Dan dalam beberapa kasus AC.
Perangkat sistem pemanas sentral memastikan pemeliharaan suhu udara yang diperlukan di dalam ruangan dan meningkatkan tingkat kenyamanan.
Saat ini, mustahil membayangkan rumah yang tidak dilengkapi dengan sistem pemanas. Sistem pemanas adalah komponen tak terpisahkan dari kehidupan yang nyaman.
Dalam proyek kursus ini, sistem pemanas gedung publik dihitung. Pagar diisolasi. Sistem pemanas dirancang sesuai dengan SNiP dan GOST saat ini, dengan mempertimbangkan persyaratan undang-undang tentang penghematan energi. Unit pengukur panas komersial telah dikembangkan, dan pemasangan katup penutup dan kontrol dipertimbangkan.
Penentuan koefisien perpindahan panas struktur penutup.
Penentuan koefisien perpindahan panas dari dinding luar.
Data awal:
Area konstruksi - Vladimir;
Perkiraan suhu udara dalam ruangan warna= 16оС;
Kelembaban di dalam ruangan - normal.
Zona kelembaban menurut Lampiran 1* SNiP II-3-79* - lembab, kondisi operasi menurut Lampiran 2 pada kelembaban normal - parameter B.
Konstruksi dinding:
1. Mortar semen-pasir: δ1= 0,02 m;
λ λ1 = 93W/m оС;
2. Keset wol mineral: δ2 = ? M; γ2= 75 kg/m3; λ2 = 0,064, W/m oC;
3. Beton seluler: δ3 =0,24; γ3= 1000kg/m3; λ3 = 0,47, W/mоС;
4. Solusi kompleks: δ4 = 0,02 m; λ4 = 0,87 W/m oC.
Koefisien konduktivitas termal, λ, ditentukan tergantung pada densitas material, γ, dan pada kondisi pengoperasian (parameter B, Lampiran 3* dari SNiP II-3-79*).
αint = 8,7 W/m2°C
αext = 23 W/m2°C
Urutan perhitungan.
1. Penentuan derajat hari periode pemanasan:
Dd \u003d (tint - tht) Zht \u003d (16-(-3.5)) 213 \u003d 4153.5 °C hari.
2. Penentuan nilai normalisasi tahanan perpindahan panas menurut tab. 4.SNIP:
Rreg = a Dd + b = 0,0003 4153,5+1,6=2,8
3. Penentuan resistansi termal total:
4. Berdasarkan kondisi termal, dimana R0 ≥ Rreg, kita samakan R0 dengan Rreg:
2,8 = m2 °C/W
5. Menentukan ketebalan lapisan isolasi:
δ2 \u003d (2,8-0,71) 0,064 \u003d 0,133 m.
6. Penentuan resistansi termal total, dengan mempertimbangkan δ2
7. Memeriksa kondisi termal: R0 ≥ Rreg.
2.9 > 2.8 => kondisi terpenuhi.
8. Koefisien perpindahan panas lantai loteng:
K= 
Penentuan koefisien perpindahan panas dari lantai non loteng.
Desain sampul:
1. 
4 lapis bahan atap: δ1=0,25 m; λ1=0,17 W/m оС;
2. Saringan semen: δ2= 0,02 m; γ2= 1800 kg/m3; λ 2 \u003d 0,93 W / m ° C;
3. Papan wol mineral: δ3 = ? M; γ3= 200 kg/m3; λ3 = 0,076 W/m оС;
4. Screed semen: δ4= 0,02 m; γ4= 1800 kg/m3; λ 4 \u003d 0,93 W / m ° C;
5. pelat beton bertulang: δ5 = 0,22 m; γ5= 2500 kg/m3; λ5 = 2,04 W/m oC.
Kami menemukan data untuk perhitungan:
warna= 16 °C;
teks= - 28 °C;
zht= 213 hari;
tht= -3,5 оС;
α int= 8,7 W/m2 °C; ,
α ext= 23 W/m2 °C;
Urutan perhitungan:
1. Tentukan derajat hari periode pemanasan:
Dd = (tint - tht) . zht \u003d (16 - (- 3,5)) 213 \u003d 4153,5 °C hari.
2. Menurut tabel 1 * kami menentukan ketahanan panas yang diperlukan:
Rreq=a Dd+b=0,0003 4153,5 +1,6=2,8 m2 oC/W
3. Tentukan resistansi termal total:
4. Berdasarkan kondisi termal, dimana Ro ≥ Rreq, kita samakan
5. Temukan ketebalan lapisan isolasi:
δ3 \u003d (2,8 - 0,71) 0,076 \u003d 0,158m;
6. Tentukan resistansi termal total, dengan mempertimbangkan δ3:
;
7. Memeriksa kondisi termal: R0 ≥ Rreq
2,78 ≥ 2,8 => syarat terpenuhi;
8. Koefisien perpindahan panas:
.
Penentuan koefisien perpindahan panas dari pintu luar.
1. Tentukan ketahanan termal yang diperlukan dari dinding luar sesuai dengan rumus:
2. Resistensi termal yang diperlukan dari pintu luar:
R0dv =0,6 · Req.st.=0,6 · 2,8 \u003d 1,68 m2 ° C / W,
3. koefisien perpindahan panas pintu:
.
Hasil perhitungan dirangkum dalam Tabel 1.1.
Tabel ringkasan koefisien perpindahan panas pagar.
Tabel 1.1.
Nama pagar |
m2oS/W |
W/m2oS |
|
Lantai tanpa atap | |||
pintu luar | |||
Lubang jendela | |||
Lantai di zona I tanah | |||
3.1.4 Pemilihan dan justifikasi sistem pemanas yang diadopsi.
Karena kami memiliki produksi bangunan dua lantai tanpa ruang bawah tanah dan tanpa loteng, kami memilih sistem pemanas dua pipa dengan kabel yang lebih rendah. Dengan sistem pemanas dua pipa dengan kabel yang lebih rendah, jalur pasokan dan pengembalian lewat di lantai atau di atas lantai lantai, dan cairan pendingin masuk secara independen ke setiap radiator. Untuk mengeluarkan udara dari sistem, katup pembuangan udara harus dipasang di radiator atas. Keuntungan dari jenis pengkabelan ini antara lain pengaturan sistem yang baik, kemampuan untuk mematikan setiap pemanas, kemampuan untuk menghubungkan sistem saat gedung sedang dibangun, tidak ada overrun peralatan pemanas, serta kurangnya anak tangga dan jalur suplai.
3.1.5 Rumus perhitungan dasar untuk perhitungan hidrolik sistem pemanas.
1) Tekanan sirkulasi desain dihitung menggunakan rumus:
ΔРR=100 · Lck+B· 3 · Hini· Nini(TG-THAI);
Lck adalah panjang cincin sirkulasi.
B adalah faktor koreksi yang memperhitungkan nilai tekanan sirkulasi alami selama periode mempertahankan tekanan hidrolik yang dihitung dalam sistem. Diterima B=1- untuk sistem pemompaan pipa tunggal dan B=0,4- untuk sistem dua pipa.
het - ketinggian lantai.
bersih - jumlah lantai
2) Kehilangan tekanan spesifik akibat gesekan per 1 m pipa ditentukan dengan rumus:
;
3) Konsumsi air di lokasi ditentukan dengan rumus:
;
β1 dan β2 adalah koefisien untuk memperhitungkan fluks kalor tambahan saat pembulatan melebihi nilai yang dihitung.
4) Kehilangan tekanan pada ring sirkulasi utama ditentukan dengan rumus:
ΔР=∑(Rl+z);
Rl - kehilangan tekanan total di bagian sepanjang.
z – kehilangan tekanan karena resistensi lokal.
5) Kehilangan tekanan pada cincin sirkulasi utama harus kurang dari tekanan sirkulasi yang dihitung sebesar 15%
1. Perkenalan
1.1 Maksud dan tujuan kursus
1.2 Mata pelajaran
1.3 Bangunan sebagai sistem energi tunggal
2. Perpindahan panas dan kelembaban melalui pagar eksternal
2.1 Dasar-dasar perpindahan panas pada bangunan
2.1.1 Konduktivitas termal
2.1.2 Konveksi
2.1.3 Radiasi
2.1.4 Resistensi termal dari celah udara
2.1.5 Koefisien perpindahan panas pada permukaan dalam dan luar
2.1.6 Perpindahan panas melalui dinding sandwich
2.1.7 Berkurangnya resistensi terhadap perpindahan panas
2.1.8 Distribusi temperatur pada bagian pagar
2.2 Rezim kelembaban struktur penutup
2.2.1 Penyebab kelembaban di pagar
2.2.2 Efek negatif dari pembasahan kandang luar
2.2.3 Hubungan kelembaban dengan bahan bangunan
2.2.4 Udara lembab
2.2.5 Kelembapan bahan
2.2.6 Penyerapan dan desorpsi
2.2.7 Permeabilitas uap pagar
2.3 Permeabilitas udara dari selungkup eksternal
2.3.1 Dasar-dasar
2.3.2 Perbedaan tekanan pada permukaan luar dan dalam pagar
1. Perkenalan
1.1 Maksud dan tujuan kursus
Buku teks "Kuliah tentang fisika termal bangunan" ditujukan untuk siswa yang mempelajari disiplin dengan nama yang sama dalam kerangka spesialisasi "Pasokan dan Ventilasi Panas dan Gas". Isi manual sesuai dengan program disiplin dan sebagian besar difokuskan pada kursus kuliah yang diberikan di Universitas Teknik Sipil Moskow. Tujuan kursus adalah untuk membentuk pendekatan esensi fisik dari rezim panas-udara dan kelembaban bangunan dengan bantuan presentasi sistematis sebagai dasar untuk mempelajari teknologi penyediaan iklim mikro. Tugas disiplin meliputi: pembentukan gagasan umum tentang peran termal kulit terluar bangunan dan pengoperasian sistem teknik yang menyediakan iklim mikro sebagai sistem energi tunggal; mengajar siswa kemampuan untuk menggunakan posisi teoritis dan metode perhitungan di masa depan pekerjaan profesional, yaitu dalam desain dan pengoperasian sistem iklim mikro bangunan. Sebagai hasil dari penguasaan disiplin tersebut, mahasiswa harus mengetahui konsep-konsep yang menentukan kondisi termal, udara dan kelembaban suatu bangunan, termasuk terminologi klimatologi dan iklim mikro; hukum perpindahan panas, kelembapan, udara dalam material, struktur dan elemen sistem bangunan dan kuantitas yang menentukan proses termal dan kelembapan; standar untuk perlindungan termal dari struktur penutup eksternal, pengaturan parameter lingkungan eksternal dan internal bangunan. Mahasiswa mampu merumuskan dan memecahkan masalah perpindahan panas dan massa pada semua elemen bangunan dan menunjukkan kemampuan dan kemauan untuk melakukan perhitungan verifikasi sifat pelindung pagar luar, dan menghitung koefisien perpindahan panas radiasi dan konvektif pada permukaan yang menghadap ruangan.
1.2 Mata pelajaran
Bangunan studi fisika termal proses perpindahan panas, perpindahan kelembaban, penyaringan udara dalam kaitannya dengan konstruksi.
Pada dasarnya, fisika termal bangunan mempelajari proses yang terjadi pada permukaan dan ketebalan selubung bangunan. Apalagi menurut tradisi yang sudah mapan dan untuk singkatnya, sering amplop bangunan disebut sederhana pagar. Selain itu, diberikan tempat yang signifikan dalam fisika termal bangunan pagar luar ruangan, yang memisahkan ruangan yang dipanaskan dari lingkungan luar atau dari ruangan yang tidak dipanaskan (subbidang teknis yang tidak dipanaskan, ruang bawah tanah, loteng, ruang depan, dll.)
Terlepas dari kenyataan bahwa sains merujuk terutama pada bangunan amplop, untuk spesialis pemanas dan ventilasi, fisika termal bangunan sangat penting. Faktanya adalah, pertama, kehilangan panas bangunan, yang memengaruhi kekuatan sistem pemanas dan konsumsi panasnya selama periode pemanasan, bergantung pada kualitas rekayasa panas dari pagar luar. Kedua, rezim kelembaban pagar luar mempengaruhi perlindungan termal mereka, dan akibatnya, kekuatan sistem yang menyediakan iklim mikro bangunan tertentu. Ketiga, koefisien perpindahan panas pada permukaan bagian dalam pagar luar berperan tidak hanya dalam menilai resistensi total yang berkurang terhadap perpindahan panas struktur, tetapi juga dalam memperkirakan suhu pada permukaan bagian dalam pagar ini. Keempat, jendela "padat" memiliki ketahanan yang jelas terhadap penetrasi udara. Dan dengan jendela "padat" di gedung bertingkat rendah hingga 5 lantai, infiltrasi dalam perhitungan kehilangan panas dapat diabaikan, dan di lantai yang lebih tinggi di lantai bawah akan terlihat. Kelima, tidak hanya ada tidaknya infiltrasi, tetapi juga pengoperasian sistem ventilasi, terutama yang alami, bergantung pada rezim udara bangunan. Keenam, suhu radiasi permukaan internal pagar luar dan dalam, komponen terpenting dari penilaian iklim mikro tempat, terutama merupakan turunan dari perlindungan termal bangunan. Ketujuh, ketahanan panas dari selungkup dan ruangan mempengaruhi keteguhan suhu di ruangan di bawah pengaruh termal yang bervariasi, terutama di bangunan modern di mana pertukaran udara mendekati tingkat minimum udara luar.
