Тепловлагопередача через зовнішні огорожі

Основи теплопередачі у будівлі

Переміщення теплоти завжди походить від теплішого середовища до холоднішого. Процес перенесення теплоти з однієї точки простору до іншої за рахунок різниці температури називається теплопередачеюі є збірним, оскільки включає три елементарні види теплообміну: теплопровідність (кондукцію), конвекцію та випромінювання. Таким чином, потенціаломперенесення теплоти є різницю температури.

Теплопровідність

Теплопровідність- вид передачі теплоти між нерухомими частинками твердої, рідкої або газоподібної речовини. Отже, теплопровідність - це теплообмін між частинками чи елементами структури матеріального середовища, що у безпосередньому зіткненні друг з одним. Під час вивчення теплопровідності речовина сприймається як суцільна маса, його молекулярне будова ігнорується. У чистому вигляді теплопровідність зустрічається лише у твердих тілах, оскільки у рідких та газоподібних середовищах практично неможливо забезпечити нерухомість речовини.

Більшість будівельних матеріалів є пористими тілами. У порах знаходиться повітря, що має можливість рухатися, тобто переносити тепло конвекцією. Вважається, що конвективної складової теплопровідності будівельних матеріалів можна знехтувати через її небагато. Усередині пори між поверхнями її стінок відбувається променистий теплообмін. Передача теплоти випромінюванням у порах матеріалів визначається головним чином розміром часу, тому що чим більше пори, тим більша різниця температури на її стінках. При розгляді теплопровідності властивості цього процесу відносять до загальної маси речовини: скелету і порам разом.

Огороджувальні конструкції будівлі, як правило, є плоско-паралельними стінками, Теплоперенесення в яких здійснюється в одному напрямку. Крім того, зазвичай при теплотехнічних розрахунках зовнішніх конструкцій, що захищають приймається, що теплопередача відбувається при стаціонарних теплових умов, тобто за постійності в часі всіх характеристик процесу: теплового потоку, температури в кожній точці, теплофізичних характеристик будівельних матеріалів. Тому важливо розглянути процес одномірної стаціонарної теплопровідності в однорідному матеріалі, який описується рівнянням Фур'є:

де q T - поверхнева щільність теплового потоку, що проходить через площину, перпендикулярну теплового потоку, Вт/м2;

λ - теплопровідність матеріалу, Вт/м. про З;

t- Температура, що змінюється вздовж осі x, оС;

Відношення носить назву градієнта температури, про С/м, і позначається grad t. Градієнт температури спрямований у бік зростання температури, яке пов'язане із поглинанням теплоти та зменшенням теплового потоку. Знак мінус, що стоїть у правій частині рівняння (2.1), показує, що збільшення теплового потоку не збігається із збільшенням температури.

Теплопровідність є однією з основних теплових характеристик матеріалу. Як випливає з рівняння (2.1) теплопровідність матеріалу - це міра провідності теплоти матеріалом, чисельно рівна тепловому потоку, що проходить крізь 1 м 2 площі, перпендикулярної напряму потоку, при градієнті температури вздовж потоку, що дорівнює 1 про С/м (рис.1). Чим більше значення λ, тим інтенсивнішим у такому матеріалі процес теплопровідності, більший тепловий потік. Тому теплоізоляційними матеріалами прийнято вважати матеріали із теплопровідністю менше 0,3 Вт/м. про З.

Ізотерми; - ------ - лінії струму теплоти.

Зміна теплопровідності будівельних матеріалів із зміною їх щільностівідбувається через те, що практично будь-який будівельний матеріал складається з скелета- основної будівельної речовини та повітря. К.Ф. Фокін для прикладу наводить такі дані: теплопровідність абсолютно щільної речовини (без пір) залежно від природи має теплопровідність від 0,1 Вт/м про З (у пластмаси) до 14 Вт/м про С (у кристалічних речовин при потоці теплоти вздовж кристалічної поверхні), у той час як повітря має теплопровідність близько 0,026 Вт/м про С. Чим вище щільність матеріалу (менше пористість), тим більше значення його теплопровідності. Зрозуміло, легкі теплоізоляційні матеріали мають порівняно невелику щільність.

Відмінності в пористості та теплопровідності скелета призводить до відмінності в теплопровідності матеріалів, навіть при однаковій їх щільності. Наприклад, наступні матеріали (табл.1) при одній і тій же густині, ρ 0 =1800 кг/м 3 мають різні значення теплопровідності:

Таблиця 1.

Теплопровідність матеріалів з однаковою густиною 1800 кг/м 3 .

Зі зменшенням щільності матеріалу його теплопровідність l зменшується, оскільки знижується вплив кондуктивної складової теплопровідності скелета матеріалу, але при цьому зростає вплив радіаційної складової. Тому зменшення щільності нижче деякого значення призводить до зростання теплопровідності. Тобто існує деяке значення густини, при якому теплопровідність має мінімальне значення. Існують оцінки того, що при 20 про З порах діаметром 1мм теплопровідність випромінюванням становить 0,0007 Вт/(м°С), діаметром 2 мм - 0,0014 Вт/(м°С) і т.д. Таким чином, теплопровідність випромінюванням стає значущою у теплоізоляційних матеріалів з малою щільністю та значними розмірами пір.

Теплопровідність матеріалу збільшується з підвищенням температури, за якої відбувається передача теплоти. Підвищення теплопровідності матеріалів пояснюється зростанням кінетичної енергії молекул скелета речовини. Збільшується також теплопровідність повітря в порах матеріалу, і інтенсивність передачі в них теплоти випромінюванням. У будівельній практиці залежність теплопровідності від температури великого значення не має. Власова:

λ про = λ t / (1+β . t), (2.2)

де про - теплопровідність матеріалу при 0 про С;

t - теплопровідність матеріалу при t про З;

β - температурний коефіцієнт зміни теплопровідності, 1/ про З, для різних матеріалів, рівний близько 0,0025 1/ про З;

t - температура матеріалу, при якій його коефіцієнт теплопровідності дорівнює t .

