| Товщина повітряного прошарку, м | Термічний опір замкнутого повітряного прошарку R вп, м 2 · °С/Вт | |||
| горизонтальній при потоці теплоти знизу вгору та вертикальній | горизонтальній при потоці теплоти зверху донизу | |||
| при температурі повітря у прошарку | ||||
| позитивною | негативною | позитивною | негативною | |
| 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 |
| 0,10 | 0,15 | 0,18 | 0,18 | 0,23 |
| 0,15 | 0,15 | 0,18 | 0,19 | 0,24 |
| 0,20-0,30 | 0,15 | 0,19 | 0,19 | 0,24 |
Вихідні дані для шарів конструкцій, що захищають;
- дерев'яної підлоги(Шпунтована дошка); δ 1 = 0,04 м; λ 1 = 0,18 Вт/м °С;
- пароізоляція; несуттєво.
- повітряного прошарку: Rпр = 0,16 м2 ° С/Вт; δ 2 = 0,04 м λ 2 = 0,18 Вт/м ° С; ( Термічний опір замкнутого повітряного прошарку >>>.)
- утеплювача(Стиропор); δ ут =? м; ут = 0,05 Вт/м °С;
- чорнова підлога(Дошка); δ 3 = 0,025 м; λ 3 = 0,18 Вт/м °С;
| Дерев'яне перекриттяу кам'яному будинку. |
Як ми вже зазначали для спрощення теплотехнічного розрахунку, запроваджено підвищуючий коефіцієнт ( k), який наближає величину розрахункового теплоопору до рекомендованих теплоопорів огороджувальних конструкцій; для надпідвальних та цокольних перекриттів цей коефіцієнт дорівнює 2,0. Необхідне теплоопір розраховуємо виходячи з того, що температура зовнішнього повітря (у підполі) дорівнює; - 10°С. (втім, кожен може поставити ту температуру, яку вважає за потрібне для свого конкретного випадку).
Вважаємо:
Де Rтр- необхідний теплоопір,
tв- Розрахункова температура внутрішнього повітря, °С. Вона приймається за БНіП і дорівнює 18 ° С, але, оскільки всі ми любимо тепло, то пропонуємо температуру внутрішнього повітря підняти до 21 ° С.
tн- розрахункова температура зовнішнього повітря, °С, рівна середній температурі найхолоднішої п'ятиденки в заданому районі будівництві. Пропонуємо температуру в підполі tнприйняти "-10 ° С", це звичайно ж для Московської області великий запас, але тут, на нашу думку, краще перезакластися ніж не дорахувати. Ну а якщо дотримуватися правил, то температура зовнішнього повітря tн приймається відповідно до БНіП "Будівельна кліматологія". Також необхідну нормативну величину можна з'ясувати у місцевих будівельних організаціях, або районних відділах архітектури.
δt н · α в- добуток, що перебувають у знаменнику дробу, дорівнює: 34,8 Вт/м2 - для зовнішній стін, 26,1 Вт/м2 - для покриттів та горищних перекриттів, 17,4 Вт/м2 ( у нашому випадку) - для надпідвальних перекриттів.
Тепер розраховуємо товщину утеплювача з екструдованого пінополістиролу (стиропора).
Деδ ут - товщина шару, що утеплює, м;
δ 1 …… δ 3 - товщина окремих шарівогороджувальних конструкцій, м;
λ 1 …… λ 3 - коефіцієнти теплопровідності окремих шарів, Вт/м ° С (див. Довідник будівельника);
Rпр - тепловий опір повітряного прошарку, м2 °С/Вт. Якщо огороджувальної конструкції повітряний продух не передбачений, то цю величину виключають із формули;
α в, α н - коефіцієнти теплопередачі внутрішньої та зовнішньої поверхніперекриття, рівні відповідно 8,7 та 23 Вт/м2 °С;
λ ут - коефіцієнт теплопровідності шару, що утеплює(У нашому випадку стиропор - екструдований пінополістирол), Вт/м °С.
Висновок;Для того щоб задовольняти пред'явленим вимогам щодо температурному режимуексплуатації будинку, товщина утеплювального шару пінополістирольних плит, розташованого в цокольне перекриттястаті по дерев'яним балкам(Товщина балок 200 мм) повинна бути не менше 11 см . Оскільки ми спочатку задали підвищені параметри, то варіанти може бути такі; це або пиріг із двох шарів 50 мм плит стиропора (мінімум), або пиріг із чотирьох шарів 30 мм плит стиропора (максимум).
