5.2.Расчёт сопротивления теплопередаче ограждений.

Теплозащитные качества ограждения принято характеризовать величиной сопротивления теплопередаче , которое должно быть не менее требуемого сопротивления теплопередаче .

Правильно выбранная конструкция ограждения и строго обоснованная величина его сопротивления теплопередаче обеспечивают требуемый микроклимат и экономичность конструкции здания.

Н а рисунке графически показано изменение температуры при прохождении теплового потока через плоскую однородную неограниченную стенку. Температурная линия показывает, что падение температуры происходит не только в толще самой стенки , но и у её поверхностей: наружной , и внутренней так как , а .

Так как падение температуры при прохождении теплового потока вызывается термическим сопротивлением, то из температурной кривой видно, что сопротивление теплопередаче ограждения состоит из трех отдельных сопротивлений:

- при переходе тепла от внутреннего воздуха к внутренней поверхности ограждения; это сопротивление – сопротивление теплоотдаче с внутренней стороны ограждения и оно вызывает температурный перепад ;

- при прохождении тепла через стенку самого ограждения; это сопротивление – термическое сопротивление ограждения R и оно вызывает температурный перепад ;

- при переходе тепла от наружной поверхности к наружному воздуху; это сопротивление – сопротивление теплоотдаче с наружной стороны и оно вызывает температурный перепад .

Таким образом, сопротивление теплопередачи ограждения может быть выражено как сумма этих трех сопротивлений: ,

где:

– сопротивления теплоотдаче (теплообмену) у внутренней и наружной поверхностей ограждения, м². / Вт;

– термическое сопротивление материала ограждения с последовательным расположением однородных слоёв (перпендикулярно направлению теплового потока).

5.3. Сопротивления теплообмену и коэффициенты теплоотдаче у поверхности ограждения.

Величины, обратные сопротивлениям теплоотдаче (теплопереходу) иногда называемых сопротивлением теплопереходу называются коэффициентами теплоотдачи и обозначаются как коэффициент теплоотдачи у внутренней поверхности и коэффициент теплоотдачи наружной поверхности . При этом . Они выражаются количеством тепла, проходящим между воздухом и поверхностью ограждения площадью 1 м² при разности температур между ними в 1 за 1 час; Вт/( м². ).

Если известны значения коэффициентов теплоотдачи и перепады температур между воздухом и поверхностью ограждения , то количество тепла, проходящее через 1 м² ограждения в 1 час определится по формуле q= и Q = q . F =

Передача теплообмена у поверхностей ограждения с наружной и внутренней стороны (или отдача тепла ограждению) осуществляется излучением и конвекцией с прилегающим воздухом, то есть .

Наружная поверхность ограждения, имея более высокую температуру, чем наружный воздух, отдает тепло излучением в окружающую среду (атмосфера, соседние здания и прочее).

Внутренняя поверхность ограждения получает тепло излучением от внутренних поверхностей помещения (перегородки, потолок, пол) и оборудования, имеющих более высокую температуру, чем температура внутренней поверхности ограждения.

Коэффициент теплоотдачи излучением определяется обычно по формуле

,

где и – коэффициент излучения поверхностей;

– коэффициент излучения абсолютно черного тела;

и – температура теплоизлучающей и теплопринимающей стенки, применительно к телопередаче через плоскую стенку (наружное ограждение) при определении коэффициента теплоотдачи у внутренней поверхности принимается , . При определении коэффициента теплоотдачи у наружной стороны стенки принимается , . Характер передачи тепла конвекцией различен у внутренней и у наружной поверхности ограждения.

У внутренней поверхности ограждения происходит естественная конвекция, которая вызывается разностью температур воздуха и поверхности, а у наружной поверхности ограждения имеет место вынужденная конвекция, которая определяется главным образом действием ветром. Поэтому для определения для внутренней и для наружной поверхностей используют разные формулы: в явной (с ограниченной областью применения) или в критериальной форме.

Величина зависит от большого количества факторов:

- от разности температур воздуха и поверхности ;

- от линейного размера поверхности в направлении движения воздуха l;

- коэффициента теплопроводности воздуха у поверхности ограждения ;

- коэффициента кинематической вязкости воздуха ;

- коэффициента температуропроводности воздуха .

Причем величины зависят от средних температур воздуха и поверхности ограждения.

Для упрощения расчетов все перечисленные величины объединяются в следующие безразмерные величины (критерии подобия): Нуссена - Nu, Грасфофа - Gr, Прандля - Pr, Рейнольдса - Re и другие, которые характеризуют соотношение тех или иных гидравлических и теплофизических факторов.

Критериальное уравнение теплоотдачи для внутренних поверхностей ограждающих конструкций отапливаемого здания:

Nu=0,135(GrPr)^0,333 ,

из которого определяется α = λ . Nu/l

Для других случаев расположения ограждающих конструкций применяются другие известные формулы из курса теплопередач.

Сравнение полученных значений и показывает:

1) доля участия излучения в коэффициенте составляет 60%, а в коэффициенте только 14%;

2) величина коэффициента теплоотдачи больше в 3,2 раза величины коэффициента , что является следствием воздействия ветра на наружную поверхность стены;

3) на величину коэффициента теплоотдачи главное влияние оказывает разность температур внутреннего воздуха и внутренней поверхности ограждения и коэффициенты излучения поверхности;

4) на величину коэффициента главное влияние оказывает скорость ветра.