Для плоскої однорідної стінки товщиною (рис.2) тепловий потік, що передається теплопровідністю через однорідну стінку, може бути виражений рівнянням:

де τ 1 ,τ 2- Значення температури на поверхнях стінки, про С.

З виразу (2.3) слід, що розподіл температури товщиною стінки лінійне. Величина δ/λ названа термічним опором матеріального шаруі позначена R Т, м 2. про С/Вт:

Рис.2. Розподіл температури в однорідній плоскій стінці

Отже, тепловий потік q Т, Вт/м 2 через однорідну плоскопаралельну стінку товщиною δ , м з матеріалу з теплопровідністю λ, Вт/м. про З, можна записати у вигляді

Термічний опір шару - це опір теплопровідності, що дорівнює різниці температури на протилежних поверхнях шару при проходженні через нього теплового потоку з поверхневою щільністю 1 Вт/м 2 .

Теплообмін теплопровідністю має місце в матеріальних шарах конструкцій будівлі, що захищають.

Конвекція

Конвекція- перенесення теплоти частинками речовини, що рухаються. Конвекція має місце лише в рідких та газоподібних речовинах, а також між рідким або газоподібним середовищем та поверхнею твердого тіла. При цьому відбувається передача теплоти та теплопровідністю. Спільний вплив конвекції та теплопровідності у прикордонній області біля поверхні називають конвективним теплообміном.

Конвекція має місце на зовнішній та внутрішній поверхнях огорож будівлі. У теплообміні внутрішніх поверхонь приміщення конвекція відіграє важливу роль. При різних значеннях температури поверхні та прилеглого до неї повітря відбувається перехід теплоти у бік меншої температури. Тепловий потік, переданий конвекцією, залежить від режиму руху рідини або газу, що омивають поверхню, від температури, щільності і в'язкості навколишнього середовища, від шорсткості поверхні, від різниці між температурами поверхні і її середовища.

Процес теплообміну між поверхнею та газом (або рідиною) протікає по-різному залежно від природи руху газу. Розрізняють природну та вимушену конвекцію.У першому випадку рух газу відбувається за рахунок різниці температури поверхні та газу, у другому - за рахунок зовнішніх для даного процесу сил (роботи вентиляторів, вітру).

Вимушена конвекція у випадку може супроводжуватися процесом природної конвекції, але оскільки інтенсивність вимушеної конвекції помітно перевищує інтенсивність природної, то при розгляді вимушеної природної конвекції часто нехтують.

Надалі розглядатимуться лише стаціонарні процеси конвективного теплообміну, що передбачають сталість у часі швидкості та температури у будь-якій точці повітря. Але оскільки температура елементів приміщення змінюється досить повільно, отримані для стаціонарних умов залежності можуть бути поширені і на процес нестаціонарного теплового режиму приміщення, при якому в кожний момент, що розглядається, процес конвективного теплообміну на внутрішніх поверхнях огорож вважається стаціонарним. Отримані для стаціонарних умов залежності можуть бути поширені і на випадок раптової зміни природи конвекції від природної до вимушеної, наприклад, при включенні в приміщенні рециркуляційного апарату нагрівання приміщення (фанкойл або спліт-системи в режимі теплового насоса). По-перше, новий режим руху повітря встановлюється швидко і, по-друге, необхідна точність інженерної оцінки процесу теплообміну нижче за можливі неточності від відсутності корекції теплового потоку протягом перехідного стану.

Для інженерної практики розрахунків для опалення та вентиляції важливим є конвективний теплообмін між поверхнею огороджувальної конструкції або труби та повітрям (або рідиною). У практичних розрахунках з метою оцінки конвективного теплового потоку (рис.3) застосовують рівняння Ньютона:

, (2.6)

де q до- тепловий потік, Вт, що передається конвекцією від навколишнього середовища до поверхні або навпаки;

t a- температура повітря, що омиває поверхню стінки, про З;

τ - температура поверхні стінки, про;

α до- Коефіцієнт конвективної тепловіддачі на поверхні стінки, Вт/м 2. про С.

Рис.3 Конвективний теплообмін стінки з повітрям

Коефіцієнт тепловіддачі конвекцією, a до- фізична величина, чисельно рівна кількості теплоти, що передається від повітря до поверхні твердого тіла шляхом конвективного теплообміну при різниці між температурою повітря та температурою поверхні тіла, що дорівнює 1 про С.

При такому підході вся складність фізичного процесу конвективного перенесення теплоти полягає в коефіцієнті тепловіддачі, a до. Природно, що величина цього коефіцієнта є багато аргументів. Для практичного використання приймаються дуже наближені значення a до.

Рівняння (2.5) зручно переписати у вигляді:

де R до - опір конвективної тепловіддачіна поверхні огороджувальної конструкції, м 2. про С/Вт, що дорівнює різниці температури на поверхні огорожі та температури повітря при проходженні теплового потоку з поверхневою щільністю 1 Вт/м 2 від поверхні до повітря або навпаки. Опір R доє величиною зворотної коефіцієнту конвективної тепловіддачі a до:

Випромінювання

Випромінювання (променистий теплообмін) - перенесення теплоти з поверхні на поверхню через променепрозоре середовище електромагнітними хвилями, що трансформуються в теплоту (рис.4).

Рис.4. Променистий теплообмін між двома поверхнями

Будь-яке фізичне тіло, що має відмінну температуру від абсолютного нуля, випромінює в навколишній простір енергію у вигляді електромагнітних хвиль. Властивості електромагнітного випромінювання характеризуються довжиною хвилі. Випромінювання, яке сприймається як теплове і має довжини хвиль в діапазоні 0,76 - 50 мкм, називається інфрачервоним.

Наприклад, променистий теплообмін відбувається між поверхнями, зверненими до приміщення, між зовнішніми поверхнями різних будівель, поверхнями землі та піднебіння. Важливим є променистий теплообмін між внутрішніми поверхнями огорож приміщення та поверхнею опалювального приладу. У всіх цих випадках променепрозорим середовищем, що пропускає теплові хвилі, є повітря.

