Termisk ledningsevne av luftspalten i veggbordet. Termisk motstand av et lukket luftgap

Tykkelsen på luftlaget,	Termisk motstand av et lukket luftgap R vp, m 2 × ° С / W
	horisontal med varmestrøm fra bunn til topp og vertikal		horisontalt med varmestrøm fra topp til bunn
	ved lufttemperaturen i mellomsjiktet
	positivt	negativ	Positivt	negativ

Merk. Når du limer en eller begge overflater av luftspalten med aluminiumsfolie, bør den termiske motstanden økes med 2 ganger.

Søknad 5*

Opplegg for varmeledende inneslutninger i omsluttende strukturer

Søknad 6*

(Informativ)

Redusert varmeoverføringsmotstand for vinduer, balkongdører og takvinduer

Fyller lysåpningen	Redusert motstand mot varmeoverføring R o, m 2 * ° C / W
	i tre- eller PVC-binding	i aluminiumsbinding
1. Doble vinduer i doble vinduer
2. Doble vinduer i separate vinduer
3. Hule glassblokker (med fugebredde 6 mm) størrelse: 194x194x98	0,31 (uten binding) 0,33 (uten binding)
4. Profilert boksglass	0,31 (uten binding)
5. Dobbelt plexiglass for takvinduer
6. Trippel plexiglass takvindu
7. Trippelglass i separate par bindinger
8. Enkeltkammer doble vinduer: Fra vanlig glass Laget av glass med et mykt selektivt belegg
9. Doble glass: Fra vanlig glass (med en glassavstand på 6 mm) Fra vanlig glass (med en glassavstand på 12 mm) Laget av glass med hardt selektivt belegg
10. Vanlig glass og enkeltkammer doble vinduer i separate bindinger: Fra vanlig glass Laget av glass med hardt selektivt belegg Laget av glass med et mykt selektivt belegg Laget av glass med hardt selektivt belegg og argonfyll
11. Vanlig glass og doble vinduer i separate bindinger: Fra vanlig glass Laget av glass med hardt selektivt belegg Laget av glass med et mykt selektivt belegg Laget av glass med hardt selektivt belegg og argonfyll
12. To enkeltkammer doble vinduer
13. To en-kammer doble vinduer i separate bindinger
14. Firelags glass i to par bindinger

* i stålbindinger

Merknader:

1. Myke selektive glassbelegg inkluderer belegg med termisk utslipp mindre enn 0,15, og harde - mer enn 0,15.

2. Verdiene for den reduserte motstanden mot varmeoverføring av fyllingene til lysåpningene er gitt for tilfeller der forholdet mellom glassområdet og fyllingsområdet til lysåpningen er 0,75.

Verdiene for de reduserte varmeoverføringsmotstandene angitt i tabellen kan brukes som designverdier i fravær av slike verdier i standarder eller tekniske spesifikasjoner for strukturer eller ikke bekreftet av testresultater.

3. Temperaturen på den indre overflaten av strukturelementene til vinduene i bygninger (bortsett fra industrielle) må være minst 3 ° C ved designtemperaturen til uteluften.

Test

om termisk fysikk nr. 11

Termisk motstand av luftspalten

1. Bevis at linjen for temperaturnedgang i tykkelsen på flerlagsgjerdet i koordinatene "temperatur - termisk motstand" er en rett linje

2. Hva bestemmer luftspaltens termiske motstand og hvorfor

3. Årsaker som forårsaker at det oppstår trykkforskjell på den ene og den andre siden av gjerdet

temperaturmotstand luftmellomlagsvakt

1. Bevis at linjen for temperaturnedgang i tykkelsen på flerlagsgjerdet i koordinatene "temperatur - termisk motstand" er en rett linje

Ved å bruke ligningen for varmeoverføringsmotstanden til gjerdet, kan du bestemme tykkelsen på et av lagene (oftest isolasjon - materialet med lavest termisk ledningsevne), hvor gjerdet vil ha en gitt (påkrevd) verdi for varmeoverføring motstand. Deretter kan den nødvendige motstanden til isolasjonen beregnes som, hvor er summen av de termiske motstandene til lag med kjente tykkelser, og minimumstykkelsen på isolasjonen er som følger: . For ytterligere beregninger må tykkelsen på isolasjonen rundes opp til et multiplum av de enhetlige (fabrikk)verdiene for tykkelsen til et bestemt materiale. For eksempel er tykkelsen på en murstein et multiplum av halvparten av lengden (60 mm), tykkelsen på betonglag er et multiplum på 50 mm, og tykkelsen på lag av andre materialer er et multiplum av 20 eller 50 mm, avhengig av på trinnet som de er laget med i fabrikker. Når du utfører beregninger, er det praktisk å bruke motstander på grunn av at temperaturfordelingen over motstander vil være lineær, noe som betyr at det er praktisk å utføre beregninger grafisk. I dette tilfellet er helningsvinkelen til isotermen til horisonten i hvert lag den samme og avhenger bare av forholdet mellom forskjellen mellom de beregnede temperaturene og varmeoverføringsmotstanden til strukturen. Og tangensen til helningsvinkelen er ikke noe mer enn tettheten til varmefluksen som går gjennom dette gjerdet: .

Under stasjonære forhold er varmeflukstettheten konstant i tid, og dermed hvor R X- motstanden til en del av strukturen, inkludert motstanden mot varmeoverføring av den indre overflaten og den termiske motstanden til lagene i strukturen fra det indre laget til planet som temperaturen søkes på.

Deretter. For eksempel kan temperaturen mellom det andre og tredje laget av strukturen bli funnet som følger: .

De reduserte motstandene mot varmeoverføring av inhomogene omsluttende strukturer eller deres seksjoner (fragmenter) bør bestemmes fra referanseboken, de reduserte motstandene til flate omsluttende strukturer med varmeledende inneslutninger bør også bestemmes fra referanseboken.

2. Hva bestemmer luftspaltens termiske motstand og hvorfor

I tillegg til varmeoverføring ved varmeledning og konveksjon i luftspalten, er det også direkte stråling mellom overflatene som begrenser luftspalten.