Ada sejumlah fitur dalam penilaian desain dan teknik termal pagar eksternal. Insulasi bangunan adalah komponen konstruksi modern yang mahal dan bertanggung jawab, jadi penting untuk menerima ketebalan insulasi secara wajar. Spesifikasi perhitungan teknik panas saat ini pagar luar terhubung:
pertama, dengan peningkatan persyaratan untuk perlindungan termal bangunan;
kedua, dengan kebutuhan untuk memperhitungkan peran pemanas yang efektif dalam selubung bangunan, yang koefisien konduktivitas termalnya sangat kecil sehingga memerlukan sikap yang sangat hati-hati untuk memastikan nilainya dalam kondisi operasional;
ketiga, karena fakta bahwa berbagai sambungan muncul di pagar, sambungan kompleks dari satu pagar ke pagar lainnya, yang mengurangi ketahanan terhadap perpindahan panas pagar. Penilaian pengaruh berbagai jenis inklusi penghantar panas pada perlindungan termal bangunan memerlukan ketergantungan pada studi terperinci khusus.
1.3 Bangunan sebagai sistem energi tunggal
Totalitas semua faktor dan proses (pengaruh eksternal dan internal) yang mempengaruhi pembentukan iklim mikro termal bangunan disebut rezim termal bangunan.
Pagar tidak hanya melindungi bangunan dari lingkungan luar, tetapi juga menukar panas dan kelembapan dengannya, membiarkan udara melewatinya baik ke dalam maupun ke luar. Tugas mempertahankan rezim termal tertentu dari tempat bangunan (mempertahankan tingkat suhu dan kelembaban udara yang diperlukan, mobilitasnya, dan suhu radiasi ruangan) ditugaskan ke sistem rekayasa pemanasan, ventilasi dan pendingin udara. Namun, penentuan daya termal dan mode pengoperasian sistem ini tidak mungkin dilakukan tanpa memperhitungkan pengaruh sifat pelindung panas-kelembaban dan panas-inersia dari pagar. Oleh karena itu, sistem pendingin udara untuk iklim mikro tempat mencakup semua alat teknik yang menyediakan iklim mikro tertentu dari tempat yang dilayani: selubung bangunan dan sistem teknik untuk pemanas, ventilasi, dan pendingin udara. Dengan demikian, bangunan modern adalah sistem perpindahan panas dan massa yang saling berhubungan yang kompleks - sistem energi tunggal.
Pertanyaan untuk pengendalian diri
1 Apa yang dipelajari dalam fisika termal bangunan?
2. Apa itu pagar?
3. Apa itu pagar luar ruangan?
4. Mengapa membangun termofisika penting untuk spesialis pemanas dan ventilasi?
5. Apa kekhususan perhitungan teknik panas bangunan modern?
6. Bagaimana rezim termal bangunan?
7. Apa peran selubung bangunan dalam rezim termal bangunan?
8. Parameter lingkungan internal apa yang didukung oleh sistem pemanas dan ventilasi?
9. Apa itu sistem kontrol iklim gedung?
10. Mengapa bangunan dianggap sebagai sistem energi tunggal?
2. Perpindahan panas dan kelembaban melalui pagar eksternal
2.1 Dasar-dasar perpindahan panas pada bangunan
Perpindahan panas selalu terjadi dari lingkungan yang lebih hangat ke lingkungan yang lebih dingin. Proses perpindahan panas dari satu titik di ruang angkasa ke titik lain karena perbedaan suhu disebut perpindahan panas dan kolektif, karena mencakup tiga jenis dasar perpindahan panas: konduksi termal (konduksi), konveksi dan radiasi. Dengan demikian, potensi perpindahan panas adalah perbedaan suhu.
2.1.1 Konduktivitas termal
Konduktivitas termal- jenis perpindahan panas antara partikel tetap dari zat padat, cair atau gas. Dengan demikian, konduktivitas termal adalah pertukaran panas antara partikel atau elemen struktur lingkungan material yang bersentuhan langsung satu sama lain. Saat mempelajari konduktivitas termal, suatu zat dianggap sebagai massa kontinu, struktur molekulnya diabaikan. Dalam bentuknya yang murni, konduktivitas termal hanya terjadi pada padatan, karena pada media cair dan gas hampir tidak mungkin untuk memastikan imobilitas suatu zat.
Sebagian besar bahan bangunan badan berpori. Pori-pori tersebut mengandung udara yang memiliki kemampuan untuk bergerak yaitu memindahkan panas secara konveksi. Dipercayai bahwa komponen konvektif dari konduktivitas termal bahan bangunan dapat diabaikan karena ukurannya yang kecil. Pertukaran panas radiasi terjadi di dalam pori antara permukaan dindingnya. Perpindahan panas secara radiasi dalam pori-pori bahan ditentukan terutama oleh ukuran pori, karena semakin besar pori, semakin besar perbedaan suhu pada dindingnya. Saat mempertimbangkan konduktivitas termal, karakteristik proses ini terkait dengan massa total zat: kerangka dan pori-pori secara bersamaan.
Amplop bangunan biasanya dinding bidang-paralel, perpindahan panas yang dilakukan dalam satu arah. Selain itu, biasanya diasumsikan dalam perhitungan rekayasa termal dari struktur penutup eksternal bahwa perpindahan panas terjadi ketika kondisi termal stasioner, yaitu, dengan keteguhan waktu semua karakteristik proses: aliran panas, suhu di setiap titik, karakteristik termofisik bahan bangunan. Karena itu, penting untuk dipertimbangkan proses konduksi panas stasioner satu dimensi dalam bahan homogen, yang dijelaskan oleh persamaan Fourier:
Di mana qT - kerapatan fluks panas permukaan melewati bidang tegak lurus aliran panas, W / m2;
λ - konduktivitas termal bahan, W/m. tentang C;
T- perubahan suhu sepanjang sumbu x, °C;
Sikap, disebut gradien suhu, sekitar S/m, dan dinotasikan lulusanT. Gradien suhu diarahkan ke peningkatan suhu, yang dikaitkan dengan penyerapan panas dan penurunan fluks panas. Tanda minus di sisi kanan persamaan (2.1) menunjukkan bahwa kenaikan fluks kalor tidak bersamaan dengan kenaikan suhu.
Konduktivitas termal λ adalah salah satu karakteristik termal utama suatu material. Sebagai berikut dari persamaan (2.1), konduktivitas termal suatu material adalah ukuran konduksi panas oleh suatu material, secara numerik sama dengan fluks panas yang melewati 1 m 2 area yang tegak lurus terhadap arah aliran, dengan gradien suhu sepanjang aliran sama dengan 1 o C / m (Gbr. 1). Semakin besar nilai λ, semakin intens proses konduktivitas termal pada material tersebut, semakin besar fluks panasnya. Oleh karena itu, bahan penyekat panas dianggap sebagai bahan dengan konduktivitas termal kurang dari 0,3 W/m. tentang S
isoterm; - ------ - jalur arus panas.
Perubahan konduktivitas termal bahan bangunan dengan perubahannya kepadatan karena hampir semua bahan bangunan terdiri dari kerangka- bahan bangunan utama dan udara. K.F. Misalnya, Fokin mengutip data berikut: konduktivitas termal dari zat yang benar-benar padat (tanpa pori), tergantung pada sifatnya, memiliki konduktivitas termal dari 0,1 W / m o C (untuk plastik) hingga 14 W / m o C (untuk kristal zat dengan aliran panas di sepanjang permukaan kristal), sedangkan udara memiliki konduktivitas termal sekitar 0,026 W / m o C. Semakin tinggi densitas material (porositas lebih kecil), semakin besar nilai konduktivitas termalnya. Jelas bahwa bahan isolasi panas yang ringan memiliki kerapatan yang relatif rendah.
Perbedaan porositas dan konduktivitas termal kerangka menyebabkan perbedaan konduktivitas termal material, bahkan pada kepadatan yang sama. Misalnya, bahan-bahan berikut (Tabel 1) dengan kerapatan yang sama, ρ 0 \u003d 1800 kg / m 3, memiliki nilai konduktivitas termal yang berbeda:
Tabel 1.
Konduktivitas termal bahan dengan kerapatan yang sama adalah 1800 kg/m 3 .
| Bahan |
Konduktivitas termal, W / (m o C) |
| Mortar semen-pasir | 0,93 |
| Bata | 0,76 |
| Aspal | 0,72 |
| Batu semen Portland | 0,46 |
| semen asbes | 0,35 |
Dengan penurunan kerapatan material, konduktivitas termal l berkurang, karena pengaruh komponen konduktif terhadap konduktivitas termal kerangka material berkurang, tetapi pengaruh komponen radiasi meningkat. Oleh karena itu, penurunan kerapatan di bawah nilai tertentu menyebabkan peningkatan konduktivitas termal. Artinya, ada nilai kerapatan tertentu di mana konduktivitas termal memiliki nilai minimum. Ada perkiraan bahwa pada 20 ° C dalam pori-pori dengan diameter 1 mm, konduktivitas termal radiasi adalah 0,0007 W / (m ° C), dengan diameter 2 mm - 0,0014 W / (m ° C), dll. Dengan demikian, konduktivitas termal oleh radiasi menjadi signifikan untuk bahan isolasi panas dengan kepadatan rendah dan ukuran pori yang signifikan.
Konduktivitas termal suatu bahan meningkat dengan peningkatan suhu di mana perpindahan panas terjadi. Peningkatan konduktivitas termal bahan dijelaskan oleh peningkatan energi kinetik molekul kerangka suatu zat. Konduktivitas termal udara di pori-pori material juga meningkat, dan intensitas perpindahan panas di dalamnya melalui radiasi. Dalam praktik konstruksi, ketergantungan konduktivitas termal pada suhu tidak begitu penting. Vlasov:
λ o = λ t / (1+β .t), (2.2)
di mana λ o adalah konduktivitas termal material pada 0 o C;
λ t - konduktivitas termal material pada t sekitar C;
β - koefisien suhu perubahan konduktivitas termal, 1 / o C, untuk berbagai bahan, sama dengan sekitar 0,0025 1 / o C;
t adalah suhu material di mana konduktivitas termalnya sama dengan λ t .
Untuk dinding homogen datar dengan ketebalan δ (Gbr. 2), fluks panas yang ditransfer oleh konduktivitas termal melalui dinding homogen dapat dinyatakan dengan persamaan:
Di mana τ 1 ,τ2- nilai suhu pada permukaan dinding, o C.
Ini mengikuti dari ekspresi (2.3) bahwa distribusi suhu pada ketebalan dinding adalah linier. Nilai δ/λ diberi nama resistensi termal dari lapisan material dan ditandai R T, m 2. tentang C / W:
Gbr.2. Distribusi suhu di dinding homogen datar
Oleh karena itu, fluks panas q T, W / m 2, melalui dinding paralel bidang homogen dengan ketebalan δ , m, dari bahan dengan konduktivitas termal λ, W/m. tentang C, dapat ditulis dalam bentuk
Resistansi termal lapisan adalah resistansi konduktivitas termal, sama dengan perbedaan suhu pada permukaan yang berlawanan dari lapisan selama fluks panas melewatinya dengan kerapatan permukaan 1 W/m 2 .
Perpindahan panas dengan konduktivitas termal terjadi di lapisan material selubung bangunan.
2.1.2 Konveksi
Konveksi- perpindahan panas dengan memindahkan partikel materi. Konveksi hanya terjadi dalam zat cair dan gas, serta antara media cair atau gas dan permukaan benda padat. Dalam hal ini, terjadi perpindahan panas dan konduktivitas termal. Efek gabungan konveksi dan konduksi panas di daerah batas dekat permukaan disebut perpindahan panas konvektif.
Konveksi terjadi pada permukaan luar dan dalam pagar bangunan. Konveksi memainkan peran penting dalam pertukaran panas permukaan internal ruangan. Pada suhu permukaan yang berbeda dan udara yang berdekatan dengannya, panas berpindah ke suhu yang lebih rendah. Fluks panas yang ditransmisikan oleh konveksi tergantung pada mode gerakan cairan atau gas yang mencuci permukaan, pada suhu, kerapatan dan viskositas media bergerak, pada kekasaran permukaan, pada perbedaan antara suhu permukaan dan sekitarnya. sedang.
Proses pertukaran panas antara permukaan dan gas (atau cairan) berlangsung berbeda tergantung pada sifat terjadinya gerakan gas. Membedakan konveksi alami dan paksa. Dalam kasus pertama, pergerakan gas terjadi karena perbedaan suhu antara permukaan dan gas, dalam kasus kedua - karena gaya di luar proses ini (operasi kipas, angin).
