Ограждения с воздушными прослойками

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 13Следующая ⇒

Одним из приемов, повышающих теплоизоляционные качества ограждений, является устройство воздушной прослойки. Ее используют в конструкциях наружных стен, перекрытий, окон, витражей. В стенах и перекрытиях ее применяют и для предупреждения переувлажнения конструкций.

Воздушная прослойка может быть герметичной или вентилируемой.

Рассмотрим теплопередачу герметичной воздушной прослойки.

Термическое сопротивление воздушной прослойки R_al нельзя определять как сопротивление теплопроводности слоя воздуха, так как перенос тепла через прослойку при разности температур на поверхностях происходит, в основном, путем конвекции и излучения (рис.3.14). Количество тепла,

передаваемого путем теплопроводности, мало, так как мал коэффициент теплопроводности воздуха (0, 026 Вт/(м·º С)).

В прослойках, в общем случае, воздух находится в движении. В вертикальных - он перемещается вверх вдоль теплой поверхности и вниз – вдоль холодной. Имеет место конвективный теплообмен, и его интенсивность возрастает с увеличением толщины прослойки, поскольку уменьшается трение воздушных струй о стенки. При передаче тепла конвекцией преодолевается сопротивление пограничных слоев воздуха у двух поверхностей, поэтому для расчета этого количества тепла коэффициент теплоотдачи α _к следует уменьшить вдвое.

Для описания теплопереноса совместно конвекцией и теплопроводностью обычно вводят коэффициент конвективного теплообмена α '_к, равный

α '_к = 0, 5 α _к + λ _a/δ _al, (3.23)

где λ _a и δ _al – коэффициент теплопроводности воздуха и толщина воздушной прослойки, соответственно.

Этот коэффициент зависит от геометрической формы и размеров воздушных прослоек, направления потока тепла. Путем обобщения большого количества экспериментальных данных на основе теории подобия М.А.Михеев установил определенные закономерности для α '_к. В таблице 3.5 в качестве примера приведены значения коэффициентов α '_к, рассчитанные им при средней температуре воздуха в вертикальной прослойке t = + 10º С.

Таблица 3.5

Коэффициенты конвективного теплообмена в вертикальной воздушной прослойке

Толщина вертикальной прослойки, м	0, 01	0, 02	0.03	0, 05	0, 10
Коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м²·º С)	2, 0	1, 7	1, 5	1, 3	1, 1

Коэффициент конвективного теплообмена в горизонтальных воздушных прослойках зависит от направления теплового потока. Если верхняя поверхность нагрета больше, чем нижняя, движения воздуха почти не будет, так как теплый воздух сосредоточен вверху, а холодный – внизу. Поэтому достаточно точно будет выполняться равенство

α '_к = λ _a/δ _al.

Следовательно, конвективный теплообмен существенно уменьшается, а термическое сопротивление прослойки увеличивается. Горизонтальные воздушные прослойки эффективны, например, при их использовании в утепленных цокольных перекрытиях над холодными подпольями, где тепловой поток направлен сверху вниз.

Если поток тепла направлен снизу вверх, то возникают восходящие и нисходящие потоки воздуха. Передача тепла конвекцией играет существенную роль, и значение α '_к возрастает.

Для учета действия теплового излучения вводится коэффициент лучистого теплообмена α _л (Глава 2, п.2.5).

Пользуясь формулами (2.13), (2.17), (2.18) определим коэффициент теплообмена излучением α _л в воздушной прослойке между конструктивными слоями кирпичной кладки. Температуры поверхностей: t₁ = + 15 º С, t₂ = + 5 º С; степень черноты кирпича: ε ₁= ε ₂= 0, 9.

По формуле (2.13) найдем, что ε = 0, 82. Температурный коэффициент θ = 0, 91. Тогда α _л = 0, 82∙ 5, 7∙ 0, 91 = 4, 25 Вт/(м²·º С).

