Õhu soojustakistus. Suletud hermeetiliste õhuruumide soojustakistus. Soojusülekande alused hoones
Soojuse ja niiskuse ülekanne läbi välisaedade
Soojusülekande alused hoones
Soojuse liikumine toimub alati soojemast keskkonnast külmemasse. Nimetatakse protsessi, mille käigus toimub temperatuuride erinevuse tõttu soojuse ülekandmine ühest ruumipunktist teise soojusülekanne ja on kollektiivne, kuna sisaldab kolme elementaarset soojusülekande tüüpi: soojusjuhtivus (juhtivus), konvektsioon ja kiirgus. Sellel viisil, potentsiaal soojusülekanne on temperatuuri erinevus.
Soojusjuhtivus
Soojusjuhtivus- tahke, vedela või gaasilise aine fikseeritud osakeste vaheline soojusülekande liik. Seega on soojusjuhtivus soojusvahetus materiaalse keskkonna struktuuri osakeste või elementide vahel, mis on üksteisega vahetus kontaktis. Soojusjuhtivuse uurimisel käsitletakse ainet pideva massina, selle molekulaarstruktuuri eiratakse. Puhtal kujul esineb soojusjuhtivus ainult tahketes ainetes, kuna vedelas ja gaasilises keskkonnas on aine liikumatust praktiliselt võimatu tagada.
Enamik ehitusmaterjale on poorsed kehad. Poorid sisaldavad õhku, millel on võime liikuda, see tähendab soojust konvektsiooni teel üle kanda. Arvatakse, et ehitusmaterjalide soojusjuhtivuse konvektiivset komponenti võib selle väiksuse tõttu tähelepanuta jätta. Kiirgussoojusvahetus toimub pooride sees selle seinte pindade vahel. Soojuse ülekandumise kiirgusega materjalide poorides määrab peamiselt pooride suurus, sest mida suurem on poor, seda suurem on temperatuuride erinevus selle seintel. Kui arvestada soojusjuhtivust, on selle protsessi omadused seotud aine kogumassiga: skelett ja poorid koos.
Hoone välispiire on tavaliselt tasapinnalised paralleelsed seinad, soojusülekanne, milles toimub ühes suunas. Lisaks eeldatakse väliste piirdekonstruktsioonide soojustehnilistes arvutustes tavaliselt, et soojusülekanne toimub siis, kui statsionaarsed termilised tingimused st protsessi kõigi omaduste ajas püsivusega: soojusvoog, temperatuur igas punktis, ehitusmaterjalide termofüüsikalised omadused. Seetõttu on oluline kaaluda ühemõõtmelise statsionaarse soojusjuhtivuse protsess homogeenses materjalis, mida kirjeldab Fourier' võrrand:
kus qT - pinna soojusvoo tihedus mis läbib tasandiga risti soojusvoog, W/m2;
λ - materjali soojusjuhtivus, W/m. umbes C;
t- temperatuuri muutumine piki x-telge, °C;
Suhtumine, nimetatakse temperatuuri gradient, umbes S/m ja on tähistatud grad t. Temperatuurigradient on suunatud temperatuuri tõusule, mis on seotud soojuse neeldumise ja soojusvoo vähenemisega. Miinusmärk võrrandi (2.1) paremal küljel näitab, et soojusvoo suurenemine ei lange kokku temperatuuri tõusuga.
Soojusjuhtivus λ on materjali üks peamisi soojuslikke omadusi. Nagu võrrandist (2.1) tuleneb, on materjali soojusjuhtivus materjali soojusjuhtivuse mõõt, mis on arvuliselt võrdne soojusvooga, mis läbib 1 m 2 voolusuunaga risti olevat ala temperatuurigradiendiga piki voolu, mis on võrdne 1 o C / m (joonis 1). Mida suurem on λ väärtus, seda intensiivsem on soojusjuhtivuse protsess sellises materjalis, seda suurem on soojusvoog. Seetõttu loetakse soojusisolatsioonimaterjalideks materjale, mille soojusjuhtivus on alla 0,3 W/m. S-i kohta.
Isotermid; - ------ - soojusvooluliinid.
Ehitusmaterjalide soojusjuhtivuse muutus koos nende muutumisega tihedus on tingitud asjaolust, et peaaegu iga ehitusmaterjal koosneb skelett- peamine ehitusmaterjal ja õhk. K.F. Näiteks tsiteerib Fokin järgmisi andmeid: absoluutselt tiheda aine (ilma poorideta) soojusjuhtivus on olenevalt olemusest vahemikus 0,1 W / m o C (plasti puhul) kuni 14 W / m o C (kristalliline). ained, mille soojus voolab piki kristalset pinda), samas kui õhu soojusjuhtivus on umbes 0,026 W / m o C. Mida suurem on materjali tihedus (vähem poorsus), seda suurem on selle soojusjuhtivuse väärtus. On selge, et kerged soojusisolatsioonimaterjalid on suhteliselt väikese tihedusega.
