W artykule omówiono projektowanie systemu ociepleń z zamkniętą szczeliną powietrzną pomiędzy dociepleniem a ścianą budynku. Proponuje się zastosowanie w izolacji termicznej wkładów paroprzepuszczalnych w celu zapobieżenia kondensacji wilgoci w warstwie powietrza. Podano metodę obliczania powierzchni wkładek w zależności od warunków użytkowania izolacji termicznej.
W artykule opisano system ociepleń z martwą przestrzenią powietrzną pomiędzy izolacją termiczną a zewnętrzną ścianą budynku. Do izolacji termicznej proponuje się wkładki przepuszczające parę wodną, które zapobiegają kondensacji wilgoci w przestrzeni powietrznej. Sposób obliczenia oferowanej powierzchni wkładów został uzależniony od warunków użytkowania izolacji termicznej.
Szczelina powietrzna jest elementem wielu przegród budowlanych. W pracy badane są właściwości konstrukcji otaczających z zamkniętymi i wentylowanymi szczelinami powietrznymi. Jednocześnie cechy jego zastosowania w wielu przypadkach wymagają rozwiązania problemów ciepłownictwa budowlanego w określonych warunkach użytkowania.
Znane i szeroko stosowane w budownictwie jest projektowanie systemu termoizolacyjnego z wentylowaną szczeliną powietrzną. Główną przewagą tego systemu nad systemami lekkich tynków jest możliwość wykonywania prac przy ocieplaniu budynków przez cały rok. System mocowania izolacji jest najpierw mocowany do konstrukcji otaczającej. Do tego systemu dołączona jest grzałka. Zewnętrzna ochrona izolacji jest instalowana od niej w pewnej odległości, dzięki czemu między izolacją a ogrodzeniem zewnętrznym powstaje szczelina powietrzna. Konstrukcja systemu ociepleń umożliwia wentylację szczeliny powietrznej w celu usunięcia nadmiaru wilgoci, co zmniejsza ilość wilgoci w izolacji. Wady tego systemu obejmują złożoność i konieczność, wraz z użyciem materiałów izolacyjnych, stosowania systemów bocznicowych, które zapewniają niezbędny prześwit dla poruszającego się powietrza.
Znany system wentylacji, w którym szczelina powietrzna przylega bezpośrednio do ściany budynku. Izolację termiczną wykonujemy w postaci paneli trójwarstwowych: wewnętrzna warstwa- materiał termoizolacyjny, warstwy zewnętrzne - aluminium i folia aluminiowa. Taka konstrukcja zabezpiecza izolację przed wnikaniem zarówno wilgoci atmosferycznej, jak i wilgoci z pomieszczeń. Dzięki temu jego właściwości nie ulegają pogorszeniu w żadnych warunkach eksploatacyjnych, co pozwala zaoszczędzić do 20% izolacji w porównaniu z systemami konwencjonalnymi. Wadą tych systemów jest konieczność wentylacji warstwy w celu usunięcia wilgoci migrującej z pomieszczeń budynku. Prowadzi to do pogorszenia właściwości termoizolacyjnych systemu. Oprócz, strata ciepła niższe kondygnacje budynków rosną, ponieważ zimne powietrze wchodzące do warstwy przez otwory w dolnej części systemu potrzebuje trochę czasu, aby nagrzać się do stałej temperatury.
Możliwy jest system izolacji termicznej podobny do tego z zamkniętą szczeliną powietrzną. Należy zwrócić uwagę na fakt, że ruch powietrza w międzywarstwie jest niezbędny tylko do usunięcia wilgoci. Jeżeli problem odprowadzenia wilgoci rozwiążemy w inny sposób, bez wentylacji, otrzymamy system ociepleń z zamkniętą szczeliną powietrzną bez powyższych wad.
Aby rozwiązać ten problem, system ociepleń powinien mieć postać pokazaną na rys. 1. Docieplenie budynku należy wykonać wkładami paroprzepuszczalnymi wykonanymi z: materiał termoizolacyjny,, Na przykład, wełna mineralna. System ociepleń należy ułożyć w taki sposób, aby z międzywarstwy odprowadzana była para wodna, a wewnątrz niej wilgotność w międzywarstwie była poniżej punktu rosy.
1 - ściana budynku; 2 - łączniki; 3 - panele termoizolacyjne; 4 - wkładki paroizolacyjne i termoizolacyjne
Ryż. jeden. Izolacja termiczna z wkładami paroprzepuszczalnymi
Na ciśnienie para nasycona w warstwie możesz wpisać wyrażenie:
Pomijając opór cieplny powietrza w międzywarstwie, średnią temperaturę wewnątrz międzywarstwy określamy wzorem
(2)
gdzie Cyna, Naganiacz- temperatura powietrza odpowiednio wewnątrz budynku i powietrza na zewnątrz około С;
R 1 , R 2 - odpowiednio odporność na przenikanie ciepła ściany i izolację termiczną, m 2 × o C / W.
W przypadku pary migrującej z pomieszczenia przez ścianę budynku możesz napisać równanie:
(3)
gdzie Szpilka, P– ciśnienie cząstkowe par w pomieszczeniu i międzywarstwie, Pa;
S 1 - obszar zewnętrzna ściana budynki, m 2;
k pp1 - współczynnik paroprzepuszczalności ściany, równy:
tutaj R pp1 = m 1 / ja 1 ;
m 1 - współczynnik przepuszczalności pary materiału ściennego, mg / (m × h × Pa);
ja 1 - grubość ściany, m.
Dla pary migrującej ze szczeliny powietrznej przez wkładki paroprzepuszczalne w izolacji cieplnej budynku można zapisać następujące równanie:
(5)
gdzie Dąsać się– ciśnienie cząstkowe pary w powietrzu zewnętrznym, Pa;
S 2 - powierzchnia paroprzepuszczalnych wkładów termoizolacyjnych w ociepleniu budynku, m 2;
k pp2 - współczynnik paroprzepuszczalności wkładów, równy:
tutaj R pp2 \u003d m 2 / ja 2 ;
m 2 - współczynnik paroprzepuszczalności materiału wkładki paroprzepuszczalnej, mg / (m × h × Pa);
ja 2 – grubość wkładki, m.
Zrównanie właściwych części równań (3) i (5) i rozwiązanie otrzymanego równania bilansu par w międzywarstwie względem P, otrzymujemy wartość prężności pary w międzywarstwie w postaci:
(7)
gdzie e = S 2 /S 1 .
Po napisaniu warunku braku kondensacji wilgoci w szczelinie powietrznej w postaci nierówności:
i rozwiązując go uzyskujemy wymaganą wartość stosunku całkowitej powierzchni wkładek paroprzepuszczalnych do powierzchni ściany:
W tabeli 1 przedstawiono dane uzyskane dla niektórych opcji zamykania struktur. W obliczeniach przyjęto, że współczynnik przewodzenia ciepła wkładu paroprzepuszczalnego jest równy współczynnikowi przewodzenia ciepła głównej izolacji cieplnej w układzie.
materiał ścienny | ja 1m | l 1, W / (m × o C) | m 1, mg / (m × h × Pa) | ja 2, m | l 2, W / (m × o C) | m2, mg / (m × h × Pa) | Temperatura, około C | Ciśnienie, Pa | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
P nas | |||||||||||||
cegła silikatowa gazowa | |||||||||||||
cegła ceramiczna | |||||||||||||
Z przykładów podanych w tabeli 1 wynika, że możliwe jest zaprojektowanie izolacji termicznej z zamkniętą szczeliną powietrzną pomiędzy izolacją termiczną a ścianą budynku. W przypadku niektórych konstrukcji ściennych, jak w pierwszym przykładzie z Tabeli 1, można zrezygnować z wkładek paroprzepuszczalnych. W pozostałych przypadkach powierzchnia wkładek paroprzepuszczalnych może być nieznaczna w porównaniu z powierzchnią izolowanej ściany.