Strålingsvarmeoverføringsligning: , hvor b l - varmeoverføringskoeffisient ved stråling, som i større grad avhenger av materialene til mellomlagsoverflatene (jo lavere strålingskoeffisientene til materialene er, jo lavere og b k) og gjennomsnittlig lufttemperatur i mellomsjiktet (med økende temperatur øker varmeoverføringskoeffisienten ved stråling).

Så hvor l eq - ekvivalent koeffisient for termisk ledningsevne til luftlaget. Å vite l eq, det er mulig å bestemme den termiske motstanden til luftgapet. Imidlertid motstand R vp kan også bestemmes fra oppslagsboken. De avhenger av tykkelsen på luftlaget, lufttemperaturen i det (positiv eller negativ) og typen lag (vertikalt eller horisontalt). Mengden varme som overføres av termisk ledning, konveksjon og stråling gjennom vertikale luftspalter kan bedømmes fra følgende tabell.

Lagtykkelse, mm	Varmeflukstetthet, W/m 2	Mengde varme som overføres i %	Ekvivalent koeffisient for varmeledningsevne, m o C / W	Termisk motstand av mellomlaget, W / m 2o C
		termisk ledningsevne	konveksjon	stråling
Merk: Verdiene gitt i tabellen tilsvarer lufttemperaturen i mellomlaget lik 0 o C, temperaturforskjellen på overflatene 5 o C og emissiviteten til overflatene C = 4,4.

Derfor, når du designer eksterne barrierer med luftspalter, bør følgende tas i betraktning:

1) en økning i tykkelsen på luftgapet har liten effekt på å redusere mengden varme som passerer gjennom den, og tynne lag (3-5 cm) er termisk effektive;

2) det er mer rasjonelt å lage flere lag med liten tykkelse i gjerdet enn ett lag med stor tykkelse;

3) det er hensiktsmessig å fylle tykke lag med lavt varmeledende materialer for å øke den termiske motstanden til gjerdet;

4) luftlaget må være lukket og ikke kommunisere med uteluften, det vil si at de vertikale lagene må blokkeres av horisontale membraner i nivå med gulvtakene (hyppigere blokkering av lagene i høyden er uten praktisk betydning). Hvis det er behov for å installere lag ventilert med uteluft, er de underlagt spesiell beregning;

5) på grunn av det faktum at hoveddelen av varmen som passerer gjennom luftgapet overføres av stråling, er det ønskelig å plassere lagene nærmere yttersiden av gjerdet, noe som øker deres termiske motstand;

6) i tillegg anbefales det å dekke den varmere overflaten av mellomlaget med et materiale med lav emissivitet (for eksempel aluminiumsfolie), noe som reduserer strålingsfluksen betydelig. Å dekke begge overflatene med et slikt materiale reduserer praktisk talt ikke varmeoverføringen.

3. Årsaker som forårsaker at det oppstår trykkforskjell på den ene og den andre siden av gjerdet

Om vinteren har luften i oppvarmede rom en høyere temperatur enn uteluften, og derfor har uteluften en høyere volumetrisk vekt (densitet) sammenlignet med inneluften. Denne forskjellen i volumetriske vekter av luft skaper en forskjell i trykket på begge sider av gjerdet (termisk trykk). Luft kommer inn i rommet gjennom den nedre delen av ytterveggene, og forlater det gjennom den øvre delen. Ved lufttetthet av øvre og nedre gjerder og med lukkede åpninger, når lufttrykkdifferansen sine maksimale verdier nær gulvet og under taket, og er lik null i midten av høyden på rommet ( nøytral sone).

Lignende dokumenter

Varmestrøm som går gjennom gjerdet. Motstand mot varmeabsorpsjon og varmeoverføring. Varmeflukstetthet. Termisk motstand av gjerdet. Temperaturfordeling over motstander. Rasjonering av motstand mot varmeoverføring av gjerder.

test, lagt til 23.01.2012


Varmeoverføring gjennom luftspalten. Lav varmeledningskoeffisient av luft i porene til byggematerialer. Grunnleggende prinsipper for utforming av lukkede luftspalter. Tiltak for å øke temperaturen på den indre overflaten av gjerdet.

sammendrag, lagt til 23.01.2012


Friksjonsmotstand i akselboksene eller lagrene til akselakslene til trolleybusser. Brudd på symmetrien til fordelingen av deformasjoner på overflaten av hjulet og skinnen. Motstand mot bevegelse fra eksponering for luft. Formler for å bestemme resistivitet.

foredrag, lagt til 14.08.2013


Studie av mulige tiltak for å øke temperaturen på gjerdets indre overflate. Bestemmelse av formelen for beregning av motstanden mot varmeoverføring. Estimert utelufttemperatur og varmeoverføring gjennom skapet. Temperatur-tykkelse koordinater.

test, lagt til 24.01.2012


Prosjekt for beskyttelse av kraftledningsrelé. Beregning av overføringslinjeparametere. Spesifikk induktiv motstand. Reaktiv og spesifikk kapasitiv konduktans til luftledningen. Bestemmelse av nødmaksmodus ved enfaset kortslutningsstrøm.

semesteroppgave, lagt til 02.04.2016


Differensialligning for varmeledning. vilkår for entydighet. Spesifikk varmestrøm Termisk motstand av termisk ledningsevne til en tre-lags flat vegg. Grafisk metode for å bestemme temperaturer mellom lag. Definisjon av integrasjonskonstanter.

presentasjon, lagt til 18.10.2013


Påvirkning av Biot-tallet på temperaturfordelingen i platen. Intern, ekstern termisk motstand av kroppen. Endringen i energien (entalpien) til platen i løpet av perioden med fullstendig oppvarming, avkjøling. Mengden varme som avgis av platen under avkjøling.

presentasjon, lagt til 15.03.2014


Tap av fallhøyde på grunn av friksjon i horisontale rørledninger. Totalt hodetap som summen av friksjonsmotstand og lokal motstand. Tap av trykk under bevegelse av væske i apparater. Motstandskraften til mediet under bevegelsen til en sfærisk partikkel.

presentasjon, lagt til 29.09.2013


Kontrollere varmeskjermingsegenskapene til utvendige gjerder. Se etter kondens på innsiden av ytterveggene. Beregning av varme for oppvarming av luften som tilføres ved infiltrasjon. Bestemmelse av rørledningsdiametre. Termisk motstand.

semesteroppgave, lagt til 22.01.2014


Elektrisk motstand er den viktigste elektriske egenskapen til en leder. Hensyn til måling av motstand ved like- og vekselstrøm. Studie av amperemeter-voltmeter-metoden. Valget av metode der feilen vil være minimal.