Skeleti poorsuse ja soojusjuhtivuse erinevused põhjustavad materjalide soojusjuhtivuse erinevusi isegi sama tiheduse korral. Näiteks järgmised materjalid (tabel 1) sama tihedusega ρ 0 \u003d 1800 kg / m 3, neil on erinevad soojusjuhtivuse väärtused:
Tabel 1.
Sama tihedusega materjalide soojusjuhtivus on 1800 kg/m 3 .
Materjali tiheduse vähenemisega selle soojusjuhtivus l väheneb, kuna materjali skeleti soojusjuhtivuse juhtiva komponendi mõju väheneb, kuid kiirguskomponendi mõju siiski suureneb. Seetõttu põhjustab tiheduse vähenemine alla teatud väärtuse soojusjuhtivuse suurenemist. See tähendab, et on teatud tiheduse väärtus, mille juures soojusjuhtivus on minimaalne. Hinnanguliselt on 20 ° C juures 1 mm läbimõõduga poorides soojusjuhtivus kiirgusega 0,0007 W / (m ° C), läbimõõduga 2 mm - 0,0014 W / (m ° C) jne. Seega muutub kiirguse soojusjuhtivus oluliseks madala tihedusega ja märkimisväärse poorisuurusega soojusisolatsioonimaterjalide puhul.
Materjali soojusjuhtivus suureneb, kui temperatuur tõuseb, mille juures soojusülekanne toimub. Materjalide soojusjuhtivuse suurenemist seletatakse aine skeleti molekulide kineetilise energia suurenemisega. Materjali poorides suureneb ka õhu soojusjuhtivus ja kiirguse teel soojusülekande intensiivsus neis. Ehituspraktikas on soojusjuhtivuse sõltuvus temperatuurist vähetähtis. Vlasov:
λ o = λ t / (1 + β . t), (2.2)
kus λ o on materjali soojusjuhtivus 0 o C juures;
λ t - materjali soojusjuhtivus temperatuuril t umbes C;
β - temperatuurimuutuste soojusjuhtivuse koefitsient, 1/ o C, erinevate materjalide puhul, võrdne umbes 0,0025 1/ o C;
t on materjali temperatuur, mille juures selle soojusjuhtivus on võrdne λ t .
Lameda homogeense seina paksusega δ (joonis 2) korral saab soojusjuhtivusega läbi homogeense seina ülekantavat soojusvoogu väljendada võrrandiga:
kus τ1,τ2- temperatuuri väärtused seinapindadel, o C.
Avaldisest (2.3) järeldub, et temperatuurijaotus seina paksuse ulatuses on lineaarne. Väärtus δ/λ on nimetatud materjalikihi soojustakistus ja märgitud R T, m 2. umbes C / W:
Joonis 2. Temperatuuri jaotus tasasel homogeenses seinas
Seetõttu soojusvoog q T, W / m 2, läbi homogeense tasapinnalise paralleelse seina paksusega δ , m, materjalist soojusjuhtivusega λ, W/m. umbes C, saab kirjutada kujul
Kihi soojustakistus on soojusjuhtivuse takistus, mis on võrdne temperatuuride erinevusega kihi vastaspindadel soojusvoo läbimisel kihi pinnatihedusega 1 W/m 2 .
Soojusülekanne soojusjuhtivusega toimub hoone välispiirete materjalikihtides.
Konvektsioon
Konvektsioon- soojusülekanne aineosakeste liigutamise teel. Konvektsioon toimub ainult vedelates ja gaasilistes ainetes, samuti vedela või gaasilise keskkonna ja tahke keha pinna vahel. Sel juhul toimub soojuse ülekandmine ja soojusjuhtivus. Konvektsiooni ja soojusjuhtivuse koosmõju pinnalähedases piirpiirkonnas nimetatakse konvektiivseks soojusülekandeks.
Konvektsioon toimub hoone piirdeaedade välis- ja sisepindadel. Konvektsioonil on oluline roll ruumi sisepindade soojusvahetuses. Pinna ja sellega külgneva õhu erinevatel temperatuuridel kandub soojus üle madalamale temperatuurile. Konvektsiooni teel leviv soojusvoog sõltub pinda peseva vedeliku või gaasi liikumisviisist, liikuva aine temperatuurist, tihedusest ja viskoossusest, pinna karedusest, pinna ja ümbritseva keskkonna temperatuuride erinevusest. keskmine.
Soojusvahetusprotsess pinna ja gaasi (või vedeliku) vahel kulgeb sõltuvalt gaasi liikumise iseloomust erinevalt. Eristama loomulik ja sunnitud konvektsioon. Esimesel juhul toimub gaasi liikumine pinna ja gaasi temperatuuride erinevuse tõttu, teisel - selle protsessi väliste jõudude tõttu (ventilaatori töö, tuul).
Sundkonvektsiooniga võib üldiselt kaasneda loomuliku konvektsiooni protsess, kuid kuna sundkonvektsiooni intensiivsus ületab märgatavalt loomuliku konvektsiooni intensiivsust, siis sundkonvektsiooni puhul jäetakse loomulik konvektsioon sageli tähelepanuta.