У практиці розрахунків теплового потоку при променистому теплообміні використовують спрощену формулу. Інтенсивність передачі теплоти випромінюванням q л, Вт/м 2 визначається різницею температури поверхонь, що беруть участь у променистому теплообміні:

, (2.9)

де 1 і 2 - значення температури поверхонь, що обмінюються променистою теплотою, про С;

α л - коефіцієнт променистої тепловіддачі на поверхні стінки, Вт/м2.

Коефіцієнт тепловіддачі випромінюванням, a л- фізична величина, чисельно рівна кількості теплоти, що передається від однієї поверхні до іншої шляхом випромінювання при різниці між температурою поверхонь, що дорівнює 1 про С.

Введемо поняття опору променистої тепловіддачі R лна поверхні огороджувальної конструкції, м 2. про С/Вт, що дорівнює різниці температури на поверхнях огорож, що обмінюються променистою теплотою, при проходженні з поверхні на поверхню теплового потоку з поверхневою щільністю 1 Вт/м 2 .

Тоді рівняння (2.8) можна переписати у вигляді:

Опір R лє величиною зворотної коефіцієнту променистої тепловіддачі a л:

Термічний опір повітряного прошарку

Для внесення однаковості опір теплопередачі замкнутих повітряних прошарків, розташованих між шарами огороджувальної конструкції, називають термічним опором R ст. п, м 2. про С/Вт.

Схема передачі теплоти через повітряний прошарок представлена ​​на рис.5.

Рис.5. Теплообмін у повітряному прошарку

Тепловий потік, що проходить через повітряний прошарок q ст. п, Вт/м 2 складається з потоків, що передаються теплопровідністю (2) q т, Вт/м 2 конвекцією (1) q до, Вт/м 2 і випромінюванням (3) q л, Вт/м 2 .

q ст. п =q т +q до +q л . (2.12)

При цьому частка потоку, що передається випромінюванням, найбільша. Розглянемо замкнутий вертикальний повітряний прошарок, на поверхнях якого різниця температури становить 5 про С. Зі збільшенням товщини прошарку від 10 мм до 200 мм частка теплового потоку за рахунок випромінювання зростає з 60% до 80%. При цьому частка теплоти, що передається шляхом теплопровідності, падає від 38 до 2%, а частка конвективного теплового потоку зростає з 2 до 20%.

Прямий розрахунок цих складових досить громіздкий. Тому в нормативних документах наводяться дані про термічні опори замкнутих повітряних прошарків, які у 50-х роках ХХ століття було складено К.Ф. Фокіна за результатами експериментів М.А. Міхєєва. За наявності на одній або обох поверхнях повітряного прошарку тепловідбивної алюмінієвої фольги, що утруднює променистий теплообмін між поверхнями, що обрамляють повітряний прошарок, термічний опір слід збільшити вдвічі. Для збільшення термічного опору замкнутими повітряними прошарками рекомендується мати на увазі такі висновки з досліджень:

1) ефективними у теплотехнічному відношенні є прошарки невеликої товщини;

2) раціональніше робити в огорожі кілька прошарків малої товщини, ніж одну велику;

3) повітряні прошарки бажано розташовувати ближче до зовнішньої поверхні огорожі, так як при цьому взимку зменшується тепловий потік випромінюванням;

4) вертикальні прошарки у зовнішніх стінах необхідно перегороджувати горизонтальними діафрагмами на рівні міжповерхових перекриттів;

5) для скорочення теплового потоку, що передається випромінюванням, можна одну з поверхонь прошарку покривати алюмінієвою фольгою, що має коефіцієнт випромінювання ε=0,05. Покриття фольгою обох поверхонь повітряного прошарку практично не зменшує передачі теплоти в порівнянні з покриттям однієї поверхні.

Запитання для самоконтролю

1. Що потенціал перенесення теплоти?

2. Перерахуйте елементарні види теплообміну.

3. Що таке теплопередача?

4. Що таке теплопровідність?

5. Що таке коефіцієнт теплопровідності матеріалу?

6. Напишіть формулу теплового потоку, що передається теплопровідністю в багатошаровій стінці при відомих температурах внутрішньої t і зовнішньої t н поверхонь.

7. Що таке термічний опір?

8. Що таке конвекція?

9. Напишіть формулу теплового потоку, який передається конвекцією від повітря до поверхні.

10. Фізичний зміст коефіцієнта конвективної тепловіддачі.

11. Що таке випромінювання?

12. Напишіть формулу теплового потоку, що передається випромінюванням від однієї поверхні до іншої.

13. Фізичний зміст коефіцієнта променистої тепловіддачі.

14. Як називається опір теплопередачі замкнутого повітряного прошарку в огороджувальній конструкції?

15. З теплових потоків якої природи складається загальний тепловий потік через повітряний прошарок?

16. Який природи тепловий потік превалює в тепловому потоці через повітряний прошарок?

17. Як впливає товщина повітряного прошарку на розподіл потоків у ньому.

18. Як зменшити тепловий потік через повітряний прошарок?

За рахунок низького значення теплопровідності повітря повітряні прошарки часто використовуються як теплоізоляція. Повітряний прошарок може бути герметичним або вентильованим, в останньому випадку його називають повітряним продухом. Якби повітря було у стані спокою, то термічний опір було б дуже високим, Однак за рахунок теплопередачі конвекцією та випромінюванням опір повітряних прошарків падає.

Конвекція в повітряному прошарку.Під час передачі тепла долається опір двох прикордонних шарів (див. рис. 4.2), тому коефіцієнт тепловіддачі зменшується вдвічі. У вертикальних повітряних прошарках, якщо товщина можна порівняти з висотою, вертикальні струми повітря рухаються без перешкод. У тонких повітряних прошарках вони взаємно гальмуються та утворюють внутрішні циркуляційні контури, висота яких залежить від ширини.