For jevnhet, varmeoverføringsmotstand lukkede luftspalter plassert mellom lagene i bygningskonvolutten, kalt termisk motstand Rv.p, m². ºС/W.
Opplegget for varmeoverføring gjennom luftgapet er vist i fig.5.

Fig.5. Varmeoverføring i luftspalten.

Varmestrømmen som passerer gjennom luftspalten qv.p, W/m², består av strømninger som overføres av termisk ledningsevne (2) qt, W/m², konveksjon (1) qc, W/m² og stråling (3) ql, W/m².

24. Betinget og redusert motstand mot varmeoverføring. Koeffisient for termoteknisk homogenitet av omsluttende strukturer.

25. Rasjonering av motstand mot varmeoverføring basert på sanitære og hygieniske forhold

, R0 = *

Vi normaliserer da Δ t n R 0 tr = * , de. for Δ t≤ Δ t n Nødvendig

R 0 ≥ R 0 tr

SNiP utvider dette kravet til redusert motstand. varmeoverføring.

R 0 pr ≥ R 0 tr

t in - designtemperatur for intern luft, °С;

aksepterer. i henhold til designstandarder. bygning

t n - - beregnet vintertemperatur på uteluften, ° С, lik gjennomsnittstemperaturen for den kaldeste fem-dagers perioden med en sikkerhet på 0,92

A in (alfa) - varmeoverføringskoeffisient for den indre overflaten av omsluttende strukturer, tatt i henhold til SNiP

Δt n - standard temperaturforskjell mellom temperaturen på den indre luften og temperaturen på den indre overflaten av den omsluttende strukturen, tatt i henhold til SNiP

Nødvendig motstand mot varmeoverføring R st om dører og porter skal være minst 0,6 R st om vegger av bygninger og konstruksjoner, bestemt av formelen (1) ved den beregnede vintertemperaturen til uteluften, lik gjennomsnittstemperaturen for den kaldeste fem-dagers perioden med en sannsynlighet på 0,92.

Ved bestemmelse av nødvendig motstand mot varmeoverføring av indre omsluttende strukturer i formel (1), bør den tas i stedet for t n- den beregnede lufttemperaturen i det kaldere rommet.

26. Termoteknisk beregning av nødvendig tykkelse på gjerdematerialet basert på betingelsene for å oppnå nødvendig motstand mot varmeoverføring.

27. Fuktighet i materialet. Årsaker til å fukte strukturen

Luftfuktighet - fysisk mengde lik mengden vann som finnes i porene til materialet.

Det skjer etter vekt og volum

1) Byggefuktighet.(under byggingen av bygget). Avhenger av design og byggemetode. Solid murverk er verre enn keramiske blokker. Det mest gunstige treet (prefabrikkerte vegger). w/w ikke alltid. Bør forsvinne om 2 = -3 års drift Tiltak: tørking av veggene

jordfuktighet. (kapillærsug). Den når et nivå på 2-2,5 m. Vanntette lag, med riktig enhet påvirker ikke.

2) Jordfuktighet, trenger inn i gjerdet fra bakken på grunn av kapillærsuging

3) Atmosfærisk fuktighet. (skråregn, snø). Det er spesielt viktig for tak og gesimser .. solide murvegger krever ikke beskyttelse hvis skjøten er utført på riktig måte armert betong, lettbetongpaneler, oppmerksomhet på fuger og vindusblokker, et teksturert lag av vanntette materialer. Beskyttelse = beskyttelsesvegg i skråningen

4) Driftsfuktighet. (i verkstedene til industribygg, hovedsakelig i gulvene og nedre deler av veggene) løsning: vanntette gulv, dreneringssystem, foring av den nedre delen med keramiske fliser, vanntett gips. Beskyttelse=beskyttende kledning med utv. sider

5) Hygroskopisk fuktighet. På grunn av den økte hygroskopisiteten til materialer (egenskap til å absorbere vanndamp fra fuktig luft)

6) Kondensering av fuktighet fra luften: a) på overflaten av gjerdet b) i gjerdets tykkelse

28. Påvirkning av fuktighet på egenskapene til strukturer

1) Med en økning i fuktighet øker den termiske ledningsevnen til strukturen.

2) Fuktighetsdeformasjoner. Fuktigheten er mye verre enn termisk ekspansjon. Avskalling av gipset på grunn av den akkumulerte fuktigheten under det, så fryser fuktigheten, utvider seg i volum og river av gipset. Ikke-fuktbestandige materialer deformeres når de er våte. For eksempel blir gips krypende med økende fuktighet, kryssfiner hevelse, delaminering.

3) Nedgang i holdbarhet - antall år med feilfri drift av konstruksjonen

4) Biologisk skade (sopp, mugg) på grunn av dugg

5) Tap av estetisk utseende

Derfor, når du velger materialer, tas fuktighetsregimet i betraktning og materialer med det laveste fuktighetsinnholdet velges. Også overdreven fuktighet i rommet kan føre til spredning av sykdommer og infeksjoner.

Fra et teknisk synspunkt fører det til tap av holdbarhet og struktur og dets frostbestandige egenskaper. Noen materialer ved høy luftfuktighet mister mekanisk styrke, endrer form. For eksempel blir gips krypende med økende fuktighet, kryssfiner hevelse, delaminering. Korrosjon av metall. forringelse av utseende.

29. Sorpsjon av vanndamp bygger seg opp. mater. Sorpsjonsmekanismer. Hysterese av sorpsjon.

Sorpsjon- prosessen med absorpsjon av vanndamp, som fører til en fuktighetstilstand av materialet i likevekt med luft. 2 fenomener. 1. Absorpsjon som følge av at et dampmolekyl kolliderer med overflaten av porene og fester seg til denne overflaten (adsorpsjon)2. Direkte oppløsning av fuktighet i volumet av kroppen (absorpsjon). Fuktigheten øker med økende relativ elastisitet og synkende temperatur. "desorpsjon" hvis en våt prøve plasseres i ekssikkatorer (løsning av svovelsyre), så avgir den fuktighet.

