Тепловой поток : Построй свой дом

Тепловой поток

Размещено 13 февраля 2018
в рубрике Строительная физика | Прокомментировать

Тепловой поток

Тепловой поток — это количество теплоты, проходящее через ограждающую конструкцию в единицу времени. Передача теплоты через наружные ограждающие конструкции является основным фактором, влияющим на проектирование теплового режима здания. О том, что представляет собой тепловой поток в строительстве, мы и поговорим в этой статье.




Тепловой поток в строительстве

 

Если два бассейна с водой, разделенные стенкой, имеют разные уровни поверхности воды, то давление воды верхнего бассейна тем больше, чем больше разность высот поверхностей воды в бассейнах. Если разделяющая бассейны стенка водонепроницаема, то разница высот остается неизменной. Если, наоборот, эта стенка водопроницаема, то в зависимости от степени водопроницаемости быстрее или медленнее уровень поверхностей воды в бассейнах станет одинаковым с обоих сторон конструкции. Транспортировка воды через конструкцию будет происходить до тех пор, пока уровни не выровняться.

Водопроницаемость

Аналогично происходит с теплом. Теплый воздух расширяется, оказывая таким образом, большее давление на конструкцию, чем холодный воздух. Так как зимой воздух помещения в зданиях теплее, чем наружный воздух, здесь имеет место тепловой поток изнутри — наружу. Этот тепловой поток тем больше, чем лучше пропускает тепло ограждающая конструкция, т.е. передает его изнутри — наружу.
По-другому говоря — чем хуже ее теплоизолирующая способность, тем больше тепла уйдет из помещения.
Так как не существует строительных материалов и изоляционных материалов, которые на проводили бы тепло, то всегда существует перенос тепловой энергии с теплой к холодной стороне ограждающей конструкции. Это происходит зимой изнутри — наружу, а летом — наоборот.
Теплоизоляционный слой должен, как правило, быть расположен с холодной стороны конструкции, чтобы защитить ее от слишком больших температурных колебаний и, тем самым, исключить температурные деформации. Но в основном это необходимо для того, чтобы тепло могло удерживаться в массивной части конструкции и отдаваться снова в воздух помещения вечером и в ночные часы. Таким способом летом в течение дня избыточное тепло накапливается в конструкции не перегревая воздух в помещении. Основное правило при теплоизоляции требует, чтобы сопротивление теплопередаче отдельных слоев, например, при трех слоях, изнутри наружу должно увеличиваться с тем, чтобы тепловая энергия все медленнее подходила к наружной грани конструкции.

внутри  d11 + d22 + d33  снаружи

 

Принцип пароизоляции

 

Подобно теплопереносу происходит и влагоперенос при данном температурном и влажностном равновесии. Таким же образом при неравновесии влажностных режимов по обе стороны от ограждающей конструкции эти режимы стремятся к выравниванию.
Различные влажности воздуха в двух помещениях выравниваются потому, что влажность на основе различных температур так долго проходит через конструкцию, пока не наступит равновесие. Этот процесс называется диффузией водяного пара. В отличие от тепла, в случае влажности желательно было бы, чтобы никакая влага не попадала бы в конструкцию и не могла бы там при достижении точки росы выпадать в виде конденсата. Поэтому в необходимых случаях следует устраивать пароизоляционный слой обязательно со стороны с более высокой температурой и большей влажностью.
При диффузии водяного пара не только коэффициент сопротивления паропроницанию μ, но и толщина слоя оказывают влияние на величину влагопереноса. Математическое произведение отдельных слоев должно поэтому уменьшаться изнутри наружу, т.к. влага, попадающая в один слой, должна лучше пропускаться следующим и т.д. чтобы избежать насыщения конструкции внутри влагой.



Давление водяного пара

 

Воздух имеет хоть и небольшую, но все-таки какую-то массу. Один литр (=1 дм3) воздуха весит 1,293 кг. Воздушная оболочка над поверхностью земли таким образом создает давление. Давление атмосферной воздушной оболочки по величине составляет 1 кг/см2. Это соответствует примерно 10 плиткам шоколада на площади ногтя на среднем пальце руки.
Так как давление выражается в Паскалях (Па), Барах (бар) или Ньютонах на квадратный миллиметр (Н/мм2), то давление земной воздушной оболочки равно:

1 бар = 100000 Па = 100 000 Н/м2 = 0,1 Н/мм2

Так же, как воздух создает давление, так и водяной пар в воздухе создает давление — давление водяного пара.
Давление пара в известной степени превышает давление воздуха. Давление водяного пара зависит от:

  • температуры
  • относительной влажности воздуха

Если относительная влажность воздуха равна 100%, то и давление водяного пара — самое большое. При этом говорят о давлении насыщения водяного пара ps. Если относительная влажность меньше 100%, то и давление водяного пара ниже. При этом говорят о частичном давлении водяного пара р. Действительное давление водяного пара (оно же — частичное) рассчитывается по формуле:

р=φ ps

Пример:

Температура = 22°С
При                      ΘL= 22°С => рs=2645 Па (из таблицы)
                       φ= 60%
                            р=φ ps

                            р=60/100 2645 Па 

р = 1587 Па

Рисунок «Давление насыщения водяного пара и максимальное содержание водяного пара в зависимости от температуры» показывает максимально возможную для восприятия воздухом массу влаги на м3 в зависимости от температуры и максимальные значения давления пара, так называемое давление насыщения р.

Давление насыщения водяного пара и максимальное содержание водяного пара в зависимости от температуры

В следующей статье я расскажу о защите от влаги в следствие диффузии водяного пара.




Kомментарии

Написать комментарий




  • Цитата дня

    Делитесь накопленными знаниями, ведь это замечательный способ ничего не забыть.