Лако-красочные материалы — производство

Переход тепла через ограждение возмо­жен только при разности температур на его поверхно­стях. В процессе теплоперехода через покрытие возни­кают термические сопротивления: тепловоспрнятию у внутренней поверхности покрытия Rr,» теплопроница — нию через слои материалов покрытия и теплоотда­

Че от поверхности покрытия Ян. Они в сумме опреде­ляют сопротивление теплопередаче ограждающей части покрытий

= + 2 + At*-Ч-град/ккал. (II. 1)

При проектировании покрытий необходимо иметь в виду, что сопротивление теплопередаче /?0 не должно быть меньше требуемого £!ор, определяемого в зави­симости от разности температур между воздухом внутри помещения TB и расчетной зимней температурой наруж­ного воздуха T„ , а также с учетом величин сопротивле­ния тепловоспрнятию и нормируемого -перепада температур A T" между воздухом в помещении и внут­ренней поверхностью покрытия тв.

Таким образом, при проектировании покрытий без вентилчруемых прослоек должно выполняться условие

Ro > #ор = —^г^ (II-2)

Расчетные температуры /в определяются из условии комфортности и обеспечения технологических требова­ний производства. Зимой в большинстве отапливаемых промышленных зданий температура в рабочей зоне под­держивается в пределах 16—20°С. Причем температура
воздуха под покрытием на 2—3° выше, чем в рабочей зоне.

Расчетные температуры наружного воздуха принима­ются с учетом показателя тепловой инерции ограждаю­щей части покрытия D, который является безразмерной величиной и характеризует — степень массивности ограж­дения. Эта степень зависит от суммы произведений тер­мических сопротивлений R каждого слоя ограждающей части на коэффициент теплоусвоения s материалов, ко­торые применяются для их устройства:

D = /?!+ Rzsa — f. . f R„S,

Величина коэффициентов теплоусвоения материалов за­висит от периода работы системы отопления Z в ч и фи­зических свойств материала (теплопроводности "к в Ккал/м • ч • град, удельной теплоемкости с в ккал(кг — ■град, объемного веса у в кг(м3) и принимается по таб­лице норм строительной теплотехники [12] или опредр ляется по формуле (II.4). При периоде Z— 24 ч

S = 0,51 1 Key ккал/м2 — ч ■ град.

В тех случаях когда D>7, ограждение считается мас­сивным, при определении /?ор значения принимают равными средней температуре наиболее холодной пяти­дневки. При ограждение считается легким, и для определения /?ср — принимается средняя температура наиболее холодных суток. В покрытиях средней массив­ности с 4<£)<7 при определении /?оР подсчитывают среднее значение температуры наружного воздуха, при­нимаемое по нормам строительной климатологии [13] для расчета массивных и легких покрытий. Таким обра­зом, во всех этих расчетах условно принимается стаци­онарное воздействие на ограждения расчетных темпера­тур в течение пяти, трех и одних суток.

Входящая в формулу (1.2) величина — conpoTi лпения тепловосприятию. является обратной величиной коэффи­циента тепловосприятия ов =1//?djh зависит от условий теплообмена у поверхности покрытия. Эти условия опре­деляются суммарной величиной коэффициентов — переда­чи тепла излучением и конвекцией ик.

О-в = а„ + о. к ккал/м.2 • ч ■ град.

Тепловое излучение происходит в результате распро­странения электромагнитных волн от более нагретых тел и поверхностей к менее нагретым. Коэффициент пе­редачи тепла излучением определяется по формуле

Г H + 27314 _ г <2 + 273 14

| Loo J L loo J

H—h

Cj Сч

Где С] и С2 — коэффициенты излучения поверхностей; С0=4,96— коэффициент излучения абсолютно чер­ного тела;

Ti — температура поверхностей, отдающих теп­ло;

T2 — температура поверхности покрытия. Передача тепла конвекцией происходит в результате перемещения макрочастиц воздуха с одной температу­рой к поверхности ограждения, имеющего другую темпе­ратуру. Практическое познание процесса теплоотдачи онвекцней сводится к определению зависимости ак от направления и скорости движения воздуха, вида поверх­ности ограждения, величин температурного. перепада между воздухом и поверхностью ограждения. В связи с этим характер передачи тепла конвекцией у внутренней и наружной поверхностей покрытий является различ­ным.

Для внутренних поверхностей ограждений при есте­ственной конвекции, вызываемой разностью температур At между воздухом и поверхностью, величина «к опре­деляется по формулам, предложенным Нуссельтом и Юргесом [14]. Для температурной разности Af 5°

О! к = 3 + 0,08 A T; (II.7)

Для большей температурной разности

Ак = 2,75 IVA7. (II-8)

Для наружных поверхностей ограждения о. к определяет­ся по упрощенной формуле Франка:

Ак = 6,31 гЛ656 + 3,25 е-1,91, (11.91

Где V — скорость ветра в м[сек

Е — основание натуральных логарифмов.