Tulevikus võetakse arvesse ainult konvektiivse soojusülekande statsionaarseid protsesse, eeldades, et kiirus ja temperatuur on ajas konstantsed mis tahes õhupunktis. Kuid kuna ruumi elementide temperatuur muutub üsna aeglaselt, saab statsionaarsete tingimuste jaoks saadud sõltuvusi protsessile laiendada. ruumi mittestatsionaarsed soojustingimused, kus igal vaadeldaval hetkel loetakse konvektiivse soojusülekande protsess piirdeaedade sisepindadel paigalseisvaks. Statsionaarsete tingimuste kohta saadud sõltuvusi saab laiendada ka konvektsiooni olemuse järsu muutumise korral loomulikust sunniviisiliseks, näiteks siis, kui ruumi kütmiseks mõeldud retsirkulatsiooniseade (ventilaatori spiraal või split süsteem soojuspumba režiimis) toas sisse lülitatud. Esiteks kehtestatakse uus õhuliikumise režiim kiiresti ja teiseks on soojusülekande protsessi insenertehnilise hinnangu nõutav täpsus väiksem kui võimalikud ebatäpsused, mis tulenevad soojusvoo korrektsiooni puudumisest üleminekuoleku ajal.
Kütte- ja ventilatsiooniarvutuste inseneripraktika jaoks on oluline konvektiivne soojusülekanne hoone välispiirde või toru pinna ja õhu (või vedeliku) vahel. Praktilistes arvutustes kasutatakse konvektiivse soojusvoo hindamiseks (joonis 3) Newtoni võrrandeid:
, (2.6)
kus q kuni- soojusvoog, W, mis kantakse konvektsiooni teel liikuvast keskkonnast pinnale või vastupidi;
ta- seina pinda peseva õhu temperatuur, o C;
τ - seina pinna temperatuur, o C;
α kuni- konvektiivse soojusülekande koefitsient seina pinnal, W / m 2. o C.
Joon.3 Seina konvektiivne soojusvahetus õhuga
Konvektsiooni soojusülekandetegur, a kuni- füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne õhust konvektiivse soojusülekandega tahke keha pinnale kantud soojushulgaga õhutemperatuuri ja kehapinna temperatuuri erinevusel 1 o C.
Selle lähenemisviisi korral seisneb konvektiivse soojusülekande füüsikalise protsessi kogu keerukus soojusülekandeteguris, a kuni. Loomulikult on selle koefitsiendi väärtus paljude argumentide funktsioon. Praktiliseks kasutamiseks aktsepteeritakse väga ligikaudseid väärtusi a kuni.
Võrrandi (2.5) saab mugavalt ümber kirjutada järgmiselt:
kus R kuni - vastupidavus konvektiivsele soojusülekandele piirava konstruktsiooni pinnal, m 2. o C / W, võrdne temperatuuride erinevusega piirdeaia pinnal ja õhutemperatuuriga soojusvoo läbimisel pinnatihedusega 1 W / m 2 pinnale õhku või vastupidi. Vastupidavus R kuni on konvektiivse soojusülekandeteguri pöördväärtus a kuni:
Kiirgus
Kiirgus (kiirgussoojusülekanne) on soojuse ülekandmine pinnalt pinnale läbi kiirguskeskkonna elektromagnetlainete abil, mis muunduvad soojuseks (joonis 4).
Joonis 4. Kiirgussoojusülekanne kahe pinna vahel
Iga füüsiline keha, mille temperatuur on erinev absoluutsest nullist, kiirgab energiat ümbritsevasse ruumi elektromagnetlainetena. Elektromagnetkiirguse omadusi iseloomustab lainepikkus. Kiirgust, mida tajutakse termilisena ja mille lainepikkus jääb vahemikku 0,76–50 mikronit, nimetatakse infrapunakiirguseks.
Näiteks toimub kiirgussoojusvahetus ruumi poole jäävate pindade vahel, erinevate hoonete välispindade, maa ja taeva pindade vahel. Oluline on kiirgussoojusvahetus ruumikarpide sisepindade ja kerise pinna vahel. Kõigil neil juhtudel on soojuslaineid edastavaks kiirguskeskkonnaks õhk.
Kiirgussoojusülekande soojusvoo arvutamise praktikas kasutatakse lihtsustatud valemit. Kiirguse soojusülekande intensiivsus q l, W / m 2, määratakse kiirgussoojusülekandega seotud pindade temperatuuride erinevuse järgi:
, (2.9)
kus τ 1 ja τ 2 on kiirgussoojust vahetavate pindade temperatuuriväärtused, o C;
α l - kiirgussoojusülekande koefitsient seina pinnal, W / m 2. o C.
Soojusülekandetegur kiirgusega, a l- füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne soojushulgaga, mis kandub ühelt pinnalt teisele kiirguse toimel, kui pinnatemperatuuride vahe on 1 o C.
Tutvustame kontseptsiooni vastupidavus kiirgussoojusülekandele R l hoone välispiirde pinnal, m 2. o C / W, võrdne temperatuuride erinevusega piirdeaedade pindade kiirgussoojust vahetavatel pindadel soojusvoo ülekandmisel pinnalt pinnatihedusega 1 W / m 2.
