Теплоусвоение внутренних поверхностей ограждающих конструкций

Общие положения
Для создания требуемого теплового режима в отапливаемых помещениях необходимо учитывать теплоусвоение внутренней поверхности ограждающей конструкции. Особенности теплообмена определяются теплопоглощающей активностью поверхности; если конструкции пола и перекрытия из одного и того же материала, то такая активность зависит только от теплопроводности, удельной теплоёмкости и объёмного веса материала и выражается величиной теплоусвоения S.
BT/M2°C; .
где λ - коэффициент теплопроводности, Вт/ м2°С;
с - удельная теплоёмкость, кДж/кг°С;
γ - объемный вес, кг/м3.
У таких материалов, как древесина, легкие бетоны, тепло-изоляционные плиты, величина теплоусвоения материала S сравнительно мала; однако, его величина существенно возрастает для плотных и тяжелых материалов.

В старинных гражданских зданиях, где полы и перекрытия выполнялись обычно из дерева многолетний опыт эксплуатации свидетельствовал о достаточно удовлетворительных их гигиенических качествах материала, не нарушающих терморегуляцию человеческого организма.
Свойство поверхности ограждения в большей или меньшей степени воспринимать тепло при периодичных колебаниях теплового потока или температуры воздуха называется теплоусвоением. Коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности ограждения - JВП.
Для определения Jвп будем базироваться на том, что колебание тепловых потоков Q, tв и τвп происходит гармонически по закону синусоиды.
Предположим, что количество тепла, Q, Вт/м2, воспринимаемого внутренней поверхностью ограждения, при неравномерной отдаче тепла отоплением изменяется во времени по синусоиде с периодом z, равным периоду колебания отдачи тепла отоплением.
Графически колебание величины Q изображено на рис.1

Рисунок 1. График колебаний теплового потока.

Прямая линия Qz - Qz выражает средний тепловой поток, проходящий через 1 м2 ограждения в 1 час за период времени z часов.
Величина среднего теплового потока:
QZ = (tB – tH) / R0 , BT/M2°C,
где tB - среднее значение температуры внутреннего воздуха за
период времени z.
Величина максимального повышения или понижения теплового потока против среднего его значения носит название амплитуды колебания теплового потока AQ.
Таким образом тепловой поток колеблется в пределах от среднего до максимального значения: Qmax= QZ + AQ, что соответствует максимальной отдаче тепла отопительным прибором.
Колебания величины теплового потока, проходящего через ограждение, вызывают в свою очередь колебания температуры на внутренней поверхности ограждения. Эти колебания будут происходить так же, но запаздывать по времени.

Запаздывание колебаний температуры на внутренней поверхности ограждения выразится в том, что в то время, как величина теплового потока достигла своего min и начала увеличиваться, температура на внутренней поверхности ограждения продолжает ещё некоторое время понижаться пока достигнет своего min. Такое же отставание будет при достижении теплового потока своего max.
Прямая линия tВП - tВП изображает среднюю величину температуры внутренней поверхности ограждения за период времени z. Это температура соответствующая стационарному тепловому потоку при данных температурах tB и tH.
Величина max повышения или понижения температуры на внутренней поверхности ограждения против ее среднего значения называется амплитудой колебания температуры внутренней поверхности Аτb .
Таким образом температура внутренней поверхности ограждения колеблется в пределах от среднего значения
- до максимального : τвпmах = τвп + Аτb ,
- и до минимального: τвпmin = τвп - Аτb .

Отношение величины амплитуды колебания теплового потока AQ к величине амплитуды колебания температуры на внутренней поверхности ограждения Аτb носит название коэффициента теплоусвоения внутренней поверхности ограждения:
JВП = AQz / Aτвп , BT/M°C .
Если ограждение состоит из одного материала очень большой толщины, то теплоусвоение его внутренней поверхности при заданном периоде колебания температуры будет зависеть только от свойств этого материала. В этом случае теплоусвоение представляет физическую характеристику материала ограждения и носит название коэффициента теплоусвоения материала S.
В практике эксплуатации встречаются случаи, когда JВП > JHВП, тогда необходимо изменить конструкцию 1го слоя и заменить материал на материал с меньшим значением S.