Рис. 4.2 – Схема теплопередачі в замкнутому повітряному прошарку: 1 – конвекцією; 2 – випромінюванням; 3 – теплопровідністю

У тонких прошарках або за невеликої різниці температур на поверхнях () має місце паралельно-струминний рух повітря без перемішування. Кількість тепла, що передається через повітряний прошарок дорівнює

. (4.12)

Експериментально встановлена ​​критична товщина прошарку, δ кр, мм, для якої зберігається (при середній температурі повітря у прошарку 0 про С) ламінарний режим течії:

При цьому теплопередача здійснюється теплопровідністю та

Для інших товщин величина коефіцієнта тепловіддачі дорівнює

. (4.15)

Зі збільшенням товщини вертикального прошарку відбувається збільшення α до:

при δ = 10 мм – на 20%; δ = 50 мм - на 45% (максимальне значення, далі йде зменшення); δ = 100 мм – на 25 % та δ = 200 мм – на 5%.

У горизонтальних повітряних прошарках (при верхній нагрітій поверхні) перемішування повітря майже не буде, тому застосовна формула (4.14). При більш нагрітій нижній поверхні (утворюються шестигранні циркуляційні зони) значення α доперебуває за формулою (4.15).

Променева теплопередача в повітряному прошарку

Променева складова потоку тепла визначається за формулою

. (4,16)

Коефіцієнт променистого теплообміну приймається рівним α л= 3,97 Вт/(м 2 ∙ про З), його величина більша α доТому основна теплопередача відбувається випромінюванням. У загальному вигляді кількість тепла, що передається через прошарок, кратно

.

Зменшити потік тепла можна покриттям теплої поверхні (щоб уникнути конденсату) фольгою, застосувавши т.зв. "Армування". Променевий потік зменшується приблизно в 10 разів, а опір збільшується вдвічі. Іноді в повітряний прошарок вводяться стільникові осередки з фольги, які зменшують конвективний теплообмін, проте таке рішення не довговічне.

Контрольна робота

з теплофізики № 11

Термічний опір повітряного прошарку

1. Довести, що лінія зниження температури в товщі багатошарового огородження в координатах «температура – ​​термічний опір» є прямою

2. Від чого залежить термічний опір повітряного прошарку і чому

3. Причини, що викликають виникнення різниці тиску з одного та іншого боку огородження

температура опір повітря прошарок огорожа

1. Довести, що лінія зниження температури в товщі багатошарового огородження в координатах «температура – ​​термічний опір» є прямою

Користуючись рівнянням опору теплопередачі огородження, можна визначити товщину одного з його шарів (найчастіше утеплювача - матеріалу з найменшим коефіцієнтом теплопровідності), при якому огорожа матиме задану (необхідну) величину опору теплопередачі. Тоді необхідний опір утеплювача можна визначити як, де - сума термічних опорів шарів з відомими товщинами, а мінімальну товщину утеплювача - так: . Для подальших розрахунків товщину утеплювача необхідно заокруглювати у бік кратно уніфікованим (заводським) значенням товщини того чи іншого матеріалу. Наприклад, товщину цегли - кратно половині його довжини (60 мм), товщину бетонних шарів - кратно 50 мм, а товщину шарів з інших матеріалів - кратно 20 чи 50 мм залежно від кроку, з яким вони виготовляються на заводах. При веденні розрахунків опорами зручно користуватися через те, що розподіл температур опорів буде лінійним, а значить розрахунки зручно вести графічним способом. В цьому випадку кут нахилу ізотерми до горизонту в кожному шарі однаковий і залежить тільки від співвідношення різниці розрахункових температур та опору теплопередачі конструкції. А тангенс кута нахилу є не що інше як щільність теплового потоку, що проходить через дану огорожу: .

За стаціонарних умов щільність теплового потоку постійна у часі, і отже, де R х- опір частини конструкції, що включає опір теплообміну внутрішньої поверхні та термічні опори шарів конструкції від внутрішнього шару до площини, де шукається температура.

Тоді. Наприклад, температура між другим і третім шаром конструкції може бути так: .

Наведені опори теплопередачі неоднорідних конструкцій, що захищають, або їх ділянок (фрагментів) слід визначати по довіднику, наведені опори плоских огороджувальних конструкцій з теплопровідними включеннями також слід визначати по довіднику.

2. Від чого залежить термічний опір повітряного прошарку і чому

Відбувається крім передачі тепла теплопровідністю та конвекцією в повітряному прошарку ще й безпосереднє випромінювання між поверхнями, що обмежують повітряний прошарок.

Рівняння теплообміну випромінюванням: , де бл - коефіцієнт передачі тепла випромінюванням, переважно залежить від матеріалів поверхонь прошарку (що нижчі коефіцієнти випромінювання матеріалів, тим менше і бл) та середньої температури повітря у прошарку (зі збільшенням температури зростає коефіцієнт теплопередачі випромінюванням).

Таким чином, де лекв - еквівалентний коефіцієнт теплопровідності повітряного прошарку. Знаючи лекв, можна визначити термічний опір повітряного прошарку. Втім, опори Rвп можна визначити і по довіднику. Вони залежать від товщини повітряного прошарку, температури повітря в ньому (позитивного або негативного) і виду прошарку (вертикального або горизонтального). Про кількість тепла, що передається теплопровідністю, конвекцією та випромінюванням через вертикальні повітряні прошарки, можна судити за наступною таблицею.

Таким чином, при проектуванні зовнішніх огорож з повітряними прошарками необхідно враховувати наступне:

1) збільшення товщини повітряного прошарку мало впливає зменшення кількості тепла, що проходить через неї, і ефективними в теплотехнічному відношенні є прошарки невеликої товщини (3-5 см);

2) раціональніше робити в огорожі кілька прошарків малої товщини, ніж один прошарок великої товщини;

3) товсті прошарки доцільно заповнювати малотеплопровідними матеріалами збільшення термічного опору огородження;

4) повітряний прошарок повинен бути замкнутим і не повідомлятися із зовнішнім повітрям, тобто вертикальні прошарки необхідно перегороджувати горизонтальними діафрагмами на рівні міжповерхових перекриттів (частіше перегороджування прошарків по висоті практичного значення не має). Якщо є необхідність улаштування прошарків, що вентилюються зовнішнім повітрям, то вони підлягають особливому розрахунку;

5) внаслідок того, що основна частка тепла, що проходить через повітряний прошарок, передається випромінюванням, прошарку бажано розташовувати ближче до зовнішньої сторони огородження, що підвищує їх термічний опір;

6) крім того, теплішу поверхню прошарку рекомендується покривати матеріалом з малим коефіцієнтом випромінювання (наприклад, алюмінієвою фольгою), що значно зменшує променистий потік. Покриття таким матеріалом обох поверхонь практично не зменшує передачу тепла.

