Строительная теплотехника ограждающих частей зданий

Автор: К. Ф. Фокин

Данная книга является переизданием книги К. Ф. Фокина «Строительная теплотехника ограждающих частей зданий» - книги, которая наряду с многочисленными трудами принесла автору мировую известность.

Книга «Строительная теплотехника ограждающих частей зданий» содержит подробное изложение теплотехнических свойств строительных материалов, теплопередачи при стационарном тепловом потоке, расчета плоских и пространственных температурных полей, воздухопроницания ограждений, особенностей теплотехнического режима отдельных частей наружных ограждений, влажностного режима ограждений при увлажнении их жидкой и парообразной влагой.

Для пояснения изложенных методов расчета приводится большое количество числовых примеров. В методическом отношении эти примеры подобраны так, что могут быть использованы при теплотехнических расчетах и оперативной оценке новых конструктивных решений ограждений с применением высокоэффективных утеплителей. На основании результатов числовых примеров могут быть установлены общие принципы конструирования ограждений, обладающих необходимой экономичностью и долговечностью. Все расчеты приведены к современной системе единиц.

Книга «Строительная теплотехника ограждающих частей зданий» адресована инженерам, проектировщикам и специалистам в области строительной теплотехники.

От редакции

Почему мы пришли к убеждению о необходимости переиздания книги Константина Федоровича Фокина «Строительная теплотехника ограждающих частей зданий» Четвертое издание книги, вышедшее в 1973 г. тиражом 14000 экземпляров, разошлось буквально в течение двух месяцев и сегодня является библиографической редкостью. Ее с большим интересом и пользой читают специалисты различных профессиональных уровней и интересов: проектировщики, научные сотрудники от аспирантов до профессоров, студенты, специалисты смежных профессий. Каждая категория читателей находит в ней много поучительного, в том числе в примерах выбора правильного решения и объяснения сложных явлений тепломассообмена, происходящих в ограждающих частях здания.

Столь большой успех книги вызван, по нашему мнению, следующими обстоятельствами:

• автор являлся талантливым ученым, обладавшим уникальным опытом реализации основных положений прикладной науки на многочисленных строительных объектах, которыми была богата строительная индустрия довоенного и послевоенного периодов;
• автор был большим мастером создания инженерных методов расчета и оценок теплотехнических показателей ограждающих конструкций. Эти методы, иллюстрированные примерами, составляют большую часть книги;
• автор блестяще владел литературным даром, позволившим донести до читателей в понятной форме сложные процессы;
• в основу книги были положены лекции, которые автор читал в Московском инженерно-строительном и архитектурном институтах;
• в приложении к книге содержатся расчетные и экспериментально определенные значения теплофизических показателей строительных материалов, некоторые из которых представлены только в данной книге.

С учетом известной тщательности автора при проведении экспериментов и обработке данных эти значения и сейчас используются в качестве образцовых.

Конечно, за 33 года, прошедших со дня выхода четвертого издания книги, в строительстве произошло много принципиальных изменений. Появились здания нового функционального назначения, новые конструкции стен, окон и т. д. Значительное развитие получили теоретические вопросы, огромную роль для проведения расчетов и проектирования сыграли компьютерные технологии. И все же какие бы успехи не делала теория строительной теплотехники, а также методы расчета и проектирования, основанные на применении самой совершенной компьютерной техники, все еще остаются необходимыми, а подчас играют решающую роль традиционные инженерные методы и приемы, использующие накопленный опыт и понимание.

Чтобы по-настоящему быть полезной специалистам, ведущим конкретные исследования, книга должна содержать практические примеры применения теории. И чем больше таких примеров, тем больше ценность книги для инженеров. В этом отношении книга К. Ф. Фокина не имеет аналогов в отечественной литературе и отвечает самым требовательным практическим запросам.

