ЛЕКЦИЯ 1 Основные понятия в области теплофизики строительных конструкций, зданий и помещений МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения " - презентация

1 ЛЕКЦИЯ 1 Основные понятия в области теплофизики строительных конструкций, зданий и помещений МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

2 Основными физическими процессами в строительной теплофизике являются процессы переноса тепла, влаги и воздуха, происходящие в конструкциях и помещениях зданий. Тепло - это вид энергии, а влага и воздух конкретными видами вещества. константы переноса, внешние движущие силы. Эти параметры, определяющие направление и интенсивность процессов теплообмена и массообмена, называют потенциалами переноса. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

3 Наука « Теплофизика » для строительных конструкций обосновывает решения : оценки влияния систем нагрева и расхода теплоты в течение нагревающегося периода в зависимости от параметров внешних защитных конструкций ; определения особенностей и параметров внешних защитных конструкций, напрямую связанных с микроклиматом помещений ; МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

4 Теплообмен высокой температуры на внутренней поверхности внешних защитных конструкций играет роль не только в оценке общего сопротивления конструкции, но также и в температурной оценке внутренней поверхности этого сооружения ; Плотность конструкции окон и уровень изоляции от потоков воздуха определяют параметры системы вентиляции, опираясь на основы теплофизики. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

5 Утепление здания - дорогостоящая и ответственная составляющая современного строительства, поэтому важно обоснованно принимать толщину утеплителя. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

6 Совокупность внешних и внутренних воздействий, влияющих на тепловой микроклимат помещений, называется тепловым режимом здания. Современные расчеты защитных конструкций включают : Повышенные требования к защите зданий от жары ; Точные расчеты эффективного отопления помещений в холодных условиях с учетом роли эффективных отопительных систем в защитных конструкциях, где применяются плохопроводящие тепло материалы, требуя очень точного соотношения с подтверждением установленных величин в производственных условиях ; Для обеспечения единая энергетической системы необходима еще и система коммуникации параметров оградительных конструкций и основных жилых или производственных. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

7 Современное здание – это сложная взаимосвязанная система тепломассообмена – комплексная энергетическая система. В основе теории тепломассообмена строительных конструкций лежат базовые законы термодинамики. Термодинамика - наука о закономерностях превращения энергии. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

8 Термины и определения Термодинамической системой называется совокупность материальных тел, взаимодействующих, как между собой, так и с окружающей средой ; Все тела, находящиеся за пределами границ рассматриваемой системы, называются окружающей средой. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

9 Основные параметры состояния веществ Температура тел - определяет направление возможного самопроизвольного перехода тепла между телами. Соотношение для перехода от градусов Цельсия к градусам Кельвина : T [K] = t [° C] где T- температура в Кельвинах ; t - температура в градусах Цельсия. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

10 АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА – это состояния одного и того же вещества, переходы между которыми сопровождаются скачкообразным изменением плотности и других физических характеристик. Обычно выделяют три агрегатных состояния вещества – твердое, жидкое и газообразное. Увеличивая температуру газа при фиксированном давлении, можно получить частично, а затем полностью ионизованную плазму, которую часто считают четвертым состоянием вещества. С увеличением давления вещество может перейти в пятое – нейтронное – состояние, которое реализуется в природе в виде нейтронных звезд. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

11 Давление - представляет собой силу, действующею по нормали к поверхности тела и отнесенную к единице площади этой поверхности. 1 мм рт. ст ( миллиметр ртутного столба ) = 133 Па 1 мм вод. ст. ( миллиметр водного столба ) = Па. Плотность - отношение массы вещества к объему занимаемому этим веществом. ρ = m / V МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

12 БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ – это беспорядочное движение взвешенных в жидкости или газе малых частиц, происходящее под действием ударов молекул окружающей среды. ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА – физическая величина, характеризующая содержание в воздухе водяного пара. Влажность воздуха ( относительная влажность воздуха ) – это отношение парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению насыщенного пара при той же температуре, выраженное в процентах. Относительная влажность воздуха показывает, насколько водяной пар в данных условиях близок к насыщению. Именно от этого зависит интенсивность испарения воды и потеря влаги живыми организмами. Для человека наиболее благоприятна относительная влажность 40–60%. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

