Теплопередача

Перенос тепла из одной среды с высокой температурой в другую среду, с малой температурой, через разделяющее ограждение называют теплопередачей.

Теплопередача через плоское однородное ограждение состоит из трёх последовательных типов теплообмена, происходящих по мере прохождения тепловым потоком различных участков ограждения (рис.).

1. Перенос тепла от нагретого воздуха к внутренней поверхности конструкции (на 1 м² поверхности за 1 с) – путём конвекции и излучения

, (1)

где _внутр – коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждения. Значение _внутр зависит от температурного режима внутренней поверхности ограждения и воздушной среды внутри помещения и равен

,

_конвек – коэффициент передачи тепла конвекцией,

_излуч – коэффициент передачи тепла излучением.

2. Перенос тепла от внутренней поверхности конструкции к её внешней поверхности, которая прилегает в охлаждённой воздушной среде (на 1 м² поверхности за 1 с) – путём теплопроводности

. (2)

3. Перенос тепла от внешней поверхности ограждения к прилегающей извне охлаждённой воздушной средой (на 1 м² поверхности за 1 с) – путём конвекции

, (3)

где _внеш – коэффициент теплообмена на наружной поверхности ограждения

,

Но при этом существенно зависит от скорости ветра. Чем больше скорость ветра, тем больше значение _внеш .

Термическое сопротивление

Из формулы (2), выражающей закон Фурье для случая, когда поверхность конструкции равна 1 м² и время передачи тепла равно 1 с, следует

.

В общем случае, для произвольной площади поверхности S конструкции и времени переноса тепла t:

.

Обозначим толщину ограждения

.

Величину, равную отношению толщины плоского однородного ограждения к коэффициенту теплопроводности материала этого ограждения, называют термически сопротивлением ограждения:

. (4)

В соответствии с законом Фурье, оно равно

и измеряется в единицах

.

Если ограждающая конструкция многослойная, то её термическое сопротивление равно сумме термических сопротивлений всех слоёв:

, (4*)

,

где i – номер слоя, N – количество слоёв в конструкции, l_i – толщина i-го слоя, _I –коэффициент теплопроводности этого слоя.

Из формул (4), (4*) видно что увеличение термического сопротивления R можно достичь:

а) увеличением толщины ограждения (l),

б) применением материалов с малыми значениями коэффициента теплопроводности ().

В настоящее время, когда применяют жёсткие требования к теплозащите зданий, особое значение применение облегчённых конструкций с эффективными утеплителями и малой объёмной массой. В этом случае значение  невелико. Чтобы учесть зависимость  и, следовательно, от влажности материала конструкции, применяют СНиП II 3-79 . В этих нормах указаны значения  в зависимости от условий эксплуатации, влажного режима помещений и климатических данных влажности наружного воздуха.