W ciągu ostatnich pięćdziesięciu lat projektowanie systemów ociepleń uległo znacznemu rozwojowi i dziś projektanci mają do dyspozycji szeroki wybór materiałów i projektów, od zastosowania słomy po próżniową izolację termiczną. Możliwe jest również zastosowanie aktywnych systemów ociepleń, których cechy pozwalają na włączenie ich w system energetyczny budynków. W takim przypadku właściwości systemu ocieplenia również mogą ulec zmianie w zależności od warunków. środowisko, zapewniając stały poziom strat ciepła z budynku, niezależnie od temperatury zewnętrznej.
Jeśli ustawisz stały poziom strat ciepła Q przez przegrodę budynku wymaganą wartość zmniejszonej odporności na przenikanie ciepła określi wzór
(10)
Takie właściwości może mieć system termoizolacyjny z przezroczystą warstwą zewnętrzną lub z wentylowaną szczeliną powietrzną. W pierwszym przypadku wykorzystywana jest energia słoneczna, aw drugim energia cieplna gruntu może być dodatkowo wykorzystana wraz z gruntowym wymiennikiem ciepła.
W systemie z przeźroczystą izolacją termiczną przy niskim położeniu słońca jego promienie przechodzą prawie bez strat do ściany, ogrzewając ją, zmniejszając tym samym straty ciepła z pomieszczenia. W czas letni, gdy słońce znajduje się wysoko nad horyzontem, promienie słoneczne prawie całkowicie odbijają się od ściany budynku, zapobiegając w ten sposób przegrzaniu budynku. Aby zmniejszyć odwrotność Przepływ ciepła warstwa termoizolacyjna wykonana jest w postaci struktury plastra miodu, która pełni rolę syfonu na promienie słoneczne. Wadą takiego systemu jest brak możliwości redystrybucji energii wzdłuż elewacji budynku oraz brak efektu kumulacji. Ponadto wydajność tego systemu zależy bezpośrednio od poziomu aktywności słonecznej.
Zdaniem autorów idealny system ociepleń powinien w pewnym stopniu przypominać żywy organizm i zmieniać swoje właściwości w szerokim zakresie w zależności od warunków środowiskowych. Gdy temperatura na zewnątrz spada, system ociepleń powinien ograniczać straty ciepła z budynku, a przy wzroście temperatury zewnętrznej jego opór cieplny może się zmniejszyć. Podczas lata energia słoneczna do budynku powinny również zależeć od warunków zewnętrznych.
Zaproponowany system ociepleń pod wieloma względami posiada sformułowane powyżej właściwości. Na ryc. 2a przedstawia schemat ściany z proponowanym systemem ocieplenia, na ryc. 2b - wykres temperatury w warstwie termoizolacyjnej bez iz obecnością szczeliny powietrznej.
Warstwa termoizolacyjna wykonana jest z wentylowanej szczeliny powietrznej. Gdy powietrze porusza się w nim o temperaturze wyższej niż w odpowiednim punkcie na wykresie, wartość gradientu temperatury w warstwie termoizolacji od ściany do międzywarstwy maleje w porównaniu do izolacji termicznej bez międzywarstwy, co zmniejsza straty ciepła od budowanie przez ścianę. Należy przy tym pamiętać, że zmniejszenie strat ciepła z budynku będzie kompensowane ciepłem oddanym przez przepływ powietrza w międzywarstwie. Oznacza to, że temperatura powietrza na wylocie międzywarstwy będzie niższa niż na wlocie.
Ryż. 2. Schemat systemu ociepleń (a) i wykres temperatury (b)
Fizyczny model problemu obliczania strat ciepła przez ścianę ze szczeliną powietrzną pokazano na ryc. 3. Równanie bilansu cieplnego dla tego modelu ma postać:
Ryż. 3. Schemat obliczeń strat ciepła przez przegrodę budynku
Przy obliczaniu przepływów ciepła bierze się pod uwagę przewodzące, konwekcyjne i radiacyjne mechanizmy wymiany ciepła:
gdzie Q 1 - przepływ ciepła z pomieszczenia do wewnętrzna powierzchnia przegroda budowlana, W / m 2;
Q 2 - przepływ ciepła przez ścianę główną, W / m 2;
Q 3 - przepływ ciepła przez szczelinę powietrzną, W/m2;
Q 4 – strumień ciepła przez warstwę izolacji termicznej za przekładką, W/m 2 ;
Q 5 - przepływ ciepła z zewnętrznej powierzchni otaczającej konstrukcji do atmosfery, W / m 2;
T 1 , T 2, - temperatura na powierzchni ściany, o C;
T 3 , T 4 – temperatura na powierzchni międzywarstwy, о С;
Tk, Ta- temperatura odpowiednio w pomieszczeniu i powietrzu zewnętrznym około С;
s jest stałą Stefana-Boltzmanna;
l 1, l 2 - przewodność cieplna odpowiednio ściany głównej i izolacji termicznej, W / (m × o C);
e 1 , e 2 , e 12 - odpowiednio emisyjność wewnętrznej powierzchni ściany, zewnętrznej powierzchni warstwy izolacji termicznej i zmniejszona emisyjność powierzchni szczeliny powietrznej;
a in, a n, a 0 - współczynnik przenikania ciepła odpowiednio na wewnętrznej powierzchni ściany, na zewnętrznej powierzchni izolacji termicznej i na powierzchniach ograniczających szczelinę powietrzną, W / (m 2 × o C).
Wzór (14) zapisano dla przypadku, gdy powietrze w międzywarstwie jest nieruchome. W przypadku powietrza o temperaturze T ty zamiast Q 3, rozważane są dwa przepływy: od wdmuchiwanego powietrza do ściany:
i od wdmuchiwanego powietrza do ekranu:
Następnie układ równań dzieli się na dwa układy:
Współczynnik przenikania ciepła wyrażony jest liczbą Nusselta:
gdzie L- charakterystyczny rozmiar.
Wzory do obliczania liczby Nusselta przyjmowano w zależności od sytuacji. Przy obliczaniu współczynnika przenikania ciepła na wewnętrznej i powierzchnie zewnętrzne zawierające struktury użyte formuły z:
gdzie Ra= Pr×Gr – kryterium Rayleigha;
Gr= g×b ×D T× L 3 /n 2 to liczba Grashof.
Przy określaniu liczby Grashofa jako charakterystyczną różnicę temperatur przyjęto różnicę między temperaturą ściany a temperaturą powietrza otoczenia. Za charakterystyczne wymiary przyjęto: wysokość ściany i grubość warstwy.
Przy obliczaniu współczynnika przenikania ciepła a 0 w zamkniętej szczelinie powietrznej posłużono się następującym wzorem do obliczenia liczby Nusselta:
(22)
Jeśli powietrze wewnątrz przekładki się poruszało, do obliczenia liczby Nusselta używano prostszego wzoru z:
(23)
gdzie Re = v×d /n to liczba Reynoldsa;
d jest grubością szczeliny powietrznej.
Wartości liczby Prandtla Pr, lepkości kinematycznej n oraz współczynnika przewodności cieplnej powietrza l w zależności od temperatury obliczono przez interpolację liniową wartości tabelarycznych z . Układy równań (11) lub (19) rozwiązywano numerycznie przez iteracyjne udokładnianie względem temperatur T 1 , T 2 , T 3 , T 4 . Do symulacji numerycznej wybrano system ociepleń oparty na termoizolacji zbliżonej do styropianu o współczynniku przewodzenia ciepła 0,04 W/(m 2 × o C). Przyjęto temperaturę powietrza na wlocie międzywarstwy 8°C, całkowita grubość warstwy termoizolacyjnej 20 cm, grubość międzywarstwy d- 1 cm.