Sorpsjonsmekanismer:

1.Adsorpsjon

2. Kapillær kondens

3. Volumetrisk fylling av mikroporer

4. Fylle mellomsjiktet

1 trinn. Adsorpsjon er et fenomen hvor overflaten av porene er dekket med ett eller flere lag med vannmolekyler (i mesoporer og makroporer).

2 trinn. Polymolekylær adsorpsjon - et flerlags adsorbert lag dannes.

3 trinn. kapillær kondensasjon.

ÅRSAKEN. Metningsdamptrykket over en konkav overflate er mindre enn over en flat væskeoverflate. I kapillærer med liten radius danner fuktighet konkave minisker, så kapillærkondensering er mulig. Hvis D>2*10 -5 cm, vil det ikke være kapillærkondens.

Desorpsjon - naturlig tørkeprosess.

Hysterese ("forskjell") av sorpsjon består i forskjellen mellom sorpsjonsisotermen oppnådd når materialet er fuktet og desorpsjonsisotermen oppnådd fra det tørkede materialet. viser % forskjell mellom sorpsjonsvekt fuktighet og desorpsjonsvekt fuktighet (desorpsjon 4,3 %, sorpsjon 2,1 %, hysterese 2,2 %) når sorpsjonsisotermen er fuktet. Når tørket, desorpsjon.

30. Mekanismer for fuktoverføring i materialer i bygningskonstruksjoner. Damppermeabilitet, kapillær absorpsjon av vann.

1. Om vinteren, på grunn av temperaturforskjellen og ved forskjellige partialtrykk, passerer en strøm av vanndamp gjennom gjerdet (fra den indre overflaten til den ytre) - diffusjon av vanndamp. Om sommeren er det omvendt.

2. Konvektiv transport av vanndamp(med luftstrøm)

3. Kapillær vannoverføring(lekkasje) gjennom porøse materialer.

4. Gravitasjonsvannlekkasje gjennom sprekker, hull, makroporer.

Damppermeabilitet - egenskapen til et materiale eller en struktur laget av dem til å føre vanndamp gjennom seg selv.

Permeabilitetskoeffisient- Fysisk. verdien er numerisk lik antall damp som har passert gjennom platen ved et enhetsareal, ved et enhetstrykkfall, ved en enhetstykkelse av platen, ved en tidsenhet ved et partielt trykkfall på sidene av platen e 1 Pa. Temperaturer, mu synker, med økende luftfuktighet, øker mu.

Dampmotstand: R = tykkelse/mu

Mu - damppermeabilitetskoeffisient (bestemt i henhold til SNIP 2379 varmeteknikk)

Kapillær absorpsjon av vann av byggematerialer - gir en konstant overføring av flytende fuktighet gjennom porøse materialer fra et område med høy konsentrasjon til et område med lav konsentrasjon.

Jo tynnere kapillærene er, desto større blir kapillærsugkraften, men generelt synker overføringshastigheten.

Kapillærtransport kan reduseres eller elimineres ved å tilveiebringe en passende barriere (liten luftspalte eller kapillært inaktivt lag (ikke-porøst)).

31. Ficks lov. Damppermeabilitetskoeffisient

P(mengde damp, g) \u003d (ev-en) F * z * (mu / tykkelse),

Mu- koeffisient. damppermeabilitet (bestemt i henhold til SNIP 2379 varmeteknikk)

Fysisk verdien er numerisk lik mengden damp som har passert gjennom platen ved et enhetsareal, ved et enhetstrykkfall, ved en enhetsplatetykkelse, ved en tidsenhet ved et partielt trykkfall på sidene av platen e 1 Pa [mg / (m 2 * Pa)]. Den minste mu har takmateriale 0,00018, den største mineralull = 0,065g / m * h * mm Hg, vindusglass og metaller er damptette, luft har høyest damp permeabilitet. Ved avtagende Temperaturer, mu synker, med økende luftfuktighet, øker mu. Det avhenger av materialets fysiske egenskaper og gjenspeiler dets evne til å lede vanndamp som diffunderer gjennom det. Anisotrope materialer har forskjellig mu (for tre, langs fibrene = 0,32, tvers = 0,6).

Ekvivalent motstand mot damppermeabilitet av gjerdet med et sekvensielt arrangement av lag. Ficks lov.

Q \u003d (e 1 -e 2) / R n qR n1n =(e n1n-1 -e 2)

32 Beregning av fordelingen av partialtrykk av vanndamp over konstruksjonens tykkelse.

Varme og fuktighet overføres gjennom utvendige gjerder

Grunnleggende om varmeoverføring i en bygning

Bevegelsen av varme skjer alltid fra et varmere miljø til et kaldere. Prosessen med å overføre varme fra ett punkt i rommet til et annet på grunn av temperaturforskjell kalles varmeoverføring og er kollektiv, ettersom den inkluderer tre elementære typer varmeoverføring: termisk ledning (ledning), konveksjon og stråling. På denne måten, potensiell varmeoverføring er temperaturforskjell.

Termisk ledningsevne

Termisk ledningsevne- en type varmeoverføring mellom faste partikler av et fast, flytende eller gassformet stoff. Dermed er termisk ledningsevne varmevekslingen mellom partikler eller elementer i strukturen til det materielle miljøet som er i direkte kontakt med hverandre. Når man studerer termisk ledningsevne, betraktes et stoff som en kontinuerlig masse, dens molekylære struktur ignoreres. I sin rene form forekommer termisk ledningsevne bare i faste stoffer, siden det i flytende og gassformige medier er praktisk talt umulig å sikre immobiliteten til et stoff.