Konveksi paksa dalam kasus umum dapat disertai dengan proses konveksi alami, tetapi karena intensitas konveksi paksa terasa melebihi intensitas konveksi alami, ketika mempertimbangkan konveksi paksa, konveksi alami sering diabaikan.
Di masa depan, hanya proses perpindahan panas konvektif stasioner yang akan dipertimbangkan, dengan asumsi bahwa kecepatan dan suhu konstan dalam waktu di titik mana pun di udara. Tetapi karena suhu elemen ruangan berubah agak lambat, ketergantungan yang diperoleh untuk kondisi stasioner dapat diperluas ke proses. kondisi termal non-stasioner ruangan, di mana pada setiap momen yang dipertimbangkan proses perpindahan panas konvektif pada permukaan bagian dalam pagar dianggap tidak bergerak. Ketergantungan yang diperoleh untuk kondisi stasioner juga dapat diperluas ke kasus perubahan mendadak dalam sifat konveksi dari alami ke paksa, misalnya, ketika perangkat resirkulasi untuk memanaskan ruangan (koil kipas atau sistem split dalam mode pompa panas) digunakan. dihidupkan di sebuah ruangan. Pertama, rezim pergerakan udara baru dibuat dengan cepat dan, kedua, akurasi yang diperlukan dari penilaian teknik proses perpindahan panas lebih rendah daripada kemungkinan ketidakakuratan karena kurangnya koreksi fluks panas selama keadaan transisi.
Untuk praktik rekayasa perhitungan untuk pemanasan dan ventilasi, perpindahan panas konvektif antara permukaan selubung bangunan atau pipa dan udara (atau cairan) adalah penting. Dalam perhitungan praktis, untuk memperkirakan fluks panas konvektif (Gbr. 3), persamaan Newton digunakan:
,
(2.6)
Di mana q ke- fluks panas, W, ditransfer secara konveksi dari media bergerak ke permukaan atau sebaliknya;
ta- suhu udara yang membasuh permukaan dinding, o C;
τ - suhu permukaan dinding, o C;
α ke- koefisien perpindahan panas konvektif pada permukaan dinding, W / m 2. o C.
Gbr.3 Pertukaran panas konvektif dinding dengan udara
Koefisien perpindahan panas konveksi, untuk- kuantitas fisik yang secara numerik sama dengan jumlah panas yang dipindahkan dari udara ke permukaan benda padat melalui perpindahan panas konvektif pada perbedaan antara suhu udara dan suhu permukaan tubuh sebesar 1 o C.
Dengan pendekatan ini, seluruh kompleksitas proses fisik perpindahan panas konvektif terletak pada koefisien perpindahan panas, untuk. Secara alami, nilai koefisien ini adalah fungsi dari banyak argumen. Untuk penggunaan praktis, nilai yang sangat mendekati diterima untuk.
Persamaan (2.5) dapat dengan mudah ditulis ulang sebagai:
Di mana R ke - resistensi terhadap perpindahan panas konvektif pada permukaan struktur penutup, m 2. o C / W, sama dengan perbedaan suhu pada permukaan pagar dan suhu udara selama aliran fluks panas dengan kerapatan permukaan 1 W / m 2 dari permukaan ke udara atau sebaliknya. Perlawanan R ke adalah kebalikan dari koefisien perpindahan panas konvektif untuk:
2.1.3 Radiasi
Radiasi (perpindahan panas radiasi) adalah perpindahan panas dari permukaan ke permukaan melalui media radiasi oleh gelombang elektromagnetik yang berubah menjadi panas (Gbr. 4).
Gbr.4. Perpindahan panas radiasi antara dua permukaan
Setiap tubuh fisik yang memiliki suhu selain nol mutlak memancarkan energi ke ruang sekitarnya dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Sifat-sifat radiasi elektromagnetik dicirikan oleh panjang gelombang. Radiasi yang dianggap termal dan memiliki panjang gelombang dalam kisaran 0,76 - 50 mikron disebut inframerah.
Misalnya, pertukaran panas radiasi terjadi antara permukaan yang menghadap ruangan, antara permukaan luar berbagai bangunan, permukaan bumi dan langit. Pertukaran panas berseri-seri antara permukaan bagian dalam penutup ruangan dan permukaan pemanas adalah penting. Dalam semua kasus ini, media radiasi yang mentransmisikan gelombang panas adalah udara.
Dalam praktik menghitung fluks panas dalam perpindahan panas radiasi, digunakan rumus yang disederhanakan. Intensitas perpindahan panas oleh radiasi q l, W / m 2, ditentukan oleh perbedaan suhu permukaan yang terlibat dalam perpindahan panas radiasi:
,
(2.9)
di mana τ 1 dan τ 2 adalah nilai suhu permukaan yang bertukar panas radiasi, o C;
α l - koefisien perpindahan panas radiasi pada permukaan dinding, W / m 2. o C.
Koefisien perpindahan panas secara radiasi, Al- kuantitas fisik yang secara numerik sama dengan jumlah panas yang dipindahkan dari satu permukaan ke permukaan lainnya dengan radiasi pada perbedaan antara suhu permukaan sebesar 1 o C.
Kami memperkenalkan konsepnya resistensi terhadap perpindahan panas radiasi R l pada permukaan selubung bangunan, m 2. o C / W, sama dengan perbedaan suhu pada permukaan pagar yang menukar panas radiasi, ketika fluks panas berpindah dari permukaan ke permukaan dengan kerapatan permukaan 1 W / m2.
Maka persamaan (2.8) dapat ditulis ulang menjadi:
Perlawanan R l adalah kebalikan dari koefisien perpindahan panas radiasi Al:
2.1.4 Resistensi termal dari celah udara
Untuk keseragaman, ketahanan perpindahan panas celah udara tertutup terletak di antara lapisan-lapisan selubung bangunan, disebut resistensi termal R di. p, m 2. tentang C / W.
Skema perpindahan panas melalui celah udara ditunjukkan pada Gambar.5.
Gbr.5. Perpindahan panas di celah udara
Fluks panas melewati celah udara q c. P, W / m 2, terdiri dari aliran yang ditransmisikan oleh konduktivitas termal (2) q t, W/m2 , konveksi (1) q ke, W/m 2 , dan radiasi (3) q l, W/m 2 .
q c. n =q t +q ke +q l . (2.12)
Dalam hal ini, bagian fluks yang ditransmisikan oleh radiasi adalah yang terbesar. Mari kita pertimbangkan lapisan udara vertikal tertutup, pada permukaan yang perbedaan suhunya adalah 5 ° C. Dengan peningkatan ketebalan lapisan dari 10 mm menjadi 200 mm, proporsi aliran panas akibat radiasi meningkat dari 60% hingga 80%. Dalam hal ini, bagian panas yang dipindahkan oleh konduktivitas termal turun dari 38% menjadi 2%, dan bagian aliran panas konvektif meningkat dari 2% menjadi 20%.
Perhitungan langsung dari komponen-komponen ini agak rumit. Oleh karena itu, di dokumen normatif data diberikan tentang ketahanan termal ruang udara tertutup, yang pada tahun 50-an abad ke-20 disusun oleh K.F. Fokin berdasarkan hasil percobaan M.A. Mikheev. Jika ada aluminium foil yang memantulkan panas pada satu atau kedua permukaan celah udara, yang menghalangi pertukaran panas radiasi antara permukaan yang membingkai celah udara, resistansi termal harus digandakan. Untuk meningkatkan ketahanan termal celah udara tertutup, disarankan untuk mengingat kesimpulan berikut dari penelitian:
1) efisiensi termal adalah interlayer dengan ketebalan kecil;
2) lebih rasional membuat beberapa lapisan dengan ketebalan kecil di pagar daripada satu lapisan besar;
3) diinginkan untuk menempatkan celah udara lebih dekat ke permukaan luar pagar, karena dalam hal ini waktu musim dingin fluks panas oleh radiasi berkurang;
4) lapisan vertikal di dinding luar harus diblokir oleh diafragma horizontal setinggi langit-langit antar lantai;
5) untuk mengurangi fluks panas yang ditransmisikan oleh radiasi, salah satu permukaan interlayer dapat ditutup dengan aluminium foil yang memiliki emisivitas sekitar ε=0,05. Menutupi kedua permukaan celah udara dengan foil tidak mengurangi perpindahan panas secara signifikan dibandingkan dengan menutupi satu permukaan.
Pertanyaan untuk pengendalian diri
1. Berapa potensi perpindahan panasnya?
2. Sebutkan jenis dasar perpindahan panas.
3. Apa itu perpindahan panas?
4. Apa itu konduktivitas termal?
5. Berapa konduktivitas termal material?
6. Tuliskan rumus fluks kalor yang dipindahkan oleh konduktivitas termal pada dinding berlapis banyak pada temperatur yang diketahui dari permukaan t dalam dan t n luar.
7. Apa itu ketahanan panas?
8. Apa itu konveksi?
9. Tuliskan rumus fluks kalor yang dipindahkan secara konveksi dari udara ke permukaan.
10. Arti fisik koefisien perpindahan panas konvektif.
11. Apa itu radiasi?
12. Tuliskan rumus fluks kalor yang ditransmisikan oleh radiasi dari satu permukaan ke permukaan lainnya.
13. Arti fisik koefisien perpindahan panas radiasi.
14. Apa nama ketahanan terhadap perpindahan panas dari celah udara tertutup di selubung bangunan?
15. Sifat apakah aliran panas total melalui celah udara terdiri dari aliran panas?
16. Apa sifat aliran panas yang berlaku dalam aliran panas melalui celah udara?
17. Bagaimana ketebalan celah udara mempengaruhi distribusi aliran di dalamnya.
18. Bagaimana cara mengurangi aliran panas melalui celah udara?
2.1.5 Koefisien perpindahan panas pada permukaan dalam dan luar
Pertimbangkan dinding yang memisahkan ruangan dengan suhu t masuk dari lingkungan luar dengan suhu t n. Permukaan luar melalui konveksi menukar panas dengan udara luar, dan berseri-seri - dengan permukaan sekitarnya, yang memiliki suhu t env. N. Hal yang sama berlaku dari dalam. Dapat ditulis bahwa fluks kalor dengan kerapatan q, W / m 2 yang melewati dinding adalah sama dengan
Di mana t env. V Dan t env. N- suhu permukaan yang mengelilingi bidang dalam dan luar dinding yang dipertimbangkan, masing-masing, o C;
α k.in, α k.n - koefisien perpindahan panas konvektif pada permukaan bagian dalam dan luar dinding, m 2. o C / W;
α l. c, αl. n - koefisien perpindahan panas radiasi pada permukaan bagian dalam dan luar dinding, m 2. o C / W.
Dalam perhitungan teknik, diterima bahwa perpindahan panas pada permukaan struktur penutup tidak dibagi menjadi komponen radiasi dan konvektif. Dipercayai bahwa penyerapan panas terjadi pada permukaan bagian dalam pagar luar di ruangan yang dipanaskan, diperkirakan dengan koefisien total α in, W / (m 2. o C), dan pada permukaan luar - perpindahan panas, intensitas yang ditentukan oleh koefisien perpindahan panas α n, W / (m 2 o C). Selain itu, secara umum diterima bahwa suhu udara dan permukaan sekitarnya sama satu sama lain t env. in \u003d t in, dan t env. n \u003d tn. Itu adalah
Oleh karena itu, diterima bahwa koefisien perpindahan panas pada permukaan luar dan dalam pagar sama dengan jumlah koefisien perpindahan panas radiasi dan konvektif di setiap sisi:
Koefisien perpindahan panas pada permukaan luar atau dalam, dalam istilah fisika, adalah kerapatan fluks kalor yang dilepaskan oleh permukaan yang bersesuaian dengan lingkungannya (atau sebaliknya) dengan beda suhu permukaan dan lingkungan sebesar 1 o C. kebalikan dari koefisien perpindahan panas biasanya disebut resistensi terhadap perpindahan panas pada internalR in, m 2. tentang C / W, dan outdoorR n, m 2. o C / W, permukaan pagar:
R di \u003d 1 /α dalam;R n \u003d 1 /α n. ( 2.16)
2.1.6 Perpindahan panas melalui dinding sandwich
Jika di satu sisi dinding berlapis banyak yang terdiri dari n lapisan, suhunya tetap terjaga masuk, dan di sisi lain t n masuk, maka ada fluks panas Q, W/m 2 (Gbr.6).
