Настоящий учебник написан в соответствии с учебной программой дисциплины «Строительная теплофизика». Поскольку книга предназначена для студентов специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция», то в ней рассмотрены только явления и процессы, происходящие в здании
Вопросы чисто физические при изучении этой дисциплины связаны с техническими. Расчет возможного развития физических процессов требует принятия определенного технического решения, поэтому эту область знаний часто называют строительной теплотехникой. В курсе особый акцент делается на рассмотрение физических явлений, поэтому он назван строительной теплофизи-
кои
Для рассмотрения процессов тепло- и массообмена, происходящих при формировании микроклимата помещения, нужно знать: требования к характеристикам внутреннего климата, и факторы, влияющие на них; законы взаимодействия ограждений с внутренней и наружной средами; тепло- и массообмен-яые процессы на обогревающих и охлаждающих поверхностях и в потоках воздуха систем кондиционирования в помещении; явления, происходящие в конструкциях и материалах при передаче через, них тепла, влаги и воздуха; характеристики наружного климата и законы их изменения; годовые режимы работы и потребления энергии в здании.
В связи с такой постановкой вопроса в строительной теплофизике используются сведения из теории тепло- и массообмена, теплопередачи, теории подобия, термодинамики влажного воздуха, термодинамики необратимых процессов, климатологии и др.
Значение этой дисциплины особенно велико для советского инженера при широком распространении в отечественном строительстве разнообразных конструкций ограждений и систем отопления и кондиционирования.
Второе издание учебника значительно отличается от первого, выпущенного в 1970 г. В нем обновлен практически весь материал, введены новые разделы
Делы.
Настоящий курс написан для студентов, будущих теплотехников-строителей, которым в проектных организациях и на производстве придется решать все вопросы, относящиеся к строительной энергетике. При изложении материала учитывалось наличие в учебном плане специальности дисциплин: термодинамика и теплопередача, гидравлика и аэродинамика; отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха; теплоснабжение. Это обстоятельство позволило сократить курс и избежать изложения общих вопросов из смежных Дисциплин, знание которых необходимо при изучении данного предмета.
Задача учебника состоит в том, чтобы научить будущего инженера пра-8ильно устанавливать прогноз теплового, влажностного и воздушного режимов 3Дания, его отдельных помещений и конструкций, с тем чтобы принять опти-мальные (с гигиенической, технической и экономической точек зрения) решения
фИ его ПППР^типппянии
В учебнике, так же как это сделано в учебной программе, материал излагается без разделения на основной и дополнительный.
В заключение следует отметить, что в настоящем курсе нашли отражение материалы, которые использовались автором при чтении лекций в МИСИ им. В. В. Куйбышева с 1962 г.В большой мере они содержат результаты научных исследований в области теплофизики, выполненных большой группой преподавателей, научных сотрудников, аспирантов и студентов кафедры отопления ' и вентиляции МИСИ им. В. В. Куйбышева. На кафедре изучались вопросы ( теплообмена в помещении, комфортности внутренних условий, выбора расчетных наружных условий, теплоустойчивости и летнего режима помещений, воздушного режима зданий, влажностного режима ограждений, годового режима работы и регулирования систем кондиционирования. Результаты этих работ по мере их накопления и обобщения включались в лекции. Они положены в основу при изложении соответствующих разделов в учебнике. '
В учебнике приняты две системы единиц измерения: СИ и МКГСС. Такое решение вызвано тем, что до настоящего времени все нормативные документы и справочники изданы в системе МКГСС.
Физические величины и размерности в учебнике вначале даются в СИ, ; а в скобках — величины и размерности в системе МКГСС. Формулы с размерными численными коэффициентами даны под одним номером сначала в СИ, а затем (через две вертикальные черты) — в системе МКГСС. ,
Литература по общим вопросам учебника и частным вопросам отдельных глав приведена в конце книги.
Автор благодарит преподавателей, аспирантов и сотрудников кафедры «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха» МИСИ им. В. В. Куйбышева за помощь при подготовке рукописи, а также рецензента < д-ра техн. наук, проф. А. А. Сандера за конструктивные пожелания и замечания.
Все предложения и замечания по содержанию учебника просьба направлять | и яппес издательства.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .............