De fleste byggematerialer er porøse kropper. Porene inneholder luft som har evnen til å bevege seg, det vil si å overføre varme ved konveksjon. Det antas at den konvektive komponenten av den termiske ledningsevnen til byggematerialer kan neglisjeres på grunn av dens litenhet. Strålende varmeveksling skjer inne i poren mellom overflatene på veggene. Overføringen av varme ved stråling i porene til materialer bestemmes hovedsakelig av størrelsen på porene, fordi jo større pore, desto større er temperaturforskjellen på veggene. Når man vurderer termisk ledningsevne, er egenskapene til denne prosessen relatert til den totale massen av stoffet: skjelettet og porene sammen.

Byggekonvolutten er vanligvis planparallelle vegger, varmeoverføring som utføres i én retning. I tillegg antas det vanligvis i termotekniske beregninger av eksterne omsluttende konstruksjoner at varmeoverføring skjer når stasjonære termiske forhold, det vil si med konstansen i tid av alle egenskapene til prosessen: varmestrøm, temperatur på hvert punkt, termofysiske egenskaper til byggematerialer. Derfor er det viktig å vurdere prosessen med endimensjonal stasjonær varmeledning i et homogent materiale, som er beskrevet av Fourier-ligningen:

hvor qT - overflatevarmeflukstetthet går gjennom et plan vinkelrett på varmebølge, W/m2;

λ - materialets varmeledningsevne, W/m. ca C;

t- temperaturendringer langs x-aksen, °C;

Holdning, kalles temperaturgradient, ca S/m, og er betegnet grad t. Temperaturgradienten er rettet mot en temperaturøkning, som er assosiert med absorpsjon av varme og en reduksjon i varmefluksen. Minustegnet på høyre side av ligning (2.1) viser at økningen i varmefluks ikke sammenfaller med temperaturøkningen.

Termisk ledningsevne λ er en av de viktigste termiske egenskapene til et materiale. Som det følger av ligning (2.1), er termisk ledningsevne til et materiale et mål på varmeledning av et materiale, numerisk lik varmefluksen som passerer gjennom 1 m 2 av et område vinkelrett på strømningsretningen, med en temperaturgradient langs strømmen lik 1 o C / m (fig. 1). Jo større verdien av λ, jo mer intens er prosessen med termisk ledningsevne i et slikt materiale, jo større er varmefluksen. Derfor anses varmeisolerende materialer å være materialer med en varmeledningsevne på mindre enn 0,3 W/m. om S.

Isotermer; - ------ - varmestrømlinjer.

Endring i den termiske ledningsevnen til byggematerialer med en endring i deres tetthet skyldes at nesten ethvert byggemateriale består av skjelett- hovedbyggematerialet og luft. K.F. For eksempel siterer Fokin følgende data: den termiske ledningsevnen til et absolutt tett stoff (uten porer), avhengig av naturen, har en termisk ledningsevne fra 0,1 W / mo C (for plast) til 14 W / mo C (for krystallinsk stoffer med varmefluks langs den krystallinske overflaten), mens luft har en termisk ledningsevne på ca. 0,026 W / m o C. Jo høyere tetthet av materialet (mindre porøsitet), jo større er verdien av dets varmeledningsevne. Det er tydelig at lette varmeisolerende materialer har en relativt lav tetthet.

Forskjeller i porøsitet og termisk ledningsevne til skjelettet fører til forskjeller i varmeledningsevnen til materialer, selv ved samme tetthet. For eksempel, følgende materialer (tabell 1) med samme tetthet, ρ 0 \u003d 1800 kg / m 3, har forskjellige varmeledningsevneverdier:

Tabell 1.

Den termiske ledningsevnen til materialer med samme tetthet er 1800 kg/m 3 .

Med en reduksjon i materialets tetthet reduseres dets termiske ledningsevne l, siden påvirkningen av den ledende komponenten av den termiske ledningsevnen til materialets skjelett avtar, men påvirkningen av strålingskomponenten øker. Derfor fører en reduksjon i tetthet under en viss verdi til en økning i termisk ledningsevne. Det vil si at det er en viss tetthetsverdi der den termiske ledningsevnen har en minimumsverdi. Det er anslag på at ved 20 ° C i porer med en diameter på 1 mm, er den termiske ledningsevnen ved stråling 0,0007 W / (m ° C), med en diameter på 2 mm - 0,0014 W / (m ° C), etc. Dermed blir den termiske ledningsevnen ved stråling betydelig for varmeisolerende materialer med lav tetthet og betydelige porestørrelser.

Den termiske ledningsevnen til et materiale øker med en økning i temperaturen der varmeoverføringen skjer. En økning i den termiske ledningsevnen til materialer forklares av en økning i den kinetiske energien til molekylene i skjelettet til et stoff. Den termiske ledningsevnen til luft i porene i materialet øker også, og intensiteten av varmeoverføring i dem ved stråling. I byggepraksis er avhengigheten av varmeledningsevnen av temperatur av liten betydning. Vlasov:

λ o = λ t / (1+β . t), (2.2)

hvor λ o er materialets varmeledningsevne ved 0 o C;

λ t - termisk ledningsevne til materialet ved t ca. C;

β - temperaturendringskoeffisient i termisk ledningsevne, 1/ o C, for forskjellige materialer, lik ca. 0,0025 1/ o C;

t er temperaturen til materialet der dets varmeledningsevne er lik λ t .

For en flat homogen vegg med tykkelse δ (fig. 2), kan varmefluksen som overføres av termisk ledningsevne gjennom en homogen vegg uttrykkes ved ligningen:

hvor τ 1 , τ 2- temperaturverdier på veggflatene, o C.

Det følger av uttrykk (2.3) at temperaturfordelingen over veggtykkelsen er lineær. Verdien δ/λ er navngitt termisk motstand av materiallaget og merket R T, m 2. ca C/W:

Fig.2. Temperaturfordeling i en flat homogen vegg

Derfor varmefluksen q T, W / m 2, gjennom en homogen plan-parallell vegg med en tykkelse δ , m, fra et materiale med termisk ledningsevne λ, W/m. om C, kan skrives i formen

Den termiske motstanden til laget er den termiske ledningsevnemotstanden, lik temperaturforskjellen på motsatte overflater av laget under passasjen av en varmefluks gjennom det med en overflatetetthet på 1 W/m 2 .