Na ryc. 4 przedstawia wykresy jednostkowych strat ciepła przez warstwę izolacyjną konwencjonalnego izolatora cieplnego w obecności zamkniętej warstwy termoizolacyjnej iz wentylowaną warstwą powietrza. Zamknięta szczelina powietrzna prawie nie poprawia właściwości termoizolacyjnych. W rozważanym przypadku obecność warstwy termoizolacyjnej z ruchomym przepływem powietrza ponad dwukrotnie zwiększa straty ciepła przez ścianę przy temperaturze zewnętrznej minus 20 ° C. Równoważna wartość oporu przenikania ciepła takiej izolacji cieplnej dla temperatura ta wynosi 10,5 m2×°C/W, co odpowiada warstwie styropianu o grubości ponad 40,0 cm.
D d= 4 cm przy spokojnym powietrzu; rząd 3 - prędkość powietrza 0,5 m/s
Ryż. 4. Wykresy zależności jednostkowych strat ciepła
Skuteczność systemu izolacji termicznej wzrasta wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej. Przy temperaturze powietrza na zewnątrz 4°C sprawność obu systemów jest taka sama. Dalszy wzrost temperatury sprawia, że użytkowanie systemu jest niewłaściwe, gdyż prowadzi do wzrostu poziomu strat ciepła z budynku.
Na ryc. 5 przedstawia zależność temperatury zewnętrznej powierzchni ściany od temperatury powietrza zewnętrznego. Według ryc. 5, obecność szczeliny powietrznej zwiększa temperaturę zewnętrznej powierzchni ściany przy ujemnej temperaturze zewnętrznej w porównaniu z konwencjonalną izolacją termiczną. Dzieje się tak, ponieważ poruszające się powietrze oddaje ciepło zarówno wewnętrznej, jak i zewnętrznej warstwie izolacji termicznej. Przy wysokich temperaturach powietrza zewnętrznego taki system izolacji termicznej pełni rolę warstwy chłodzącej (patrz rys. 5).
rząd 1 - zwykła izolacja termiczna, D= 20 cm; rząd 2 - w izolacji termicznej szczelina powietrzna o szerokości 1 cm, d= 4 cm, prędkość powietrza 0,5 m/s
Ryż. 5. Zależność temperatury zewnętrznej powierzchni ścianyod temperatury powietrza zewnętrznego
Na ryc. 6 przedstawia zależność temperatury na wylocie międzywarstwy od temperatury powietrza zewnętrznego. Powietrze w międzywarstwie schładzając się oddaje swoją energię otaczającym ją powierzchniom.
Ryż. 6. Zależność temperatury na wyjściu międzywarstwyod temperatury powietrza zewnętrznego
Na ryc. 7 przedstawia zależność strat ciepła od grubości zewnętrznej warstwy izolacji termicznej przy minimalnej temperaturze zewnętrznej. Według ryc. 7, minimalna utrata ciepła jest obserwowana w d= 4 cm.
Ryż. 7. Zależność strat ciepła od grubości zewnętrznej warstwy izolacji termicznej przy minimalnej temperaturze zewnętrznej
Na ryc. 8 przedstawia zależność strat ciepła dla temperatury zewnętrznej minus 20°C od prędkości powietrza w międzywarstwie o różnej grubości. Wzrost prędkości powietrza powyżej 0,5 m/s nie wpływa znacząco na właściwości izolacji termicznej.
Rząd 1 - d= 16 cm; rząd 2 - d= 18 cm; rząd 3 - d= 20 cm
Ryż. osiem. Zależność strat ciepła od prędkości powietrzao różnej grubości warstwy powietrza
Należy zwrócić uwagę na fakt, że wentylowana warstwa powietrza pozwala skutecznie kontrolować poziom strat ciepła przez powierzchnię ściany poprzez zmianę prędkości powietrza w zakresie od 0 do 0,5 m/s, co jest niemożliwe przy konwencjonalnej izolacji termicznej. Na ryc. Rysunek 9 przedstawia zależność prędkości powietrza od temperatury zewnętrznej dla stałego poziomu strat ciepła przez ścianę. Takie podejście do ochrony termicznej budynków pozwala na zmniejszenie zużycia energii. system wentylacji wraz ze wzrostem temperatury zewnętrznej.
Ryż. dziewięć. Zależność prędkości powietrza od temperatury zewnętrznej dla stałego poziomu strat ciepła
Przy tworzeniu rozważanego w artykule systemu ociepleń głównym zagadnieniem jest źródło energii do podniesienia temperatury pompowanego powietrza. Jako takie źródło ma odbierać ciepło gruntu pod budynkiem za pomocą gruntowego wymiennika ciepła. Dla bardziej efektywnego wykorzystania energii gruntu zakłada się, że system wentylacyjny w warstwie powietrza powinien być zamknięty, bez zasysania powietrza atmosferycznego. Ponieważ temperatura powietrza wchodzącego do systemu w zimowy czas, poniżej temperatury gruntu, problem kondensacji wilgoci tutaj nie występuje.
Bardzo efektywne wykorzystanie Autorzy widzą taki system w połączeniu wykorzystania dwóch źródeł energii: słonecznej i ciepła gruntowego. Jeśli zwrócimy się do wcześniej wspomnianych systemów z przezroczystą warstwą termoizolacyjną, staje się oczywiste, że autorzy tych systemów dążą do realizacji idei diody termicznej w taki czy inny sposób, czyli do rozwiązania problemu kierunkowe przekazywanie energii słonecznej do ściany budynku, przy jednoczesnym podejmowaniu działań zapobiegających ruchowi przepływu energii cieplnej w przeciwnym kierunku.
Zewnętrzną warstwę pochłaniającą można pomalować ciemny kolor metalowy talerz. A drugą warstwą pochłaniającą może być szczelina powietrzna w izolacji termicznej budynku. Powietrze poruszające się w międzywarstwie, zamykające się przez gruntowy wymiennik ciepła, w słoneczna pogoda ogrzewa grunt, akumuluje energię słoneczną i rozprowadza ją wzdłuż elewacji budynku. Ciepło z warstwy zewnętrznej do warstwy wewnętrznej można przenosić za pomocą diod termicznych wykonanych na rurkach cieplnych z przejściami fazowymi.
Proponowany system ociepleń o kontrolowanych właściwościach termofizycznych opiera się zatem na konstrukcji z warstwą termoizolacyjną o trzech cechach:
- wentylowaną warstwę powietrza równoległą do przegród zewnętrznych budynku;
jest źródłem energii dla powietrza wewnątrz międzywarstwy;
– system kontroli parametrów przepływu powietrza w międzywarstwie w zależności od warunków zewnętrznych warunki pogodowe i temperatura pokojowa.
Jeden z opcje konstrukcja - zastosowanie transparentnego systemu ociepleń. W takim przypadku system ocieplenia należy uzupełnić o kolejną szczelinę powietrzną przylegającą do ściany budynku i komunikującą się ze wszystkimi ścianami budynku, jak pokazano na rys. dziesięć.
System ociepleń pokazany na ryc. 10 ma dwie przestrzenie powietrzne. Jeden z nich znajduje się pomiędzy izolacją termiczną a przezroczystym ogrodzeniem i służy do zapobiegania przegrzewaniu się budynku. W tym celu istnieją zawory powietrzne, łącząc warstwę z powietrzem zewnętrznym na górze i na dole płyty termoizolacyjnej. W okresie letnim oraz w okresach dużej aktywności słonecznej, gdy istnieje niebezpieczeństwo przegrzania budynku, klapy otwierają się, zapewniając wentylację powietrzem zewnętrznym.