Aliran panas ini bergerak dari media dengan suhu masuk, o C, ke media dengan suhu t n, o C, lewat secara berurutan dari lingkungan internal ke permukaan bagian dalam dengan suhu τ in, o C:
q= (1/Rc). (t masuk - τ masuk), (2.17)
kemudian dari permukaan bagian dalam melalui lapisan pertama dengan ketahanan panas RT,1 ke persimpangan lapisan pertama dan kedua:
q= (1/RT,1). (τ dalam -t1), (2.18)
setelah itu melalui semua lapisan lainnya
q= (1/RT, i). (t saya -1 -t saya), (2.19)
dan akhirnya dari permukaan luar dengan suhu τn ke lingkungan luar dengan suhu t n:
q= (1/R n). (τ n -tn), (2.20)
Di mana RT,Saya- ketahanan termal lapisan dengan nomor Saya, m 2. tentang C / W;
masuk,R n- ketahanan terhadap perpindahan panas pada permukaan dalam dan luar, m 2. o C / W;
t i -1 - suhu, o C, di persimpangan lapisan dengan angka i-1 Dan Saya;
t i- suhu, o C, di persimpangan lapisan dengan angka Saya Dan saya+1.
Gbr.6. Distribusi suhu selama perpindahan panas melalui dinding berlapis-lapis
Menulis ulang (2.16) - (2.19) sehubungan dengan perbedaan suhu dan menjumlahkannya, kita mendapatkan persamaan:
masuk- t n= q. (R di+RT ,1 +RT ,2 +…+R T, Saya+…. + RT,n+R n) ( 2.21)
Ekspresi dalam tanda kurung - jumlah resistansi termal dari lapisan pagar bidang-paralel yang terletak secara seri di sepanjang aliran panas dan resistansi terhadap perpindahan panas pada permukaannya disebut resistensi perpindahan panas total dari pagar R o, m 2. tentang C / W:
R o \u003d R in+ΣR T, Saya+R n, (2.22)
dan jumlah dari resistansi termal dari masing-masing lapisan pagar - resistansi termalnya R T, m 2. tentang C / W:
RT =R T,1 +R Т,2 +…+R di. p +…. +RT,N, (2.23)
Di mana RT,1 ,R Т,2 ,…,RT,N- resistensi termal dari lapisan individu bidang-paralel dari lapisan struktur penutup yang terletak secara seri di sepanjang aliran panas, m 2. o C / W, ditentukan oleh rumus (2.4);
R di. P- ketahanan termal dari celah udara tertutup, m 2. o C / W, sesuai dengan pasal 2.1.4
Menurut arti fisik, ketahanan total pagar terhadap perpindahan panas R o- ini adalah perbedaan suhu antara media di sisi pagar yang berbeda, yang membentuk fluks panas yang melewatinya dengan kerapatan 1 W / m 2, sedangkan ketahanan termal konstruksi sandwich- perbedaan suhu antara permukaan luar dan dalam pagar, yang membentuk fluks panas yang melewatinya dengan kerapatan 1 W / m 2, Dari (2.22) maka fluks panas Q, W / m 2 melewati pagar sebanding dengan perbedaan suhu media di berbagai sisi pagar ( t di -t n) dan berbanding terbalik dengan resistansi total terhadap perpindahan panas R o
q= (1/R o). (t di -t n), (2.24)
2.1.7 Berkurangnya resistensi terhadap perpindahan panas
Saat menurunkan resistansi total terhadap perpindahan panas, pagar bidang-paralel dipertimbangkan. Dan permukaan sebagian besar struktur penutup modern tidak isotermal, yaitu suhu di berbagai bagian permukaan luar dan dalam struktur tidak sama karena adanya berbagai inklusi penghantar panas yang ada dalam struktur /
Oleh karena itu, konsep mengurangi resistensi terhadap perpindahan panas dari struktur penutup, yang merupakan ketahanan terhadap perpindahan panas dari struktur penutup satu lapis pada area yang sama, yang melaluinya aliran panas yang sama dengan struktur nyata melewati perbedaan yang sama antara suhu udara dalam dan luar ruangan. Penting untuk dicatat bahwa ketahanan perpindahan panas yang diberikan mengacu pada seluruh struktur atau bagiannya, dan bukan pada area seluas 1 m 2. Ini karena inklusi penghantar panas dapat disebabkan tidak hanya oleh sambungan yang dipasang secara teratur, tetapi juga oleh elemen pengikat fasad yang agak besar ke kolom, dan oleh kolom itu sendiri, memotong ke dinding, dan menghubungkan satu pagar ke pagar lainnya.
Oleh karena itu, resistensi yang berkurang terhadap perpindahan panas suatu struktur (atau bagian dari suatu struktur) dapat ditentukan dengan ungkapan:
Di mana Q- fluks panas yang melewati struktur (atau bagian struktur), W;
A- area struktur (atau bagian struktur), m 2.
Ungkapannya adalah, dalam arti, kerapatan rata-rata (atau direduksi menjadi satuan luas) dari fluks panas melalui struktur, yaitu, dapat ditulis:
Dari (2.24) dan (2.25) berikut:
Struktur penutup menggunakan bahan insulasi panas yang efektif dibuat sedemikian rupa sehingga menjadi lapisan bahan isolasi termal mencakup, sejauh mungkin, area yang luas dari struktur tersebut. Penampang inklusi penghantar panas dibuat sekecil mungkin. Oleh karena itu, dimungkinkan untuk memilih bagian dari struktur yang jauh dari inklusi penghantar panas. Jika kita mengabaikan pengaruh inklusi penghantar panas di area ini, maka sifat pelindung panasnya dapat dicirikan menggunakan ketahanan bersyarat terhadap perpindahan panas didefinisikan dengan rumus (2.22). Rasio nilai resistansi perpindahan panas yang berkurang dari struktur dengan nilai resistansi perpindahan panas bersyarat dari bagian yang dipertimbangkan disebut koefisien keseragaman termal:
Nilai koefisien keseragaman teknik panas mengevaluasi seberapa penuh kemungkinan bahan isolasi panas digunakan, atau dengan kata lain, apa pengaruh inklusi penghantar panas.
Koefisien ini hampir selalu kurang dari satu.
Persamaannya dengan kesatuan berarti tidak ada inklusi penghantar panas, dan kemungkinan menggunakan lapisan bahan isolasi panas digunakan secara maksimal. Tetapi struktur seperti itu praktis tidak ada.
Koefisien homogenitas rekayasa termal ditentukan dengan perhitungan langsung bidang suhu multidimensi struktur atau, dengan cara yang disederhanakan, dengan , dan untuk kasus sambungan batang dengan .
Kebalikan dari pengurangan resistensi terhadap perpindahan panas disebut koefisien perpindahan panas struktur penutup K, W / m 2. tentang C:
Koefisien perpindahan panas pagar KE sama dengan kerapatan fluks kalor yang melewati pagar, dengan perbedaan suhu media pada sisi yang berlawanan sebesar 1 o C. Oleh karena itu, fluks kalor Q, W / m 2 melewati pagar karena perpindahan panas, dapat dicari dengan rumus:
q= K. (t di -t n) . ( 2.30)
2.1.8 Distribusi temperatur pada bagian pagar
Tugas praktis yang penting adalah menghitung distribusi suhu pada bagian pagar (Gbr. 7). Ini mengikuti dari persamaan diferensial (2.1) bahwa itu adalah linier sehubungan dengan resistensi terhadap perpindahan panas, sehingga kita dapat menulis suhunya tx di setiap bagian pagar:
, (2.31)
Di mana Rx-in Dan Rx-n- ketahanan terhadap perpindahan panas, masing-masing, dari udara dalam ke titik x dan dari udara luar ke titik x, m 2. o C / W.
Gbr.7. distribusi suhu di dinding multilayer. a) pada skala ketebalan lapisan, b) pada skala resistansi termal
Namun, ekspresi (2.30) mengacu pada selubung tanpa mengganggu aliran panas satu dimensi. Untuk pagar asli, yang ditandai dengan berkurangnya resistansi terhadap perpindahan panas, saat menghitung distribusi suhu pada penampang pagar, perlu memperhitungkan penurunan resistansi perpindahan panas. Rx-in Dan Rx-n menggunakan koefisien keseragaman teknik panas:
Pertanyaan untuk pengendalian diri
1. Apa (arti fisik) koefisien perpindahan panas di permukaan?
2. Apa yang membentuk koefisien perpindahan panas pada permukaan luar pagar?
3. Apa yang membentuk koefisien perpindahan panas pada permukaan bagian dalam pagar?
4. Apa yang membentuk ketahanan termal dari selubung bangunan berlapis-lapis dengan lapisan bidang-paralel di sepanjang aliran panas.
5. Apa yang membentuk resistensi total terhadap perpindahan panas dari selubung bangunan berlapis-lapis dengan lapisan bidang-paralel di sepanjang aliran panas. Tuliskan rumus hambatan total perpindahan kalor.
6. Arti fisik dari ketahanan termal dari selubung bangunan berlapis-lapis dengan lapisan bidang-paralel di sepanjang aliran panas.
7. Arti fisik dari resistensi perpindahan panas total dari selubung bangunan berlapis-lapis dengan lapisan bidang-paralel di sepanjang aliran panas.
8. Arti fisik dari berkurangnya resistensi terhadap perpindahan panas dari struktur penutup.
9. Berapa hambatan bersyarat terhadap perpindahan panas dari selubung bangunan.
10. Berapa koefisien keseragaman termal selubung bangunan.
11. Berapa koefisien perpindahan panas selubung bangunan?
12. Tuliskan rumus fluks kalor yang dipindahkan akibat perpindahan kalor dari lingkungan dalam dengan suhu t masuk ke lingkungan luar dengan suhu t n melalui dinding berlapis banyak.
13. Buatlah gambaran kualitatif distribusi temperatur pada dinding dua lapis pada temperatur lingkungan yang diketahui t in dan t n, jika λ 1 >λ 2.
14. Buatlah gambaran kualitatif distribusi suhu di dinding dua lapis pada suhu lingkungan yang diketahui t in dan t n, jika λ 1
15. Tulis rumus untuk menentukan suhu permukaan bagian dalam dinding dua lapis pada suhu media yang diketahui t in dan t n, ketebalan lapisan δ 1 dan δ 2, koefisien konduktivitas termal λ 1 dan λ 2.
16. Tulis rumus untuk menentukan suhu permukaan luar dinding dua lapis τ n in pada suhu media yang diketahui t in dan t n, ketebalan lapisan δ 1 dan δ 2, koefisien konduktivitas termal λ 1 dan λ 2.
17. Tulis rumus untuk menentukan suhu antara lapisan dinding dua lapis t pada suhu media yang diketahui t in dan t n, ketebalan lapisan δ 1 dan δ 2, koefisien konduktivitas termal λ 1 dan λ 2.
18. Tulis rumus untuk menentukan suhu t x di bagian mana pun dari dinding berlapis banyak pada suhu media yang diketahui t in dan t n, ketebalan lapisan, koefisien konduktivitas termal.
2.2 Rezim kelembaban struktur penutup
Rezim kelembaban pagar terkait erat dengan rezim termalnya, oleh karena itu dipelajari dalam kursus fisika termal bangunan. Pelembab bahan bangunan di pagar berdampak buruk pada kinerja higienis dan operasional bangunan.
2.2.1 Penyebab kelembaban di pagar
Cara masuknya uap air ke dalam pagar berbeda-beda, dan tindakan untuk mengurangi kadar air bahan bangunan di dalamnya bergantung pada penyebab kelembapan. Alasan-alasan tersebut adalah sebagai berikut.
Kelembaban konstruksi (awal)., yaitu kelembapan yang tersisa di pagar setelah pembangunan gedung. Sejumlah proses konstruksi bersifat "basah", misalnya pembetonan, peletakan batu bata dan balok potongan: beton seluler, beton tanah liat yang diperluas dan lain-lain, plesteran. Untuk mengurangi durasi proses konstruksi basah dalam kondisi musim dingin, digunakan proses kering. Misalnya, panel hidrofobisasi gipsum lidah-dan-alur ditempatkan di lapisan dalam dinding luar bagian lantai demi lantai. Plester internal biasa diganti dengan lembaran drywall.
Kelembaban konstruksi harus dihilangkan dari pagar dalam 2 - 3 tahun pertama pengoperasian gedung. Oleh karena itu, sangat penting bahwa sistem pemanas dan ventilasi bekerja dengan baik di dalamnya, yang akan menanggung beban tambahan yang terkait dengan penguapan air.
kelembaban tanah, kelembaban yang dapat menembus pagar dari tanah dengan hisapan kapiler. Untuk mencegah kelembaban tanah memasuki pagar, pembangun memasang lapisan kedap air dan penghalang uap. Jika lapisan kedap air rusak, kelembapan tanah dapat naik melalui kapiler pada bahan bangunan dinding hingga ketinggian 2 - 2,5 m di atas permukaan tanah.
kelembaban atmosfer, yang dapat menembus pagar saat hujan miring, saat atap bocor di area cornice, dan saat saluran pembuangan eksternal tidak berfungsi. Dampak terkuat dari kelembapan hujan diamati saat mendung penuh dengan hujan gerimis berkepanjangan disertai angin, dengan kelembapan udara luar yang tinggi. Untuk mencegah masuknya kelembapan ke dinding dari permukaan luar yang basah, lapisan bertekstur khusus digunakan yang tidak melewati fase kelembapan cair dengan baik. Perhatian tertuju pada penyegelan sambungan panel-panel dinding dalam konstruksi perumahan panel besar, untuk menyegel perimeter jendela dan bukaan lainnya.