3. Причини, що викликають виникнення різниці тиску з одного та іншого боку огородження

У зимовий час повітря в опалюваних приміщеннях має температуру вищу, ніж зовнішнє повітря, і, отже, зовнішнє повітря має велику об'ємну вагу (щільність) в порівнянні з внутрішнім повітрям. Ця різниця об'ємних ваг повітря та створює різниці його тисків з двох сторін огорожі (тепловий натиск). Повітря потрапляє в приміщення через нижню частину зовнішніх стін, а йде з нього через верхню частину. У разі повітронепроникності верхньої та нижньої огорож і при закритих отворах різниця тисків повітря досягає максимальних значень у підлоги та під стелею, а на середині висоти приміщення дорівнює нулю (нейтральна зона).

Подібні документи

Тепловий потік, що проходить через огорожу. Опір теплосприйняттю та тепловіддачі. Щільність теплового потоку. Термічний опір огорожі. Розподіл температур за опорами. Нормування опору теплопередачі огорож.

контрольна робота , доданий 23.01.2012


Передача тепла через повітряний прошарок. Мінімальний коефіцієнт теплопровідності повітря в порах будівельних матеріалів. Основні принципи проектування замкнених повітряних прошарків. Заходи щодо підвищення температури внутрішньої поверхні огорожі.

реферат, доданий 23.01.2012


Опір від тертя у буксах чи підшипниках півосей тролейбусів. Порушення симетрії розподілу деформацій по поверхні колеса та рейки. Опір руху від дії повітряного середовища. Формули визначення питомого опору.

лекція, доданий 14.08.2013


Вивчення можливих заходів щодо підвищення температури внутрішньої поверхні огорожі. Визначення формули з розрахунку опору теплопередачі. Розрахункова температура зовнішнього повітря та теплопередача через огорожу. Координати "температура-товщина".

контрольна робота , доданий 24.01.2012


Проект релейного захисту лінії електропередач. Розрахунок параметрів ЛЕП. Питомий індуктивний опір. Реактивна та питома ємнісна провідність повітряної лінії. Визначення максимального аварійного режиму при однофазному струмі короткого замикання.

курсова робота , доданий 04.02.2016


Диференціальне рівняння теплопровідності. Умови однозначності. Термічний опір теплопровідності тришарової плоскої стінки. Графічний метод визначення температур між шарами. Визначення констант інтегрування.

презентація , додано 18.10.2013


Вплив числа Біо на розподіл температури у пластині. Внутрішній, зовнішній термічний опір тіла. Зміна енергії (ентальпії) пластини за період повного її нагрівання, остигання. Кількість теплоти віддана пластиною в процесі охолодження.

презентація , доданий 15.03.2014


Втрати натиску на тертя у горизонтальних трубопроводах. Повна втрата напору як сума опору на тертя та місцеві опори. Втрати тиску під час руху рідини в апаратах. Сила опору середовища при русі кулястої частки.

презентація , доданий 29.09.2013


Перевіряє теплозахисні властивості зовнішніх огорож. Перевіряє відсутність конденсації на внутрішній поверхні зовнішніх стін. Розрахунок тепла на нагрівання повітря, що надходить інфільтрацією. Визначення діаметрів трубопроводів. Термічний опір.

курсова робота , доданий 22.01.2014


Електричний опір – основна електрична характеристика провідника. Розгляд вимірювання опору при постійному та змінному струмі. Вивчення методу амперметр-вольтметр. Вибір методу, у якому похибка буде мінімальна.

Опис:

Огороджувальні конструкції з повітряними прошарками, що вентилюються, давно використовувалися при будівництві будівель. Застосування вентильованих повітряних прошарків мало одну з таких цілей

Теплозахист фасадів з вентильованим повітряним зазором

Частина 1

Залежність максимальної швидкості руху повітря в зазорі від температури зовнішнього повітря за різних значень термічних опорів стіни з утеплювачем

Залежність швидкості повітря в повітряному зазорі від температури зовнішнього повітря за різних значень ширини зазору d

Залежність термічного опору повітряного зазору, R еф зазору, від температури зовнішнього повітря при різних значеннях термічного опору стіни, R пр терм. констр.

Залежність ефективного термічного опору повітряного зазору, R еф зазору, від ширини зазору, d, при різних значеннях висоти фасаду, L

На рис. 7 представлені залежності максимальної швидкості повітря в зазорі повітря від температури зовнішнього повітря при різних значеннях висоти фасаду, L, і термічного опору стіни з утеплювачем, R пр терм. констр. , але в рис. 8 – при різних значеннях ширини зазору d.

У всіх випадках швидкість повітря зростає із зниженням температури зовнішнього повітря. Збільшення висоти фасаду вдвічі призводить до незначного підвищення швидкості повітря. Зниження термічного опору стіни призводить до підвищення швидкості повітря, що пояснюється збільшенням потоку теплоти, отже, і температурного перепаду в зазорі. Ширина зазору істотно впливає швидкість повітря, при зменшенні значень d швидкість повітря знижується, що пояснюється підвищенням опору.

На рис. 9 представлені залежності термічного опору повітряного зазору, R еф зазору, від температури зовнішнього повітря при різних значеннях висоти фасаду, L, і термічного опору стіни з утеплювачем, R пр терм. констр. .