Ryż. dziesięć. Przezroczysty system izolacji termicznej z wentylowaną szczeliną powietrzną
Druga szczelina powietrzna przylega do ściany budynku i służy do transportu energii słonecznej w przegródce budynku. Taka konstrukcja pozwoli na wykorzystanie energii słonecznej przez całą powierzchnię budynku w ciągu dnia, zapewniając ponadto efektywną akumulację energii słonecznej, gdyż cała kubatura ścian budynku pełni funkcję akumulatora.
Istnieje również możliwość zastosowania w systemie tradycyjnej izolacji termicznej. W takim przypadku gruntowy wymiennik ciepła może służyć jako źródło energii cieplnej, jak pokazano na ryc. jedenaście.
Ryż. jedenaście. System ociepleń z gruntowym wymiennikiem ciepła
Jako inną opcję można w tym celu zaproponować emisje z wentylacji budynku. W tym przypadku, aby zapobiec kondensacji wilgoci w międzywarstwie, konieczne jest przepuszczenie usuwanego powietrza przez wymiennik ciepła i wpuszczenie powietrza zewnętrznego ogrzanego w wymienniku ciepła do międzywarstwy. Z warstwy pośredniej powietrze może dostać się do pomieszczenia w celu wentylacji. Powietrze jest ogrzewane, przechodząc przez gruntowy wymiennik ciepła i oddaje swoją energię przegródce budynku.
Niezbędnym elementem systemu ocieplenia powinien być: system automatyczny zarządzanie jego właściwościami. Na ryc. 12 to schemat blokowy systemu sterowania. Sterowanie opiera się na analizie informacji z czujników temperatury i wilgotności poprzez zmianę trybu pracy lub wyłączenie wentylatora oraz otwieranie i zamykanie przepustnic powietrza.
Ryż. 12. Schemat blokowy systemu sterowania
Schemat blokowy algorytmu działania systemu wentylacyjnego o kontrolowanych właściwościach przedstawiono na rys. trzynaście.
Na etap początkowy działanie systemu sterowania (patrz rys. 12) na podstawie zmierzonych wartości temperatury zewnętrznej i wewnętrznej, jednostka sterująca oblicza temperaturę w szczelinie powietrznej dla stanu nieruchomego powietrza. Wartość tę porównuje się z temperaturą powietrza w warstwie elewacji południowej podczas projektowania systemu ocieplenia, jak na rys. 10 lub w gruntowym wymienniku ciepła - przy projektowaniu systemu ociepleń, jak na ryc. 11. Jeżeli obliczona temperatura jest większa lub równa temperaturze zmierzonej, wentylator pozostaje wyłączony, a przepustnice powietrza w międzywarstwie są zamknięte.
Ryż. trzynaście. Schemat blokowy algorytmu pracy systemu wentylacyjnego z zarządzanymi właściwościami
Jeżeli obliczona temperatura jest niższa od zmierzonej, należy włączyć wentylator cyrkulacyjny i otworzyć przepustnice. W tym przypadku energia ogrzanego powietrza jest przekazywana do konstrukcji ścian budynku, zmniejszając zapotrzebowanie na energię cieplną do ogrzewania. Jednocześnie mierzona jest wartość wilgotności powietrza w międzywarstwie. Jeżeli wilgotność zbliża się do punktu rosy, otwiera się przepustnica łącząca szczelinę powietrzną z powietrzem zewnętrznym, co zapewnia, że wilgoć nie kondensuje się na powierzchni ścianek szczeliny.
Zaproponowany system izolacji termicznej pozwala więc na realną kontrolę właściwości termicznych.
Schemat eksperymentu pokazano na ryc. 14. Układ systemu ociepleń montowany jest na ceglanej ścianie pomieszczenia w górnej części szybu windy. Układ składa się z izolacji termicznej stanowiącej paroszczelne płyty termoizolacyjne (jedna powierzchnia to aluminium o grubości 1,5 mm; druga to folia aluminiowa) wypełnionej pianką poliuretanową o grubości 3,0 cm o współczynniku przewodzenia ciepła 0,03 W/(m2×o C). Rezystancja płytowa przenikania ciepła - 1,0 m 2 × o C/W, ceglana ściana- 0,6 m2 × o C/W. Pomiędzy płytami termoizolacyjnymi a powierzchnią przegród zewnętrznych budynku znajduje się szczelina powietrzna o grubości 5 cm warunki temperaturowe i ruchu przepływu ciepła przez otaczającą konstrukcję, zainstalowano w nim czujniki temperatury i przepływu ciepła.
Ryż. czternaście. Schemat eksperymentalnego systemu z kontrolowaną izolacją termiczną
Zdjęcie zainstalowanego systemu dociepleń z doprowadzeniem energii z układu odzysku ciepła wywiewnego z wentylacji przedstawiono na rys. piętnaście.
Dodatkową energię wewnątrz warstwy dostarcza powietrze pobierane na wylocie układu odzysku ciepła z emisji wentylacyjnych budynku. Emisje wentylacyjne zostały pobrane z wyjścia szyb wentylacyjny budynek Przedsiębiorstwa Państwowego „Instytut NIPTIS im. Ataeva SS zostały doprowadzone do pierwszego wejścia rekuperatora (patrz rys. 15a). Powietrze było dostarczane z warstwy wentylacyjnej do drugiego wlotu rekuperatora i ponownie do warstwy wentylacyjnej z drugiego wylotu rekuperatora. Powietrze wywiewane z wentylacji nie może być dostarczane bezpośrednio do szczeliny powietrznej ze względu na niebezpieczeństwo kondensacji w niej wilgoci. Dlatego emisje wentylacyjne budynku najpierw przechodziły przez wymiennik ciepła-rekuperator, którego drugi wlot odbierał powietrze z międzywarstwy. W wymienniku ciepła została podgrzana i za pomocą wentylatora doprowadzona do szczeliny powietrznej instalacji wentylacyjnej poprzez kołnierz zamontowany w dolnej części panelu termoizolacyjnego. Poprzez drugi kołnierz w górnej części izolacji termicznej usunięto powietrze z panelu i zamknęło cykl jego ruchu na drugim wlocie wymiennika ciepła. W trakcie pracy rejestrowano informacje otrzymywane z czujników temperatury i przepływu ciepła zainstalowanych zgodnie ze schematem z rys. 1. czternaście.
Do sterowania trybami pracy wentylatorów oraz rejestracji i rejestracji parametrów eksperymentu wykorzystano specjalną jednostkę sterująco-przetwarzającą.
Na ryc. 16 przedstawia wykresy zmian temperatury: powietrza na zewnątrz, powietrza w pomieszczeniu i powietrza w różne części międzywarstwy. Od godziny 7.00 do 13.00 system wchodzi w tryb stacjonarny. Różnica pomiędzy temperaturą na wlocie powietrza do przekładki (czujnik 6) a temperaturą na jej wylocie (czujnik 5) okazała się wynosić około 3°C, co świadczy o zużyciu energii z przepływającego powietrza.
a) | b) |
Ryż. szesnaście. Wykresy temperatur: a - powietrze zewnętrzne i powietrze wewnętrzne;b - powietrze w różnych częściach międzywarstwy
Na ryc. 17 przedstawia wykresy zależności czasowej temperatury powierzchni ściany i izolacji termicznej oraz temperatury i przepływu ciepła przez powierzchnię otaczającą budynek. Na ryc. 17b wyraźnie zaznacza się spadek strumienia ciepła z pomieszczenia po doprowadzeniu ogrzanego powietrza do warstwy wentylacyjnej.
a) | b) |
Ryż. 17. Wykresy w funkcji czasu: a - temperatura powierzchni ściany i izolacji termicznej;b - temperatura i przepływ ciepła przez powierzchnię zabudowy budynku
Uzyskane przez autorów wyniki eksperymentalne potwierdzają możliwość kontrolowania właściwości izolacji termicznej warstwą wentylowaną.