Будівництво будинків у Московській області:
- Будівництво будинку з піноблоку в Московській області. Товщина стін будинку з піноблоків >>>
- Розрахунок товщини цегляних стінпід час будівництва будинку в Московській області. >>>
- Будівництво дерев'яного брусового будинкуу Московській області. Товщина стіни брусового будинку. >>>
Контрольна робота
з теплофізики № 11
Термічний опір повітряного прошарку
1. Довести, що лінія зниження температури в товщі багатошарової огорожі 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 огорожі
температура опір повітря прошарок огорожа
1. Довести, що лінія зниження температури в товщі багатошарової огорожі в координатах «температура – термічний опір» є прямою
Користуючись рівнянням опору теплопередачі огорожі можна визначити товщину одного з його шарів (найчастіше утеплювача - матеріалу з найменшим коефіцієнтом теплопровідності), при якому огорожа мати задану (необхідну) величину опору теплопередачі. Тоді необхідний опір утеплювача можна визначити як, де - сума термічних опорів шарів з відомими товщинами, а мінімальну товщинуутеплювача - так: . Для подальших розрахунків товщину утеплювача необхідно округлювати більший біккратно уніфікованим (заводським) значенням товщини тієї чи іншої матеріалу. Наприклад, товщину цеглини - кратно половині його довжини (60 мм), товщину бетонних шарів - кратно 50 мм, а товщину шарів з інших матеріалів - кратно 20 або 50 мм залежно від кроку, з яким вони виготовляються на заводах. При веденні розрахунків опорами зручно користуватися через те, що розподіл температур по опорах буде лінійним, а значить, розрахунки зручно вести графічним способом. У 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 густина 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 можна знайти так: .
Наведені опори теплопередачі неоднорідних огороджувальних конструкцій або їх ділянок (фрагментів) слід визначати по довіднику, наведені опори плоских 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, більшою міроюзалежить від матеріалів поверхонь прошарку (чим нижче 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 за довідником. 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.
|
Товщина прошарку, мм |
Щільність теплового потоку, Вт/м2 |
Кількість тепла у %, що передається |
Еквівалентний коефіцієнт теплопровідності, моз/Вт |
Термічний опір прошарку, Вт/м 2о |
|||
|
теплопровідністю |
конвекцією |
випромінюванням |
|||||
|
Примітка: наведені в таблиці величини відповідають температурі повітря в прошарку, що дорівнює 0 про, різниці температур на її поверхнях 5 про З і коефіцієнту випромінювання поверхонь С=4,4. |
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 огорожі;
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 пристрою прошарків, вентильованих зовнішнім повітрям, вони підлягають особливому розрахунку;
5) внаслідок того, що основна частка тепла, що проходить через повітряний прошарок, передається випромінюванням, прошарки бажано розташовувати ближче до зовнішній стороніогородження, 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 огорожі
В зимовий часповітря 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 і створює різниці його тиску з двох сторін огорожі (тепловий напір). Повітря потрапляє до приміщення через нижню частинузовнішніх його стін, а йде з нього через верхню частину. У разі повітронепроникності верхньої та нижньої огорож і при закритих отворахрізниця тиску 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 впливу 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 температури між шарами. Визначення констант інтегрування.
презентація , доданий 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 напору на тертя в горизонтальних трубопроводах. Повна втрата напору як сума опору на тертя та місцеві опори. Втрати тиску під час руху рідини в апаратах. Сила опору середовища під час руху 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 характеристикапровідника. Розгляд вимірювання опору при постійному та змінному струмі. Вивчення методу амперметр-вольтметр. Вибір методу, у якому похибка буде мінімальна.