13 ГАЗ – это агрегатное состояние вещества, в котором составляющие его молекулы хаотически и почти свободно движутся в промежутках между столкновениями, во время которых происходит резкое изменение характера их движения. В отличие от жидкостей и твердых тел газы равномерно заполняют весь предоставленный им объем ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ – это теоретическая модель газа, в которой не учитываются размеры молекул ( они считаются материальными точками ) и их взаимодействие между собой ( за исключением случаев непосредственного столкновения ). Реальные газы хорошо описываются моделью идеального газа, когда средняя кинетическая энергия их частиц много больше потенциальной энергии их взаимодействия. Так бывает, когда газ достаточно нагрет и разрежен ( гелий, неон при нормальных условиях ). МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

14 ЖИДКОСТЬ – это агрегатное состояние вещества. Жидкости присущи некоторые свойства твердого тела ( сохраняет свой объем, образует свободную поверхность, обладает определенной прочностью на разрыв ) и газа ( принимает форму сосуда, в котором находится ). Молекулы в жидкости расположены почти вплотную друг к другу, а их тепловое движение представляет собой сочетание колебательного движения около некоторых положений равновесия и происходящих время от времени перескоков молекул из одних центров колебаний в другие. ИСПАРЕНИЕ – это переход вещества из жидкого состояния в газообразное ( парообразование ), происходящий на свободной поверхности жидкости. Вследствие теплового движения молекул испарение возможно при любой температуре. При этом с поверхности жидкости вылетают те молекулы, кинетическая энергия которых превышает работу против сил молекулярного сцепления в жидкости, т. е. наиболее быстрые молекулы. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

15 ДИФФУЗИЯ – самопроизвольное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга. Причиной такого перемешивания веществ является тепловое движение их частиц. Можно рассматривать диффузию не только находящихся в телах частиц посторонних веществ, но и диффузию собственных частиц ( самодиффузия ). Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее – в жидкостях, еще медленнее – в твердых телах. С повышением температуры скорость диффузии возрастает. КИПЕНИЕ – это процесс интенсивного парообразования, происходящий как со свободной поверхности жидкости, так и по всему объему жидкости внутри образующихся в ней пузырьков пара. КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ (Q) – это часть внутренней энергии, переданная от одного тела к другому при теплообмене. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

16 КОНВЕКЦИЯ – это теплообмен в жидких и газообразных средах, осуществляемый потоками вещества. Конвекция возникает в поле силы тяжести при неравномерном нагревании среды ( свободная или естественная конвекция ). Нагретая часть вещества расширяется и под действием архимедовой силы перемещается вверх, уступая свое место более холодному веществу. Затем прогревается и начинает двигаться вверх следующий слой вещества и т. д. КОНДЕНСАЦИЯ - это переход вещества из газообразного состояния в жидкое ( конденсированное ). Происходит при охлаждении или сжатии газа. НОРМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ – это физические условия, определяемые давлением равным Па и температурой 273,15 К. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

17 ТЕПЛОПЕРЕДАЧА – это теплообмен между двумя теплоносителями ( жидкими или газовыми средами ), осуществляющийся через разделяющую их твердую стенку или через поверхность раздела между ними. ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ – это теплообмен, при котором осуществляется непосредственная передача энергии от частиц ( молекул, атомов или электронов ) более нагретой части тела к частицам его менее нагретой части. ТОЧКА РОСЫ – это температура, до которой нужно, не меняя давления, охладить водяной пар в воздухе, чтобы он стал насыщенным. Начиная с этой температуры, охлаждение воздуха сопровождается появлением капелек росы, влаги на окнах и т. д. Парциальное давление водяного пара при температуре, большей точки росы, совпадает с давлением насыщенного пара в точке росы. При температуре воздуха, равной точке росы, относительная влажность воздуха составляет 100%. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

18 УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЁМКОСТЬ – это скалярная физическая величина, равная количеству теплоты, которое получает или отдает 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 К. Единицей удельной теплоемкости в СИ является Дж / кг · К. МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "

19 Спасибо за внимание ! МОДУЛЬ " Теплофизические основы энергосбережения "