C transzferje; HŐ; ÉPÍTÉS ALATT
HŐTÖRLÉS ÉPÍTÉSEKBEN
Az építési fizika attól a kényelmi kategóriától függően, amelyre vonatkozik, a következőkre oszlik:
higrotermikus az építési fizika azon része, amely tanulmányozza a tömeg és a hőátadás folyamatát az építményekben, illetve a vízgőz (hygr) és a hő (hő) átadását a különböző jellemzőkkel rendelkező környezetek záródásának vagy szétválasztásának konstrukciós elemein keresztül, valamint a környezeti hatásokat. amelyek rendelkeznek a beltéri mikroklíma körülményeiről, a higiénia és a kényelem feltételeiről, az építőelemek tartósságáról és fizikai jellemzőiről
A szobák komfortérzetét meghatározó fő tényezők:
- a korlátozó elemek felületi hőmérséklete,
- a levegő mozgásának sebessége.
Ez az általános kényelem alapvető eleme termikus kényelem. A termikus kényelemnek biztosítania kell az emberi test állandó hőmérsékletének fenntartását, a test hőtermelésének és a környezetbe történő kibocsátásának egyensúlya alapján, amelyet fizikailag konvekcióval, sugárzással és vezetéssel, fiziológiailag pedig izzadással és légzéssel érnek el.
A kényelem érzésének meghatározó tényezője az levegő hőmérséklet. Az emberek érzései közötti különbségek miatt (kortól, nemtől, szokástól stb. Függően) a kényelmi hőmérséklet változó; ha azonban a többi paraméter megfelelő értékekkel rendelkezik, akkor a következő kényelmi hőmérsékletek engedélyezhetők:
- 1920 ° C statikus munkához;
- 10 ° C kemény fizikai munkához.
Az elemek átlagos felületi hőmérséklete amely a helyiség lakóival történő sugárzás ellenében hőért cserébe lép, összefüggésben kell lennie a beltéri levegő hőmérsékletével: a korlátozó felületek átlagos hőmérsékletének növekedésével a beltéri levegő hőmérsékletének csökkenésével kell együtt járni, és fordítva, mert az emberi test.
Fogalmak az építési hőtechnikában
1. Hőmérséklet - skaláris állapotparaméter, amely a testek felmelegedési fokát jellemzi.
2. Hőtér a hőmérsékleti értékek összességét jelenti, amelyek egy adott teret egy adott pillanatban jellemeznek.
3. Izoterm felület a hőtérben azonos hőmérsékletű pontok geometriai elhelyezkedése.
4. Izoterm vonal az egyenlő hőmérsékletű pontok geometriai elhelyezkedése egy síkban.
5. Hőmérsékleti gradiens a ΔT hőmérséklet-különbség és a két pont közötti Δx távolság közötti arány határértéke, amikor Δx → 0. A termikus gradiens ellentétes irányú a hő terjedési irányával;
6. A hőmennyiség (Q) energiamennyiséget jelent, és joulában (J) SI-ben, vagy a kalóriákra (cal) vagy kilokalóriákra (kcal) adott egységekben mérik.
7. Hőáram vagy hőáram (Q) az a hőmennyiség, amely időegység alatt áthalad egy területen:
8. Hőáram sűrűség vagy fajlagos hőáram (q) számszerűen kifejezi azt a hőmennyiséget, amely az időegységben áthalad a felületi egységen, és fizikailag egy olyan vektor, amely a normál után az izotermára irányul.
Hőátadás az építőiparban
A hőátadás alapvető formái (vezetés, konvekció, sugárzás) szintén megtalálhatók a sajátosságokkal rendelkező konstrukciókban:
- az anyagoknak kapilláris-porózus szerkezete van, így a tömör anyagok (fémek, üveg) kivételével a belső átvitel komplex jellegű;
- a védőelemek geometriai alakjai változatosak és inhomogének, több anyagból készülnek;
- a légszerkezeti elemek érintkezésekor egyidejűleg vezetés, konvekció és sugárzás által történő átvitel történik;
- a levegő és a páratartalom nagyban befolyásolja az épületek hőátadását;
- a hőmérséklet-változás tartománya korlátozott.
Hőátadás vezetéssel
Különösen a szilárd testekre jellemző, és az egyensúlyi helyzethez képest lengő molekulák kinetikus energiájának közel-közeli terjedéséből áll.
Az építőiparban a hő átvezetése a falakon, ablakokon, padlókon, tetőkön stb. Keresztül történik. A hőmennyiséget, amelyet a csövön keresztül a T hőmérsékletű egyik oldalról a T felületű, a párhuzamos felületű homogén síkelem A felületű T felületű felületére továbbítanak, a Fournier relációja határozza meg:
Q = λ A (T - T) t/d = λ A ΔT t/d
A λ állandó képviseli hővezető együttható anyag, és a fentiek alapján definiálják, mint egy homogén, 1 m vastag és 1 m 2 területű homogén építőelem egyik oldaláról a másikra egy órán át egy 1 ° C-os (vagy 1K) hőmérsékletű lányok közötti hőmérséklet-különbség.