1 Ważny element jego powłoką są budynki energooszczędne. Główne kierunki rozwoju ograniczania strat ciepła budynków przez przegrody budowlane związane są z aktywną izolacją termiczną, kiedy przegrody budowlane odgrywają istotną rolę w kształtowaniu parametrów środowiska wewnętrznego pomieszczeń. Bardzo dobry przykład może służyć zamykająca konstrukcja ze szczeliną powietrzną.
2 Autorzy zaproponowali projekt ocieplenia z zamkniętą szczeliną powietrzną pomiędzy ociepleniem a ścianą budynku. Aby zapobiec kondensacji wilgoci w warstwie powietrza bez pogorszenia właściwości termoizolacyjnych, rozważa się możliwość zastosowania w izolacji termicznej wkładów paroprzepuszczalnych. Opracowano metodę obliczania powierzchni wkładów w zależności od warunków użytkowania izolacji termicznej. W przypadku niektórych konstrukcji ściennych, jak w pierwszym przykładzie z Tabeli 1, można zrezygnować z wkładek paroprzepuszczalnych. W innych przypadkach powierzchnia wkładek paroprzepuszczalnych może być nieznaczna w stosunku do powierzchni izolowanej ściany.
3 Opracowano metodę obliczania charakterystyk cieplnych i projektowania systemu ociepleń o kontrolowanych właściwościach cieplnych. Konstrukcja wykonana w postaci systemu z wentylowaną szczeliną powietrzną pomiędzy dwiema warstwami izolacji termicznej. Przemieszczając się w warstwie powietrza o temperaturze wyższej niż w odpowiednim punkcie ściany przy tradycyjnym systemie ociepleń, wielkość gradientu temperatury w warstwie ocieplenia od ściany do warstwy zmniejsza się w porównaniu z ociepleniem bez warstwy , co zmniejsza straty ciepła z budynku przez ścianę. Jako energię do podwyższenia temperatury pompowanego powietrza można wykorzystać ciepło gruntu pod budynkiem za pomocą gruntowego wymiennika ciepła lub energię słoneczną. Opracowano metody obliczania charakterystyk takiego systemu. Uzyskano eksperymentalne potwierdzenie realności zastosowania systemu ociepleń o kontrolowanej charakterystyce termicznej budynków.
1. Bogoslovsky, V. N. Fizyka termiczna konstrukcji / V. N. Bogoslovsky. - Petersburg: AVOK-NORTH-WEST, 2006. - 400 pkt.
2. Systemy ociepleń budynków: TKP.
4. Projekt i montaż systemu ociepleń z wentylowaną szczeliną powietrzną na bazie trójwarstwowych płyt elewacyjnych: R 1.04.032.07. - Mińsk, 2007. - 117 s.
5. Danilevsky, LN W kwestii zmniejszania strat ciepła w budynku. Doświadczenie współpracy białorusko-niemieckiej w budownictwie / LN Danilevsky. - Mińsk: Strinko, 2000. - S. 76, 77.
6. Alfred Kerschberger „Solares Bauen mit transparenter Warmedammung”. Systeme, Wirtschaftlichkeit, Perspektiven, BAUVERLAG GMBH, WEISBADEN UND BERLIN.
7. Die ESA-Solardassade – Dammen mit Licht / ESA-Energiesysteme, 3. Passivhaustagung 19 do 21 lutego 1999. Bregenz. -R. 177–182.
8. Peter O. Braun, Innovative Gebaudehullen, Warmetechnik, 9, 1997, s. 510-514.
9. Dom pasywny jako adaptacyjny system podtrzymywania życia: streszczenia stażysty. naukowe i techniczne por. „Od sanitacji termicznych budynków do dom pasywny. Problemy i rozwiązania” / L. N. Danilevsky. - Mińsk, 1996. - S. 32-34.
10. Izolacja termiczna o właściwościach kontrolowanych dla budynków o małych stratach ciepła: sob. tr. /SE „Instytut NIPTIS im. Ataeva S. S. ”; L. N. Danilewski. - Mińsk, 1998. - S. 13-27.
11. Danilevsky, L. System izolacji termicznej o kontrolowanych właściwościach dla domu pasywnego / L. Danilevsky // Architektura i budownictwo. - 1998. - nr 3. - S. 30, 31.
12. O. G. Martynenko, Swobodny konwekcyjny transfer ciepła. Informator / O. G. Martynenko, Yu A. Sokovishin. - Mińsk: Nauka i technika, 1982. - 400 s.
13. Micheev, M. A. Podstawy wymiany ciepła / M. A. Mikheev, I. M. Mikheeva. – M.: Energia, 1977. – 321 s.
14. Zewnętrzna wentylowana obudowa budynku: Pat. 010822 Evraz. Urząd Patentowy, IPC (2006.01) Е04В 2/28, Е04В 1/70 / L. N. Danilevsky; wnioskujące Przedsiębiorstwo Państwowe „NIPTIS Institute im Ataeva S.S. - nr 20060978; grud. 05.10.2006; wyd. 30 grudnia 2008 // Bull. Eurazjatycki Urząd Patentowy. - 2008r. - nr 6.
15. Obudowa zewnętrzna wentylowana budynku: Pat. 11343 Rep. Białoruś, IPC (2006) E04B1 / 70, E04B2 / 28 / L. N. Danilevsky; wnioskujące Przedsiębiorstwo Państwowe „NIPTIS Institute im Ataeva S.S. - nr 20060978; grud. 05.10.2006; wyd. 30.12.2008 // Afitsyyny bul. / Krajowy ośrodek intelektualny. Ułasnasti. – 2008.
Test
o fizyce cieplnej nr 11
Opór cieplny szczeliny powietrznej
1. Wykazać, że linia spadku temperatury grubości ogrodzenia wielowarstwowego we współrzędnych „temperatura – opór cieplny” jest linią prostą
2. Od czego zależy opór cieplny szczeliny powietrznej i dlaczego?
3. Przyczyny powodujące występowanie różnicy ciśnień po jednej i drugiej stronie ogrodzenia
Odporna na temperaturę osłona międzywarstwowa powietrza
1. Wykazać, że linia spadku temperatury grubości ogrodzenia wielowarstwowego we współrzędnych „temperatura – opór cieplny” jest linią prostą
Korzystając z równania oporu przenikania ciepła ogrodzenia można określić grubość jednej z jego warstw (najczęściej izolacji – materiału o najniższej przewodności cieplnej), przy której ogrodzenie będzie miało zadaną (wymaganą) wartość przenikania ciepła opór. Następnie wymagany opór izolacji można obliczyć jako, gdzie jest sumą oporów cieplnych warstw o znanej grubości, oraz minimalna grubość grzejnik - tak :. Do dalszych obliczeń grubość izolacji należy zaokrąglić w górę do wielokrotności ujednoliconych (fabrycznych) wartości grubości danego materiału. Np. grubość cegły jest wielokrotnością połowy jej długości (60 mm), grubość warstw betonu jest wielokrotnością 50 mm, a grubość warstw innych materiałów jest wielokrotnością 20 lub 50 mm, w zależności na etapie, z którym są wykonywane w fabrykach. Przy przeprowadzaniu obliczeń wygodnie jest stosować rezystancje ze względu na fakt, że rozkład temperatury na rezystancje będzie liniowy, co oznacza, że wygodnie jest przeprowadzać obliczenia graficznie. W tym przypadku kąt nachylenia izotermy do horyzontu w każdej warstwie jest taki sam i zależy tylko od stosunku różnicy między obliczonymi temperaturami a oporem przenikania ciepła konstrukcji. A tangens kąta nachylenia to nic innego jak gęstość strumienia ciepła przechodzącego przez to ogrodzenie: .
