Тема 1.Теплопередача крізь огородження

Будівлі . Способі передачі теплоти. Складний

Теплообмін. Термічний опір, одне і багатошарової

Конструкції

1.Студент повинний знаті:

1.1 Способі передачі теплоти.

1.2 Складний теплообмін: формулу Ньютона-Ріхмана, щільність теплового потоку, передача теплоти від зовнішньої поверхні, зовнішньому повітрю.

1.3.Термічний опір одне і багатошарової конструкції.

4. Основна формула теплопередачі.

5. Необхідний термічний опір кулі.

6. Коефіцієнт теплопередачі, одиниці вимірювання.

2.Студент повинний вміти :

2.1.Вміти вибирати коефіцієнти теплопровідності із Сніп.

2.2 Визначати потрібний та фактичний опір теплопередачі.

2.3. Визначати невідомий куля огороджуючої конструкції.

2.4. Вміти визначати тепловитрати приміщень.

2.5. Вміти робити перевірку огороджень на конденсації вологи.

Тема 1. Теплопередача через огорожі будівель

Способи передачі теплоти

Процес перенесення теплоти в просторі виникає під дією різниці температур і направлений у бік зменшення температури.

Теплота може розповсюджуватися в будь-яких речовинах і навіть через вакуум. Ідеальних теплоизоляторов не існує.

У всіх речовинах теплота передається теплопровідністю за рахунок перенесення енергії мікрочастками. Молекули, атоми, електрони і інші мікрочастки, з яких складається речовина, рухаються з швидкостями, пропорційними їх температурі. За рахунок взаємодії один з одним швидкорухаючі мікрочастки віддають свою енергію повільнішим, переносячи таким чином теплоту із зони з високою в зону з нижчою температурою.

У рідинах перенесення теплоти може здійснюватися ще і за рахунок перемішування. При цьому вже не окремі молекули, а великі макроскопічні об'єми гарячої рідини переміщаються в зони з низькими температурами, а холодна рідина потрапляє в зони з високими температурами. Перенесення теплоти разом з макроскопічними об'ємами речовини називається конвекцією.

Часто доводиться розраховувати теплообмін між рідиною і поверхнею твердого тіла. Цей процес отримав спеціальну назву «Конвективна тепловіддача».

Третім способом передачі теплоти є випромінювання. Випромінюванням теплота передається через всі проміння прозорі середовища, зокрема через вакуум.

Носієм енергії при теплообміні випромінюванням є фотони, що випромінюються і поглинаються тілами при теплообміні.

Коефіцієнт теплопровідності - характеризує здатність даної речовини проводити теплоту (Вт/м*К). Чисельно коефіцієнт

теплопровідності λ рівний щільність теплового потоку при різниці температур в 1°С (К) і товщина стінки 1м.

λ в газах - залежить від V руху молекул

λ = 0,2(Н₂); у повітрі λ = 0,025 (т.к. він важче Н₂)

λ в металлах- тепловий рух електронів (вони легші, отже λ вище, ніж в газах) λ_АД= 400; λ=50

У рідинах λ< 1. Н₂О- краще решті λ_Н2О= 0,6

Через стінку тепловий потік передається теплопровідністю. Щільність теплового потоку через однорідну стінку можна визначити по формулі:

,Вт/м²

де - товщина стіни в м.

Величина /λ=R називається термічним опором конструкції, що захищає. З урахуванням цього:

Якщо стіна багатошарова, то термічний опір можна визначити по формулі:

,м² К/Вт

СКЛАДНИЙ ТЕПЛООБМІН

Термічні опори одно- і багатошарової стіни

Перенесення теплоти від одного рухомого середовища до іншої через тверду стінку будь-якої форми називається теплопередачею.

Теплопередача - складний процес, в якому теплота передається всіма способами: теплопровідністю, конвекцією і випромінюванням:

1. перенесення теплоти конвекцією від гарячого теплоносія до стінки. Конвекція завжди супроводжується теплопровідністю і часто - випромінюванням;

2. перенесення теплоти теплопровідністю через стінку;

3. перенесення теплоти конвекцією від другої поверхні стінки до холодного теплоносія. Конвекція також супроводжується теплопровідністю і часто випромінюванням.

Кількість теплоти, переданої гарячим теплоносієм стінці шляхом конвективного теплообміну визначається по рівнянню Ньютона-ріхмана:

α - коефіцієнт тепловіддачі

Тепловий потік, переданий теплопровідністю через стінку

Тепловий потік, переданий від другої поверхні стінки до холодного теплоносія

Величини Q в рівняннях однакові. Вирішуючи при рівняння перенесення теплоти щодо різниць температур маємо:

Складаючи почленно рівності отримаємо:

Звідси щільність теплового потоку

У знаменнику - опір теплопередача

До - виражає кількість теплоти, що проходить через одиницю поверхні стінки в одиницю часу від гарячого до холодного теплоносія при

різниці температур між ними в 1 ^oС.

- головне рівняння теплопередачі

Загадка про сауну.

Необхідний термічний опір стіни

Необхідний загальний термічний опір огорожі визначається по формулі:

,м² К/Вт

де t_в; t_н температури, відповідні внутрішнього і зовнішнього повітря, ^oС α_в - коефіцієнт тепловіддачі від внутрішнього повітря до внутрішньої поверхні зовнішньої огорожі, Вт/м² К

n - поправочний коефіцієнт до ( tв -tн) Залежить від положення зовнішньої огорожі по відношенню до зовнішнього повітря

t_н - нормований температурний перепад між температурою внутрішнього повітря t_в і температурою внутрішньої поверхні зовнішньої огорожі, ^oС

Необхідний загальний термічний опір огорожі - це піт можливе термічне опори для будь-якої огорожі. Нижче не повинна бути, тоді стіна або інша огорожа не виконуватиме свої функції.

Окрім необхідного R_о^ТР, є загальне фактичні опір теплопередачі огорожі . Необхідно, щоб між ними виконувалася нерівність:

Фактичний загальний термічний опір теплопередачі

в изначається по формулі:

Де

,м² К/Вт

бн - коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні огорожі до зовнішнього повітря

R₁, R₂ R_п - термічний опір шарів огорожі, м²*С/Вт.

Вказівки за розрахунком опору теплопередачі тих, що захищають