Kelembaban operasional masuk ke pagar dari sumber internal: selama proses produksi yang terkait dengan penggunaan atau pelepasan air, selama pembersihan basah tempat, selama jeda pasokan air dan jaringan saluran pembuangan. Dengan penggunaan air di dalam ruangan secara teratur, lantai dan dinding tahan air dibuat. Jika terjadi kecelakaan, perlu untuk menghilangkan kelembapan dari selubung bangunan sesegera mungkin.
Kelembaban higroskopis terletak di dalam selungkup karena higroskopisitas materialnya. Higroskopisitas adalah sifat suatu bahan untuk menyerap (menyerap) uap air dari udara. Dengan tinggal lama produk bangunan di udara dengan suhu konstan dan kelembaban relatif, jumlah uap air yang terkandung dalam bahan menjadi tidak berubah (keseimbangan). Keseimbangan kadar air ini sesuai dengan keadaan higrotermal dari lingkungan udara-lembab eksternal dan, tergantung pada sifat-sifat bahan ( komposisi kimia, porositas, dll.) bisa lebih besar atau lebih kecil. Tidak diinginkan menggunakan bahan dengan higroskopisitas tinggi di pagar. Pada saat yang sama, penggunaan plester higroskopis (kapur) dipraktikkan di tempat-tempat orang tinggal secara berkala, misalnya di gereja. Dinding yang menyerap kelembapan saat udara dilembabkan dan melepaskannya saat kelembapan udara menurun dikatakan "bernafas".
kelembaban yang menguap, terletak di udara, mengisi pori-pori bahan bangunan. Dalam kondisi buruk, kelembapan dapat mengembun di dalam pagar. Untuk menghindari konsekuensi negatif dari kondensasi kelembaban di dalam pagar, itu harus dirancang dengan baik untuk mengurangi risiko kondensasi dan menciptakan kondisi untuk pengeringan total kelembaban yang terkondensasi selama musim dingin di musim panas.
kelembaban yang terkondensasi pada permukaan bagian dalam pagar dengan kelembaban udara dalam ruangan yang tinggi dan suhu permukaan bagian dalam pagar di bawah titik embun. Langkah-langkah untuk mengatasi peredaman permukaan bagian dalam pagar dikaitkan dengan ventilasi ruangan, yang mengurangi kelembapan udara dalam ruangan, dan dengan isolasi selubung bangunan, yang tidak termasuk penurunan suhu, baik pada permukaan yang halus pagar dan di tempat inklusi penghantar panas.
2.2.2 Efek negatif dari pembasahan kandang luar
Diketahui bahwa dengan peningkatan kadar air bahan, maka kualitas termal pagar dengan meningkatkan koefisien konduktivitas termal material, yang mengarah pada peningkatan kehilangan panas bangunan dan konsumsi energi yang tinggi untuk pemanasan.
Konduktivitas termal meningkat dengan meningkatnya kadar air material karena fakta bahwa air di pori-pori material memiliki koefisien konduktivitas termal sekitar 0,58 W / m o C, yang 22 kali lebih tinggi daripada udara. Intensitas peningkatan konduktivitas termal material yang tinggi pada kelembaban rendah disebabkan oleh fakta bahwa ketika material dibasahi, pori-pori kecil dan kapiler pertama-tama diisi dengan air, yang pengaruhnya terhadap konduktivitas termal material adalah lebih besar dari efek pori-pori besar. Koefisien konduktivitas termal meningkat lebih tajam jika bahan basah membeku, karena es memiliki konduktivitas termal 2,3 W / m o C, yang 80 kali lebih besar dari udara. Tidak mungkin untuk menetapkan ketergantungan matematis umum dari konduktivitas termal suatu bahan pada kadar airnya untuk semua bahan bangunan, karena sangat dipengaruhi oleh bentuk dan lokasi pori-pori. Pelembab struktur bangunan menyebabkan penurunan kualitas pelindung panasnya, yang menyebabkan peningkatan koefisien konduktivitas termal bahan basah.
Pada permukaan bagian dalam selungkup dengan lapisan basah, suhu yang lebih rendah terbentuk dibandingkan dengan lapisan kering, yang menciptakan lingkungan radiasi yang tidak menguntungkan di dalam ruangan. Jika suhu permukaan pagar di bawah titik embun, maka kondensasi dapat terbentuk di permukaan ini. Bahan bangunan basah tidak dapat diterima, karena merupakan lingkungan yang menguntungkan bagi perkembangan jamur, jamur, dan mikroorganisme lain di dalamnya, spora dan partikel kecil yang menyebabkan alergi dan penyakit lain pada manusia. Dengan demikian, peredaman struktur bangunan menjadi lebih buruk kualitas higienis pagar.
Semakin besar kadar air suatu bahan, semakin tidak tahan beku bahan tersebut, dan, oleh karena itu, berumur pendek. Membekukan pori-pori material dan di persimpangan lapisan, air memecah pori-pori ini, karena air mengembang saat berubah menjadi es. Deformasi juga terjadi pada pagar yang terkena kelembapan, tetapi terbuat dari bahan yang tidak tahan lembab seperti kayu lapis, gipsum. Oleh karena itu, penggunaan bahan yang tidak tahan lembab di kandang luar dibatasi. Oleh karena itu, bahan bangunan yang basah dapat berdampak negatif pada kualitas teknis pagar.
2.2.3 Hubungan kelembaban dengan bahan bangunan
Menurut sifat interaksinya dengan air, padatan dibagi menjadi basah (hidrofilik) Dan tidak dapat dibasahi (hidrofobik). Bahan bangunan hidrofilik meliputi beton, gipsum, dan pengikat berbahan dasar air. Untuk hidrofobik - bitumen, resin, wol mineral pada bahan pengikat yang tidak dapat dibasahi. Bahan hidrofilik secara aktif berinteraksi dengan air, sedangkan bahan yang sebagian dapat dibasahi dan tidak dapat dibasahi berinteraksi kurang aktif.
Faktor yang secara signifikan mempengaruhi sifat interaksi material dengan uap air di udara, atau kontak langsung dengan air adalah struktur kapiler-pori kebanyakan bahan bangunan. Saat berinteraksi dengan kelembapan, sifat fisik, mekanik, dan termal bahan bangunan dapat berubah.
Untuk pemahaman yang benar tentang cara pergerakan kelembapan dalam selubung bangunan dan metode untuk mencegah proses yang merugikan atau konsekuensinya, perlu diketahui bentuk komunikasi antara kelembapan dan bahan bangunan.
Sistem klasifikasi energi yang dibuktikan dari hubungan antara kelembaban dan material dikembangkan oleh Akademisi P.A. Pengikat ulang. Menurut sifat energi yang mengikat kelembapan pada zat dan besarnya tingkat energi, tiga jenis hubungan ini dibedakan.
Bentuk ikatan kimia Kelembaban dengan bahan adalah yang paling tahan lama, karena kelembapan dalam hal ini diperlukan untuk reaksi kimia. Kelembaban tersebut adalah bagian dari kisi struktural bahan seperti hidrat kristal dan tidak berpartisipasi dalam proses pertukaran kelembaban. Oleh karena itu, saat mempertimbangkan proses perpindahan kelembapan melalui pagar, hal ini dapat diabaikan.
Ikatan fisika-kimia kelembaban dengan bahan bangunan dimanifestasikan dalam adsorpsi pada permukaan bagian dalam pori-pori dan kapiler bahan. Kelembaban yang diserap dibagi lagi menjadi kelembaban lapisan monomolekuler primer, yang ditandai dengan tingkat energi ikatan yang tinggi dengan permukaan bahan hidrofilik, dan kelembapan lapisan polimolekul berikutnya yang membentuk lapisan air yang ditahan oleh gaya kapiler. Untuk menghilangkan kelembaban monomolekul dan sebagian polimolekul, kekuatan pengeringan alami secara konvensional kondisi alam dan kondisi ruangan. Bentuk ikatan fisikokimia juga mencakup kelembaban yang terikat secara osmotik (struktural) dalam sel tumbuhan dari bahan organik yang berasal dari tumbuhan. Kelembaban ini dapat dihilangkan dengan pengeringan alami.
Koneksi fisik-mekanis menentukan retensi kelembaban dalam pori-pori dan kapiler oleh kekuatan tekanan kapiler dan pembasahan bahan hidrofilik. Kelembaban ini bergerak di dalam material ketika tekanan melebihi tekanan kapiler dan menguap dari lapisan permukaan struktur selama pengeringan alami. Ikatan antara air dan mikrokapiler memiliki kekuatan fisik dan mekanik tertinggi.
2.2.4 Udara lembab
Udara atmosfer, yang terdiri dari oksigen, nitrogen, karbon dioksida, dan sejumlah kecil gas lembam, selalu mengandung uap air dalam bentuk uap air. Campuran udara kering dan uap air disebut udara yang lembab.
Dengan akurasi yang cukup untuk perhitungan teknis, kita dapat berasumsi bahwa udara lembab mematuhi semua hukum campuran gas ideal. Setiap gas, termasuk uap, yang merupakan bagian dari campuran, menempati volume yang sama dengan seluruh campuran.
Uap ada di bawahnya tekanan parsial, yang ditentukan oleh persamaan Mendeleev-Klaiperon:
Di mana M saya- massa gas ke-i, dalam hal ini uap air, kg;
R- konstanta gas universal, sama dengan 8 314,41 J / (kmol. K);
T- suhu campuran dalam skala absolut, K;
V- volume yang ditempati oleh campuran gas, m 3;
μ Saya- berat molekul gas, kg/mol. Untuk uap air μ p \u003d 18,01528 kg / kmol.
Menurut hukum Dalton, jumlah tekanan parsial komponen gas dari campuran tersebut adalah tekanan campuran penuh. Udara lembab dianggap campuran biner, yang terdiri dari uap air dan bagian kering dari udara atmosfer, yang berat molekul efektifnya adalah μ dalam ≈ 29 kg/mol. tekanan barometrik udara lembab P b, Pa, adalah jumlah tekanan parsial udara kering est, Pa, dan tekanan parsial uap ep, Pa:
Tekanan parsial uap air juga disebut tekanan uap air.
Untuk mengkarakterisasi ukuran pelembapan udara, konsep tersebut digunakan kelembaban relatifφ in, yang menunjukkan derajat kejenuhan udara dengan uap air dalam % atau fraksi dari satuan kejenuhan penuh pada suhu dan tekanan yang sama.
Pada kelembaban relatif 100%, udara benar-benar jenuh dengan uap air dan disebut kaya. Tekanan parsial uap air jenuh juga disebut tekanan saturasi udara, uap air atau tekanan uap air maksimum dan menunjukkan E. Nilai kelembaban relatif φ in sama dengan rasio tekanan parsial uap air ep di udara lembab pada tekanan dan suhu atmosfer tertentu dengan tekanan saturasi E dalam kondisi yang sama:
atau φ,% . (2.36)
Tekanan parsial uap air jenuh - elastisitas maksimum uap air - pada tekanan barometrik tertentu adalah fungsi suhu t saja:
Nilainya ditentukan secara eksperimental dan diberikan dalam tabel khusus. Selain itu, ada sejumlah formula yang mendekati ketergantungan E pada temperatur. Misalnya, rumus yang diberikan dalam:
di atas permukaan es pada suhu -60 o C sampai 0 o C
, (2.38)
di atas permukaan air murni pada suhu dari 0 o C sampai 83 o C
, (2.39)
Ahli kebersihan menganggap kisaran kelembaban relatif dari 30% hingga 60% normal bagi seseorang untuk tinggal. Ketika kelembaban relatif di atas 60%, penguapan kelembaban dari kulit manusia menjadi sulit dan kesehatannya memburuk. Pada kelembapan relatif lebih rendah dari 30%, penguapan dari permukaan kulit dan selaput lendir seseorang meningkat, yang menyebabkan kulit kering, sakit tenggorokan, berkontribusi pada masuk angin.
Dengan peningkatan suhu udara dari kelembaban absolut tertentu, kelembaban relatifnya menurun, karena sesuai dengan rumus (2.36), nilai tekanan parsial uap air akan tetap tidak berubah, dan tekanan saturasi akan meningkat karena peningkatan dalam suhu. Sebaliknya, ketika udara didinginkan, kelembaban relatif akan meningkat karena penurunan tekanan saturasi E. Saat udara mendingin pada suhu tertentu, ketika ep menjadi sama dengan E, kelembaban relatif udara akan menjadi sama. hingga 100%, yaitu udara akan mencapai kejenuhan penuh dengan uap air. Suhu t p, o C, di mana udara dengan kelembaban absolut tertentu berada dalam keadaan jenuh penuh, disebut titik embun. Jika udara didinginkan di bawah titik embun, sebagian uap air akan mulai mengembun dari udara. Dalam hal ini, udara akan tetap jenuh dengan uap air, dan tekanan saturasi udara E akan berkurang sesuai dengan suhu yang dicapai. Selain itu, suhu udara pada setiap saat akan menjadi titik embun bagi kelembaban udara absolut yang terbentuk.