Главная проблема переиздания

Хорошо написанная книга, как правило, выдерживает два или более переизданий. Принимая решение о переиздании, автор обычно сталкивается с необходимостью переработки ряда глав или разделов книги с целью приведения их в соответствие с новыми теоретическими разработками и необходимостью учета развития строительной индустрии и инженерного оборудования зданий. Каким бы замечательным произведением не являлась книга, ее частичная переработка является неизбежной. Написанное выше относится в полной мере и к книге К. Ф. Фокина, в которой, например, полностью устарели параграф 3 главы IV и параграф 2 главы V. Будь жив автор, он бы выполнил эту работу с присущим ему талантом. Если бы этот труд взяли на себя научные редакторы, то это была бы уже другая книга, написанная не только Константином Федоровичем Фокиным. И неизвестно, сохранила бы она существующую ценность и привлекательность. Есть еще другой путь – сделать многочисленные комментарии к устаревшему материалу книги. Но эти комментарии могли бы снизить ценность оригинального текста. И в этом случае это была бы уже другая книга. Поэтому было принято решение о полном сохранении авторского текста с минимальным количеством комментариев и заменой технической системы единиц на систему единиц, применяемую в современном строительстве (СН 528–80 «Перечень единиц физических величин, подлежащих применению в строительстве»). Последнее обстоятельство гармонизирует примеры книги для современного восприятия.

Особенности редактирования пятого издания

Основная трудоемкость редактирования пятого издания книги оказалась связанной с перерасчетом многочисленных примеров, представленных в технической системе единиц, в систему единиц, применяемую в современном строительстве.

Примерам, содержащимся в четвертом издании книги, присущи следующие особенности:

• одно и то же конструктивное решение фигурирует в нескольких примерах, например, в расчете сопротивления теплопередачи, затем требуемого сопротивления теплопередаче и, наконец, в расчете теплоустойчивости;
• в ряде случаев дается процентная оценка расхождения результатов расчетов или результаты расчетов сравниваются с требуемыми значениями по санитарно-гигиеническим условиям.

Перевод теплотехнических показателей из технической системы единиц в современную систему единиц выполнялся путем их умножения на соответствующие коэффициенты. В технической системе коэффициент теплопроводности измеряется в ккал/(м•ч•°С). Для перехода в современную систему единиц, в которой этот коэффициент измеряется в Вт/(м•°С), необходимо значение коэффициента теплопроводности умножить на 1,163. Например, значение коэффициента теплопроводности железобетона в технической системе единиц равно 1,4 ккал/(м•ч•°С), а в современной системе единиц при умножении на 1,163 и последующем округлении будет равно 1,63 Вт/(м•°С). Использование в примерах округленных значений в ряде случаев приводит к тому, что конечный результат расчета в той или иной степени отличается от результатов расчета в четвертом издании книги. Кроме того, такое применение переводных коэффициентов привело к тому, что в некоторых случаях появились дополнительные коэффициенты в уравнениях, использованных автором для описания процессов, например, в уравнении (92).

Проведенный анализ показал: для того чтобы результаты расчетов, представленных в четвертом издании в технической системе единиц, совпадали с результатами расчетов, представленных в пятом издании в современной системе единиц, необходимо расчеты производить с большей степенью точности, чем это принято в практике, т. е. с большим количеством знаков после запятой. Однако, если производить вычисление с помощью электронной вычислительной техники без вывода промежуточных результатов, этой проблемы можно избежать.

Еще одна проблема переиздания была связана с тем, что со времени опубликования четвертого издания книги изменились нормативная база и принцип нормирования теплозащиты зданий, которые в настоящее время представлены, например, в СНиП «Тепловая защита зданий». В пятом издании были сохранены ссылки на действующие в тот период нормативные документы: СНиП «Строительная климатология» и «Строительная теплотехника». Научные редакторы надеются, что пятое издание книги Константина Федоровича Фокина «Строительная теплотехника ограждающих частей зданий» будет востребовано самым широким кругом специалистов и явится скромной данью признательности и уважения, которую заслуживает этот выдающийся отечественный деятель науки. Научные редакторы далеки от мысли, что их работа свободна от недостатков, которые может обнаружить внимательный читатель, и с благодарностью примут все замечания, комментарии и оценки.

