Глава 2 Строительная теплотехника

2.1. Общие положения

При проектировании жилых, общественных, производственных зданий и сооружений (далее зданий и сооружений) необходимо обеспечивать их тепловую защиту с целью создания оптимальных санитарно-гигиенических условий при разумном расходовании энергоносителей на отопление зданий и сооружений.

К комплексу мероприятий, обеспечивающих надлежащую тепловую защиту, относятся:

- оптимальное объемно-планировочное решение зданий и сооружений при минимальной площади наружных ограждающих конструкций

- применение рациональных наружных ограждающих конструкций с использованием в них эффективных теплоизоляционных материалов

- использование современных методов расчета тепловой защиты зданий и сооружений, базирующихся на условиях энергосбережения.

Проектирование тепловой защиты зданий и сооружений осуществляется на основе требований СНиП 23-01-99* «Строительная климатология» и СНиП 23-02-03 «Тепловая защита зданий», СП 23-101-04 «Свод правил по проектированию и строительству. Проектирование тепловой защиты зданий», а также соответствующих ГОСТов и норм проектирования зданий и сооружений, в которых приведены необходимые для расчета параметры микроклимата помещений.

Помимо соответствующих теплотехнических расчетов необходимо учитывать

архитектурно-планировочные и конструктивные решения зданий (композиционное решение, ориентация, размеры и герметичность заполнения световых проемов, теплоизоляция ограждений), которые определяют эксплуатационную эффективность и экономичность искусственных средств (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.

Следует помнить, что даже идеальные в теплотехническом отношении стены и покрытия не дадут ожидаемого эффекта, если композиция здания характеризуется чрезмерным периметром наружных стен, неглубокими помещениями, большими площадями остекления и нерациональной ориентацией по отношению к господствующим ветрам. Поэтому важно уже на первой стадии проектирования, когда выявляются принципиальные решения здания, определяющие его теплотехническую, гигиеническую и экономическую эффективность, правильно оценить тепловой климат и аэрационный режим места строительства по исходным данным и умело пользоваться картами строительно-климатического районирования и зон влажности территории, приведенными в СНиП 23-01-99*.

Наибольшее внимание теплотехническим факторам следует уделять при проектировании зданий в экстремальных климатических районах. Существует один общий принцип подхода к проектированию зданий для северных и южных (с сухим жарким климатом) районов: здания должны быть компактными с высокой теплоинерционностью ограждений и минимально допустимыми светопроемами, чтобы на севере обеспечивалась минимальная теплоотдача зимой, а на юге - максимальная защита от солнечной радиации летом.

2.2. Виды теплообмена

Передача тепловой энергии от более нагретых тел к менее нагретым представляет собой процесс, называемый теплообменом, который проявляется в виде трех видов: конвекции, излучения и теплопроводности.

Конвекция - это процесс передачи тепла путем механического перемещения частиц вещества в газообразной или жидкой среде.

Излучение (радиация) - процесс передачи тепла с помощью электромагнитных волн, которые передаются от более нагретого другому, менее нагретому телу, превращаясь в нем в тепловую энергию.

Теплопроводностью называется процесс, когда передача тепла происходит в результате соприкосновения частиц твердого материала (бетон, кирпич и т.п.). При теплопроводности молекулы твердого вещества в процессе передачи тепла остаются на месте, в то время как при конвекции, передача тепла происходит путем изменения положения частичек вещества теплоносителя (нагретого воздуха или горячей воды), что в результате меняет тепловой потенциал окружающей среды.

Тепловая энергия путем излучения может передаваться как через воздух, так и через безвоздушное пространство. Тепловые лучи в виде электромагнитных волн, попадая на поверхность кого-либо материального вещества, частично поглощаются им, а частично отражаются от него. Эффект поглощения обычно используется в солнечных коллекторах, с помощью которого происходит нагревание воды и отопление помещений. Эффект отражения используется в случае задержания радиационного тепла в помещении путем наклеивания алюминиевой фольги за отопительными приборами или под утепляющим слоем мансарды, а также путем нанесения специального отражающего слоя на внутренние поверхности оконных стекол.

В ограждающих конструкциях теплообмен главным образом осуществляется в виде теплопроводности, но одновременно он сопровождается конвекцией и излучением.. Так, через сплошные ограждающие конструкции передача тепла происходит путем теплопроводности, а через воздушные прослойки ограждения и у его внутренних и наружных поверхностей - путем конвекции и излучения.

Передача тепла из одной нагретой газообразной среды к другой через разделяющую твердую ограждающую конструкцию, при котором действуют все три вида теплообмена, называется теплопередачей.