Ketika udara lembab bersentuhan dengan permukaan bagian dalam penutup luar, yang memiliki suhu τ di bawah titik embun udara t p, uap air akan mengembun di permukaan ini. Dengan demikian, syarat tidak adanya kondensasi pada permukaan bagian dalam pagar dan ketebalannya adalah menjaga suhu di atas titik embun, artinya tekanan parsial uap air di setiap titik pada penampang pagar harus lebih kecil dari tekanan saturasi.
2.2.5 Kelembapan bahan
Dalam bahan berpori kapiler di lingkungan udara alami, selalu ada sejumlah uap air yang tidak terikat secara kimiawi. Jika sampel bahan alami dikeringkan, massanya akan berkurang. Kelembaban berat bahanω in,%, ditentukan oleh rasio massa uap air yang terkandung dalam sampel dengan massa sampel dalam keadaan kering:
, (2.40)
Di mana M 1- berat sampel basah, kg,
M 2- massa sampel kering, kg.
Kelembaban massalω sekitar,%, ditentukan oleh rasio volume uap air yang terkandung dalam sampel dengan volume sampel:
Di mana V 1- volume kelembaban dalam sampel, m 3, V 2- volume sampel itu sendiri, m 3 .
Ada hubungan antara berat ω in dan kadar air volumetrik ω tentang bahan:
, (2.42)
Di mana ρ - kerapatan material dalam keadaan kering, kg / m 3.
Kelembaban sering digunakan dalam perhitungan.
2.2.6 Penyerapan dan desorpsi
Dengan sampel material yang tinggal lama di udara lembab dengan suhu konstan dan kelembaban relatif, massa uap air yang terkandung dalam sampel akan menjadi tidak berubah - keseimbangan. Dengan peningkatan kelembaban relatif udara, massa uap air dalam material meningkat, dan dengan peningkatan suhu, massanya berkurang. Ini adalah kadar air kesetimbangan bahan, sesuai dengan keadaan termal dan kelembaban lingkungan udara, tergantung pada komposisi kimia, porositas dan beberapa sifat lain dari bahan tersebut, bisa lebih atau kurang. Proses melembabkan bahan kering yang ditempatkan di lingkungan udara lembab disebut penyerapan, dan proses pengurangan kadar air dari bahan yang terlalu lembab di lingkungan udara lembab - desorpsi.
Pola perubahan kadar air kesetimbangan bahan di lingkungan udara dengan suhu konstan dan peningkatan kelembaban relatif dinyatakan oleh isoterm sorpsi.
Untuk sebagian besar bahan bangunan, isoterm sorpsi dan desorpsi tidak bersamaan. Perbedaan berat kadar air bahan bangunan pada kelembaban udara relatif yang sama φ disebut histeresis sorpsi. Gambar 8 menunjukkan isoterm penyerapan dan desorpsi uap air untuk silikat busa. Oleh . Dapat dilihat dari Gambar 8 bahwa, misalnya, untuk φ = 40% selama penyerapan, busa silikat memiliki berat kadar air ω в = 1,75%, dan selama desorpsi ω в = 4%, sehingga histeresis penyerapan adalah 4 -1,75 = 3 ,25%.
Gbr.8. Kadar air berat silikat busa selama penyerapan (1) dan desorpsi (2)
Nilai kadar air serapan bahan bangunan diberikan dalam berbagai sumber literatur, misalnya di.
2.2.7 Permeabilitas uap pagar
Pengecualian kondensasi uap air pada permukaan bagian dalam pagar tidak dapat menjamin tidak adanya kondensasi uap air pada ketebalan pagar.
Kelembaban dalam bahan bangunan dapat berada dalam tiga fase berbeda: padat, cair, dan uap. Setiap fase menyebar menurut hukumnya sendiri. Dalam kondisi iklim Rusia, masalah yang paling mendesak adalah pergerakan uap air di musim dingin. Diketahui dari studi eksperimental bahwa potensi perpindahan uap- kekuatan pendorongnya adalah tekanan parsial uap air di udara e, Pa. Di dalam bahan bangunan pagar terdapat udara lembab di dalam pori-pori bahan tersebut. Uap bergerak dari tekanan parsial yang lebih tinggi ke yang lebih rendah.
Selama musim dingin, suhu udara di dalam ruangan jauh lebih tinggi daripada di luar. Suhu yang lebih tinggi sesuai dengan lebih banyak tekanan tinggi saturasi dengan uap air e. Terlepas dari kenyataan bahwa kelembaban relatif udara dalam ruangan kurang dari kelembaban relatif udara luar, tekanan parsial uap air di udara dalam ruangan e di secara signifikan melebihi tekanan parsial uap air di udara luar e n. Karena itu, aliran uap diarahkan dari ruangan ke luar. Proses penetrasi uap melalui pagar mengacu pada proses difusi. Dengan kata lain, uap air berdifusi melalui pagar. Difusi adalah fenomena molekuler murni, yaitu penggantian molekul satu gas dengan molekul gas lainnya, dalam hal ini penggantian molekul udara kering di pori-pori bahan bangunan dengan molekul uap air. Dan proses difusi uap air melalui pagar disebut permeabilitas uap.
Untuk menghindari kebingungan dalam terminologi, kami akan segera menetapkannya permeabilitas uap- ini adalah sifat material dan struktur yang terbuat darinya untuk melewatkan uap air melalui dirinya sendiri, dan permeabilitas uap adalah proses penetrasi uap melalui bahan atau selungkup.
Permeabilitas uap μ tergantung pada sifat fisik material dan mencerminkan kemampuannya untuk melewatkan uap air yang menyebar melalui dirinya sendiri. Permeabilitas uap bahan μ secara kuantitatif sama dengan aliran difusi uap air, mg/jam, melewati m 2 area tegak lurus aliran, dengan gradien tekanan parsial uap air sepanjang aliran sama dengan 1 Pa/m .
Nilai μ yang dihitung diberikan dalam tabel referensi. Selain itu, untuk bahan isotropik, μ tidak bergantung pada arah aliran uap air, dan untuk anisotropik (kayu, bahan lain dengan struktur berserat atau ditekan) nilai μ diberikan tergantung pada rasio arah aliran aliran uap dan serat.
Permeabilitas uap untuk bahan insulasi panas, biasanya longgar dan dengan pori-pori terbuka, sangat penting, misalnya untuk papan wol mineral pada pengikat sintetik dengan kepadatan ρ=50 kg/m3, koefisien permeabilitas uap adalah μ=0,60 mg/(h.m. Pa). Bahan dengan kepadatan lebih besar sesuai dengan koefisien permeabilitas uap yang lebih rendah, misalnya beton berat pada agregat padat memiliki μ = 0,03 mg / (h.m. Pa). Namun, ada pengecualian. Busa polistiren yang diekstrusi, insulasi sel tertutup, dengan kepadatan ρ = 25 - 45 kg / m 3 memiliki μ = 0,003 - 0,018 mg / (h.m. Pa) dan praktis tidak mengeluarkan uap melalui dirinya sendiri.
Bahan dengan permeabilitas uap minimal digunakan sebagai lapisan penghalang uap. Untuk bahan lembaran dan lapisan tipis penghalang uap karena nilai μ yang sangat kecil, tabel referensi memberikan resistensi perembesan uap dan ketebalan lapisan ini.
Permeabilitas uap udara sama dengan μ=0,0062 m2.h.Pa/mg tanpa konveksi dan μ=0.01 m2.h.Pa/mg selama konveksi. Oleh karena itu, ketika menghitung ketahanan terhadap permeabilitas uap, harus diingat bahwa lapisan penghalang uap pagar yang tidak memberikan kontinuitas (memiliki celah) (film penghalang uap rusak oleh ikatan internal pagar, lapisan penghalang uap lembaran , bahkan tumpang tindih, tetapi tanpa mengolesi sambungan dengan damar wangi penghalang uap), akan memiliki permeabilitas uap yang lebih besar daripada tanpa memperhitungkan keadaan ini.
Diketahui dari fisika bahwa ada yang lengkap analogi antara perembesan uap dan proses konduksi panas. Apalagi diamati analog dalam proses perpindahan panas dan perpindahan kelembaban pada permukaan pagar. Karena itu, seseorang dapat mempertimbangkan analogi antara proses kompleks perpindahan panas dan perpindahan kelembaban melalui pagar. Tabel 2 menyajikan analog langsung dalam proses ini.
Meja 2
Analogi antara proses perpindahan panas dan perpindahan kelembaban selama difusi uap
| bidang termal | Bidang kelembaban |
|
Suhu udara dalam ruangan masuk, o C; Permukaan dalam τ di, o C; di persimpangan lapisan t i, o C; permukaan luar τn, o C; udara luar t n, tentang S . |
Tekanan parsial uap air: di udara dalam e di, Pa; pada permukaan bagian dalam e VP, Pa; di persimpangan lapisan eSaya, Pa; permukaan luar e np, Pa; di udara luar e n, Pa. |
|
konduktivitas termal bahan λ , W / (m. o C) |
permeabilitas uap bahan μ, mg/ (h.m.Pa) |
|
Lapisan tahan panas ketebalan δ, m, R T=δ/ λ , m 2. tentang C / W |
Lapisan tahan uap tebal δ , M, R p \u003d δ / μ, m 2. h.Pa / mg (2,43) |
|
Koefisien perpindahan panas pada permukaan bagian dalam α in, W / (m 2. o C); pada permukaan luar α n, W / (m 2. o C). |
Koefisien pengembalian kelembaban pada permukaan bagian dalam β in, mg / (jam m 2. Pa); pada permukaan luar β n, mg / (jam m 2. Pa). |
|
Ketahanan terhadap perpindahan panas pada permukaan pagar di dalam R in \u003d 1 / α in, m 2. o C / W; di luar R n \u003d 1 / α n, m 2. o C / W; |
Ketahanan terhadap pelepasan uap air pada permukaan pagar pada bagian dalam R p.in \u003d 1 / β in, m 2.h.Pa / mg; (2.44) di luar R p.n \u003d 1 / β n, m 2. h.Pa / mg. (2.45) |
|
Resistansi perpindahan panas total dari pagar R o \u003d R in + Σδ / λ + R n, m 2. o C / W |
Resistensi keseluruhan terhadap perembesan uap pagar R tentang. p \u003d R p.in + Σδ / λ + R p.n, m 2.h.Pa / mg (2.46) |
|
Kepadatan fluks panas melalui pagar q \u003d (t in -t n) / R o, W / m 2 |
Kepadatan fluks difusi kelembaban melalui pagar g \u003d (e in -e n) / R o. p, mg / (jam.m 2) (2.47) |
Menurut arti fisiknya lapisan permeabilitas uap pagar - inilah perbedaan elastisitas uap air, yang harus dibuat pada permukaan lapisan sehingga aliran uap 1 mg / jam berdifusi melalui 1 m 2 areanya.
Ketahanan total terhadap permeabilitas uap dari struktur penutup(selama difusi uap) adalah jumlah dari ketahanan terhadap permeabilitas uap dari semua lapisannya dan ketahanan terhadap pertukaran kelembaban pada permukaannya, sebagai berikut dari ekspresi (2.43).
Koefisien transfer kelembaban, sebagai suatu peraturan, tidak digunakan dalam perhitungan teknik dari resistansi total terhadap permeabilitas uap, dalam perhitungan mereka menggunakan resistansi transfer kelembaban pada permukaan secara langsung, dengan asumsi nilainya sama dengan R p .in = 0,0267 m 2.jam.Pa / mg, R p.n, \u003d 0,0052 m 2.jam.Pa / mg.
Elastisitas uap air yang menyebar melalui pagar, saat melewati ketebalannya, akan berubah antara nilai e dan e n. Untuk mencari tekanan parsial uap air e x di setiap bagian pagar (Gbr. 9), gunakan rumus yang mirip dengan rumus (2.30) untuk menentukan distribusi temperatur pada bagian pagar:
Di mana R p.in-x, R p.n-x- resistensi terhadap permeabilitas uap, dari titik x ke udara internal dan eksternal, masing-masing, m 2. h.Pa / mg.
Gbr.9. Distribusi tekanan parsial dan tekanan saturasi uap air pada bagian pagar
Pertanyaan untuk pengendalian diri.
1. Penyebab hilangnya kelembaban di permukaan atau di ketebalan pagar.
2. Konsekuensi negatif dari hilangnya kelembaban di permukaan atau di ketebalan pagar.
3. Apa perbedaan antara bahan bangunan hidrofilik dan hidrofobik?
4. Bagaimana struktur sebagian besar bahan bangunan?
5. Sebutkan tiga macam ikatan uap air dengan bahan bangunan berdasarkan sifat energi pengikat dan besarnya tingkat energi yang anda ketahui?