Seejärel saab võrrandi (2.8) ümber kirjutada järgmiselt:
Vastupidavus R l on kiirguse soojusülekandeteguri pöördväärtus a l:
Õhupilu soojustakistus
Ühtsuse tagamiseks soojusülekande takistus suletud õhuvahed asub hoone välispiirde kihtide vahel, nn soojustakistus R sisse. p, m 2. umbes C / W.
Õhupilu kaudu soojusülekande skeem on näidatud joonisel 5.
Joonis 5. Soojusülekanne õhuvahes
Õhupilu läbiv soojusvoog q c. P, W / m 2, koosneb soojusjuhtivuse kaudu edastatavatest vooludest (2) q t, W/m 2 , konvektsioon (1) q kuni, W/m 2 ja kiirgus (3) q l, W/m 2 .
q c. p \u003d q t + q k + q l . (2.12)
Sel juhul on kiirguse kaudu leviva voo osakaal suurim. Vaatleme suletud vertikaalset õhukihti, mille pindadel on temperatuuride erinevus 5 ° C. Kui kihi paksus suureneb 10 mm-lt 200 mm-le, suureneb kiirgusest tingitud soojusvoo osakaal 60% -lt. kuni 80%. Sel juhul langeb soojusjuhtivusega ülekantava soojuse osakaal 38%-lt 2%-le ja konvektiivse soojusvoo osakaal suureneb 2%-lt 20%-le.
Nende komponentide otsene arvutamine on üsna tülikas. Seetõttu on regulatiivsetes dokumentides toodud andmed suletud õhuruumide soojustakistuse kohta, mille koostas K.F. Fokin eksperimentide tulemuste põhjal M.A. Mihhejev. Kui õhupilu ühel või mõlemal pinnal on soojust peegeldav alumiiniumfoolium, mis takistab kiirgussoojusvahetust õhuvahet raamivate pindade vahel, tuleks soojustakistust kahekordistada. Suletud õhuruumide soojustakistuse suurendamiseks on soovitatav silmas pidada järgmisi uuringute järeldusi:
1) termiliselt tõhusad on väikese paksusega vahekihid;
2) tara on ratsionaalsem teha mitu väikese paksusega kihti kui üks suur;
3) õhuvahed on soovitav paigutada piirdeaia välispinnale lähemale, kuna sel juhul väheneb talvel soojusvoog kiirgusest;
4) välisseinte vertikaalsed kihid peavad olema blokeeritud horisontaalsete diafragmidega põrandatevaheliste lagede tasemel;
5) kiirguse kaudu leviva soojusvoo vähendamiseks võib ühe vahekihi pinna katta alumiiniumfooliumiga, mille emissioon on umbes ε=0,05. Õhuvahe mõlema pinna katmine fooliumiga ei vähenda oluliselt soojusülekannet võrreldes ühe pinna katmisega.
Küsimused enesekontrolliks
1. Mis on soojusülekande potentsiaal?
2. Loetlege soojusülekande elementaarsed liigid.
3. Mis on soojusülekanne?
4. Mis on soojusjuhtivus?
5. Mis on materjali soojusjuhtivus?
6. Kirjutage mitmekihilises seinas soojusjuhtivusega ülekantava soojusvoo valem sisemise t sise- ja välispinna t n teadaolevatel temperatuuridel.
7. Mis on soojustakistus?
8. Mis on konvektsioon?
9. Kirjutage konvektsiooni teel õhust pinnale kantud soojusvoo valem.
10. Konvektiivse soojusülekande koefitsiendi füüsikaline tähendus.
11. Mis on kiirgus?
12. Kirjutage kiirgusega ühelt pinnalt teisele leviva soojusvoo valem.
13. Kiirgussoojusülekandeteguri füüsikaline tähendus.
14. Kuidas nimetatakse hoone välispiirete suletud õhuvahe takistust soojusülekandele?
15. Millise iseloomuga koosneb kogu õhupilu läbiv soojusvoog soojusvoogudest?
16. Milline soojusvoo olemus valitseb õhupilu läbivas soojusvoolus?
17. Kuidas mõjutab õhupilu paksus voolude jaotust selles.
18. Kuidas vähendada soojusvoogu läbi õhupilu?
Õhu madala soojusjuhtivuse tõttu kasutatakse soojusisolatsioonina sageli õhuvahesid. Õhupilu saab tihendada või ventileerida, viimasel juhul nimetatakse seda õhuavaks. Kui õhk oleks puhkeasendis, siis soojustakistus oleks väga suur, kuid tänu soojusülekandele konvektsiooni ja kiirguse teel õhukihtide takistus väheneb.
Konvektsioon õhuvahes. Soojusülekande käigus ületatakse kahe piirkihi takistus (vt joonis 4.2), mistõttu soojusülekandetegur väheneb poole võrra. Vertikaalsetes õhuvahedes, kui paksus on vastavuses kõrgusega, liiguvad vertikaalsed õhuvoolud segamatult. Õhukestes õhukihtides on need vastastikku pärsitud ja moodustavad sisemised tsirkulatsiooniahelad, mille kõrgus sõltub laiusest.