В зависимости от степени ребристости внутренней по­верхности ограждений, определяемой отношением высо­ты ребер H к расстоянию между их гранями а, нормами строительной теплотехники для практического пользова­ния рекомендуются следующие значения ив и Ra:

А. в = 7,5 и RB = 0,133 при h/a ^ 0,2 я» =7 и /?п 0,143 » h/a 0,2-^0,3 а„ = 6,5 и RIS — 0,154 » h/a , 0,3

Для помещений с избыточными тепловыделениями от оборудования величины ав и R в должны уточняться по формулам (II.5) и (II.8).

У поверхности покрытия, соприкасающейся с ‘наруж­ным воздухом, коэффициент теплоотдачи а„ и величину сопротивления теплоотдачи R„ рекомендуется прини­мать равными соответственно 20 и 0,05, а для поверхно­стей, выходящих на чердак, и„ = 7 и RH = 0,143.

Величина. нормируемого температурного перепада А/" между внутренним воздухом и поверхностью по­крытия, определяющая комфортные условия в помеще­ниях, назначается из условия, чтобы на внутренней по верхности покрытий обеспечивалось отсутствие конден­сата, а также чтобы температура внутренних огражда­ющих поверхностей — не вызывала излишнего охлажде­ния тела человека. В помещениях с влажным режимом (душевые, кожевенные цехи и др.) допускается — появле­ние конденсата на внутренней поверхности покрытия. В связи с этим при расчетах Rop покрытий рекоменду­ется [12], чтобы значения не превышали:

5,5" — в административных и вспомогательных

Помещениях; 7° —в отапливаемых производственных поме­щениях с относительной влажностью <р=50н-60%;

8е —для тех же помещений, но с ф<50%;

12’—в помещениях с избыточными тепловыде­лениями и <?- 45°0;

TB — тр — в помещениях с <р>60%, в которых допус­кается конденсация влаги на внутренних поверхностях стен; Ta —"в —Г —для тех же помещений, в которых не до­пускается конденсация влаги на внутрен­ней поверхности ограждающих ‘конструк­ций.

Необходимо отметить, чю в. последнем случае для по­мещений с?> 94% при подсчете At" получаются отри — цаУельные значения, которые не имеют физического смысла. Более правильно для помещений с повышен­ной влажностью, в которых не допускается конденсация влаги на внутренней поверхности покрытия, при подсче­те /?ор принимать значения

Af = (/„-‘B) (0,8- 0,75).

Требуемую толщу теплоизоляции в покрытии <>тР определяют из условия, чтобы термическое сопротивле­ние всех слоев покрытия с учетом термического сопро­тивления теплоизоляционного слоя RT было не меньше требуемого по расчету. Поскольку некоторые теплоизо­ляционные материалы могут уплотняться, что приводят к снижению их коэффициентов теплопроводности Я, в формулу (10) по определению толщины теплоизоляци­онного слоя

%р>ЯЛЬм (11.10)

Вуодится коэффициент качества теплоизоляции Ь, кото­рый принимают равным:

А) 1,2 — для минера товатных плит и им подобных мате­риалов, независимо от их объемного веса; б) 1,1 — для материалов с-у<400 кг/м3 (за исключением материалов, указанных в п. «а»); в) I —для всех прочих материалов.

Из формулы (11.10) видно, что толщина теплоизоля­ции находится б прямой зависимости от коэффициентов теплопроводности применяемых материалов. За послед­ние годы рядом научных исследований установлено зна­чительное увеличение теплопроводности теплоизоляцион­ных материалов с ‘Повышением их влажности.

Определение теплофизических характеристик влаж­ных теплоизоляционных материалов получило значи­тельное развитие в связи с разработкой методов неста­ционарного теплового потока, основанных на кратковре­менном (импульсном) действии тепловой волны от ли­нейного или от плоского источника (15—17]. Благодаря использованию этих методов перераспределения влаги в теплоизоляционных материалах не происходит и обес­печивается высокая достоверность данных по определе­нию коэффициентов переноса тепла.

Экспериментальные значения коэффициентов тепло­проводности газобетонов, находящихся в состоянии раг — новесной влажности с воздухом, имеющих относитель­ную влажность 60, 80 и 95%, которые определялись им­пульсным методом с линейным источником тепла, пред­ставлены на рис. 11.1.

Анализируя зависимость коэффициентов теплопро­водности газобетона от влажности окружающего возду­ха, нетрудно установить, что темп прироста X при изме­нении относительной влажности с 60 до 80% значитель­но меньше, чем при изменении влажности с 80 до 95%.

В этой связи представляет практический интерес срав­нение полученных коэффициентов теплопроводности с ре^шендуемыми нормами строительной теплотехники для’ расчетов ограждающих конструкций с применением ячеистых бетонов.

По нормам в зависимости от условий эксплуатации, определяемых влажностными режимами помещений, и от строительно-климатических зон [12], предусматрива­ются два значения К: при условиях эксплуатации А и Б (см. рис. 11.1).

