СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОФИЗИКА

Строительная теплофизика - строительная теплотехника — раздел строительной науки и техники, в котором рассматривается тепломассообмен в зданиях, сооружениях, ограждающих конструкциях, системах обеспечения микроклимата, в технологам, процессах изготовления строительных материалов, конструкций и изделий, при взаимодействии инженерных систем с сезоннопромерзающими или многолетиемерзлыми грунтами, а также изучается термика гидротехничеких сооружений. Строительная теплофизика — теоретическая основа строительства. Она находится на стыке строительства и энергетики, поэтому в ней широко используются теории строительных конструкций, тепломассообмена, термодинамики, климатологии, санитарии и гигиены, методы теории подобия, аналитических и численных расчетов на ЭВМ, метод аналогии, теории измерений. Она возникла в XVII—XVIII веках в работах Н.А.Львова, И.И.Свиязева, С.Б.Лукашевича на основе теорий теплоты М.В.Ломоносова и гагрометрии Г.В.Рихмана. Однако основоположником строительной теплофизики, вероятно, следует считать О.Е.Власова, издавшего в 20-х годах ряд работ по этой отрасли знаний. В 40-е — начале 50-х ггодов были разработаны классическая теория теплоустойчивости ограждений и помещения (О.Е.Власов, С.Н.Муромов, А.М.Школо-вер, Л.А.Семенов), теории строительной климатологии (К.Ф.Фокин, В.М.Ильинский), теплопередачи ограждений (В.Д.Мачинский, К.Ф.Фокин, Б.Ф.Васильев), влажностного режима ограждений (О.В.Власов, К.Ф.Фокин, А.В.Лыков, Ф.В.Ушков, Э.Х.Одельский, А.М.Шкловер), воздухопроницаемости ограждений (Р.Е.Брилинг, Ф.В.Ушков), теплообмена в помещении (С.Н. Шорин, Л.А. Семенов) и летнего теплового режима (Б.Ф.Васильев). Немало проблем строительной теплофизикой было разработано в то время в трудах Г.А.Селиверстова и Н.Е.Ермолаева.
Главным предметом рассмотрения в строительной теплофизике является теплофизика зданий и сооружений. Ее основные разделы: внутренний микроклимат, общий теплообмен в помещении, комфортность, оптимальность внутренних условий (защитные свойства ограждающих конструкций, их теплопередача, воздухопроницаемость и влажностный режим); строительная климатология, расчетные зимние и летние условия, годовой режим изменения внешних климатических воздействий; тепловой, воздушный и влажностный режимы здания как единой энергетической системы; создание современнного здания с заданной обеспеченностью внутренних условий и эффективным использованием энергии и других ресурсов.
Значение строительной теплофизики заметно возросло в связи с индустриализацией, массовостью и многообразием строительства, с появлением и широким применением новых конструкций и строительных материалов. Основополагающими стали градостроительные, объемно-планировочные и конструктивные решения при сооружении зданий с комфортным для человека и оптимальным для технологических процессов микроклиматом в условиях крайне разнообразного и сурового климата нашей страны. В строительной теплофизике разработаны различные конструктивные и производственные решения и приемы, связанные с тепломассообменными процессами в зданиях, сооружениях и других объектах строительства.
Строительная теплофизика определяет основополагающие параметры, которые должны учитываться при проектировании здания; его ориентацию в застройке относительно сторон света и доминирующих ветров, форму, этажность, планировку, устройство лоджий, балконов, уменьшение "изрезанности" фасадов, наличие специальных устройств для аэрации, возможность сквозного проветривания помещений и пассивного использования солнечной радиации и других низкопотенциальных нетрадиционных источников энергии. Важную роль для обеспечения комфортных для человека условий строительной теплофизики отводит наружным ограждениям здания. Они должны обладать хорошими теплозащитными свойствами, равноэффективными в различных сечениях, быть достаточно герметичными и иметь сопротивление воздухопроницаемости, достаточное для обеспечения вентиляционого воздухообмена, удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям и быть оптимальным в технико-экономическом отношении. Конструкция ограждения должна исключать накопление влаги. На основе теории теплоустойчивости с использованием показателей теплоусвоения и теплопоглощения помещения рассчитывают теплоустойчивость ограждений и помещений, определяющую стабильность температуры. Тепловые условия в помещении характеризуются двумя условиями комфортности, которыми учитываются лучисто-конвективный и струйный теплообмены и связывается температуpa помещения с температурой воздуха и радиационной температурой, а также подвижностью и влажностью воздуха. Степень соблюдения расчетных условий определяется коэффициентом обеспеченности, который учитывают при выборе расчетного наружного климата для зимы, лета и всего года. Расчетные значения теплофизических характеристик строительных материалов определяются также заданным коэффициентом обеспеченности. Применяется вероятностнодетерминированная оценка обеспеченности расчетных условий, которая включает параметры климата теплофизической характеристики материалов, конструкций и устройств кондиционирования микроклимата. Тепломассообменные процессы в здании и его устройствах взаимосвязаны, поэтому строительная теплофизика рассматривает их как единую эиергетическую и аэродинамическу систему.
В нашей стране исследования в области строительной теплофизики проводятся в НИИ строительной физики, МНИИТЭП, ЦНИИ промзданий, КиевЗНИЭП, ЛенЗНИЭП, ЦНИИЭП жилища, Институт тепломассообмена АН Беларуси, МИСИ, МАрхИ, ЛТИХП, ВНИИГС, ЛМСИ, ВИТКУ, Ассоциации инженеров; в США — в технических университетах Беркли, Иллинойском, Станфордском; в Дании — в техническом институте Копенгагена; в Венгрии — в Будапештском техническом институте; в Германии — в институте строительной физики имени Фраунгофера, в Берлинском, Штуттгартском, Мюнхенском, Эссенском и др.; во Вьетнаме — в Ханойском инженерно-сроительном, институте, а также в научно-технических обществах — международной ассоциации по мостам и конструкциям IABSE, европейском REHVA, американском ASHRAE, скандинавском SCANYAS, Международном союзе строителей CIB, Пассивной и низкоэнергетической архитектуры PLEA, по качеству воздуха в помещении и микроклимату INDOOR AIR и др.