Riis. 4.2 - Soojusülekande skeem suletud õhupilus: 1 - konvektsiooniga; 2 - kiirgus; 3 - soojusjuhtivus
Õhukeste kihtidena või väikese temperatuurierinevuse korral pindadel () toimub õhu paralleelne joa liikumine ilma segunemiseta. Õhupilu kaudu ülekantud soojushulk on
. (4.12)
Vahekihi kriitiline paksus määrati eksperimentaalselt, δ kr, mm, mille puhul hoitakse laminaarset voolurežiimi (vahekihi keskmise õhutemperatuuri juures 0°C):
Sel juhul toimub soojusülekanne juhtivuse ja
Muude paksuste puhul on soojusülekandeteguri väärtus võrdne
. (4.15)
Vertikaalse kihi paksuse suurenemisega suureneb α kuni:
juures δ = 10 mm - 20% võrra; δ = 50 mm - 45% võrra (maksimaalne väärtus, siis on langus); δ = 100 mm - 25% võrra ja δ = 200 mm - 5% võrra.
Horisontaalsetes õhukihtides (ülemine pind on rohkem kuumutatud) õhu segunemist peaaegu ei toimu, seetõttu on rakendatav valem (4.14). Soojema alumise pinnaga (moodustuvad kuusnurksed tsirkulatsioonitsoonid), väärtus α kuni leitakse valemiga (4.15).
Kiirgussoojusülekanne õhuvahes
Soojusvoo kiirguskomponent määratakse valemiga
. (4,16)
Eeldatakse, et kiirguse soojusülekandetegur on α l\u003d 3,97 W / (m 2 ∙ o C), selle väärtus on suurem α kuni Seetõttu toimub peamine soojusülekanne kiirguse teel. Üldiselt on vahekihi kaudu ülekantav soojushulk mitmekordne
.
Soojusvoogu saad vähendada, kattes sooja pinna (kondensatsiooni vältimiseks) fooliumiga, kasutades nn. "tugevdamine". Kiirgusvoog väheneb umbes 10 korda ja takistus kahekordistub. Mõnikord viiakse õhuvahesse kärgstruktuuriga fooliumrakke, mis vähendavad ka konvektiivset soojusülekannet, kuid see lahendus ei ole vastupidav.
Test
soojusfüüsika kohta nr 11
Õhupilu soojustakistus
1. Tõesta, et mitmekihilise piirdeaia paksuse temperatuuri languse joon koordinaatides "temperatuur - soojustakistus" on sirgjoon
2. Millest sõltub õhuvahe soojustakistus ja miks
3. Põhjused, mis põhjustavad rõhuerinevuse tekkimist ühel ja teisel pool piirdeaeda
temperatuurikindlus õhu vahekihi kaitse
1. Tõesta, et mitmekihilise piirdeaia paksuse temperatuuri languse joon koordinaatides "temperatuur - soojustakistus" on sirgjoon
Tara soojusülekandetakistuse võrrandit kasutades saate määrata selle ühe kihi paksuse (kõige sagedamini isolatsioon - madalaima soojusjuhtivusega materjal), mille juures taral on antud (nõutav) soojusülekande väärtus vastupanu. Seejärel saab isolatsiooni vajaliku takistuse arvutada nii, et kus on teadaoleva paksusega kihtide soojustakistuste summa ja isolatsiooni minimaalne paksus on järgmine: . Edasiste arvutuste jaoks tuleb isolatsiooni paksus ümardada ülespoole konkreetse materjali paksuse ühtsete (tehase) väärtuste kordseks. Näiteks tellise paksus on poole pikkusega (60 mm), betoonikihtide paksus 50 mm ja muude materjalide kihtide paksus on olenevalt 20 või 50 mm kordne. sammul, millega neid tehastes valmistatakse. Arvutuste tegemisel on mugav kasutada takistusi, kuna temperatuurijaotus takistuste vahel on lineaarne, mis tähendab, et arvutusi on mugav teha graafiliselt. Sellisel juhul on isotermi kaldenurk horisondi suhtes igas kihis sama ja sõltub ainult arvutatud temperatuuride erinevuse ja konstruktsiooni soojusülekandetakistuse vahekorrast. Ja kaldenurga puutuja pole midagi muud kui seda tara läbiva soojusvoo tihedus: .
Statsionaarsetes tingimustes on soojusvoo tihedus ajas konstantne ja seega ka kus R X- konstruktsiooni osa takistus, sealhulgas sisepinna vastupidavus soojusülekandele ja konstruktsiooni kihtide soojustakistus sisekihist tasapinnani, millelt temperatuuri taotletakse.
Siis. Näiteks konstruktsiooni teise ja kolmanda kihi vahelise temperatuuri võib leida järgmiselt: .
