- •Строительная теплофизика
- •Содержание
- •1 Теплообмен в помещении
- •1.1 Общая схема теплообмена в помещении
- •2 Общий теплообмен на поверхности в помещении
- •3 Тепловой баланс воздуха в помещении
- •4 Микроклимат помещения и система его обеспечения
- •5 Теплоустойчивость ограждающих конструкций (аналитическое решение задачи о затухании температурных колебаний)
- •6 Инженерный метод расчёта устойчивости
- •7 Воздушный режим здания и учет воздухопроницания в процессе теплопередачи через ограждения
- •8 Воздухопроницаемость конструкций
- •9 Воздушный режим здания
- •10 Теплопередача через ограждения при наличии воздухопроницаемости
- •11 Учет воздушного режима здания при выборе основных схем систем отопления и вентиляции
- •12 Теплопроводность и влажностный режим ограждения
- •13 Влага воздуха помещения
- •14 Теплофизические характеристики строительных материалов
- •15 Расчет влажностного режима наружных ограждений
- •16 Проверка на возможность конденсации в толще наружного ограждения
- •Литература
7 Воздушный режим здания и учет воздухопроницания в процессе теплопередачи через ограждения
Воздушным режимом здания называется совокупность факторов и явлений, определяющих общий процесс обмена воздуха между всеми его помещениями и наружным воздухом, включающий перемещение воздуха внутри помещений, движение воздуха через ограждения, проемы, каналы, воздуховоды и обтекание зданий потоком воздуха.
Рисунок 7.1 – Схема воздухообмена в здании
С позиции ТГСВ наиболее актуальны следующие явления:
инфильтрация и эксфильтрация воздуха через наружное ограждения и проемы (неорганизованный естественный воздухообмен, увеличивающий теплопотери помещения и снижающий теплозащитные свойства ограждений);
аэрация (организованный естественный воздухообмен для вентиляции теплонапряженных помещений - для помещений с большими теплоизбытками);
перетекание воздуха между смежными помещениями (организованная и неорганизованная).
Воздухообмен в здании происходит под действием естественных сил и работы искусственных побудителей движения воздуха.
1. Естественными силами, вызывающими движение воздуха в здании является гравитационное и ветровое давление. Температура и плотность воздуха внутри и снаружи здания не одинаковы, вследствие чего гравитационное давление по сторонам ограждения оказывается разным.
За счет действия ветра на наветренной стороне здания создается подпор, а на поверхностях ограждений возникает избыточное статическое давление.
На заветренной стороне образуется разряжение, статическое давление оказывается пониженным. Таким образом, при ветре давление с внешней стороны здания отличается от давления внутри помещений.
2. Гравитационное и ветровое давления действуют совместно.
Воздухообмен можно уменьшить, уплотняя ограждения, а также частично регулировать с помощью дросселирования каналов вентиляции, открыванием окон и вентиляционных фонарей.
Воздушный режим связан с тепловым режимом здания: инфильтрация наружного воздуха приводит к дополнительным затратам тепла на его подогрев.
Эксфильтрация влажного внутреннего воздуха увлажняет и снижает теплозащитные свойства ограждений.
Положение и размеры зоны инфильтрации и эксфильтрации зависят от геометрии, конструктивных особенностей, режима вентиляции здания, а также от района строительства, времени года, параметров климата.
3. Между фильтрующимся воздухом и ограждением происходит теплообмен, интенсивность которого зависит от места фильтрации и конструкции ограждения (массив, стык панелей, окна, воздушные прослойки, двери и т.д.)
8 Воздухопроницаемость конструкций
Воздушный режим здания зависит от воздухопроницаемости наружных и внутренних ограждений.
В технических расчетах применяют или используют различные характеристики воздухопроницаемости.
Коэффициент воздухопроницания I, кг/(м2∙ч∙Па), и обратная величина – сопротивление воздухопроницанию:
(8.1)
где I – коэффициент воздухопроницания равен количеству воздуха, кг, проходящему через 1 м2 ограждения (или через 1 м щели, стыка) за 1 час при разности давлений 1 Па.
Рисунок 8.1 – Кривые граничных значений воздухопроницания через отдельные элементы здания:
1÷2 – диапазон воздухопроницаемости для стыков панелей;
2÷4 – то же, для массива ограждений; 3÷5 – то же, для окон;
4÷6 – то же, для дверей, 5÷7 – то же, для воздуховодов
Для большинства конструктивных элементов здания воздухопроницание зависит от разности давлений в виде:
(8.2)
где n = 1÷2;
S – коэффициент проводимости воздуха конструкции, .
Для окна и балконной двери:
(8.3)
Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций за исключением заполнений световых проемов (окон, балконных дверей, фонарей) зданий и сооружений должно быть Ru не менее ,, определяемого по формуле:
(8.4)
где - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждений конструкций, определяется по формуле (10.5);
Gн – нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, , из СНиПII.3 – 79*.
Разность давлений воздуха определяют:
(8.5)
где Н – высота здания (от поверхности земли до верха карниза), м;
- удельный вес наружного и внутреннего воздуха, ,
(8.6)
где t – температура воздуха;
- максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь повторяемость которых составляет 16% и более, принимая согласно СНиП II.3 – 79* для типовых проектов скорость ветра следует принимать 5 м/с.
Сопротивление воздухопроницанию в многослойной ограждающей конструкции:
(8.7)
Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей жилых и общественных зданий, а также окон и фонарей производственных зданий Rn должно быть не менее требуемого:
(8.8)
где Па – разность давлений воздуха, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию.
Для стен стыковых соединений и входных дверей (в квартире) согласно СНиП «Строительная климатология и геофизика» предполагается линейная зависимость между расходом воздуха и разностью давлений.
(8.9)
Для открытых отверстий и каналов показатель n=2, поэтому расход воздуха G, кг/час, через всю их площадь равен:
(8.10)
где S/ – показатель проводимости воздуха всей площадью отверстия или канала, .