6. Apa itu udara lembab?
7. Berapa tekanan parsial uap air di udara lembab?
8. Apa yang membentuk tekanan barometrik udara lembab?
9. Apa itu kelembaban relatif?
10. Jenis udara apa yang disebut uap air jenuh?
11. Berapa suhu yang disebut titik embun?
12. Apa syarat tidak adanya kondensat di setiap titik di bagian selubung bangunan?
13. Bagaimana cara menentukan kadar air berat suatu bahan?
14. Bagaimana kadar air volumetrik suatu bahan ditentukan?
15. Berapa kadar air kesetimbangan suatu bahan?
16. Apa itu sorpsi dan desorpsi? *
17. Apa manifestasi histeresis sorpsi?
18. Bagaimana potensi perpindahan uap air di dalam selubung bangunan?
19. Apa difusi uap melalui pagar?
20. Apa itu permeabilitas uap?
21. Apa itu permeabilitas uap?
22. Apa yang secara kuantitatif sama dengan permeabilitas uap dari bahan μ?
23. Apa itu penghalang uap?
24. Arti fisik ketahanan terhadap permeabilitas uap suatu lapisan?
25. Berapa resistansi total terhadap permeabilitas uap dari selubung bangunan?
26. Tuliskan rumus resistansi total terhadap permeabilitas uap pagar.
27. Bagaimana menentukan tekanan parsial uap air di udara pada suhu yang diketahui t in dan kelembaban relatif φ in?
28. Apa yang menentukan tekanan uap air jenuh?
29. Buatlah gambaran kualitatif distribusi tekanan parsial uap air di dinding dua lapis pada tekanan yang diketahui di lingkungan e in dan e n, jika μ 1 > μ 2.
30. Buatlah gambaran kualitatif tentang distribusi tekanan parsial uap air di dinding dua lapis pada tekanan yang diketahui di lingkungan e in dan e n, jika μ 1
31. Tulis rumus untuk menentukan tekanan parsial uap air pada permukaan bagian dalam dinding dua lapis e ext. pov pada tekanan yang diketahui dalam media e in dan e n, ketebalan lapisan δ 1 dan δ 2, permeabilitas uap μ 1 dan μ 2.
32. Tulis rumus untuk menentukan tekanan parsial uap air pada permukaan luar dinding dua lapis e n. pov pada tekanan yang diketahui dalam media e in dan e n, ketebalan lapisan δ 1 dan δ 2, permeabilitas uap μ 1 dan μ 2.
33. Tulis rumus untuk menentukan tekanan parsial uap air antara lapisan dinding dua lapis e pada tekanan yang diketahui di media e in dan e n, ketebalan lapisan δ 1 dan δ 2, permeabilitas uap μ 1 dan μ 2.
34. Tulis rumus untuk menentukan tekanan parsial uap air e x di bagian mana pun dari dinding berlapis banyak pada tekanan yang diketahui di media e in dan e n, ketebalan lapisan δ i , permeabilitas uap μ i .
2.3 Permeabilitas udara dari selungkup eksternal
2.3.1 Dasar-dasar
bernapas disebut properti bahan bangunan dan struktur penutup untuk membiarkan udara mengalir melaluinya, bernapas pertimbangkan juga konsumsi udara dalam kg, yang melewati 1m 2 pagar per jam G, kg / (m 2. h).
bernapas Melalui pagar, proses penetrasi udara melalui kebocorannya disebut. Penetrasi udara dari luar ke dalam disebut infiltrasi, dan dari ruangan ke luar - eksfiltrasi.
Ada dua jenis kebocoran yang dilalui penyaringan udara: pori-pori bahan bangunan Dan melalui slot. Celah membentuk sambungan panel dinding, celah pada bingkai jendela dan di tempat jendela bersebelahan dengan bingkai jendela, dll. Kecuali melalui filtrasi melintang, di mana udara melewati pagar melalui arah. tegak lurus dengan permukaan pagar, ada menurut terminologi R.E. Briling, dua jenis filtrasi lagi - memanjang dan dalam.
Secara umum, semua selungkup luar memiliki permeabilitas udara, tetapi hanya infiltrasi melalui jendela, pintu balkon, dan jendela kaca patri yang biasanya diperhitungkan dalam perhitungan kehilangan panas. Norma kepadatan pagar yang tersisa mengecualikan kemungkinan melalui permeabilitas udara, yang secara signifikan mempengaruhi keseimbangan panas ruangan.
Seperti yang telah disebutkan di Bab 2, lapisan padat dibuat dari bagian dalam untuk penghalang uap pada struktur penutup. Lapisan ini biasanya cukup kedap udara untuk filtrasi transversal. Namun, jika lapisan fasad tidak padat di bagian luar, filtrasi longitudinal dapat terjadi, yang berarti bahwa di bawah pengaruh angin, udara luar yang dingin masuk ke dalam selubung bangunan dan keluar ke tempat lain. Ini menyebabkan kehilangan panas tambahan.
Untuk dinding eksterior modern dengan fasad berventilasi berlapis-lapis wol mineral, polistiren yang diperluas atau bahan berbusa lainnya, filtrasi longitudinal dapat diamati, yang secara lokal mengurangi resistensi yang berkurang dari struktur ini karena penghilangan panas oleh udara yang disaring ke atmosfer.
Sekalipun perlindungan yang baik terhadap penetrasi udara disediakan di kedua sisi struktur penutup, dan lapisan dalam terbuat dari bahan yang dapat bernapas, pergerakan udara di dalam struktur dapat terjadi karena perbedaan suhu pada ketebalan pagar, mirip dengan pergerakan udara di ruang udara tertutup. Namun, filtrasi internal umumnya tidak cukup meningkatkan koefisien perpindahan panas pagar.
Infiltrasi dan eksfiltrasi dan, secara umum, setiap penyaringan udara muncul di bawah pengaruh tekanan udara total turun ∆ P, Pa, dari berbagai sisi pagar.
Itu adalah, potensi transportasi udara melalui bahan dan struktur penutup adalah perbedaan tekanan udara dari dalam gedung dan luar. Ini dijelaskan, pertama, dengan perbedaan kepadatan udara luar ruangan yang dingin dan udara dalam ruangan yang hangat - komponen gravitasi dan, kedua, oleh aksi angin, yang menciptakan tekanan tambahan positif pada aliran yang datang dari sisi angin dan penghalusan dari sisi bawah angin - komponen angin.
2.3.2 Perbedaan tekanan pada permukaan luar dan dalam pagar
Diketahui bahwa dalam kolom gas statis tekanan gravitasi variabel tingginya.
tekanan gravitasi R gr, Pa, di titik mana pun di udara luar pada ketinggian H dari permukaan bumi,
(2.49)
Di mana R atm-tekanan atmosfer pada tingkat referensi nol, Pa;
G- akselerasi jatuh bebas, m/s 2 ;
ρ n- kerapatan udara luar, kg/m 3 .
Tekanan angin P angin, Pa, tergantung pada arah angin pada permukaan bangunan yang berbeda akan berbeda, yang diperhitungkan dalam perhitungan dengan koefisien aerodinamis C, yang menunjukkan berapa proporsi tekanan angin dinamis yang merupakan tekanan statis pada fasad angin, samping dan bawah angin.
Kelebihan tekanan angin statis pada bangunan sebanding dengan tekanan angin dinamis ρ n.v2/2 dengan kecepatannya ay, MS.
Kecepatan angin diukur di stasiun cuaca pada ketinggian 10 m dari permukaan tanah di area terbuka.
Di gedung dan ketinggian, kecepatan angin bervariasi. Untuk memperhitungkan perubahan kecepatan angin di berbagai jenis medan dan ketinggian yang berbeda, diterapkan koefisien k dyn, yang nilainya diatur oleh SNiP 2.01.07-85 *. Koefisien k dyn, dengan mempertimbangkan perubahan tekanan angin dengan ketinggian H, ada yang disajikan tergantung pada jenis medannya. Jenis medan berikut diterima:
A - pantai laut terbuka, danau dan waduk, gurun, stepa, hutan-stepa, tundra;
B - kawasan perkotaan, hutan, dan kawasan lain yang tertutup secara merata dengan rintangan setinggi lebih dari 10 m;
C - daerah perkotaan dengan bangunan setinggi lebih dari 25 m.
Suatu struktur dianggap terletak di lokasi jenis ini jika lokasi ini dipertahankan di sisi angin dari struktur pada jarak 30 jam - dengan ketinggian struktur h hingga 60 m dan 2 km - dengan ketinggian yang lebih tinggi.
Sesuai dengan hal di atas, maka tekanan angin pada setiap fasad adalah
(2.50)
Di mana rn- densitas udara luar, kg/m 3 ;
ay- kecepatan angin, m/s;
c - koefisien aerodinamis pada fasad yang dihitung;
k dyn- koefisien untuk memperhitungkan perubahan tekanan kecepatan angin tergantung pada ketinggian bangunan, diambil menurut .
Menurut SNiP 2.01.07-85* untuk sebagian besar bangunan, nilai koefisien aerodinamis pada sisi arah angin sama dengan c N=0,8, dan di bawah - c H= - 0,6.
|
|
Untuk tekanan nol bersyarat R cond., Pa, atas saran V.P. Titov, tekanan absolut pada sisi bawah angin bangunan diambil pada tingkat elemen bangunan yang paling jauh dari permukaan bumi tempat udara dapat bergerak (jendela atas fasad bawah angin, poros buang di atap) .
Di mana c s- koefisien aerodinamis yang sesuai dengan sisi bawah angin bangunan;
H- ketinggian bangunan atau ketinggian elemen atas di atas tanah yang memungkinkan pergerakan udara, m.
Kemudian tekanan berlebih total R n, Pa, yang terbentuk di udara luar pada suatu titik di ketinggian h bangunan, ditentukan dengan rumus:
Gambar 10 menunjukkan diagram gravitasi R gr, dan angin Р tekanan angin dan tingkat di mana tekanan nol bersyarat diterima Р arb.
Setiap ruangan menciptakan tekanan internal berlebih totalnya sendiri, yang merupakan jumlah dari tekanan yang dibentuk oleh berbagai tekanan pada fasad bangunan Р в, Pa, dan tekanan gravitasi R gr, masuk, Pa.
Karena suhu udara di semua ruangan di dalam gedung kira-kira sama, tekanan gravitasi internal hanya bergantung pada ketinggian pusat ruangan h:
(2.54)
Di mana masuk- densitas udara dalam, kg/m 3 .
Gbr.10. Pembentukan aliran udara di gedung bertingkat dengan ventilasi alami
Untuk mempermudah perhitungan, tekanan gravitasi internal biasanya mengacu pada tekanan eksternal dengan tanda minus
(2.55)
Ini menghilangkan komponen gravitasi variabel di luar gedung, dan oleh karena itu tekanan total di setiap ruangan menjadi konstan sepanjang ketinggiannya.
Massa jenis udara ρ, kg/m 3 , dapat ditentukan dengan rumus berikut dari (2.33):
dimana t adalah temperatur udara.
Nilai tekanan berlebih total internal P untuk ruangan yang berorientasi sama di satu lantai mungkin berbeda karena fakta bahwa untuk setiap ruangan terbentuk nilai tekanan internalnya sendiri. Menentukan tekanan internal di dalam ruangan adalah tugas perhitungan lengkap rezim udara bangunan, yang cukup melelahkan. Namun untuk mempermudah perhitungan, tekanan internal P in biasanya disamakan dengan tekanan pada tangga.
Ada metode yang disederhanakan untuk menghitung tekanan internal dalam sebuah bangunan. Perhitungan paling umum berlaku untuk bangunan dengan jendela yang terdistribusi secara merata pada fasad, ketika tekanan internal konstan bersyarat dalam bangunan diambil sebagai setengah jumlah angin dan tekanan gravitasi sesuai dengan ekspresi
Metode kedua yang lebih rumit untuk menghitung nilai P in, Pa, diusulkan dalam , berbeda dari yang pertama karena tekanan angin dirata-ratakan pada area fasad. Ungkapan untuk tekanan internal, ketika mempertimbangkan salah satu fasad sebagai angin, berbentuk:
dimanac N,cb,c s- koefisien aerodinamis pada fasad depan angin, samping dan bawah angin;
A n, A b, A h- area jendela dan jendela kaca patri pada fasad depan angin, samping dan bawah angin, m 2.
Saat menghitung kehilangan panas, diperhitungkan bahwa setiap fasad dapat menghadap angin. Perhatikan bahwa tekanan internal P masuk, diambil menurut (2.58), berbeda untuk setiap fasad. Perbedaan ini semakin terlihat, semakin banyak perbedaan kepadatan jendela dan jendela kaca patri pada fasad yang berbeda. Untuk bangunan dengan distribusi jendela yang seragam di sepanjang fasad, nilainya P masuk, mendekati yang diperoleh dari (2.57). Dengan demikian, penggunaan rumus (2.58) untuk menghitung tekanan internal dibenarkan dalam kasus di mana distribusi bukaan cahaya di sepanjang fasad jelas tidak merata atau ketika bangunan tersebut berdekatan dengan bangunan tetangga, atau satu fasad atau bagian darinya. tidak memiliki jendela sama sekali.