Hővezető
A hővezető együttható az anyagok termofizikai jellemzője, értéke 0,02 (levegő) 364 (réz) között van.
A jelenlegi építőanyagok esetében a λ együttható értéke:
szilárd tégla falazat: 0,80 W/mK;
- lyukakkal ellátott tégla falazat: 0,460,75 W/mK;
- habosított polisztirol: 0,04 W/mK.
A víz hővezetési együtthatója 0,52 W/mK 25-ször magasabb, mint a levegőé, ez magyarázza a nedves anyagok megnövekedett hővezető képességét.
l jó vezetők 10 - 300 W/m K
l szigetelők 0,04 - 0,20 W/mK
A kapilláris-porózus anyagok hővezető képességének méretét befolyásoló tényezők a következők:
- az anyag sűrűsége, mivel a szilárd rész vezetőképessége magas (2,5 3,5) a levegőhöz képest (0,026);
- a pórusok és a kapillárisok szerkezete, mivel a nagy üregek vagy a közöttük lévő kapcsolatokkal elősegítik a levegő konvekcióját;
- páratartalom, mert a víz hővezető képessége jobb, mint a levegőé (folyékony állapotban 0,50 és jégnél 2,21
D a vezetőképességen átáramló hőáram atea következménye:
D vastagságú homogén sík elem esetén, amely λ hővezető együtthatóval rendelkező anyagból készül, a vezetőképességen átáramló hőáram sűrűsége:
R = d/λ jelentése: hővezetéssel szembeni ellenállás, vagy hőáteresztő képességgel szembeni ellenállás az építőelem fordított mérete
λ/d az elem hőáteresztő képessége.
Konvekciós hőátadás
Folyadékokon és gázokon keresztül fordul elő, és a folyadék (áramok) mozgása által történő hőtranszportnak köszönhető. Ellentétben a vezetési transzmisszióval, amelyben a molekulák nem a hőáramlás irányában mozognak, konvekció esetén a folyadék tömegének elmozdulása van.
Az építkezés során a hő átadása konvekcióval történik az elemek felületei és a beltéri vagy kültéri levegő között.
Az építési elem által konvekcióval kapott (Q c) vagy felszabadult (Q`c) hőmennyiség meghatározható Newton viszonyaként:
T és T az elem belső, illetve külső felületének hőmérséklete;
T i és T e - a beltéri és a kültéri levegő hőmérséklete;
c és α` c a hőcserélési együtthatók (hőátadás) konvekció útján a vételnél, illetve a hőátadásnál;
Konvekciós együttható a hőmennyiséget jelöli egy óra hosszat 1 m szerkezeti elem felülete által, amikor a folyadék és az elem felülete közötti hőmérséklet-különbség 1 ° C. A termikus konvekciós együtthatók mértékegységei a következők: W/m K SI-ben és Kcal/m h ° C.
A konvekciós együtthatók értékei a folyadék jellegétől, a felületek jellegétől és megjelenésétől, a folyadék mozgásának sebességétől függenek. Iránymutatásként az αc értékei: 310 álló levegő esetén; 530 a szabadon mozgó levegőért (természetes konvekció).
Hőátadás sugárzás útján
Elektromágneses hullámok formájában fordul elő, amelyek hullámhossza 0,4 400 (kalóriahullám), különböző hőmérsékletű testek között. Az építményekben a hősugárzás a fűtőtestek és a helyiségekben lévő elemek között, az emberi test és a hidegebb körülvevő tárgyak, az építőelemek felületei és a külső vagy belső levegő között stb.
A hőmennyiséget, amelyet egy test a T hőmérséklet és a T hőmérséklet közötti test között sugároz, a közös A felülettel, Stephan - Boltzmann összefüggésként határozzuk meg:
T és T a két test abszolút hőmérséklete
c a sugárzási együttható W/m K-ban, amely 1 m test vákuumban sugárzott hőjének mennyiségét képviseli vákuumban, egy órán át 100 ° C hőmérsékleten.
Az építőanyagok sugárzási együtthatója 4,9 W/m K
Hőátadás az építőelemek felületére
A korlátozó szerkezeti elemek felülete konvekcióval és sugárzással fogadja vagy adja le a hőt
Az építmények hőszámításakor mindkét jelenséget globálisan, egyesek segítségével figyelembe vesszük hőátadási tényezők a belső és a külső felületen szerkezeti elemek (α i, α e
Az elemek felülete által kapott vagy adott hő a kapott hőmennyiségek összege, konvekcióval és sugárzással, a felületre történő hőátadás együtthatóival (felületcsere):
Ezen együtthatók szokásos értékei a konstrukciók hőszámításához: α i e = 23 (tél); α e = 12 (var).