Насамперед, слід зазначити слабку залежність R еф зазору від температури зовнішнього повітря. Це легко зрозуміло, т. К. Різниця температури повітря в зазорі і температури зовнішнього повітря і різниця температури внутрішнього повітря і температури повітря в зазорі змінюються практично пропорційно при зміні t н, тому їх відношення, що входить (3), майже не змінюється. Так, при зниженні t н від 0 до -40 ° С R ефект зазору знижується від 0,17 до 0,159 м 2 ° С/Вт. Несуттєво залежить R еф зазору і від термічного опору облицювання, зі збільшенням R пр терм. обл. від 0,06 до 0,14 м 2 °С/Вт значення R еф зазору змінюється від 0,162 до 0,174 м 2 °С/Вт. Цей приклад демонструє неефективність утеплення облицювання фасаду. Зміни значення ефективного термічного опору повітряного зазору в залежності від температури зовнішнього повітря та від термічного опору облицювання є несуттєвими для їх практичного обліку.

На рис. 10 представлені залежності термічного опору повітряного зазору, R еф зазору, від ширини зазору, d при різних значеннях висоти фасаду. Залежність R еф зазору від ширини зазору виражена найвиразніше - при зниженні товщини зазору значення R еф зазору зростає. Це пов'язано зі зменшенням висоти встановлення температури в зазорі x 0 і, відповідно, підвищенням середньої температури повітря в зазорі (рис. 8 і 6). Якщо для інших параметрів залежність слабка, тому що відбувається накладання різних процесів частково гасять один одного, то в даному випадку цього немає - що тонше зазор, тим швидше він прогрівається, і чим повільніше рухається повітря в зазорі, тим швидше він нагрівається.

Взагалі, найбільше значення R еф зазору може бути досягнуто при мінімальному значенні d, максимальному значенні L, максимальному значенні R пр терм. констр. . Так, за d = 0,02 м, L = 20 м, R пр терм. констр. = 3,4 м 2 °С/Вт Обчислене значення R еф зазору становить 0,24 м 2 °С/Вт.

Для розрахунку тепловтрат через огородження більше значення має відносний вплив ефективного термічного опору повітряного зазору, тому що воно визначає, наскільки зменшаться тепловтрати. Незважаючи на те, що найбільше абсолютне значення R еф зазору досягається при максимальному R пр терм. констр. , найбільший вплив ефективний термічний опір повітряного зазору на втрати втрати при мінімальному значенні R пр терм. констр. . Так, при R пр терм. констр. = = 1 м 2 °С/Вт і t н = 0 °С завдяки повітряному зазору тепловтрати знижуються на 14%.

При горизонтально розташованих напрямних, до яких кріпляться облицювальні елементи, при проведенні розрахунків ширину повітряного зазору доцільно приймати рівною найменшій відстані між напрямними і поверхнею теплоізоляції, тому ці ділянки визначають опір руху повітря (рис. 11).

Як показали проведені розрахунки, швидкість руху повітря в зазорі невелика і не перевищує 1 м/с. Розумність прийнятої моделі розрахунку опосередковано підтверджується літературними даними. Так, у роботі наведено короткий огляд результатів експериментальних визначень швидкості повітря повітряних зазорах різних фасадів (див. табл.). На жаль, дані, що містяться в статті, неповні і не дозволяють встановити всі характеристики фасадів. Однак вони показують, що швидкість повітря в зазорі близька до значень, отриманих вище розрахунками.

Представлений метод розрахунку температури, швидкості руху повітря та інших параметрів у повітряному зазорі дозволяє оцінювати ефективність того чи іншого конструктивного заходу з погляду підвищення експлуатаційних властивостей фасаду. Цей метод можна вдосконалити, насамперед, це має стосуватися обліку впливу зазорів між облицювальними плитами. Як випливає з результатів розрахунків і наведених у літературі експериментальних даних, це удосконалення не вплине на наведений опір конструкції, проте воно може вплинути на інші параметри.

Література

1. Батиніч Р. Вентильовані фасади будівель: Проблеми будівельної теплофізики, систем забезпечення мікроклімату та енергозбереження у будинках / Зб. доп. IV наук.-практ. конф. М.: НДІСФ, 1999.

2. Єзерський В. А., Монастирьов П. В. Кріпильний каркас вентильованого фасаду та температурне поле зовнішньої стіни // Житлове будівництво. 2003. № 10.

4. СНіП II-3-79 *. Будівельна техніка. М: ГУП ЦПП, 1998.

5. Богословський В. Н. Тепловий режим будівлі. М., 1979.

6. Sedlbauer K., Kunzel H. M. Luftkonvektions einflusse auf den Warmedurchgang von belufteten Fassaden mit Mineralwolledammung // WKSB. 1999. Jg. 44. H.43.

Далі буде.