Ebahomogeensete ümbriskonstruktsioonide või nende sektsioonide (fragmentide) vähenenud soojusülekandetakistused tuleks määrata teatmeraamatust, soojust juhtivate sisenditega tasapinnaliste välistakistuse vähendatud takistused samuti teatmeraamatust.
2. Millest sõltub õhuvahe soojustakistus ja miks
Lisaks õhuvahes soojusjuhtivuse ja konvektsiooni teel toimuvale soojusülekandele toimub pindade vahel ka otsene kiirgus, mis piirab õhuvahet.
Kiirgussoojusülekande võrrand: , kus b l - soojusülekande koefitsient kiirguse teel, mis sõltub suuremal määral vahekihtide pindade materjalidest (mida madalamad on materjalide kiirguskoefitsiendid, seda madalam ja b k) ja vahekihi keskmine õhutemperatuur (temperatuuri tõustes suureneb soojusülekandetegur kiirgusega).
Kuhu siis l eq - õhukihi soojusjuhtivuse ekvivalenttegur. Teades l eq, on võimalik määrata õhupilu soojustakistus. Siiski vastupanu R vp saab määrata ka teatmeteosest. Need sõltuvad õhukihi paksusest, selles olevast õhutemperatuurist (positiivne või negatiivne) ja kihi tüübist (vertikaalne või horisontaalne). Soojusjuhtivuse, konvektsiooni ja kiirguse kaudu vertikaalsete õhulõhede kaudu ülekantud soojushulka saab hinnata järgmisest tabelist.
|
Kihi paksus, mm |
Soojusvoo tihedus, W / m 2 |
Ülekantud soojuse hulk % |
Soojusjuhtivuse ekvivalenttegur, m o C / W |
Vahekihi soojustakistus, W / m 2o C |
|||
|
soojusjuhtivus |
konvektsioon |
kiirgus |
|||||
|
Märkus: tabelis toodud väärtused vastavad vahekihi õhutemperatuurile 0 o C, selle pindade temperatuuride erinevusele 5 o C ja pindade emissioonile C = 4,4. |
Seega tuleks õhuvahedega välistõkete projekteerimisel arvestada järgmisega:
1) õhupilu paksuse suurenemine mõjutab seda läbiva soojushulga vähenemist vähe ja õhukesed kihid (3-5 cm) on soojustehniliselt tõhusad;
2) piirdeaeda on ratsionaalsem teha mitu väikese paksusega kihti kui üks suure paksusega kiht;
3) aia soojustakistuse suurendamiseks on otstarbekas täita paksud kihid madala soojusjuhtivusega materjalidega;
4) õhukiht peab olema suletud ja mitte suhtlema välisõhuga, st vertikaalsed kihid peavad olema blokeeritud horisontaalsete membraanidega korrustevaheliste lagede tasandil (kihtide sagedasem kõrguse blokeerimine ei oma praktilist tähtsust). Kui on vaja paigaldada välisõhuga ventileeritavaid kihte, siis nende suhtes kohaldatakse spetsiaalset arvutust;
5) tulenevalt asjaolust, et põhiosa õhupilu läbivast soojusest kandub edasi kiirgusega, on soovitav paigutada kihid aia välisküljele lähemale, mis suurendab nende soojustakistust;
6) lisaks on soovitatav vahekihi soojem pind katta madala emissioonivõimega materjaliga (näiteks alumiiniumfoolium), mis vähendab oluliselt kiirgusvoogu. Mõlema pinna katmine sellise materjaliga praktiliselt ei vähenda soojusülekannet.
3. Põhjused, mis põhjustavad rõhuerinevuse tekkimist ühel ja teisel pool piirdeaeda
Talvel on köetavate ruumide õhu temperatuur kõrgem kui välisõhus ja seetõttu on välisõhul siseõhuga võrreldes suurem mahukaal (tihedus). See erinevus õhu mahukaalus tekitab erinevuse selle rõhus mõlemal pool tara (soojusrõhk). Õhk siseneb ruumi läbi selle välisseinte alumise osa ja väljub läbi ülemise osa. Ülemise ja alumise piirdeaedade õhutiheduse ja suletud avade korral saavutab õhurõhu erinevus maksimaalsed väärtused põranda lähedal ja lae all ning on võrdne nulliga ruumi kõrguse keskel (neutraalne tsoon). ).
Sarnased dokumendid
Aia läbiv soojusvoog. Vastupidavus soojuse neeldumisele ja soojusülekandele. Soojusvoo tihedus. Aia soojustakistus. Temperatuuri jaotus takistuste vahel. Piirdeaedade soojusülekandekindluse normeerimine.
test, lisatud 23.01.2012
Soojusülekanne läbi õhupilu. Õhu madal soojusjuhtivuse koefitsient ehitusmaterjalide poorides. Suletud õhuvahede kujundamise põhiprintsiibid. Aia sisepinna temperatuuri tõstmise meetmed.
abstraktne, lisatud 23.01.2012
Hõõrdetakistus trollibusside teljepuksides või teljevõllide laagrites. Deformatsioonide jaotumise sümmeetria rikkumine ratta ja rööpa pinnal. Vastupidavus liikumisele õhuga kokkupuutel. Takistuse määramise valemid.
