Формулы в § 2.5 определяют передачу теплоты через ограждения в стационарных условиях, т. е. в условиях, когда очень длительное время (теоретически бесконечно долго) температуры наружного и внутреннего воздуха оставались неизменными, и система отопления подавала в томещение столько теплоты, сколько оно теряло через дружные поверхности ограждений.

Однако такого положения практически никогда не бы­вает. Температура наружного воздуха непрерывно изме - шется, претерпевая сезонные, суточные и более короткие по продолжительности колебания. Теплоотдача от нагрева­тельных приборов системы отопления также постоянно изменяется, в связи с чем изменяются температуры поверх­ностей и толщи ограждений, т. е. имеет место нестацио­нарный тепловой режим.

Взаимосвязь между изменениями температуры и тепло­вых потоков оказывается сложной еще и потому, что ограж­дения по-разному реагируют на колебания температуры на их поверхности. Одни ограждения быстро изменяют тем­пературу в своей толще вслед за изменениями температуры наружного или внутреннего воздуха, другие медленно. Поэтому, например, понижение температуры наружного воздуха через одни ограждения быстрее передается к их внутренней поверхности и к воздуху помещения, вызывая его охлаждение, чем через другие. Эти свойства огражде­ний связаны с их теплоустойчивостью.

Наиболее удобно свойство теплоустойчивости огражде­ний проследить, изучая их температурный режим при перио­дических тепловых воздействиях. Действительные периоди­ческие колебания температуры или тепловых потоков около поверхностей ограждения часто можно без особой погреш­ности заменить правильными гармоническими колебаниями или суммой ряда гармоник. Поэтому закономерности пра­вильного периодического теплового воздействия на ограж­дение имеют прямое практическое приложение.

Теплоустойчивость — это свойство ограждения сохра­нять относительное постоянство температуры при периоди­ческих изменениях тепловых воздействий на его поверхно­стям.

Это свойство интересует нас в двух проявлениях:

Теплоустойчивость ограждения относительно колебаний температуры и тепловых потоков в помещении (рис. 2.6, а);

Теплоустойчивость ограждения относительно сквозного проникания колебаний температуры наружного воздуха через всю толщу ограждения в помещение (рис. 2.6, б).

1. Теплоустойчивость ограждения колебаниям тепловых потоков в помещении. Если теплоотдача отопительного прибора или другого источника теплоты в помещении будет периодически изменяться (при постоянстве всех остальных составляющих теплового баланса), то в помещении будет наблюдаться периодическое изменение температуры воз­духа и поверхностей ограждений. Между колебаниями теплового потока и температуры на поверхности огражде­ния существует зависимость, которая определяется коэффи­циентом теплоусвоения поверхности ограждения У. Вели­чина У равна отношению амплитуд колебаний теплового потока Aq И температуры на поверхности А% ограждения

Y = Aq/Ax, (2.26)

Если слой резких колебаний температуры заканчива­ется в пределах первого от поверхности материального
слоя и, следовательно, его тепловая инерция больше едини­цы (Ј>i>l), то Y равняется удельному коэффициенту теп - лоусвоения материала этого слоя slt

У^^/ЩЕ. {2.27)

Если слоем резких колебаний захвачено больше чем одни слой от поверхности, то

Risj+Y2

1 + Я1У»

Где Rt, Si, Хи cpi — термическое сопротивление, коэффициент теплоусвоення, теплопроводность н массовая теплоемкость мате­риала первого слоя; Y2 — коэффициент теплоусвоення поверхности второго материального слоя в ограждении.

Колебания температуры поверхности отстают во вре­мени от колебаний теплового потока, проходящего через поверхность, на величину еу (рис. 2.7). Это отставание (сдвиг по фазе) для простейшего случая [формула (2.27)] равно

Е„ = 778. (2 29)

Изменения теплового потока также связаны с колеба­ниями температуры воздуха в помещении. Соотношение между изменениями теплового потока, проходящего через поверхность, и температуры воздуха, омывающего эту по­верхность, определяется коэффициентом теплопоглощения В поверхности ограждения

V

Уравнение (2.30) можно переписать в виде В ~ У ~ а,

Из которого следует, что сопротивление теплопоглощению 1 /В равно сумме сопротивления теплоусвоению MY и сопро­тивления теплообмену 1/ав на поверхности.

Изменение температуры воздуха опережает во времени температуру поверхности, но отстает от изменений тепло­вого потока на величину ев(см. рис. 2.7), приблизительно равную е„«7716.

2. Теплоустойчивость ограждения сквозному проника­нию колебаний температуры наружного воздуха. Колебания температуры наружного воздуха вызывают изменения тем­пературы и тепловых потоков в толще и на внутренней по­верхности наружного ограждения. По мере удаления от наружной поверхности колебания температуры в толще ограждения уменьшаются по величине н запаздывают во времени (по фазе). Колебания температуры внутренней поверхности непосредственно влияют на теплопогери и радиационную температуру помещения, поэтому ее изме­нение представляет особый интерес при проектировании отопления помещения.

Свойство теплоустойчивости сквозному прониканию тем­пературных колебаний характеризуют двумя показателями; затухания v и запаздывания е.

Показатель сквозного затухания колебаний темпера­туры v определяет, во сколько раз амплитуда изменения температуры на внутренней поверхности ограждения Ах Меньше амплитуды колебаний температуры наружного воздуха Atа. Приближенная формула для расчета v имеет вид

V=AtJAH ~ 2D (0,83+3,5 Mi) Рсл Рв. п.

Величина v зависит от следующих факторов: тепловой инерции ограждения D D = 2RiS;,

Где Ri и S; — сопротивление теплопроводности и коэффициент юплоусвоения материальных слоев ограждения;

Сопротивления теплопроводности толщи ограждения последовательности расположения основных (конструк­тивного и теплоизоляционного) слоев, если можно их четко выделить в ограждении, которая учитывается поправочным коэффициентом Рсл

Наличия в конструкции ограждения воздушной прослой­ки, которая учитывается поправочным коэффициентом рв п:

D

Рв. п= 1+0,5 RB.„

Где Rв. п — сопротивление теплопередаче воздушной прослойки.

Приближенной формулой (2.32) можно пользоваться только в том случае, если можно четко выделить в конструк­ции ограждения два определяющих (в тепловом отношении) слоя. В остальных случаях необходимо пользоваться более сложной формулой, приведенной в СНиП.

Показатель запаздывания во времени сквозного прони­кания температурных колебаний е в основном зависит толь­ко от D и равен

Е ~ (0,113£>—0,017) Т. (2.36)

При 7=24; е=2,7 D=0,4.

Формулой (2.32) следует пользоваться только при I»2 (соответствующих периоду Т). При D<2 величина v прак­тически равна своему минимально возможному значению v~vM„„ = /?„/#„. (2.37)

В произвольный момент времени z (начало отсчета соот­ветствует моменту максимума температуры наружного воз­духа) температура внутренней поверхности наружного ограждения тв может быть определена уравнением

= (2.38)

Где тв о — средняя за период Т температура внутренней поверх­ности '

Те. о — ^п ~~Б~ (^п ^н. о)>

Если на ограждение одновременно действуют изменение температуры наружного воздуха и изменение температуры воздуха в помещении, то можно воспользоваться принципом суперпозиции (сложения независимых тепловых воздейст­вий) и получить результирующее изменение температуры внутренней поверхности ограждения сложением ее частньа! изменений под влиянием каждого воздействия.