Ezen együtthatók inverze az ellenállást jelzi a vételnek, illetve az építőelemek felületeinek hőátadásának:
Általános hőátadás az épületekben álló hőszolgáltatásban
Egyirányú hőátbocsátás
A záróelemeken keresztüli hőátadás a hideg időszakban a beltéri levegőből kifelé, a magas külső hőmérsékletű időszakokban pedig fordítva történik. Lapos elemek esetén, homogén rétegű párhuzamos felületekkel, a hőáram normális a felszínen, és a hőátadás egyirányúnak tekinthető.
Teljes hőátadási tényező (hőátbocsátás):
a hőmennyiséget képviseli, amely álló hőmérsékleten 1 órán át 1 m 2 területen halad át 1 órán át a két átlag 1 ° C (vagy 1 K) hőmérséklete közötti különbségként.
Lapos és térbeli hőátadás. Hőhidak
A záróelemek, az illesztések vagy az inhomogenitású elemek közötti sarkok esetében a hő két vagy három irányban terjed, a hőtér sík vagy térbeli. A sík vagy a térbeli átadás kedvez a hőveszteség fokozásának, helyi korrekciós intézkedéseket igényel.
Az építési elemek azon területeit, amelyek a geometriai összetétel és az inhomogén szerkezet miatt lehetővé teszik a hőátadás intenzívebbé válását, ún. hőpontok.
Hőátadás nem álló üzemmódban
A valós hőmérsékleti értékek időbeli változékonysága miatt a termikus rezsim gyakorlatilag változó. A nem stacionárius termikus üzemmódban a hőáram az elemek vastagságától függően is változó, az építési elemek hőfelhalmozódásának és hozamkapacitásának függvénye.
Termikus asszimilációs együttható (k) az anyagok hőfizikai jellemzője, jelezve hőelnyelő képességüket, és a T = 24 h időtartamra számítandó a következő összefüggéssel:
S = 0,59 (W/m K)
Termikus tehetetlenségi index (D) tükrözi az elemek akkumulációs vagy hőátadási képességét, és a következő összefüggés határozza meg:
A termikus tehetetlenségi index alapján van meghatározva hőtömeg építőelemek, amelyeket a hőtömeg-együttható jellemez:
attól függően, hogy mely elemek tekinthetők alacsony hőtömegűnek (m (m = 1.01.1) és magasnak (m> 1).
A hőmérsékleti rezgések csillapítása
Az anyagok és elemek termikus asszimilációs tulajdonsága miatt az elválasztó elem egyik felületén a hőmérsékleti ingadozások a másik oldalon kisebb amplitúdókkal jelentkeznek, így csillapodnak.
A termikus rezgések csillapítása képviseli az építőelem azon képességét, hogy csökkentse a hőmérsékleti rezgések amplitúdóját, amikor a hő áthalad az elemen. A konstrukciókban a szinuszos termikus oszcillációt tekintjük, mivel az AT amplitúdók kívül, illetve AT és belül vannak.
Az elemek csillapító képességének jellemzésére szolgál termikus csillapítási index (ν), amelyet a reláció határoz meg:
és amelynek egy elemnek megfelelő effektív értékét számítással állapítják meg, az anyagok (sk) és az alkotórétegek (Sk) hő asszimilációs együtthatójától, valamint a termikus tehetetlenség teljes indexétől (D) függően, vagy kísérletileg határozzák meg.
A termikus rezgések fáziseltolódása
A változó hőállapotban az elemek termikus tehetetlensége miatt az egyik oldalon megnyilvánuló hőmérsékleti ingadozások későn (és csillapítva) érezhetők a másik oldalon.
Az időintervallum az elem egyik felületén bekövetkező hőhatás pillanatától a másik felületen lévő érzésig a termikus rezgések fáziseltolódása (Η).
A termikus fáziseltolódás fontos a nyári kényelem szempontjából, amikor megkövetelik, hogy a külső elemek magas léghőmérséklet és napsütés miatt történő fűtése megfelelő késéssel érezzen beltérben, hogy kedvezően léphessen fel a nap folyamán, amikor a levegő hűtés.
Ennek a követelménynek a biztosítása érdekében szükséges, hogy a külső szerkezeti elemek biztosítsák a hatékony fáziseltolódást:
Az építőelemek hőszámítása
Az épületek külső záró elemeit (falak, tetők) úgy kell elkészíteni, hogy ne engedjék meg a megengedettnél nagyobb hőveszteségeket, amelyeket kényelmi, higiéniai, tartóssági vagy gazdasági szempontokból állapítottak meg.
Globális ellenállás az elem hőátadásával szemben (R0) legalább meg kell, hogy egyezzen a normatív értékkel, minimum szükséges (R0, máshova):
A szerkezeti elemek hőszámítása elvileg a következőkből áll:
nak,-nek - a hőszigetelés mértékének ellenőrzése, amikor az elem összetétele megállapításra kerül, a kapcsolat alapján:
b - az elem vagy a hőszigetelő réteg minimális vastagságának méretezése, szintén a feltétel alapján, R ≥ R 0, amelyet nem vesznek figyelembe a határértéknél.