Здесь мы имеем приятную возможность выразить глубокую благодарность сотруднику кафедры «Отопление и вентиляция» МГСУ А. С. Маркевичу за большую помощь в работе над пятым изданием.

Научные редакторы пятого издания:
член-кор. РААСН, д-р техн. наук, профессор Ю. А. Табунщиков,
д-р техн. наук, профессор В. Г. Гагарин

Введение

Строительная теплотехника занимается изучением теплопередачи и воздухопроницания через ограждающие конструкции зданий, а также влажностного режима ограждающих конструкций, связанного с процессами теплопередачи. Знание строительной теплотехники необходимо строителям для рационального проектирования наружных ограждающих конструкций. Особенно большое значение имеет знание строительной теплотехники для современного строительства, в котором широко применяются сборные облегченные конструкции из новых эффективных материалов.

От теплотехнических качеств наружных ограждений зданий зависят:

а) в отапливаемых зданиях — количество теплоты, теряемой зданием в зимний период;

б) в холодильниках — количество холода, теряемого в летнее время, а следовательно, необходимая мощность холодильной установки и стоимость эксплуатации холодильника;

в) постоянство температуры воздуха в здании во времени при неравномерной отдаче теплоты системой отопления;

г) защита здания от перегрева в летнее время;

д) температура внутренней поверхности ограждения, гарантирующая от образования на ней конденсата;

е) влажностный режим ограждения, влияющий на теплозащитные качества ограждения и его долговечность.

Только ясное представление о процессах, происходящих в ограждениях при теплопередаче, и умение пользоваться соответствующими расчетами дают возможность проектировщику обеспечить требуемые теплотехнические качества наружных ограждающих конструкций.

Строительная теплотехника как раздел строительной физики создана в СССР в первой половине ХХ в. советскими учеными, работы которых обеспечили нашей стране приоритет и ведущее положение в мировой науке. Книга проф. В. Д. Мачинского «Теплотехнические основы гражданского строительства», вышедшая в 1925 г., была первой работой по строительной теплотехнике. Большое влияние на развитие строительной теплотехники оказали работы проф. О. Е. Власова, особенно его труд о теплоустойчивости ограждающих конструкций и исследования влажностного режима. На базе теории теплоустойчивости О. Е. Власова канд. техн. наук А. М. Шкловер разработал метод расчета затухания температурных колебаний в ограждении и колебаний температуры воздуха в здании, а проф. Л. А. Семенов — практический метод расчета колебаний температуры воздуха в помещении при печном отоплении.

Практический метод расчета влажностного режима ограждений при увлажнении их парообразной и жидкой влагой, метод расчета температурных полей в ограждающих конструкциях, методика определения расчетных температур наружного воздуха разработаны автором книги. Канд. техн. наук Р. Е. Брилинг разработал вопросы воздухопроницания ограждений, а также миграции влаги в строительных материалах.

Разработке теории проектирования ограждающих конструкций, а также созданию основ строительной климатологии и климатического районирования территории СССР посвящены работы проф. В. М. Ильинского. Большой вклад в строительную теплотехнику внесли работы д-ров техн. наук В. Н. Богословского, Ф. В. Ушкова, А. У. Франчука.

В книге для пояснения изложенных методов расчета приводится большое количество числовых примеров. В этих примерах рассматриваются современные конструкции крупнопанельных зданий и конструкции с применением кирпича, мелкоразмерных штучных материалов и древесины, освоенных и ставших в городском строительстве традиционными, а в условиях широкого развития сельского строительства приобретающие особое значение. В методическом отношении эти примеры подобраны так, что могут быть использованы при теплотехнических расчетах и оперативной оценке новых конструктивных решений ограждений с применением высокоэффективных утеплителей. На основании результатов числовых примеров могут быть установлены общие принципы конструирования ограждений, обладающих необходимой экономичностью и долговечностью.

Заказать книгу