ПОВІТРЯНИЙ ПРОСЛУЙКА, один із видів ізолюючих шарів, що зменшують теплопровідність середовища. В Останнім часомзначення повітряного прошарку особливо зросло у зв'язку із застосуванням у будівельній справі порожнистих матеріалів. У середовищі, розділеному повітряним прошарком, тепло передається: 1) шляхом випромінювання поверхонь, прилеглих до повітряного прошарку, і шляхом тепловіддачі між поверхнею і повітрям і 2) шляхом перенесення тепла повітрям, якщо він рухається, або шляхом передачі тепла одними частинками повітря іншим внаслідок теплопровідності його, якщо він нерухомий, причому досліди Нуссельта доводять, що більш тонкі прошарки, в яких повітря може вважатися майже нерухомим, мають менший коефіцієнт теплопровідності k, ніж товстіші прошарки, але з конвекційними течіями, що виникають у них. Нуссельт дає наступний вираз для визначення кількості тепла, що передається в годину повітряним прошарком:
де F - одна з поверхонь, що обмежують повітряний прошарок; λ 0 - умовний коефіцієнт, числові значенняякого, що залежать від ширини повітряного прошарку (е), вираженої в м, даються в табличці, що додається:
s 1 і s 2 - коефіцієнти випромінювання обох поверхонь повітряного прошарку; s - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла, рівний 4,61; θ 1 і θ 2 - температури поверхонь, що обмежують повітряний прошарок. Підставляючи у формулу відповідні значення, можна отримати потрібні для розрахунків величини k (коефіцієнт теплопровідності) та 1/k (ізолюючої здатності) повітряних прошарків різної товщини. С. Л. Прохоров склав за даними Нуссельта діаграми (див. фіг.), що показують зміна величин k і 1/k повітряних прошарків залежно від їхньої товщини, причому найвигіднішою ділянкою є ділянка від 15 до 45 мм.
Найменші повітряні прошарки практично складні, а великі дають вже значний коефіцієнт теплопровідності (близько 0,07). Наступна таблиця дає величини k та 1/k для різних матеріалів, причому повітря дано кілька значень цих величин залежно від товщини шару.
Т. о. видно, що часто буває вигідніше робити кілька тонших повітряних прошарків, ніж застосовувати ті чи інші ізолюючі шари. Повітряний прошарок товщиною до 15 мм може вважатися ізолятором з нерухомим шаром повітря, при товщині 15-45 мм - з майже нерухомим і, нарешті, повітряні прошарки товщиною понад 45-50 мм повинні визнаватися прошарками з конвекційними течіями, що виникають у них, і тому підлягають розрахунку. загальну підставу.
.
1.3 Будівля як єдина енергетична система.
2. Тепловлагопередача через зовнішні огорожі.
2.1 Основи теплопередачі у будівлі.
2.1.1 Теплопровідність.
2.1.2 Конвекція.
2.1.3 Випромінювання.
2.1.4 Термічний опір повітряного прошарку.
2.1.5 Коефіцієнти тепловіддачі на внутрішній та зовнішній поверхнях.
2.1.6 Теплопередача через багатошарову стінку.
2.1.7 Наведений опір теплопередачі.
2.1.8 Розподіл температури по перерізу огорожі.
2.2 Вологий режимогороджувальних конструкцій.
2.2.1 Причини появи вологи в огородженнях.
2.2.2 Негативні наслідки зволоження зовнішніх огорож.
2.2.3. Зв'язок вологи з будівельними матеріалами.
2.2.4 Вологе повітря.
2.2.5 Вологість матеріалу.
2.2.6 Сорбція та десорбція.
2.2.7 Паропроникність огорож.
2.3 Повітропроникність зовнішніх огорож.
2.3.1 Основні положення.
2.3.2 Різниця тисків на зовнішній та внутрішній поверхні огорож.
2.3.3 Повітропроникність будівельних матеріалів.
2.1.4 Термічний опір повітряного прошарку.
Для внесення одноманітності опір теплопередачі замкнутих повітряних прошарків, розташованих між шарами огороджувальної конструкції, називають термічним опором R в.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 q в.п, Вт/м² складається з потоків, що передаються теплопровідністю (2) q т , Вт/м² , конвекцією (1) q до , Вт/м² , і випромінюванням (3) q л, Вт/м² .
(2.12)
При цьому частка потоку, що передається випромінюванням, найбільша. Розглянемо замкнутий вертикальний повітряний прошарок, на поверхнях якого різниця температури становить 5ºС. 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, яка 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 нормативні документинаводяться 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 один великий;
3) повітряні прошарки бажано розташовувати ближче до зовнішньої поверхні огорожі, оскільки у зимовий час 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 близько =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 tв і зовнішньої tн поверхонь.
7. Що таке термічний опір?
8. Що таке конвекція?
9. Напишіть формулу теплового потоку, який передається конвекцією від повітря до поверхні.
10. Фізичний сенс коефіцієнта конвективної тепловіддачі.
11. Що таке випромінювання?
12. Напишіть формулу теплового потоку, що передається випромінюванням від однієї поверхні до іншої.
13. Фізичний сенс 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 тепловому потоцічерез 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 був би дуже високим, Проте 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 гальмуються і 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. В загальному виглядікількість 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.
Завантаження...