличение затрат), и все эти обработки означают, что мы ограничиваем количество естественного света, проникающего в наши красивые интерьеры.

          Зачем вообще нужна эта лямбда? Действительно ли термическое сопротивление важно?

          В наших климатических условиях дом с площадью стен около 250 м2, в зимний день, с внешней температурой -20 ° C и внутренней температурой + 20 ° C, утепленный полистиролом низкого качества с лямбда 0,045, будет излучают на 550 Вт больше энергии, чем тот же дом с улучшенной изоляцией из полистирола o лямбда 0,031 Вт / мК. Именно лямбда определяет, какими будут наши счета за электроэнергию.

          Вы уверены, что хотите использовать 5 лампочек мощностью 100 Вт каждый день в течение зимы и всех последующих лет? Как видите, лямбда наиболее важна и зависит от плотности полистирола.При покупке просто обращайте внимание на вес изделия, ведь велика вероятность того, что плиты с невысокой плотностью не имеют заявленной теплоизоляции.

          Производитель заявляет значение теплопроводности на каждой упаковке. Достаточно взвесить упаковку, чтобы убедиться, что ее содержимое соответствует заявлению производителя.

          Марцин Феликс
          Технический советник Austrotherm
          , фото: Austrotherm

          .

          Смотрите также