ГлавнаяВоздухопроницаемость многослойных ограждающих конструкций не всегда соответствует воздухопроницаемости составляющих их материалов. Неоднородные конструкции, имеющие сплошные участки, стыковые соединения, щели, мелкие отверстия и поры, пропускают через себя фильтрующийся воздух. Проникновение воздуха снаружи внутрь помещений называется инфильтрацией, а из помещения наружу - эксфильтрацией.
Кроме поперечной фильтрации, при которой воздух проходит через ограждение в направлении перпендикулярном поверхности ограждения, существует ещё два вида фильтрации - продольная и внутренняя.
Продольная фильтрация возникает при недостаточной защите наружной поверхности от поступления воздуха внутрь ограждений. В нижней части стены холодный воздух проникает в стену, а в верхней части уходит из неё. Продольная фильтрация может возникнуть и при отсутствии ветра под влиянием теплового напора. При продольной фильтрации холодный наружный воздух, проникающий через поверхность в толщу ограждения вызывает дополнительные потери теплоты и охлаждение помещений.
В ограждающих конструкциях, выполненных из воздухопроницаемых материалов или имеющих проницаемые для воздуха швы кладки, даже при защите наружной и внутренней поверхностей, может возникнуть внутренняя фильтрация. В толще конструкций под влиянием разности температур возникают конвективные токи воздуха, аналогичные конвективным токам в воздушных прослойках. При применении крупнопористых воздухопроницаемых материалов или засыпок влияние внутренней фильтрации на теплозащитные свойства ограждения приводит к повышению коэффициента теплопередачи на 5...10 %.
Поступление воздуха внутрь ограждений и его фильтрация увеличивает перенос теплоты через стены. Возникающий конвективный теплообмен присутствует как в материалах слоёв, так и в воздушных зазорах между слоями, оказывая влияние на температурное поле ограждений. Перестройка температурного поля наружной стены при инфильтрации холодного воздуха через неё представлена на рис. 8.8. Холодный воздух изменяет линейное распределение температуры по сечению стены на криволинейное с понижением температуры во всех точках.
Дифференциальное уравнение стационарного температурного поля плоского ограждения при фильтрации воздуха записывается как
где G - масса воздуха, проходящего через ограждение, кг/(м2*ч);
с - удельная теплоёмкость воздуха, кДж/(кг*°С);
X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).
Решение уравнения (8.6) получено Ф.В. Ушковым в виде
где tx - температура в любой плоскости ограждения при инфильтрации воздуха, °С;
tв и tн - температуры внутреннего и наружного воздуха, °С;
Rх - термическое сопротивление ограждения на участке от наружного воздуха до рассматриваемой плоскости при отсутствии инфильтрации воздуха, м2*°С/Вт;
Rт - сопротивление теплопередаче всего ограждения при отсутствии инфильтрации воздуха, м2*°С/Вт.
Коэффициент теплопередачи ограждения с учётом инфильтрации воздуха рассчитывается по формуле
При определении воздухопроницаемости многослойных конструкций использование коэффициентов воздухопроницаемости материалов их составляющих не всегда позволяет получить физически обоснованные результаты. Поэтому в расчётах ограждающих конструкций оценка на воздухопроницаемость слоев делается по величинам их сопротивлению воздухопроницанию. Для ограждений, состоящих из нескольких слоев материалов, не имеющих щелей или стыков, сопротивление воздухопроницанию определяется как
где i - коэффициент воздухопроницания, кг/(м*ч*Па).
Характеристики воздухопроницаемости ограждений в основном определяют экспериментально. Натурные и стендовые исследования позволили разработать методику оценки сопротивления воздухопрницанию, которая вошла в нормативную литературу.