Varmeoverføring ved termisk ledningsevne finner sted i materiallagene i bygningsskallet.

Konveksjon

Konveksjon- overføring av varme ved å flytte partikler av materie. Konveksjon foregår kun i flytende og gassformige stoffer, samt mellom et flytende eller gassformig medium og overflaten av et fast legeme. I dette tilfellet er det en overføring av varme og termisk ledningsevne. Den kombinerte effekten av konveksjon og varmeledning i grenseområdet nær overflaten kalles konvektiv varmeoverføring.

Konveksjon skjer på ytre og indre flater av bygningsgjerdene. Konveksjon spiller en betydelig rolle i varmevekslingen av de indre overflatene i rommet. Ved forskjellige temperaturer på overflaten og luften ved siden av den, overføres varmen til en lavere temperatur. Varmefluksen som overføres ved konveksjon avhenger av bevegelsesmåten til væsken eller gassen som vasker overflaten, av temperaturen, tettheten og viskositeten til det bevegelige mediet, av overflateruheten, av forskjellen mellom temperaturene på overflaten og omgivelsene. medium.

Prosessen med varmeveksling mellom overflaten og gassen (eller væsken) forløper forskjellig avhengig av arten av forekomsten av gassbevegelse. Skille naturlig og tvungen konveksjon. I det første tilfellet oppstår bevegelsen av gass på grunn av temperaturforskjellen mellom overflaten og gassen, i det andre - på grunn av krefter utenfor denne prosessen (viftedrift, vind).

Tvunget konveksjon i det generelle tilfellet kan være ledsaget av prosessen med naturlig konveksjon, men siden intensiteten av tvungen konveksjon merkbart overstiger intensiteten av naturlig konveksjon, blir naturlig konveksjon ofte neglisjert når man vurderer tvungen konveksjon.

I fremtiden vil bare stasjonære prosesser for konvektiv varmeoverføring bli vurdert, forutsatt at hastigheten og temperaturen er konstant i tid på ethvert punkt i luften. Men siden temperaturen på elementene i rommet endres ganske sakte, kan avhengighetene oppnådd for stasjonære forhold utvides til prosessen ikke-stasjonære termiske forhold i rommet, hvor i hvert betraktet øyeblikk prosessen med konvektiv varmeoverføring på de indre overflatene av gjerdene anses å være stasjonær. Avhengighetene som oppnås for stasjonære forhold kan også utvides til tilfellet med en plutselig endring i konveksjonens natur fra naturlig til tvungen, for eksempel når en resirkuleringsanordning for oppvarming av et rom (viftekonvektor eller delt system i varmepumpemodus) er slått på i et rom. For det første etableres det nye luftbevegelsesregimet raskt, og for det andre er den nødvendige nøyaktigheten av den tekniske vurderingen av varmeoverføringsprosessen lavere enn mulige unøyaktigheter fra mangelen på varmeflukskorrigering under overgangstilstanden.

For ingeniørutøvelse av beregninger for oppvarming og ventilasjon er konvektiv varmeoverføring mellom overflaten av bygningsskala eller rør og luft (eller væske) viktig. I praktiske beregninger, for å estimere den konvektive varmefluksen (fig. 3), brukes Newtons ligninger:

, (2.6)

hvor q til- varmefluks, W, overført ved konveksjon fra det bevegelige mediet til overflaten eller omvendt;

ta- temperaturen på luften som vasker overflaten av veggen, o C;

τ - temperatur på veggoverflaten, o C;

α til- koeffisient for konvektiv varmeoverføring på veggoverflaten, W / m 2. o C.

Fig.3 Konvektiv varmeveksling av veggen med luft

Konveksjons varmeoverføringskoeffisient, a til- en fysisk mengde numerisk lik mengden varme som overføres fra luft til overflaten av et fast legeme ved konvektiv varmeoverføring ved en forskjell mellom lufttemperatur og kroppsoverflatetemperatur lik 1 o C.

Med denne tilnærmingen ligger hele kompleksiteten til den fysiske prosessen med konvektiv varmeoverføring i varmeoverføringskoeffisienten, a til. Naturligvis er verdien av denne koeffisienten en funksjon av mange argumenter. For praktisk bruk aksepteres svært omtrentlige verdier a til.

Ligning (2.5) kan enkelt omskrives som:

hvor R til - motstand mot konvektiv varmeoverføring på overflaten av den omsluttende strukturen, m 2. o C / W, lik temperaturforskjellen på overflaten av gjerdet og lufttemperaturen under passering av en varmefluks med en overflatetetthet på 1 W / m 2 fra overflate til luft eller omvendt. Motstand R til er den resiproke av den konvektive varmeoverføringskoeffisienten a til:

Stråling

Stråling (strålingsvarmeoverføring) er overføring av varme fra overflaten til overflaten gjennom et strålingsmedium ved elektromagnetiske bølger som omdannes til varme (fig. 4).

Fig.4. Strålingsvarmeoverføring mellom to overflater

Enhver fysisk kropp som har en annen temperatur enn absolutt null, utstråler energi inn i det omkringliggende rommet i form av elektromagnetiske bølger. Egenskapene til elektromagnetisk stråling er preget av bølgelengden. Stråling som oppfattes som termisk og har bølgelengder i området 0,76 - 50 mikron kalles infrarød.

For eksempel skjer strålingsvarmeutveksling mellom overflater som vender mot rommet, mellom ytre overflater av ulike bygninger, jordens og himmelens overflater. Strålingsvarmeveksling mellom de indre overflatene av romskapene og overflaten på varmeren er viktig. I alle disse tilfellene er strålingsmediet som overfører termiske bølger luft.

I praksisen med å beregne varmefluksen i strålevarmeoverføring, brukes en forenklet formel. Intensiteten av varmeoverføring ved stråling q l, W / m 2, bestemmes av temperaturforskjellen på overflatene som er involvert i strålingsvarmeoverføring:

, (2.9)

hvor τ 1 og τ 2 er temperaturverdiene til overflatene som utveksler strålevarme, o C;

α l - koeffisient for strålingsvarmeoverføring på veggoverflaten, W / m 2. o C.