W warunkach stacjonarnych gęstość strumienia ciepła jest stała w czasie, a więc gdzie R X- wytrzymałość części konstrukcji, w tym odporność na przenoszenie ciepła powierzchni wewnętrznej oraz opór cieplny warstw konstrukcji od warstwy wewnętrznej do płaszczyzny, na której szukana jest temperatura.
Następnie. Np. temperaturę pomiędzy drugą i trzecią warstwą konstrukcji można określić następująco: .
Zmniejszone opory na przenoszenie ciepła niejednorodnych konstrukcji osłonowych lub ich przekrojów (fragmentów) należy określić z księgi referencyjnej, obniżone opory płaskich konstrukcji osłonowych z wtrąceniami przewodzącymi ciepło należy również określić z księgi referencyjnej.
2. Od czego zależy opór cieplny szczeliny powietrznej i dlaczego?
Oprócz przenoszenia ciepła przez przewodnictwo cieplne i konwekcję w szczelinie powietrznej istnieje również bezpośrednie promieniowanie pomiędzy powierzchniami, które ogranicza szczelinę powietrzną.
Równanie przenikania ciepła przez promieniowanie: , gdzie b ja - współczynnik przenikania ciepła przez promieniowanie, który w większym stopniu zależy od materiałów powierzchni przekładek (im niższe współczynniki promieniowania materiałów, tym niższe i b grunt Średnia temperatura powietrze w międzywarstwie (wraz ze wzrostem temperatury wzrasta współczynnik przenikania ciepła przez promieniowanie).
Więc gdzie ja eq - równoważny współczynnik przewodności cieplnej warstwy powietrza. Porozumiewawczy ja eq, możliwe jest określenie oporu cieplnego szczeliny powietrznej. Jednak opór R vp można również określić na podstawie książki referencyjnej. Zależą one od grubości warstwy powietrza, temperatury w niej powietrza (dodatnia lub ujemna) oraz rodzaju warstwy (pionowa lub pozioma). Ilość ciepła przenoszonego przez przewodnictwo cieplne, konwekcję i promieniowanie przez pionowe szczeliny powietrzne można oszacować z poniższej tabeli.
|
Grubość warstwy, mm |
Gęstość strumienia ciepła, W / m 2 |
Ilość ciepła przekazanego w % |
Równoważny współczynnik przewodności cieplnej, m o C / W |
Opór cieplny przekładki, W / m 2o C |
|||
|
przewodność cieplna |
konwekcja |
promieniowanie |
|||||
|
Uwaga: wartości podane w tabeli odpowiadają temperaturze powietrza w międzywarstwie równej 0 o C, różnicy temperatur na jej powierzchniach 5 o C oraz emisyjności powierzchni C = 4,4. |
Dlatego przy projektowaniu przegród zewnętrznych ze szczelinami powietrznymi należy wziąć pod uwagę:
1) zwiększenie grubości szczeliny powietrznej ma niewielki wpływ na zmniejszenie ilości przechodzącego przez nią ciepła, a cienkie warstwy (3-5 cm) są wydajne termicznie;
2) bardziej racjonalne jest wykonanie kilku warstw o małej grubości w ogrodzeniu niż jednej warstwy o dużej grubości;
3) celowe jest wypełnienie grubych warstw materiałami słabo przewodzącymi ciepło w celu zwiększenia odporności termicznej ogrodzenia;
4) warstwa powietrza musi być zamknięta i nie komunikować się z powietrzem zewnętrznym, tzn. warstwy pionowe muszą być blokowane przez przesłony poziome na poziomie stropów międzykondygnacyjnych (częstsze blokowanie warstw na wysokości nie ma znaczenia praktycznego). W przypadku konieczności montażu warstw wentylowanych powietrzem zewnętrznym podlegają one specjalnej kalkulacji;
5) ze względu na to, że główna część ciepła przechodzącego przez szczelinę powietrzna jest przekazywana przez promieniowanie, pożądane jest umieszczenie warstw bliżej na zewnątrz ogrodzenie, co zwiększa ich odporność termiczną;
6) dodatkowo zaleca się pokrycie cieplejszej powierzchni przekładki materiałem o niskiej emisyjności (np. folią aluminiową), co znacznie zmniejsza strumień promieniowania. Pokrycie obu powierzchni takim materiałem praktycznie nie zmniejsza wymiany ciepła.
3. Przyczyny powodujące występowanie różnicy ciśnień po jednej i drugiej stronie ogrodzenia
Zimą powietrze w ogrzewanych pomieszczeniach ma wyższą temperaturę niż powietrze zewnętrzne, dlatego powietrze zewnętrzne ma większą masę objętościową (gęstość) w porównaniu z powietrzem wewnętrznym. Ta różnica wagi wolumetryczne powietrza i tworzy różnicę w jego ciśnieniu po obu stronach ogrodzenia (ciśnienie cieplne). Powietrze dostaje się do pomieszczenia przez dolną część jego zewnętrznych ścian i opuszcza je przez górną część. W przypadku szczelności ogrodzenia górnego i dolnego oraz przy zamkniętych otworach różnica ciśnień powietrza osiąga maksymalne wartości przy podłodze i pod stropem i jest równa zeru w połowie wysokości pomieszczenia ( strefa neutralna).
Strumień ciepła przechodzący przez ogrodzenie. Odporność na pochłanianie ciepła i przenoszenie ciepła. Gęstość strumienia ciepła. Odporność termiczna ogrodzenia. Rozkład temperatury na rezystancjach. Racjonowanie odporności na przenoszenie ciepła ogrodzeń.
test, dodano 23.01.2012
Przenoszenie ciepła przez szczelinę powietrzną. Niski współczynnik przewodności cieplnej powietrza w porach materiały budowlane. Podstawowe zasady projektowania zamkniętych szczelin powietrznych. Środki zwiększające temperaturę wewnętrznej powierzchni ogrodzenia.
streszczenie, dodane 23.01.2012
Odporność na tarcie w maźnicach lub łożyskach półosi trolejbusów. Naruszenie symetrii rozkładu odkształceń na powierzchni koła i szyny. Odporność na ruch z ekspozycji na powietrze. Wzory do wyznaczania rezystywności.
wykład, dodany 14.08.2013
Badanie możliwych środków w celu podwyższenia temperatury wewnętrznej powierzchni ogrodzenia. Wyznaczenie wzoru na obliczanie oporu na przenikanie ciepła. Szacowana temperatura powietrza na zewnątrz i przenikanie ciepła przez obudowę. Współrzędne temperatury i grubości.
test, dodano 24.01.2012
Projekt zabezpieczenia przekaźnika linii elektroenergetycznej. Obliczanie parametrów linii przesyłowych. Specyficzna rezystancja indukcyjna. Reaktywna i specyficzna przewodność pojemnościowa linii powietrza. Wyznaczanie trybu maksymalnego awaryjnego przy jednofazowym prądzie zwarciowym.
praca semestralna, dodana 02.04.2016
Równanie różniczkowe przewodzenia ciepła. warunki jednoznaczności. Przepływ ciepła właściwy Opór cieplny przewodności cieplnej trójwarstwowej ściany płaskiej. Graficzna metoda wyznaczania temperatur między warstwami. Definicja stałych całkowania.
prezentacja, dodana 18.10.2013
Wpływ liczby Biota na rozkład temperatury w płytce. Wewnętrzny, zewnętrzny opór cieplny korpusu. Zmiana energii (entalpii) płyty w okresie jej całkowitego nagrzania, schłodzenia. Ilość ciepła oddawana przez płytę podczas chłodzenia.
prezentacja, dodano 15.03.2014
Utrata ciśnienia spowodowana tarciem w rurociągach poziomych. Całkowita utrata głowy jako suma oporów tarcia i lokalny opór. Utrata ciśnienia podczas ruchu cieczy w aparatach. Siła oporu ośrodka podczas ruchu kulistej cząstki.
prezentacja, dodano 29.09.2013
Sprawdzanie właściwości termoizolacyjnych ogrodzeń zewnętrznych. Sprawdź, czy nie ma kondensacji na wewnętrznej powierzchni ścian zewnętrznych. Obliczanie ciepła do ogrzania powietrza dostarczanego przez infiltrację. Wyznaczanie średnic rurociągów. Odporność termiczna.
praca semestralna, dodano 22.01.2014
Rezystancja elektryczna - podstawowa charakterystyka elektryczna konduktor. Uwzględnienie pomiaru rezystancji przy stałej i prąd przemienny. Badanie metody amperomierz-woltomierz. Wybór metody, w której błąd będzie minimalny.