Список позначень

з в = 1005 Дж/(кг °С) - питома теплоємність повітря d – ширина повітряного зазору, м L - висота фасаду з вентильованим зазором, м n до - середня кількість кронштейнів, що припадають на м 2 стіни, м-1 R про. констр. , R про. обл. - наведені опори теплопередачі частин конструкції від внутрішньої поверхні до повітряного зазору та від повітряного зазору до зовнішньої поверхні конструкції відповідно, м 2 °С/Вт R про пр - наведений опір теплопередачі всієї конструкції, м 2 ° С/Вт R ум. констр. - опір теплопередачі по гладі конструкції (без урахування теплопровідних включень), м 2 °С/Вт R усл о - опір теплопередачі по гладі конструкції, визначається як сума термічних опорів шарів конструкції та опорів тепловіддачі внутрішньої (рівне 1/aв) та зовнішньої (рівне 1/aн) поверхонь R пр СНиП - наведений опір теплопередачі конструкції стіни з утеплювачем, що визначається відповідно до СНиП II-3-79*, м 2 °С/Вт R пр терм. констр. - термічний опір стіни з утеплювачем (від внутрішнього повітря до поверхні утеплювача в повітряному зазорі), м 2 °С/Вт R еф зазору - ефективний термічний опір повітряного зазору, м 2 ° С/Вт Q н - розрахований потік теплоти через неоднорідну конструкцію, Вт Q 0 - потік теплоти через однорідну конструкцію тієї ж площі, Вт q - щільність потоку теплоти через конструкцію, Вт/м 2 q 0 - густина потоку теплоти через однорідну конструкцію, Вт/м 2 r - коефіцієнт теплотехнічної однорідності S - площа перерізу кронштейна, м 2 t - температура, °С Для внесення однаковості опір теплопередачі замкнутих повітряних прошарків, розташованих між шарами огороджувальної конструкції, називають термічним опором Rв.п, м ². ºС/Вт. Схема передачі теплоти через повітряний прошарок представлена ​​на рис.5. Рис.5. Теплообмін у повітряному прошарку. Тепловий потік, що проходить через повітряний прошарок qв.п, Вт/м², складається з потоків, що передаються теплопровідністю (2) qт, Вт/м², конвекцією (1) qк, Вт/м², та випромінюванням (3) qл, Вт/м². 24. Умовний та наведений опір теплопередачі. Каоффіцент теплотехнічної однорідності конструкцій, що захищають. 25. Нормування опору теплопередачі виходячи з санітарно-гігієнічних умов. , R 0 = * Нормуємо Δ t н, тоді R 0 тр = * , тобто. для того, щоб Δ t≤ Δ t н Необхідно R 0 ≥ R 0 тр СНиП поширює цю вимогу на наведений опір. теплопередачі. R 0 пр ≥ R 0 тр t - розрахункова температура внутрішнього повітря, ° С; приймати. за нормами для проектування. будівлі t н - розрахункова зимова температура зовнішнього повітря, °С, що дорівнює середній температурі найбільш холодної п'ятиденки забезпеченістю 0,92 A (альфа)- коефіцієнт тепловіддачі внутрішньої поверхні огороджувальних конструкцій, що приймається за СНиП Δt н - нормативний температурний перепад між температурою внутрішнього повітря і температурою внутрішньої поверхні огороджувальної конструкції, що приймаються за CНіП Потрібний опір теплопередачі R тродверей та воріт має бути не менше 0,6 R тростін будівель та споруд, що визначається за формулою (1) при розрахунковій зимовій температурі зовнішнього повітря, що дорівнює середній температурі найбільш холодної п'ятиденки забезпеченістю 0,92. При визначенні необхідного опору теплопередачі внутрішніх конструкцій, що огороджують, у формулі (1) слід приймати замість t н-Розрахункову температуру повітря більш холодного приміщення. 26. Теплотехнічний розрахунок необхідної товщини матеріалу огорожі виходячи з умов досягнення необхідного опору теплопередачі. 27. Вологість матеріалу. Причини зволоження конструкції Вологість –фізична величина дорівнює кількості води, що міститься в порах матеріалу. Буває по масі та об'ємна 1) Будівельна волога.(При зведенні будівлі). Залежить від конструкції та способу зведення робіт. Суцільна цегляна кладка гірша за керамічні блоки. Найбільш сприятлива деревина (збірні стіни). ж/б який завжди. Повинна зникнути за 2=-3 роки експлуатації. Грунтова волога. (Капілярне всмоктування). Доходить до рівня 2-2,5 м. водоізолюючі шари, при правильному пристрої не впливає. 2) Грунтова волога,проникає в огорожу з ґрунту внаслідок капілярного всмоктування. 3) Атмосферна волога. (косий дощ, сніг). Особливо важливо у дахів і карнизів.. суцільні цегляні стіни не вимагають захисту при правильно зробленій розшивці. Захист = захисна стінка на укосі 4) Експлуатаційна волога. (В цехах промислових будівель, в основному в підлогах і нижній частині стін)рішення: водонепроникні підлоги, пристрій водовідведення, облицювання нижньої частини керамічною плиткою, водонепроникна штукатурка. Захист = захисне облицювання з внутр. сторони 5) Гігроскопічна волога. Обумовлена ​​підвищеною гігроскопічністю мат.-лов(властивість поглинати водяні пари з волог.повітря) 6) Конденсація вологи з повітря:а)на поверхню огородження.б)у товщі огородження 28. Вплив вологості на властивості конструкцій 1) З підвищенням вологості підвищується теплопровідність конструкції. 2)Вологові деформації. Вологість набагато гірша, ніж теплове розширення. Відшаровування штукатурки в рез-те вологи, що накопичилася під нею, потім волога замерзає, розширюється в об'ємі і відриває штукатурку. Невологостійкі матеріали при зволоженні деформуються. Наприклад гіпс при підвищенні вологості набуває повзучості., фанера набухання, розшаровування. 3) Зниження довговічності-кілька років безвідмовної роботи конструкції 4) Біологічні ушкодження (грибок, цвіль) через випадання роси 5) Втрата естетичного вигляду Отже при виборі матеріалів враховують їхній вологий режим і вибирають матеріали з вологістю. Також надмірна вологість у приміщенні може спричинити поширення захворювань та інфекцій. З технічної точки зору, призводить до втрат довговічності та конструкції та її морозостійких св-в. Деякі матеріали при підвищеній вологості втрачають механічну міцність, змінюють форму. Наприклад гіпс при підвищенні вологості набуває повзучості., фанера набухання, розшаровування. Корозія металу. погіршення зовнішнього вигляду. 29. Сорбція водяної пари будує. матер. Механізми сорбції. Гістерезис сорбції. Сорбція- процес поглинання водяної пари, що призводить до рівноважного вологого стану матеріалу з повітрям. 