12 Теплопроводность и влажностный режим ограждения

Наружные ограждения должны предохранять от воздействия наружного воздуха. На внутренней поверхности наружного ограждения излучением и конвекцией передается определенное количество тепла

1. В холодный период года это тепло теряется через материальные слои ограждения в сторону внешней среды. Основное сопротивление потери тепла оказывают теплозащитные свойства материала ограждения, в стационарных условиях всё тепло воспринятое поверхностью ограждения в помещении передается наружному воздуху, такой режим характеризует зимние условия при небольших колебаниях температуры внутри и снаружи здания.

2. В летний период ограждения должны защитить помещения от полуденного зноя, воспрепятствовать резкому колебанию температуры в помещении под влиянием быстро изменяющейся в течение суток температуры наружного воздуха и солнечной радиации.

В процессе не стационарной теплопередачи стены и перекрытия могут аккумулировать часть проходящего через них тепла и в следствие тормозить и уменьшать охлаждение или перегрев помещения.

Ограждения обладают воздухопроницаемостью и сорбирующими свойствами. Через ограждения обычно происходит передача тепла и влага и этот процесс не должен приводить к переувлажнению конструкции.

Значительное повышение влажности материала ограждения связано с потерей их теплозащитных качеств и долговечности.

Рисунок 12.1 – К выводу уравнения теплопроводности в конечных разностях

Интенсивность передачи тепла через ограждения влияет на температуру ее внутренней поверхности определяющих в свою очередь теплообмен в помещении и комфорт в помещении.

13 Влага воздуха помещения

Воздух помещений обычно более влажный, чем наружный вследствие разности влажностей и температур внутреннего и наружного воздуха и воздухопроницаемости конструкции происходит перенос влаги через ограждения, в процессе влагопередачи отдельные слои ограждения могут переувлажняться.

Источниками влаги в жилых помещениях является бытовые процессы, в общественных зданиях находящиеся в них люди, в промышленных зданиях – различные технологические процессы.

Воздух может ассимилировать избыточную влагу и при вентиляции помещений удаляет ее.

1. Количество влаги в воздухе определяется его влагосодержанием d, г, влаги на 1 кг сухой части влажного воздуха. Кроме этого влажностное состояние характеризуется упругостью или парциальным давлением водяных паров е в Па или относительной влажностью , %

Воздух обладает определенной влагоудерживующей способностью. Например, при температуре 20 °С каждый кг воздуха удерживает при полном насыщении около 15 г водяных паров, при температуре -12°С удерживает 1,5 г. Чем суше воздух, тем с большей силой удерживается в нем водяной пар, тем больше инерции связи влаги с воздухом.

При высокой относительной влажности влага удерживается воздухом слабо, а при его перенасыщении она начинает выпадать, образуя микрокапли воды, которые находятся в воздухе во взаимосвязанном состоянии в виде пара.

2. Упругость водяного пара е качественно отражает свободную инерцию влаги в воздухе. Величина е возрастает от 0 до максимального упругости Е, соответствующей полному насыщению воздуха и максимальной величине свободной инерции влаги. Упругость е – это измеритель энергетического потенциала водяных паров в воздухе. Диффузия влаги происходит в воздухе от мест с большей упругостью к местам с меньшей упругостью водяных паров.

3. Влагосодержание d возрастает с увеличением упругости водяного пара е. Изменение d от е определяют влагоемкости воздуха. Влагоемкость , г/(кг∙Па), показывает на сколько возрастает влагосодержание воздухаг/кг, при увеличении упругости∆е на 1 Па:

. (13.1)

4. Упругость полного насыщения воздуха Е, Па, зависит от температура насыщения t_нас. C возрастанием температуры насыщения величина Е увеличивается.

Приближенную зависимость Е, Па, от t_нас (при t_нас> 0 ◦С) можно найти:

, (13.2)

. (13.3)

Уравнение баланса влаги в воздухе помещения:

, (13.4)

где G_пр – массовый расход отдельных составляющих (по притоку G_пр и вытяжке G_ух) воздухообмена, кг/час;

d – влагосодержание приточного и уходящего воздуха;

W – интенсивность отдельных влаговыделений, кг/час.

Принимая и

. (13.5)

Вследствие конвективного перемешивания воздух имеет приблизительно одинаковую влажность во всем объеме помещения. Величина d_В изменяется в течение суток и года.

Поверхности строительной конструкции, обращенные внутрь помещения, обладают способностью воспринимать и отдавать влагу при повышении и понижении температуры.

5. Водяной пар передается во влажном неподвижном воздухе к поверхностям по средствам диффузии. Если поверхность сорбирует водяной пар, то в слое воздуха около поверхности концентрации водяного пара уменьшается, за счет разности концентрации и происходит диффузия водяного пара. Коэффициент диффузии водяного пара в воздухе, м³/ч,

. (13.6)

Если р, Па, то коэффициент диффузии при t = 273°C p =1,01 МПа .

Диффузия водяных паров в воздухе лучше определять в зависимости от градиента упругости водяных паров.

6. Миграцию влаги под влиянием перепада упругостей называется паропроницаемостью.

Коэффициент паропроницаемости , г/(м∙ч∙Па), аналогичен коэффициенту теплопроводности и равен массе влаги в граммах проникающей через м² сечения воздуха в час при перепаде упругости водяных паров в воздухе в 1 Па на 1 м.

. (13.7)

7. Поток пара, проходящий через пограничный слой воздуха около поверхности, соответствует интенсивности I, г/(м²∙ч∙Па) влагообмена поверхности с воздухом и находится

, (13.8)

где – коэффициент влагообмена на поверхности, г/( м²∙ч∙Па);

е – упругость водяных паров в воздухе объема помещения и на поверхности, Па.

8. зависит отt, влажности, подвижности воздуха в помещении и от температуры поверхности.

В условиях естественной конвекции

, (13.9)

где - разность температур и упругостей водяных паров в воздухе и на поверхности.

Рассматриваемые свойства влажного воздуха связаны с ассимиляцией и перемещением влаги.