loeng, lisatud 14.08.2013
Võimalike meetmete uurimine aia sisepinna temperatuuri tõstmiseks. Soojusülekande takistuse arvutamise valemi määramine. Hinnanguline välisõhu temperatuur ja soojusülekanne läbi korpuse. Temperatuuri-paksuse koordinaadid.
test, lisatud 24.01.2012
Elektriliini releekaitse projekt. Ülekandeliini parameetrite arvutamine. Spetsiifiline induktiivne takistus. Õhuliini reaktiivne ja erimahtuvusjuhtivus. Avarii maksimumrežiimi määramine ühefaasilise lühisevoolu korral.
kursusetöö, lisatud 02.04.2016
Soojusjuhtivuse diferentsiaalvõrrand. ühemõttelisuse tingimused. Erisoojusvoog Kolmekihilise tasapinnalise seina soojusjuhtivuse soojustakistus. Graafiline meetod kihtidevaheliste temperatuuride määramiseks. Integratsioonikonstantide definitsioon.
esitlus, lisatud 18.10.2013
Bioti arvu mõju temperatuurijaotusele plaadil. Kere sisemine, välimine soojustakistus. Plaadi energia (entalpia) muutus selle täieliku kuumutamise, jahutamise perioodil. Plaadi poolt jahutamisel eraldatud soojushulk.
esitlus, lisatud 15.03.2014
Pea kaotus horisontaalsete torustike hõõrdumise tõttu. Pea kogukadu hõõrdetakistuse ja lokaalse takistuse summana. Rõhu kaotus vedeliku liikumisel seadmetes. Söötme takistusjõud sfäärilise osakese liikumisel.
esitlus, lisatud 29.09.2013
Välispiirete soojusvarjestusomaduste kontrollimine. Kontrollige, kas välisseinte sisepinnal pole kondensatsiooni. Soojuse arvutamine infiltratsiooniga tarnitava õhu soojendamiseks. Torujuhtme läbimõõtude määramine. Soojustakistus.
kursusetöö, lisatud 22.01.2014
Elektritakistus on juhi peamine elektriline omadus. Takistuse mõõtmise arvestamine alalis- ja vahelduvvoolul. Ampermeeter-voltmeeter meetodi uurimine. Meetodi valik, mille puhul viga on minimaalne.
Kirjeldus:
Hoonete ehitamisel on pikka aega kasutatud ventileeritavate õhuvahedega piirdekonstruktsioone. Ventileeritavate õhuruumide kasutamisel oli üks järgmistest eesmärkidest
Ventileeritava õhuvahega fassaadide termokaitse
1. osa
Õhu maksimaalse liikumiskiiruse sõltuvus pilus välisõhu temperatuurist isolatsiooniga seina soojustakistuse erinevatel väärtustel
Õhuvahe õhu liikumise kiiruse sõltuvus välisõhu temperatuurist vahe laiuse d erinevatel väärtustel
Õhupilu soojustakistuse, R eff gap, sõltuvus välistemperatuurist seina soojustakistuse erinevate väärtuste juures, R pr therm. tunnusjoon
Õhupilu efektiivse soojustakistuse, vahe R eff, sõltuvus vahe laiusest, d, fassaadi kõrguse erinevatel väärtustel, L
Joonisel fig. 7 on näidatud õhuvahe õhuvahe maksimaalse õhukiiruse sõltuvused välisõhu temperatuurist fassaadi kõrguse L erinevate väärtuste ja isolatsiooniga seina soojustakistuse R pr therm puhul. tunnusjoon ja joonisel fig. 8 - vahe laiuse d erinevatel väärtustel.
Kõikidel juhtudel suureneb õhu kiirus välistemperatuuri langedes. Fassaadi kõrguse kahekordistamine toob kaasa õhu liikumise mõningase tõusu. Seina soojustakistuse vähenemine toob kaasa õhu liikumiskiiruse suurenemise, mis on tingitud soojusvoo suurenemisest ja seega ka vahe temperatuuride erinevusest. Pilu laius mõjutab oluliselt õhukiirust, d väärtuste vähenemisel õhukiirus väheneb, mis on seletatav takistuse suurenemisega.
Joonisel fig. 9 on näidatud õhuvahe soojustakistuse R eff gap sõltuvused välisõhu temperatuurist erinevatel fassaadi kõrguse L väärtustel ja isolatsiooniga seina soojustakistusest R pr therm. tunnusjoon .