Ze względu na niską przewodność cieplną powietrza szczeliny powietrzne są często wykorzystywane jako izolacja termiczna. Szczelina powietrzna może być uszczelniona lub wentylowana, w tym ostatnim przypadku nazywana jest odpowietrznikiem. Gdyby powietrze znajdowało się w stanie spoczynku, opór cieplny byłby bardzo wysoki, jednak na skutek wymiany ciepła przez konwekcję i promieniowanie opór warstw powietrza spada.
Konwekcja w szczelinie powietrznej. Podczas wymiany ciepła pokonywany jest opór dwóch warstw granicznych (patrz rys. 4.2), więc współczynnik przenikania ciepła zmniejsza się o połowę. W pionowych szczelinach powietrznych, jeśli grubość jest współmierna do wysokości, pionowe prądy powietrza poruszają się bez zakłóceń. W cienkich warstwach powietrza są one wzajemnie hamowane i tworzą wewnętrzne obwody cyrkulacyjne, których wysokość zależy od szerokości.
Ryż. 4.2 - Schemat wymiany ciepła w zamkniętej szczelinie powietrznej: 1 - przez konwekcję; 2 - promieniowanie; 3 - przewodność cieplna
W cienkich warstwach lub przy niewielkiej różnicy temperatur na powierzchniach () następuje równoległy ruch strumienia powietrza bez mieszania. Ilość ciepła przekazywanego przez szczelinę powietrzną wynosi
. (4.12)
Grubość krytyczna przekładki została ustalona eksperymentalnie, kr, mm, dla których zachowany jest reżim przepływu laminarnego (przy średniej temperaturze powietrza w międzywarstwie 0°C):
W tym przypadku wymiana ciepła odbywa się przez przewodzenie i
Dla innych grubości wartość współczynnika przenikania ciepła wynosi
. (4.15)
Wraz ze wzrostem grubości warstwy pionowej wzrost α do:
w δ = 10 mm - o 20%; δ = 50 mm - o 45% (wartość maksymalna, wtedy następuje spadek); δ = 100 mm - o 25% i δ = 200 mm - o 5%.
W poziomych szczelinach powietrznych (gdy górna powierzchnia jest bardziej nagrzewana) mieszanie się powietrza jest prawie zerowe, dlatego stosuje się wzór (4.14). Przy cieplejszej dolnej powierzchni (powstają heksagonalne strefy cyrkulacji) wartość α do znajduje się we wzorze (4.15).
Promieniowanie wymiany ciepła w szczelinie powietrznej
Promienisty składnik strumienia ciepła jest określony wzorem
. (4,16)
Przyjmuje się, że współczynnik przenikania ciepła przez promieniowanie wynosi α l\u003d 3,97 W / (m 2 ∙ o C), jego wartość jest większa α do, dlatego główne przenoszenie ciepła odbywa się przez promieniowanie. W ogólny widok ilość ciepła przekazywanego przez warstwę pośrednią jest wielokrotnością
.
Strumień ciepła można ograniczyć, pokrywając ciepłą powierzchnię (aby uniknąć kondensacji) folią, stosując tzw. „wzmocnienie” Strumień promieniowania zostaje zmniejszony około 10 razy, a opór zostaje podwojony. Czasami w szczelinę powietrzną wprowadzane są komórki folii o strukturze plastra miodu, które również ograniczają konwekcyjne przenoszenie ciepła, ale to rozwiązanie nie jest trwałe.
Opis:
Konstrukcje otaczające z wentylowanymi szczelinami powietrznymi są od dawna stosowane w budowie budynków. Wykorzystanie wentylowanych przestrzeni powietrznych miało jeden z następujących celów:
Zależność maksymalnej prędkości ruchu powietrza w szczelinie od temperatury powietrza zewnętrznego przy różnych wartościach oporu cieplnego ściany z izolacją
Zależność prędkości powietrza w szczelinie powietrznej od temperatury powietrza zewnętrznego przy różnych wartościach szerokości szczeliny d
Zależność oporu cieplnego szczelina powietrzna, R eff szczelina, na temperaturę zewnętrzną przy różnych wartościach oporu cieplnego ściany, R pr therm. funkcja
Zależność efektywnego oporu cieplnego szczeliny powietrznej, R eff szczeliny, od szerokości szczeliny, d, przy różnych wartościach wysokości elewacji, L
Na ryc. 7 przedstawia zależności maksymalnej prędkości powietrza w szczelinie powietrznej od temperatury powietrza zewnętrznego dla różnych wartości wysokości elewacji L i oporu cieplnego ściany z izolacją R pr therm. funkcja i na ryc. 8 - przy różnych wartościach szerokości szczeliny d.
We wszystkich przypadkach prędkość powietrza wzrasta wraz ze spadkiem temperatury zewnętrznej. Podwojenie wysokości elewacji powoduje nieznaczny wzrost prędkości powietrza. Spadek oporu cieplnego ściany prowadzi do wzrostu prędkości powietrza, co jest spowodowane wzrostem strumienia ciepła, a co za tym idzie różnicy temperatur w szczelinie. Szerokość szczeliny ma istotny wpływ na prędkość powietrza, wraz ze spadkiem wartości d prędkość powietrza maleje, co tłumaczy się wzrostem oporu.
Na ryc. Na rysunku 9 przedstawiono zależności oporu cieplnego szczeliny R eff od temperatury powietrza zewnętrznego przy różnych wysokościach elewacji L oraz oporu cieplnego ściany z izolacją R pr therm. funkcja .
Przede wszystkim należy zwrócić uwagę na słabą zależność R eff szczeliny od temperatury powietrza zewnętrznego. Łatwo to wytłumaczyć, ponieważ różnica między temperaturą powietrza w szczelinie a temperaturą powietrza zewnętrznego oraz różnica między temperaturą powietrza wewnętrznego a temperaturą powietrza w szczelinie zmienia się prawie proporcjonalnie ze zmianą t n, a więc ich stosunek zawarty w (3) prawie się nie zmienia. Tak więc, wraz ze spadkiem t n od 0 do -40 ° C, Reff szczeliny spada z 0,17 do 0,159 m 2 ° C / W. Szczelina R eff zależy również w niewielkim stopniu od oporu cieplnego okładziny, przy wzroście R pr therm. region od 0,06 do 0,14 m 2 °C / W, wartość Reff szczeliny waha się od 0,162 do 0,174 m 2 °C / W. Ten przykład pokazuje nieefektywność izolacji okładzin elewacyjnych. Zmiany wartości efektywnego oporu cieplnego szczeliny powietrznej w zależności od temperatury zewnętrznej i oporu cieplnego okładziny są nieistotne dla ich praktycznego rozpatrzenia.