Varmeoverføringskoeffisient ved stråling, en l- en fysisk mengde numerisk lik mengden varme som overføres fra en overflate til en annen ved stråling ved en forskjell mellom overflatetemperaturene lik 1 o C.

Vi introduserer konseptet motstand mot strålevarmeoverføring R l på overflaten av bygningskonvolutten, m 2. o C / W, lik temperaturforskjellen på overflatene til gjerdene som utveksler strålevarme, når de passerer fra overflaten til overflaten av en varmefluks med en overflatetetthet på 1 W / m 2.

Deretter kan ligning (2.8) skrives om som:

Motstand R l er den resiproke av strålingsvarmeoverføringskoeffisienten en l:

Termisk motstand av luftspalten

For jevnhet, varmeoverføringsmotstand lukkede luftspalter plassert mellom lagene i bygningskonvolutten, kalt termisk motstand R inn. p, m 2. ca C / W.

Opplegget for varmeoverføring gjennom luftgapet er vist i fig.5.

Fig.5. Varmeoverføring i luftspalten

Varmestrøm som passerer gjennom luftspalten q c. P, W/m 2, består av strømninger som overføres av termisk ledningsevne (2) q t, W/m 2 , konveksjon (1) q til, W/m 2 og stråling (3) q l, W/m 2 .

q c. p \u003d q t + q k + q l . (2.12)

I dette tilfellet er andelen av fluksen som overføres av stråling størst. La oss vurdere et lukket vertikalt luftlag, på overflaten hvor temperaturforskjellen er 5 ° C. Med en økning i tykkelsen på laget fra 10 mm til 200 mm, øker andelen varmestrøm på grunn av stråling fra 60% til 80 %. I dette tilfellet faller andelen varme som overføres av termisk ledningsevne fra 38 % til 2 %, og andelen konvektiv varmestrøm øker fra 2 % til 20 %.

Den direkte beregningen av disse komponentene er ganske tungvint. Derfor gir reguleringsdokumentene data om den termiske motstanden til lukkede luftrom, som ble utarbeidet av K.F. Fokin basert på resultatene av eksperimenter av M.A. Mikheev. Hvis det er en varmereflekterende aluminiumsfolie på en eller begge overflater av luftspalten, som hindrer strålingsvarmeutveksling mellom overflatene som rammer inn luftspalten, bør den termiske motstanden dobles. For å øke den termiske motstanden ved lukkede luftrom, anbefales det å huske på følgende konklusjoner fra studiene:

1) termisk effektive er mellomlag med liten tykkelse;

2) det er mer rasjonelt å lage flere lag med liten tykkelse i gjerdet enn ett stort;

3) det er ønskelig å plassere luftspalter nærmere den ytre overflaten av gjerdet, siden i dette tilfellet avtar varmestrømmen ved stråling om vinteren;

4) vertikale lag i ytterveggene må blokkeres av horisontale membraner i nivå med gulvtak;

5) for å redusere varmefluksen som overføres av stråling, kan en av mellomlagsoverflatene dekkes med aluminiumsfolie med en emissivitet på ca. e=0,05. Å dekke begge overflatene av luftspalten med folie reduserer ikke varmeoverføringen nevneverdig sammenlignet med å dekke en overflate.

Spørsmål for selvkontroll

1. Hva er varmeoverføringspotensialet?

2. List opp de elementære typene varmeoverføring.

3. Hva er varmeoverføring?

4. Hva er varmeledningsevne?

5. Hva er materialets varmeledningsevne?

6. Skriv formelen for varmefluksen som overføres av termisk ledningsevne i en flerlagsvegg ved kjente temperaturer på de indre t i og ytre t n overflater.

7. Hva er termisk motstand?

8. Hva er konveksjon?

9. Skriv formelen for varmefluksen som overføres ved konveksjon fra luft til overflaten.

10. Fysisk betydning av koeffisienten for konvektiv varmeoverføring.

11. Hva er stråling?

12. Skriv formelen for varmefluksen som overføres av stråling fra en overflate til en annen.

13. Fysisk betydning av strålingsvarmeoverføringskoeffisienten.

14. Hva heter motstanden mot varmeoverføring til en lukket luftspalte i bygningsskalaen?

15. Hva slags art består den totale varmestrømmen gjennom luftspalten av varmestrømmer?

16. Hvilken type varmestrøm råder i varmestrømmen gjennom luftspalten?

17. Hvordan påvirker tykkelsen på luftspalten fordelingen av strømninger i den.

18. Hvordan redusere varmestrømmen gjennom luftspalten?

En av teknikkene som øker de termiske isolasjonsegenskapene til gjerder er installasjonen av et luftgap. Den brukes i konstruksjon av yttervegger, tak, vinduer, glassmalerier. I vegger og tak brukes det også for å hindre vannlogging av strukturer.

Luftspalten kan tettes eller ventileres.

Vurder varmeoverføring forseglet luftlag.

Den termiske motstanden til luftlaget R al kan ikke defineres som varmeledningsmotstanden til luftlaget, siden varmeoverføringen gjennom laget ved en temperaturforskjell på overflatene hovedsakelig skjer ved konveksjon og stråling (fig. 3.14). Mengden varme,

overført av termisk ledningsevne er liten, siden koeffisienten for termisk ledningsevne til luft er lav (0,026 W / (m ºС)).

I lagene er luften generelt i bevegelse. I vertikal - den beveger seg opp langs den varme overflaten og ned - langs den kalde. Konvektiv varmeoverføring finner sted, og dens intensitet øker med en økning i tykkelsen på mellomlaget, siden friksjonen av luftstråler mot veggene avtar. Når varme overføres ved konveksjon, overvinnes motstanden til grenselagene av luft ved to overflater, derfor bør varmeoverføringskoeffisienten α k halveres for å beregne denne varmemengden.

For å beskrive varmeoverføring i fellesskap ved konveksjon og termisk ledningsevne, introduseres vanligvis den konvektive varmeoverføringskoeffisienten α "k, lik

α" k \u003d 0,5 α k + λ a / δ al, (3,23)

hvor λ a og δ al er henholdsvis luftens varmeledningsevne og tykkelsen på luftgapet.