Kõigepealt tuleb märkida vahe R eff nõrka sõltuvust välisõhu temperatuurist. See on lihtsalt seletatav, kuna vahe õhutemperatuuri ja välisõhu temperatuuri erinevus ning siseõhu temperatuuri ja õhutemperatuuri vahe vahes muutuvad peaaegu proportsionaalselt t n muutumisega, mistõttu nende punktis (3) sisalduv suhe peaaegu ei muutu. Niisiis, kui t n väheneb 0 kuni -40 ° C, väheneb pilu R eff 0,17 kuni 0,159 m 2 ° C / W. Vahe R eff sõltub ebaoluliselt ka voodri soojustakistusest, kusjuures R pr therm suureneb. piirkond 0,06 kuni 0,14 m 2 °C / W, vahe R eff väärtus varieerub vahemikus 0,162 kuni 0,174 m 2 °C / W. See näide näitab fassaadikatte isolatsiooni ebaefektiivsust. Õhuvahe efektiivse soojustakistuse väärtuse muutused sõltuvalt välisõhu temperatuurist ja voodri soojustakistusest on nende praktilisel kaalutlusel ebaolulised.
Joonisel fig. 10 on näidatud õhupilu soojustakistuse R eff sõltuvused vahe laiusest d fassaadi kõrguse erinevate väärtuste korral. Kõige selgemalt väljendub pilu R eff sõltuvus pilu laiusest - pilu paksuse vähenemisega suureneb pilu R eff väärtus. Selle põhjuseks on temperatuuri kehtestamise kõrguse vähenemine vahes x 0 ja vastavalt ka keskmise õhutemperatuuri tõus vahes (joonis 8 ja 6). Kui muude parameetrite puhul on sõltuvus nõrk, kuna erinevad üksteist osaliselt kustutavad protsessid kattuvad, siis antud juhul see nii ei ole - mida õhem on vahe, seda kiiremini see soojeneb ja seda aeglasemalt õhk sisse liigub. vahe, seda kiiremini see soojeneb.
Üldiselt saab R eff vahe suurima väärtuse saavutada minimaalse väärtusega d, maksimaalse väärtusega L ja maksimaalse väärtusega R pr therm. tunnusjoon . Niisiis, d = 0,02 m, L = 20 m, R pr term. tunnusjoon \u003d 3,4 m 2 ° C / W, on tühimiku R eff arvutatud väärtus 0,24 m 2 ° C / W.
Aia kaudu tekkiva soojuskao arvutamisel on suurem tähtsus õhupilu efektiivse soojustakistuse suhtelisel mõjul, kuna see määrab, kui palju soojuskadu väheneb. Vaatamata asjaolule, et suurim absoluutväärtus R eff gap saavutatakse maksimaalsel R pr therm. tunnusjoon , õhupilu efektiivne soojustakistus mõjutab soojuskadu kõige rohkem minimaalse väärtuse R pr therm juures. tunnusjoon . Niisiis, R pr terminil. tunnusjoon = = 1 m 2 °C/W ja t n = 0 °C õhuvahe tõttu väheneb soojuskadu 14%.
Horisontaalselt paiknevate juhikutega, mille külge on kinnitatud katteelemendid, on arvutuste tegemisel soovitatav võtta õhupilu laius, mis on võrdne juhikute ja soojusisolatsiooni pinna vahelise väikseima kaugusega, kuna need sektsioonid määravad õhutakistuse liikumine (joon. 11).
Nagu arvutused näitavad, on õhu liikumise kiirus pilus väike ja alla 1 m/s. Kasutatud arvutusmudeli mõistlikkust kinnitavad kaudselt kirjanduse andmed. Seega antakse töös lühiülevaade erinevate fassaadide õhuvahedes õhukiiruse katseliste määramiste tulemustest (vt tabel). Kahjuks on artiklis sisalduvad andmed puudulikud ega võimalda tuvastada kõiki fassaadide omadusi. Kuid need näitavad, et õhu kiirus pilus on lähedane ülalkirjeldatud arvutustega saadud väärtustele.
Esitatud õhupilu temperatuuri, õhukiiruse ja muude parameetrite arvutamise meetod võimaldab hinnata ühe või teise konstruktiivse meetme efektiivsust fassaadi tööomaduste parandamise seisukohalt. Seda meetodit saab täiustada, esiteks peaks see olema seotud katteplaatide vaheliste tühimike mõjuga. Nagu ilmneb kirjanduses esitatud arvutustulemustest ja eksperimentaalsetest andmetest, ei avalda see paranemine suurt mõju konstruktsiooni takistuse vähenemisele, kuid see võib mõjutada muid parameetreid.
Kirjandus
1. Batinich R. Hoonete ventileeritavad fassaadid: hoonete soojusfüüsika, mikrokliima ja energiasäästusüsteemide probleemid / laup. aruanne IV teaduslik-praktiline. konf. M.: NIISF, 1999.
2. Ezersky V. A., Monastyrev P. V. Ventileeritava fassaadi kinnitusraam ja välisseina temperatuuriväli // Zhilishchnoe stroitel'stvo. 2003. nr 10.
4. SNiP II-3-79*. Ehitussoojustehnika. M.: GUP TsPP, 1998.
5. Bogoslovsky VN Hoone soojusrežiim. M., 1979.
6. Sedlbauer K., Kunzel H. M. Luftkonvektions einflusse auf den Warmedurchgang von belufteten Fassaden mit Mineralwolledammung // WKSB. 1999.Jg. 44.H.43.
Jätkub.
(3) ql, W/m².
, R0 = *