Из сравнения можно установить, что значения X для условий эксплуатации А близки к значениям К газобе­тона при равновесной влажности с наружным воздухом, имеющим относительную влажность в пределах 65— 70%. Для условий эксплуатации Б значения к почти сов­падают с полученными К у газобетона при равновесной влажности с наружным воздухом, имеющим относитель­ную влажность 80%.

В связи с определением зависимости значений К га­зобетонов от их равновесного состояния с влажностью окружающего их воздуха ‘представляет интерес вопрос: каким влажностям наружного воздуха соответствуют рекомендуемые для практического применения К у шведского газобетона «сипорекс» и датского газобетона [18]. В этих странах газобетоны широко применяются при устройстве совмещенных покрытий жилых и произ­водственных зданий и накоплен значительный опыт по строительству и эксплуатации зданий с ограждающими ■конструкциями с применением газобетона.

Сравнивая рекомендуемые к практическому примене­нию К шведских газобетонов с данными наших опреде­лений, обнаруживаем, что шведские а также датские с у=700 кг/м3 соответствуют показателям газобетонов, находящихся в состоянии равновесной влажности с воз­духом, относительной влажностью соответственно 90— 92 и 92—93%.

Проведенные сопоставления показывают, что расчет­ные значения "К у зарубежных газобетонов превышают рекомендуемые нашими нормами. В условиях эксплуа­тации в конструкциях покрытий может быть относитель­но высокая влажность воздуха; она способна значитель­но повышать теплопроводность теплоизоляционных ма­териалов — по сравнению с нормативными значениями и ухудшать теплозащитные качества покрытий. В этой связи представляется целесообразной постановка иссле­дований по определению равновесных влажностей в ма­териалах покрытий для назначения К в зависимости от условий эксплуатации ограждающих конструкций в строительно-климатических зонах с разной влажностью наружного воздуха. При этом могут быть улучшены теп­лозащитные качества конструкций и снижены потери через них тепла, которые определяются по формуле

Q = (*в — Q ккал/м*-ч. (11.11)

Из формулы (11.11) видно, что для определения фак­тического термического сопротивления Ro покрытия необходимо знать величину теплового потока через по­крытие (теплопотери) при определенных значениях тем­ператур внутреннего tR и наружного /„ Eoj (vwa. Тепло — потери через ограждающие конструкции характеризуют ■их теплозащитные качества в условиях эксплуатации. Они определяются тепломерами, принцип действия ко­торых основан на измерении э. д. с. в дифференциаль­ных спаях гипертермопар, заделанных в поверхностные слои пластинки из резины или из пластмассы, снабжен­ной охранным кольцом. Изменение тепловых (потоков через пластину, прикрепляемую к поверхности исследу­емой конструкции, вызывает изменение э. д. е., показа­ния которой записываются на ленту автоматического по­тенциометра ЭПП-09 и расшифровываются по тариро- вочной формуле.

Температуру измеряют при помощи хромель-копеле — вых или медь-.константановых термопар по изменению в них э. д. е., которая воспринимается автоматическим по­тенциометром и записывается на ленту в виде фактиче­ских значений температур.

Значения теплового потока и температур испочьзуют для подсчета фактического сопротивления тетопереда­че

LZ^——— + (Ц.12)

Q . ‘в —1«

Где тв и — Гц —температуры на внутренней и наружной поверхностях ограждения;

R и R" — термические сопротивления тепломера и приклеивающего слоя.

Наиболее достоверные результаты определения Ru получаются при установившемся (стационарном) теил. вом потоке.

Приведенные выше рекомендации по определении» необходимого термического сопротивления покрытий ос­новывались на учете теплофизических требований, обес­печивающих минимально допустимые температуры внутреннего воздуха и на внутренней поверхности ог­раждений.

Если же учесть, что в создании регулируемого кли­мата внутренних помещений участвует отопление, вен­тиляция или кондиционирование, то величина оптималь­ных теплозащитных характеристик ограждающих конст­рукций зданий должна ограничиваться экономическими соображениями. В большинстве случаев затраты на уве­личение термического ■сопротивления ограждений быстро возмещаются соответствующим снижением стоимости отопительных установок.

Исследования, проведенные в США, показывают, что если выполнять на должном уровне теплоизоляцию, то можно сократить расходы по отоплению государствен­ных и частных зданий на 25%. Эта экономия составля­ет 10% всего национального потребления топлива [19].

Расчетные значения термического сопротивления ог­раждающих конструкций наши нормы строительной теп­лотехники рекомендуют уточнять экономическим рас­четом. По разработанной методике [20] значения сопро­тивления теплопередаче являются оптимальными лишь в том случае, когда сумма капитальных затрат и годовых эксплуатационных расходов в течение нормативного срока окупаемости капитальных вложений будет мини­мальной. При этом все слагаемые капитальных затрат и эксплуатационных расходов выражают как функцию от термического сопротивления R0.