Условные обозначения и размерности основных величин
ния
Глава II. Теплопроводность и влажностный режим ограждения
не-
Введение .... ..............
Глава I. Теплообмен в помещении...........
§ 1.1. Тепловой режим здания........... 10
§ 1.2. Теплообмен в помещении........... 11
§ 1.3. Свойства теплового излучения поверхностей .... 12
§ 1.4. Теплообмен излучением между поверхностями помеще-
.17
30
§ 1.5. Конвективный теплообмен и движение воздуха в помещении ... .............
§ 1.6. Свободная конвекция ............ 34
§ 1.7. Особенности естественной конвекции на поверхностях
в помещении ............... 40
§ 1.8. Естественная конвекция с учетом обшей подвижности
воздуха в помещении ... ........ 45
§ 1.9. Вынужденная и смешанная конвекции...... 47
§ 1.10. Конвективный теплообмен и режим движения плоской струи, настилающейся на горизонтальную поверхность
ограждения ......... . .,.....
§ 1.11. Конвективный теплообмен плоской струи, настилающей-
ся на вертикальную поверхность ограждения .... § 1.12. Общий теплообмен на поверхности в помещении
§ 1.13. Тепловой баланс воздуха в помещении»......
§ I. 14. Полная система уравнений общего теплообмена в помещении ................. 64
§ 1.15. Система "из двух уравнений общего теплообмена в помещении................. 65
§ 1.16. Одно уравнение общего теплообмена в помещении . . 67 § 1.17. Расчет лучисто-конвективного теплообмена с использо-
нием аналоговой электрической модели ...... 70
§ 1.18. Теплообмен человека с окружающей средой .... 74 § 1.19. Расчетные внутренние тепловые условия..... 83
§ П. 1. Уравнение теплопроводности в конечных разностях § II.2. Полная физико-математическая постановка задачи о
стационарной теплопередаче через многослойное ограждение . ................ 98
§ II.3. Теплофизические характеристики строительных материалов..................101
§ П.4.- Влага воздуха помещения........... 104
§ II. 5. Основы термодинамики влажного материала .... 107 § 11.6. Диффузия водяного пара в сорбирующей среде . . . 120
§ П.7. Влагопроводность .............121
§ И.8. Расчет влагопередачи через ограждение на основе потенциала влажности . ............122
§ 11.9. Учет влажностного режима при расчете теплопередачи
через ограждения .............130
413
i лапа т. стационарная теплопередача через ограждения
§ III. 1 Одномерное температурное поле ....... .
§ III.2. Двумерное температурное поле...... . . ,^°
§ III.3. Аналитические решений теплопередачи через ребро . '. ,4?
§ II 1.4. Метод суперпозиции . . . ._.......\ .1*
§ III.5. Теплопередача ограждения с проемом......' ,2j
§ III.6. Построение двумерных температурных полей методом
сеток и графическим методом. Фактор формы .... •„
§ II 1.7. Метод электротепловой аналогии......., г™
§ III.8. Теплопередача через ограждение с теплопроводным включением ................. 122
§ III.9. Теплопередача в наружном углу и через стык ограждений .............. .... [66
§111.10. Приведенное сопротивление теплопередаче сложного ограждения ................ 159
§ III. 11. Теплопередача герметичной воздушной прослойки . . 173
§ 111.12. Вентилируемая воздушная прослойка ...... 17э
§ III. 13. Влагопередача через ограждение с вентилируемой прослойкой.................. 185
§ III. 14. Теплопередача через ограждение из полупрозрачных
материалов ............... 188
Глава IV. Нестационарная теплопередача через ограждение.... 194
§ IV. 1. Аналитическое решение задачи о нагревании и охлаждении тел ................ 195
§ IV. 2. Односторонний нагрев или охлаждение стенки .... 205
§ IV.3. Аналитическое решение задачи о затухании температурных колебаний в ограждениях . . ¦....... 209
§ IV. 4. Инженерный метод расчета теплоустойчивости ограждения ................. 217
§ IV-5. Наложение температурных полей и сложение гармонических колебаний.............. 229
§ IV.6. Нестационарная теплопроводность при изменении фазового состояния влаги в материале........ 232