Denne koeffisienten avhenger av den geometriske formen og dimensjonene til luftrommene, retningen på varmestrømmen. Ved å oppsummere en stor mengde eksperimentelle data basert på likhetsteorien, etablerte MA Mikheev visse mønstre for α "til. I tabell 3.5, som et eksempel, verdiene av koeffisientene α" til, beregnet av ham ved en gjennomsnittlig lufttemperatur i et vertikalt lag t \u003d + 10º C .

Tabell 3.5

Koeffisienter for konvektiv varmeoverføring i en vertikal luftspalte

Koeffisienten for konvektiv varmeoverføring i horisontale luftlag avhenger av retningen på varmestrømmen. Hvis den øvre overflaten varmes opp mer enn den nedre, vil det nesten ikke være luftbevegelse, siden varm luft er konsentrert på toppen og kald luft i bunnen. Derfor likestillingen

α" til \u003d λ a / δ al.

Følgelig avtar den konvektive varmeoverføringen betydelig, og mellomlagets termiske motstand øker. Horisontale luftspalter er effektive, for eksempel ved bruk i isolerte kjellerhimlinger over kalde underjordiske gulv, hvor varmestrømmen ledes fra topp til bunn.

Hvis varmestrømmen er rettet fra bunnen og opp, er det stigende og synkende luftstrømmer. Varmeoverføring ved konveksjon spiller en betydelig rolle, og verdien av α" k øker.

For å ta hensyn til effekten av termisk stråling, introduseres koeffisienten for strålingsvarmeoverføring α l (kapittel 2, s. 2.5).

Ved å bruke formler (2.13), (2.17), (2.18), bestemmer vi koeffisienten for varmeoverføring ved stråling α l i luftgapet mellom de strukturelle lagene av murverk. Overflatetemperaturer: t 1 = + 15 ºС, t 2 = + 5 ºС; sorthetsgraden til mursteinen: ε 1 = ε 2 = 0,9.

Ved formel (2.13) finner vi at ε = 0.82. Temperaturkoeffisient θ = 0,91. Deretter α l \u003d 0,82 ∙ 5,7 ∙ 0,91 \u003d 4,25 W / (m 2 ºС).

Verdien av α l er mye større enn α "til (se tabell 3.5), derfor overføres hovedmengden av varme gjennom mellomlaget ved stråling. For å redusere denne varmefluksen og øke varmeoverføringsmotstanden til luftlaget , anbefales det å bruke reflekterende isolasjon, det vil si et belegg av en eller begge overflater, for eksempel med aluminiumsfolie (den såkalte "armeringen"). Et slikt belegg er vanligvis anordnet på en varm overflate for å unngå fuktkondensering , som forringer de reflekterende egenskapene til folien "Forsterkning" av overflaten reduserer strålingsfluksen med omtrent 10 ganger.

Den termiske motstanden til et forseglet luftgap ved en konstant temperaturforskjell på overflatene bestemmes av formelen

Tabell 3.6

Termisk motstand av lukkede luftrom

Luftlagtykkelse, m	R al, m 2 °C / W
for horisontale lag med varmestrøm fra bunn til topp og for vertikale lag	for horisontale lag med varmestrøm fra topp til bunn
sommer	vinter	sommer	vinter
0,01	0,13	0,15	0,14	0,15
0,02	0,14	0,15	0,15	0,19
0,03	0,14	0,16	0,16	0,21
0,05	0,14	0,17	0,17	0,22
0,1	0,15	0,18	0,18	0,23
0,15	0,15	0,18	0,19	0,24
0,2-0.3	0,15	0,19	0,19	0,24

R al-verdier for lukkede flate luftspalter er gitt i tabell 3.6. Disse inkluderer for eksempel mellomlag mellom lag med tett betong, som praktisk talt ikke lar luft passere gjennom. Det er eksperimentelt vist at i murverk med utilstrekkelig fylling av fugene mellom mursteinene med mørtel, er det et brudd på tettheten, det vil si penetrering av uteluft inn i mellomlaget og en kraftig reduksjon i motstanden mot varmeoverføring.

Når du dekker en eller begge overflater av mellomlaget med aluminiumsfolie, bør dets termiske motstand dobles.

For tiden er vegger med ventilert luftlag (vegger med ventilert fasade). En hengslet ventilert fasade er en struktur bestående av kledningsmaterialer og en underkonstruksjon, som festes til veggen på en slik måte at det blir igjen en luftspalte mellom den beskyttende og dekorative kledningen og veggen. For tilleggsisolering av utvendige konstruksjoner monteres et varmeisolerende lag mellom vegg og kledning, slik at det blir igjen en ventilasjonsspalte mellom kledning og termisk isolasjon.

Designskjemaet til den ventilerte fasaden er vist i figur 3.15. I henhold til SP 23-101 skal tykkelsen på luftgapet være i området fra 60 til 150 mm.

Strukturelle lag plassert mellom luftspalten og den ytre overflaten er ikke tatt med i den varmetekniske beregningen. Den termiske motstanden til den ytre kledningen er følgelig ikke inkludert i veggens varmeoverføringsmotstand, bestemt av formel (3.6). Som nevnt i punkt 2.5 er varmeoverføringskoeffisienten til den ytre overflaten av bygningsskalaen med ventilerte luftrom α ext for den kalde perioden 10,8 W / (m 2 ºС).

Utformingen av en ventilert fasade har en rekke betydelige fordeler. I avsnitt 3.2 ble temperaturfordelingene i kuldeperioden i to-lags vegger med innvendig og utvendig isolasjon sammenlignet (fig. 3.4). En vegg med utvendig isolasjon er mer

"varm", siden hovedtemperaturforskjellen oppstår i det varmeisolerende laget. Det er ingen kondens inne i veggen, dens varmeskjermingsegenskaper forringes ikke, ytterligere dampsperre er ikke nødvendig (kapittel 5).

Luftstrømmen som oppstår i laget på grunn av trykkfallet bidrar til fordampning av fuktighet fra overflaten av isolasjonen. Det skal bemerkes at en betydelig feil er bruken av dampsperre på den ytre overflaten av det varmeisolerende laget, da det forhindrer fri fjerning av vanndamp til utsiden.