Perbedaan antara tekanan eksternal dan internal pada sisi berlawanan dari pagar pada fasad angin pada ketinggian berapa pun H dengan memperhitungkan rumus (2,55) sama dengan:
Perbedaan tekanan ∆P untuk jendela dengan fasad yang sama dari lantai yang berbeda hanya akan berbeda dalam nilai tekanan gravitasi (suku pertama), tergantung pada perbedaannya H-h tanda titik atas bangunan, diambil sebagai referensi nol, dan bagian tengah jendela yang dimaksud. Gambar 13 menunjukkan pola distribusi aliran pada bangunan dengan ventilasi seimbang
2.3.3 Permeabilitas udara bahan bangunan
Bahan bangunan dalam jumlah besar mereka adalah tubuh berpori. Ukuran dan struktur pori-pori pada bahan yang berbeda tidak sama, oleh karena itu permeabilitas udara bahan, tergantung pada perbedaan tekanan, memanifestasikan dirinya dalam berbagai cara.
Gambar 11 menunjukkan gambaran kualitatif ketergantungan permeabilitas udara G dari perbedaan tekanan ΔР untuk bahan bangunan, diberikan oleh K.F. Fokin.
Gbr.11. Pengaruh porositas material pada permeabilitas udaranya.1 - material dengan porositas seragam (seperti beton busa); 2 - bahan dengan pori-pori berbagai ukuran(jenis isian); 3 - bahan permeabel udara rendah (seperti kayu, mortar semen), 4 - bahan basah.
Garis lurus dari 0 ke titik A pada kurva 1 menunjukkan pergerakan laminar udara melalui pori-pori material dengan porositas seragam pada nilai perbedaan tekanan yang kecil. Di atas titik ini, gerakan turbulen terjadi pada bagian yang melengkung. Pada material dengan ukuran pori yang berbeda, pergerakan udara bersifat turbulen meskipun pada perbedaan tekanan yang kecil, hal ini dapat dilihat dari kelengkungan garis 2. Pada material dengan permeabilitas udara yang rendah, sebaliknya, pergerakan udara melalui pori-pori bersifat laminar bahkan pada perbedaan tekanan yang cukup besar, sehingga ketergantungan G dari ΔР linier untuk setiap perbedaan tekanan (baris 3). Pada material basah (kurva 4) paling rendah ΔР, kurang dari perbedaan tekanan minimum tertentu ΔP min, tidak ada permeabilitas udara, dan hanya ketika nilai ini terlampaui, ketika perbedaan tekanan cukup untuk mengatasi kekuatan tegangan permukaan air yang terkandung dalam pori-pori material, terjadi pergerakan udara. Semakin tinggi kadar air bahan, semakin besar nilainya ΔP min.
Dengan pergerakan udara laminar di pori-pori material, ketergantungan itu valid
dimana G adalah permeabilitas udara dari pagar atau lapisan material, kg / (m 2.h);
Saya- koefisien permeabilitas udara dari material, kg / (m.Pa.h);
δ - ketebalan lapisan material, m.
Koefisien permeabilitas udara material mirip dengan koefisien konduktivitas termal dan menunjukkan tingkat permeabilitas udara material, secara numerik sama dengan aliran udara dalam kg yang melewati 1 m 2 area yang tegak lurus dengan arah aliran, pada gradien tekanan 1 Pa / m .
Nilai koefisien permeabilitas udara untuk berbagai bahan bangunan sangat berbeda satu sama lain.
Misalnya, untuk wol mineral i ≈ 0,044 kg / (m.Pa.h), untuk beton busa non-autoklaf i ≈ 5.3.10 - 4 kg / (m.Pa.h), untuk beton padat i ≈ 5.1.10 - 6 kg / (m.Pa.h),
Dengan pergerakan udara turbulen dalam formula (2.60) harus diganti ΔР pada ΔРN. Pada saat yang sama, eksponen N bervariasi dalam 0,5 - 1. Namun, dalam praktiknya, rumus (2,60) juga digunakan untuk rezim turbulen aliran udara di pori-pori material.
Dalam literatur regulasi modern, konsep koefisien permeabilitas udara tidak digunakan. Bahan dan desain dicirikan bernapasR dan, kg / (m.h). pada perbedaan tekanan pada sisi yang berbeda ∆Р o = 10 Pa, yang dengan pergerakan udara laminar, ditemukan dengan rumus:
di mana G adalah daya tahan lapisan material atau struktur, kg / (m 2. h).
Ketahanan terhadap penetrasi udara pagar dalam dimensinya tidak mengandung dimensi potensi perpindahan udara - tekanan. Situasi ini muncul karena fakta bahwa dalam dokumen peraturan, dengan membagi perbedaan tekanan aktual ∆P dengan nilai tekanan standar ∆P o =10 Pa, hambatan permeabilitas udara dikurangi menjadi perbedaan tekanan ∆P o = 10 Pa.
Nilai diberikan bernapas untuk lapisan beberapa bahan dan struktur.
Untuk jendela, di mana kebocoran terjadi pergerakan udara dalam mode campuran, resistensi terhadap penetrasi udara , kg / (m.h), ditentukan dari ekspresi:
, (2.62)
Pertanyaan untuk pengendalian diri
1. Apa daya tahan material dan pagar?
2. Apa itu pernapasan?
3. Apa itu infiltrasi?
4. Apa itu eksfiltrasi?
5. Karakteristik kuantitatif apa dari proses permeabilitas udara yang disebut permeabilitas udara?
6. Melalui dua jenis kebocoran apa udara disaring di pagar?
7. Sebutkan tiga jenis filtrasi menurut terminologi R.E. Brilinga?
8. Apa potensi pernapasannya?
9. Apa dua sifat yang membentuk perbedaan tekanan pada sisi pagar yang berlawanan?
10. Berapa koefisien permeabilitas udara dari bahan tersebut?
11. Berapa permeabilitas udara dari selubung bangunan?
12. Tuliskan rumus untuk menentukan ketahanan penetrasi udara selama pergerakan laminar udara melalui pori-pori bahan bangunan.
13. Tulis rumus untuk menentukan permeabilitas udara jendela.
.
1.1 Maksud dan tujuan kursus.
1.2 Mata pelajaran .
1.3 Bangunan sebagai sistem energi tunggal.
2. Perpindahan panas dan kelembaban melalui pagar eksternal.
2.1 Dasar-dasar perpindahan kalor pada bangunan.
2.1.1 Konduktivitas termal.
2.1.2 Konveksi.
2.1.3 Radiasi.
2.1.4 Resistansi termal celah udara .
2.1.6 Perpindahan panas melalui dinding berlapis banyak.
2.1.7 Berkurangnya resistensi terhadap perpindahan panas.
2.1.8 Distribusi temperatur pada bagian pagar.
2.2 Rezim kelembaban struktur penutup.
2.2.1 Penyebab kelembaban di pagar.
2.2.2 Efek negatif dari peredaman pagar luar.
2.2.3 Komunikasi kelembaban dengan bahan bangunan.
2.2.4 Udara lembab.
2.2.5 Kadar air bahan.
2.2.6 Penyerapan dan desorpsi.
2.2.7 Permeabilitas uap pagar.
2.3 Permeabilitas udara penghalang eksternal.
2.3.1 Dasar-dasar.
2.3.2 Perbedaan tekanan pada permukaan luar dan dalam pagar.
2.3.3 Permeabilitas udara bahan bangunan.
2.1.5 Koefisien perpindahan panas pada permukaan dalam dan luar.
Pertimbangkan dinding yang memisahkan ruangan dengan suhu tv dari lingkungan luar dengan suhu tn. Pertukaran permukaan luar panas dengan udara luar melalui konveksi, dan permukaan berseri bertukar panas dengan permukaan sekitarnya yang memiliki temperatur tamb. N. Hal yang sama berlaku dari dalam. Dapat ditulis bahwa fluks kalor dengan kerapatan q, W/m2, yang melewati dinding sama dengan:
, (2.13)
dimana tcr. di dan tcr. n adalah suhu permukaan yang mengelilingi bidang dalam dan luar dinding yang ditinjau, masing-masing, °C;
ak. c, αc. n - koefisien perpindahan panas konvektif pada permukaan bagian dalam dan luar dinding, m2. оС/W;
Al. c, al. n - koefisien perpindahan panas radiasi pada permukaan bagian dalam dan luar dinding, m2. OS/W.
Dalam perhitungan teknik, diterima bahwa perpindahan panas pada permukaan struktur penutup tidak dibagi menjadi komponen radiasi dan konvektif. Dipercayai bahwa penyerapan panas terjadi pada permukaan bagian dalam selungkup luar di ruangan yang dipanaskan, diperkirakan dengan koefisien umum αv, W / (m2. °C), dan pada permukaan luar - perpindahan panas, yang intensitasnya adalah ditentukan oleh koefisien perpindahan panas αn, W / (m2. °C). Selain itu, secara umum diterima bahwa suhu udara dan permukaan sekitarnya sama satu sama lain, yaitu tamb. di \u003d tv, dan tcr. n \u003d tn. Itu adalah:
, (2.14)
Oleh karena itu, diasumsikan bahwa koefisien perpindahan panas pada permukaan luar dan dalam pagar sama dengan jumlah koefisien perpindahan panas radiasi dan konvektif di setiap sisi:
. (2.15)
Koefisien perpindahan panas pada permukaan luar atau dalam, menurut pengertian fisis, adalah kerapatan fluks kalor yang dilepaskan oleh permukaan yang bersesuaian dengan lingkungannya (atau sebaliknya) dengan perbedaan suhu permukaan dan lingkungan sebesar 1 °C . Kebalikan dari koefisien perpindahan panas biasanya disebut resistensi terhadap perpindahan panas pada Rv internal, m2. оС/W, dan Rn luar ruangan, m2. оС/W, permukaan pagar:
R
V = 1/
α
V ;
R
N =1/
α
N . ( 2.16)
Perpindahan panas dalam selubung bangunan adalah proses kompleks yang melibatkan konveksi, konduksi, dan radiasi. Semuanya terjadi bersamaan dengan dominasi salah satunya. Sifat insulasi termal dari struktur pagar, yang tercermin melalui ketahanan terhadap perpindahan panas, harus sesuai dengan kode bangunan saat ini.
Bagaimana pertukaran panas udara dengan struktur penutup
Dalam konstruksi, persyaratan peraturan ditetapkan untuk besarnya fluks panas melalui dinding dan ketebalannya ditentukan melaluinya. Salah satu parameter perhitungannya adalah perbedaan suhu antara ruangan luar dan dalam. Waktu terdingin dalam setahun diambil sebagai dasarnya. Parameter lainnya adalah koefisien perpindahan panas K - jumlah panas yang dipindahkan dalam 1 detik melalui area seluas 1 m 2, dengan perbedaan suhu antara lingkungan eksternal dan internal sebesar 1 ºС. Nilai K tergantung pada sifat-sifat material. Saat berkurang, sifat pelindung panas dari dinding meningkat. Selain itu, hawa dingin akan lebih sedikit menembus ke dalam ruangan jika ketebalan pagar lebih besar.
Konveksi dan radiasi dari luar dan dalam juga mempengaruhi kebocoran panas dari rumah. Oleh karena itu, layar reflektif yang terbuat dari aluminium foil dipasang di dinding belakang baterai. Perlindungan serupa juga dibuat di dalam fasad berventilasi dari luar.
Perpindahan panas melalui dinding rumah
Dinding luar merupakan bagian maksimum dari luas rumah dan melaluinya kehilangan energi mencapai 35-45%. Bahan bangunan dari mana mereka dibuat memiliki perlindungan yang berbeda dari hawa dingin. Udara memiliki konduktivitas termal terendah. Oleh karena itu, bahan berpori memiliki koefisien perpindahan panas terendah. Misalnya untuk batu bata bangunan K \u003d 0,81 W / (m 2 o C), untuk beton K \u003d 2,04 W / (m 2 o C), untuk kayu lapis K \u003d 0,18 W / (m 2 o C), dan untuk papan polistiren K = 0,038 W / (m 2 o C).
Dalam perhitungan, kebalikan dari koefisien K digunakan - ketahanan terhadap perpindahan panas dari selubung bangunan. Ini adalah nilai yang dinormalisasi dan tidak boleh lebih rendah dari nilai yang ditetapkan tertentu, karena biaya pemanasan dan kondisi tinggal di tempat bergantung padanya.
Koefisien K dipengaruhi oleh kadar air bahan selubung bangunan. Dalam bahan mentah, air menggantikan udara dari pori-pori, dan konduktivitas termalnya 20 kali lebih tinggi. Akibatnya, sifat pelindung panas pagar memburuk. Basah Dinding bata mentransmisikan panas 30% lebih banyak dibandingkan dengan kering. Oleh karena itu, mereka mencoba melapisi fasad dan atap rumah dengan bahan yang tidak menahan air.
Kehilangan panas melalui dinding dan sambungan bukaan sangat bergantung pada angin. Struktur pendukung dapat bernapas, dan udara melewatinya dari luar (infiltrasi) dan dari dalam (eksfiltrasi).