§ IV. 7. Метод конечных разностей........... 238
§ IV. 8. Метод гидравлических аналогий ........ 244
§ IV. 9. Нестационарная теплопередача через ограждение с вентилируемой воздушной прослойкой ....... 248
§ IV. 10. Метод расчета нестационарной теплопередачи через ограждение с помощью «респонс-фактора»...... 255
Глава V. Воздушный режим здания и учет воздухопроницания в
процессе теплопередачи через ограждения...... 261
§ V. 1. Воздухопроницаемость конструкций .....' . . 262
§ V. 2. Воздушный режим здания .......... 264
§ V.3. Теплопередача через ограждения при наличии воздухопроницаемости .............. 268
§ V.4. Дополнительные затраты тепла в помещении в условиях
воздухопроницаемости ограждений ....... 277
§ V.5. Учет воздушного режима здания при выборе основных
схем систем отопления и вентиляции....... 278
§ V.6. Применение ЭВМ для расчета воздушного режима зданий . 280
Глава VI. Зимний тепловой режим помещения........ 28/
§ VI. 1. Обеспеченность расчетных условий........ 282
§ VI.2. Характеристики наружного климата . . « . • . . . 28t>
§ VI.3. Защитные свойства наружных ограждений..... 291
§ VI. 4. Минимально допустимое требуемое сопротивление теплопередаче ограждения ............ 293
§ VI.5. Оптимальное сопротивление теплопередаче ограждения . 296
§ VI.6. Определение наибольших потерь тепла помещением . . 298
§ VI. 7. Обогрев помещения............. 302
§ VI.8. Локализация холодных токов воздуха...... 304
§ VI-.9. Допустимая температура остекления...... . 306 '
§ VI. 10. Теплопередача нагревательного прибора ...... 310
i§ VI. 11. Охлаждение помещения при отключении отопления . . 316
§ VI. 12. Тепловая характеристика здания........ 318
Глава VII. Теплоустойчивость помещения......... 321
§ VII. 1. Колебания температуры воздуха и теплопоглощение ограждением.................322
§ VII.2. Процесс общего теплообмена и поглощения тепла в помещении................. 323
§ VII.3. Определение показателей теплоусвоения и теплопогло-
щения помещения.............. 325
§ VII.4. Гармонические поступления и обмен только лучистым
или только конвективным теплом........332
§ VI 1.5. Прерывистые поступления только лучистого или только
конвективного тепла . . ........335 •
§ VI 1.6. Сложный лучисто-конвективный теплообмен на поверхностях помещения при гармонических и прерывистых теплопоступлениях.............338
§ VII. 7. Общие изменения температуры воздуха и поверхностей . 344
§ VII.8. Применение теории теплоустойчивости для расчета режима
регулирования микроклимата..........347
ГлаваУШ. Летний тепловой режим помещения.......351
§ VIII. 1. Расчетные летние внутренние условия и их обеспеченность ................ ... 352
§ VIII.2. Характеристики наружного климата ....... 354
§ VIII.3. Проверка теплозащитных свойств ограждений для теплого
периода года ...............361
§ VIII.4. Расчет поступления тепла в помещение через наружные
ограждения ...............362
§ VIII.5. Средний за сутки тепловой режим помещения .... 372
§ VIII.6. Естественный тепловой режим помещения.....375
§ VIII.7. Режим работы системы регулируемого кондиционирования микроклимата..............381
Глава IX. Тепловой режим помещения и систем кондиционирования
микроклимата в условиях круглогодичной эксплуатации . 387
§ IX. 1. Годовая изменчивость параметров климата.....387
§ IX.2. Изменение теплового состояния помещения в течение
года ................¦¦ ¦ 391
§ IX.3. Продолжительность отопительного периода и затраты
тепла на отопление и вентиляцию........ 392
§ IX.4.' Приближенный аналитический метод расчета процессов
изменения состояния воздуха ......... 395
§ IX.5. Основные характеристики процессов кондиционирования
воздуха.................397
§ IX.6. Затраты тепла, холода и электроэнергии системами кондиционирования воздуха........... 399
Приложение....................401
Литература - ..................402
Предметный указатель..........•........ 408
Цена: 3000руб.