Na ryc. 10 przedstawia zależności oporu cieplnego szczeliny powietrznej, R eff szczeliny, od szerokości szczeliny, d, dla różnych wartości wysokości elewacji. Najwyraźniej wyraża się zależność R eff szczeliny od szerokości szczeliny - wraz ze spadkiem grubości szczeliny wartość R eff szczeliny wzrasta. Wynika to ze zmniejszenia wysokości ustalania temperatury w szczelinie x 0 i odpowiednio ze wzrostem średniej temperatury powietrza w szczelinie (rys. 8 i 6). Jeżeli dla innych parametrów zależność jest słaba, ponieważ zachodzi nakładanie się różnych procesów częściowo gaszących się nawzajem, to w ta sprawa tak nie jest - im cieńsza szczelina, tym szybciej się nagrzewa, a im wolniej powietrze porusza się w szczelinie, tym szybciej się nagrzewa.
Ogólnie rzecz biorąc, nai większa wartość Odstęp R eff można osiągnąć przy minimalnej wartości d, maksymalnej wartości L, maksymalnej wartości R pr therm. funkcja . Tak więc przy d = 0,02 m, L = 20 m, R pr term. funkcja \u003d 3,4 m 2 ° C / W, obliczona wartość R eff szczeliny wynosi 0,24 m 2 ° C / W.
Przy obliczaniu strat ciepła przez ogrodzenie większe znaczenie ma względny wpływ efektywnego oporu cieplnego szczeliny powietrznej, ponieważ określa on, o ile zmniejszy się utrata ciepła. Pomimo tego, że największą wartość bezwzględną szczeliny R eff osiąga się przy maksymalnym R pr term. funkcja , efektywny opór cieplny szczeliny powietrznej ma największy wpływ na utratę ciepła przy minimalnej wartości R pr therm. funkcja . Tak więc w terminie R pr. funkcja = = 1 m 2 °C/W i t n = 0 °C ze względu na szczelinę powietrzną, straty ciepła są zmniejszone o 14%.
Przy poziomo ułożonych prowadnicach, do których mocowane są elementy licowe, przy obliczeniach należy przyjąć szerokość szczeliny powietrznej równą najmniejszej odległości między prowadnicami a powierzchnią izolacji termicznej, ponieważ odcinki te określają opór powietrza ruch (rys. 11).
Jak wykazały obliczenia, prędkość ruchu powietrza w szczelinie jest niewielka i wynosi mniej niż 1 m/s. Zasadność przyjętego modelu obliczeniowego pośrednio potwierdzają dane literaturowe. W pracy przedstawiono więc krótki przegląd wyników eksperymentalnych oznaczeń prędkości powietrza w szczelinach powietrznych różnych elewacji (patrz tabela). Niestety dane zawarte w artykule są niekompletne i nie pozwalają na ustalenie wszystkich cech elewacji. Pokazują jednak, że prędkość powietrza w szczelinie jest zbliżona do wartości uzyskanych z opisanych powyżej obliczeń.
Przedstawiona metoda obliczania temperatury, prędkości powietrza i innych parametrów w szczelinie powietrznej pozwala ocenić skuteczność tego lub innego środka konstrukcyjnego w zakresie poprawy właściwości użytkowych elewacji. Metoda ta może być ulepszona, przede wszystkim powinna dotyczyć efektu szczelin między płytami licowymi. Jak wynika z wyników obliczeń i danych eksperymentalnych podanych w literaturze, poprawa ta nie będzie miała dużego wpływu na obniżoną wytrzymałość konstrukcji, ale może wpłynąć na inne parametry.
1. Batinich R. Elewacje wentylowane budynków: Problemy fizyki cieplnej budynków, mikroklimatu i systemów oszczędzania energii w budynkach / Sob. raport IV naukowo-praktyczna. por. M.: NIISF, 1999.
2. Ezersky V. A., Monastyrev P. V. Rama montażowa wentylowanej elewacji i pole temperatur zewnętrznej ściany // Zhilishchnoe stroitel'stvo. 2003. nr 10.
4. SNiP II-3-79*. Ciepłownictwo budowlane. M.: GUP TsPP, 1998.
5. Bogoslovsky VN Reżim termiczny budynku. M., 1979.
6. Sedlbauer K., Kunzel H. M. Luftkonvektions einflusse auf den Warmedurchgang von belufteten Fassaden mit Mineralwolledammung // WKSB. 1999.Jg. 44.H.43.
Ciąg dalszy nastąpi.
| Lista symboli | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
s v \u003d 1 005 J / (kg ° С) - właściwa pojemność cieplna powietrza d - szerokość szczeliny powietrznej, m L - wysokość elewacji ze szczeliną wentylowaną, m n do - średnia liczba wsporników na m2 ściany, m–1 R o. funkcja , R pro. region - zmniejszona odporność na przenoszenie ciepła części konstrukcji z powierzchni wewnętrznej do szczeliny powietrznej i ze szczeliny powietrznej do powierzchni zewnętrznej konstrukcji odpowiednio m 2 ° C/W R około pr - zmniejszona odporność na przenoszenie ciepła całej konstrukcji, m 2 ° C / W R przew. funkcja - odporność na przenikanie ciepła po powierzchni konstrukcji (z wyłączeniem wtrąceń przewodzących ciepło), m 2 °C/W R warunkowo - opory przenikania ciepła po powierzchni konstrukcji, określane są jako suma oporów cieplnych warstw konstrukcji i oporów przenikania ciepła wewnętrznego (równe 1/śr) i zewnętrznej (równe 1 /an) powierzchnie R pr SNiP - zmniejszony opór przenikania ciepła konstrukcji ściany z izolacją, określony zgodnie z SNiP II-3-79 *, m 2 ° C / W R pr term. funkcja - opór cieplny ściany z izolacją (od powietrza wewnętrznego do powierzchni izolacji w szczelinie powietrznej), m 2°C/W Szczelina R eff - efektywny opór cieplny szczeliny powietrznej, m 2 ° C / W Q n - obliczony strumień ciepła przez niejednorodną strukturę, W Q 0 - przepływ ciepła przez jednorodną strukturę o tej samej powierzchni, W q - gęstość strumienia ciepła przez konstrukcję, W / m 2 q 0 - gęstość strumienia ciepła przez jednorodną strukturę, W / m 2 r - współczynnik jednorodności cieplnej S - pole przekroju wspornika, m 2 t - temperatura, °С
Notatka. Przy wklejaniu jednej lub obu powierzchni szczeliny powietrznej folią aluminiową opór cieplny należy zwiększyć 2 razy. Aplikacja 5* Schematy wtrąceń przewodzących ciepło w konstrukcjach otaczającychAplikacja 6* (Informacyjny) Zmniejszony opór przenikania ciepła okien, drzwi balkonowych i świetlików
* w oprawach stalowych Uwagi: 1. Powłoki na szkle miękkim selektywnym obejmują powłoki o emisji ciepła poniżej 0,15, a twarde powyżej 0,15. 2. Wartości zmniejszonej odporności na przenikanie ciepła wypełnień otworów świetlnych podano dla przypadków, w których stosunek powierzchni przeszklenia do powierzchni wypełnienia otworu świetlnego wynosi 0,75. Podane w tabeli wartości obniżonych oporów przenikania ciepła mogą być użyte jako wartości projektowe w przypadku braku takich wartości w normach lub specyfikacje na projekt lub nie potwierdzone wynikami testów. 3. Temperatura wewnętrznej powierzchni elementów konstrukcyjnych okien budynków (z wyjątkiem przemysłowych) musi wynosić co najmniej 3°C przy projektowanej temperaturze powietrza zewnętrznego. Powiązane artykuły:
Kolory, historia, znaczenie flagi Niemiec
Interesujące w świecie nauki i technologii
Artykuł 1227 część 2 policja drogowa
Afryka - ciekawostki
Ocena największych rowerów Który jest obecnie największym na świecie
Nowy:
Popularny:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
