Б. Аналитические расчеты от .

1. В одних и тех же координатах на миллиметровой бумаге построить график зависимости и от наружной температуры . Аналитически определяется по формуле (2.4).

(2.4)

2. Аналитическая зависимость в [4] задается выражением:

, (2.5)

где - коэффициент тепловосприятия угла.

3. По графику определить расчетную температуру угла для заданных в работе условий и сравнить с экспериментальным значением. По графику определить расчетную температуру стены для заданных условий и сравнить с экспериментальным значением.

4. По построенным графикам сделать заключение о характере зависимости и от наружной температуры . Какой физический смысл несет точка пересечения графиков и в зависимости от .

Разность температур (стены) и (угла) на основании формул (2.4) и (2.5) может быть рассчитана по формуле:

(2.6)

Рассчитайте и сравните с полученным на модели. Дайте пояснения.

N.B. Конечно следует помнить, что в настоящее время подавляющее число расчетов в физике строительного дела ведется с использованием компьютерных технологий, компьютерного моделирования.

Контрольные вопросы

1. Какие условия должны выполняться при электрическом моделировании температурного поля наружного угла?

2. Как моделируются граничные условия на поверхностях угла? В чем скажется, если здесь допущено какое-либо отклонение?

3. Какие негативные явления наблюдаются в углах ограждений? Почему?

4. При какой наружной температуре температура угла будет равна температуре внутренней поверхности вдали от угла - ? Проанализируйте формулы 2.4 и 2.5.

5. Какие меры необходимо принять для исключения негативных явлений (выделение влаги), наблюдаемых в углах ограждений?

Литература:

1. СНиП РФ 23-02-2003 Тепловая защита зданий; СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий

2. Федорчук Н.М., Грызлов В.С. Избранные главы физики в строительном деле. Учебное пособие. Череповец 1994г. 122с.

3. Шильд Е.Х., Ф. Кассельман, Г. Дамен, Р. Поленц Строительная физика - Стройиздат М. 1982. 296с.

Работа 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ НА ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ СТЕНЫ (ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ)

Цель работы − исследование температурного поля наружной стены с теплопроводным включением; расчеты термических сопротивлений; тепловых потоков.

Оборудование: Установка − электрическая модель фрагмента наружной стены с теплопроводным включением.

3.1 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ. [1]

Перед выполнением данной работы необходимо изучить “теоретическое введение” к работе № 1 “Исследование температурного поля наружной стены методом электрического моделирования”.

В реальных ограждающих конструкциях с целью увеличения их устойчивости широко используют введение в материал ограждений различных металлических каркасов балок. Обычно каркасы и балки изготавливаются из материалов, теплопроводность которых значительно выше по сравнению с обычными материалами (кирпич, легкие бетоны и проч.). В результате введения теплопроводных включений тепловое поле ограждающей конструкции становится неоднородным. Общее тепловое сопротивление ограждения уменьшается. Кроме того, при недостаточном тепловом сопротивлении на внутренней поверхности конструкций в местах теплопроводных включений вероятно выпадение конденсата, что является недопустимым.

Существуют приближенные методы расчета низшей температуры в местах теплопроводных включении, которые разработаны лишь для ограниченных форм конструкций. Для теплопроводного включения, которое исследуется в данной работе, таких методов пока не существует. Поэтому низшую температуру определяют экспериментально с помощью электрической модели.

Для определения приведенного термического сопротивления неоднородной конструкции, изображенной на рис.3.1, Фокиным К. Ф. был разработан аналитический метод расчета − метод разбиений, суть которого заключается в следующем:

• Плоскостями, параллельными направлению теплового потока, ограждающая

конструкция условно делится на участки, которые относительно друг друга являются параллельными (рис.3.2). В данном случае это участки 1, 2 и 3 (смотри рис.3.2 и 3.3а). Сопротивление всего фрагмента конструкции определяется в этом случае по формуле:

(3.1).

где: F₁, F₂, F₃ − площади участков 1, 2 и 3 соответственно; R₁, R₂, R₃ − термические сопротивления участков 1, 2 и 3.

Рис.3.1. Модель фрагмента неоднородной конструкции.

Рис.3.2. Схема разбиения фрагмента неоднородной конструкции.

Из рисунка 3.1 видно, что: (3.2)

где H − высота конструкции (задавать её не обязательно).

Термическое сопротивление однородного участка (слоя) определяется по формуле:

, где , (не Омы).

• Плоскостями, перпендикулярными к направлению потока тепла, ограждающая конструкция условно разрезается на участки, которые относительно друг друга являются соединенными последовательно. В данном случае это участки I, II и III (смотри рис. 3.2 и 3.3б). Сопротивление всего фрагмента конструкции тогда определяется по формуле:

(3.3)

а) б)

Рис.3.3. Сопротивления и коэффициенты теплопроводности участков после разбиения конструкции.

Опыт показывает, что величина , рассчитанная по формуле (3.1), всегда меньше истинного значения сопротивления конструкции, а величина , вычисленная по формуле (3.3), соответственно больше этого значения. Поэтому так называемое приведенное термическое сопротивление конструкции рекомендуется определять по формуле:

(3.4)

При этом предполагается, что в формуле 3.1:

, , на модели

В работе с моделью (3.5),

где: k – коэффициент геометрического подобия − “Модель – конструкция”;

- толщины участков I, II и III на модели соответственно

- коэффициенты теплопроводности материалов стены и включения

соответственно;

− площади, на модели фрагмента стены соответственно

В формуле 3.3:

; , на модели .

В работе с моделью (3.6) .

Общее значение термического сопротивления ограждающей конструкции определяется по формуле:

(3.7),

где пристеночные сопротивления , (работа 1).