2 явища. 1. Поглинання в результаті зіткнення молекули пар з поверхнею пір і прилипання до цієї поверхні (адсорбція)2. Пряме розчинення вологи обсягом тіла(абсорбція). Вологість збільшується зі збільшенням відносної пружності та зниженням температури. «десорбція» якщо вологий зразок помістити в ексікатори (розчин сірчаної кислоти), він віддає вологу. Механізми сорбції: 1.Адсорбція 2.Капілярна конденсація 3.Об'ємне заповнення мікропор 4.Заповнення міжшарового простору 1 стадія. Адсорбція-це явище, при якому поверхня пір покривається одним або декількома шарами молекул води.(У мезопорах і макропорах). 2 стадія. Полімолекулярна адсорбція - утворюється багатошаровий адсорбований шар. 3 стадія. Капілярна конденсація. ПРИЧИНА. Тиск насиченої пари над увігнутою поверхнею менший, ніж над плоскою поверхнею рідини. У капілярах малого радіусу волога утворює увігнуті мініски, тому з'являється можливість капілярної конденсації. Якщо D>2*10 -5 див, то капілярної конденсації нічого очікувати. Десорбція –процес природного висушування матеріалу. Гістерезис («відмінність») сорбціїполягає у відмінності ізотерми сорбції, отриманої при зволоженні матеріалу від ізотерми десорбції, отриманої від висушеного матеріалу. показує % різницю між ваговою вологістю при сорбції та вага вологістю десорбції (десорбція 4.3%, сорбція 2,1%, гістерезис 2,2%) при зволоженні ізотерми сорбції. При висиханні десорбції. 30. Механізми влагоперенесення у матеріалах будконструкцій. Паропроникність, капілярне всмоктування води. 1.В зимовий час через різницю температур і при різних парціальних тисках через огорожу проходить потік водяної пари (від внутрішньої поверхні до зовнішньої)- дифузія водяної пари.Влітку навпаки. 2. Конвективне перенесення водяної пари(З потоком повітря) 3. Капілярне перенесення води(просочування) крізь пористі матер. 4. Гравітаційний протікання води крізь тріщини, отвори, макропори. Паропроникність –сво-во матеріалу чи конструкції, виконаної їх, пропускати крізь себе водяну пару. Коеф.поропроникності- Фізич. величина чисельно рівна кол-ву пари, що пройшов через пластину при одиничній площі, при одиничному перепаді тиску, при одиничній товщині пластини, при одиничному часі при перепаді парціального тиску на сторонах пластини е 1 Па.. При зменш. Температури, мю зменшується, при підвищеній вологості мю збільш. Опір паропроникненню: R=товщина/мю Мю-коеф паропроникності (визначається за СНІП 2379 теплотехніка) Капілярне всмоктування води будматеріаламизабезпечує постійне перенесення рідкої вологи крізь пористі матеріали з області з високою концентрацією в область з низькою концентрацією. Чим тонше капіляри, тим більше сила капілярного всмоктування, але загалом швидкість перенесення зменшується. Капілярне перенесення може бути зменшене або усунене шляхом пристрою відповідного бар'єру (невеликий повітряний прошарок або капілярно-неактивний шар (непористий)). 31. Закон Фіка. Коефіцієнт паропроникності P(кількість пари, г) = (eв-eн)F*z*(мю/товщину), Мю- Коеф. паропроникності (визначається за СНІП 2379 теплотехніка) Фізич. величина чисельно рівна кількість пари, що пройшов через пластину при одиничній площі, при одиничному перепаді тиску, при одиничній товщині пластини, при одиничному часі при перепаді парціального тиску на сторонах пластини е 1 Па.[мг/(м 2 *Па)]. Найменше мю має рубероид 0.00018, найбільше мін.вата=0,065г/м*ч*мм.рт.ст., шибку та метали паронепроникні, повітря найбільша паропроник-ть. При зменш. Температури, мю зменшується, при підвищеній вологості мю збільш. Залежить від фізичної якості матеріалу і відображає його здатність проводити дифузний через нього водяну пару. Анізотропні матеріали мають різні мю(у дерева вздовж волокон=0,32,поперек=0,6). Еквівалентний опір паропроникненню огорожі при послідовному розташуванні шарів. Закон Фіка. Q=(e 1 -e 2)/R n qR n1n = (e n1n-1 -e 2) 32 Розрахунок розподілу парціального тиску водяної пари за товщиною конструкції. Читайте також... Розвиток дитини: перший крок малюка - як навчити ходити Акушери-гінекологи "бояться" аспірину У скільки місяців діти починають сидіти З кількох місяців ріжуться перші зубки і в якій послідовності ДЦП: причини, симптоми та способи лікування Препарати йоду для вагітних Можна пити вагітним йод актив Репродуктивний вік у чоловіків Найкраще на сайті 1 Освіта ссср: коротко про все До чого призвело освіту ссср 2 Партія есерів: хто вони? Їх цілі та програма. Політичні партії на початку XX століття Есери програма партії таблиця коротко 3 Ректальні свічки Вітапрост: як правильно користуватися препаратом Можна приймати вітамін без призначення лікаря 4 "Рібоксин": відгуки лікарів та спортсменів Як приймати рибоксин у бодібілдингу 5 "Регулон" та алкоголь: сумісність, відгуки Нове Заливний хліб Заливний хліб у хлібопічці - інгредієнти Яблучна шарлотка із заварним кремом та родзинками Салат мімоза з яблуком покроковий рецепт Парові котлети в мультиварці - легко, швидко, смачно та корисно! "Заміжні подруги постійно запитують, чи є в мене хтось" Презентація на тему "педагогічні ідеї джона локка" Джон локк виховання джентльмена презентація Осьова симетрія в житті та природі зустрічається досить часто Осьова та центральна симетрія в житті людини Презентація "Напрями роботи з дітьми шкільного віку з тяжкими порушеннями мови (ТНР) Рекомендуємо почитати Чс мирного та воєнного часу Захворювання шлунково-кишкового тракту: як розпізнати ворога вчасно? Чи можна садити при повні Місячний календар для посадки моркви Друг сватає Ольгу Бузову Роману Абрамовичу: Нехай Оля Бузова запише інтимне відео для холостяка Абрамовича Весілля бузової та роману абрамовича Змови, щоб чоловік не гуляв і не ходив ліворуч — найсильніші обряди Проходження додаткових завдань Dragon Age: Inquisition Dragon Age Поради щодо прокачування рівня, навичок, класів, збору партії Dragon age origins розбійник двома мечами Dragon Age: Інквізиція - Проходження: Священні Рівнини - Несюжетні Квести Dragon age inquisition руїни ельфійські в горах Обігрівачі Котли Печі та каміни Опалення Тепла підлога ми в соціальних мережах