Величина α _л намного больше α '_к (см табл.3.5), следовательно, основное количество тепла через прослойку переносится излучением. Для того, чтобы уменьшить этот тепловой поток и увеличить сопротивление теплопередаче воздушной прослойки, рекомендуют использовать отражательную изоляцию, то есть покрытие одной или обеих поверхностей, например, алюминиевой фольгой (так называемое «армирование»). Такое покрытие обычно устраивают на теплой поверхности, чтобы избежать конденсации влаги, ухудшающей отражательные свойства фольги. «Армирование» поверхности уменьшает лучистый поток примерно в 10 раз.

Рекомендуется располагать воздушные прослойки ближе к наружной стороне ограждения, так как при этом понижается температура, а значит, θ и α _л.

Термическое сопротивление герметичной воздушной прослойки при постоянной разности температур на ее поверхностях определяется по формуле

. (3.24)

Таблица 3.6

Термическое сопротивление замкнутых воздушных прослоек

Толщина воздушной прослойки, м	R_al, м²·º С/Вт
для горизонтальных прослоек при потоке тепла снизу вверх и для вертикальных прослоек	для горизонтальных прослоек при потоке тепла сверху вниз
лето	зима	лето	зима
0, 01	0, 13	0, 15	0, 14	0, 15
0, 02	0, 14	0, 15	0, 15	0, 19
0, 03	0, 14	0, 16	0, 16	0, 21
0, 05	0, 14	0, 17	0, 17	0, 22
0, 1	0, 15	0, 18	0, 18	0, 23
0, 15	0, 15	0, 18	0, 19	0, 24
0, 2-0.3	0, 15	0, 19	0, 19	0, 24

Значения R_al для замкнутых плоских воздушных прослоек приведены в таблице 3.6. К ним можно отнести, например, прослойки между слоями из плотного бетона, который практически не пропускает воздух. Экспериментально показано, что в кирпичной кладке при недостаточном заполнении швов между кирпичами раствором имеет место нарушение герметичности, то есть проникновение наружного воздуха в прослойку и резкое снижение ее сопротивления теплопередаче.

Согласно СП 23-101-2004 рекомендуется применять невентилируемые воздушные прослойки в стенах - толщиной не менее 40 мм (при устройстве отражательной теплоизоляции – 10 мм).

При покрытии одной или обеих поверхностей прослойки алюминиевой фольгой ее термическое сопротивление следует увеличивать в два раза.

В настоящее время широкое распространение получили стены с вентилируемой воздушной прослойкой (стены с вентилируемым фасадом). Навесной вентилируемый фасад – это конструкция, состоящая из материалов облицовки и подоблицовочной конструкции, которая крепится к стене таким образом, чтобы между защитно-декоративной облицовкой и стеной оставался воздушный промежуток. Для дополнительного утепления наружных конструкций между стеной и облицовкой устанавливается теплоизоляционный слой, так что вентиляционный зазор оставляется между облицовкой и теплоизоляцией.

Схема конструкции вентилируемого фасада показана на рис.3.15. Согласно СП 23-101 толщина воздушной прослойки должна быть в пределах от 60 до 150 мм.

Слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью, в теплотехническом расчете не учитываются. Следовательно, термическое сопротивление наружной облицовки не входит в сопротивление теплопередаче стены, определяемое по формуле (3.6). Как отмечалось в п.2.5, коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции с вентилируемыми воздушными прослойками α _ext для холодного периода составляет 10, 8 Вт/(м²· º С).

Конструкция вентилируемого фасада обладает рядом существенных преимуществ. В п.3.2 сравнивались распределения температур в холодный период в двухслойных стенах с внутренним и наружным расположением утеплителя (рис.3.4). Стена с наружным утеплением является более

«теплой», так как основной перепад температур происходит в теплоизоляционном слое. Не происходит образования конденсата внутри стены, не ухудшаются ее теплозащитные свойства, не требуется дополнительной пароизоляции (глава 5).

Воздушный поток, возникающей в прослойке из-за перепада давления, способствует испарению влаги с поверхности утеплителя. Следует отметить, что значительной ошибкой является применение пароизоляции на наружной поверхности теплоизоляционного слоя, так как она препятствует свободному отводу водяного пара наружу.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