Конспект лекций по предмету Энергетический аудит в зданий и сооружений

ЛЕКЦИЯ 8. Расчет сопротивления теплопередаче элементами конструкции здания.

План

1. 
   Сопротивление теплообмену на наружной поверхности ограждения
   
2. 
   Коэффициент теплопередачи ограждения
   
3. 
   Стационарная теплопередача через однослойное и мнoгoслойное ограждение
   

Переход теплоты из помещения к наружной среде через ограждение является сложным процессом теплопередачи. Внутренняя поверхность наружного ограждения обменивается теплотой с помещением. Сопротивление теплообмену на внутренней поверхности равно

Наружная поверхность отдает теплоту наружному воздуху, окружающим поверхностям и небосводу.

Сопротивление теплообмену на наружной поверхности ограждения равно

В условиях установившегося тeмпepaтypнoгo состояния, т. е. когда температура и другие параметры процесса остаются неизменными во времени, теплота транзитом проходит из помещения через внутреннюю поверхность и толщу oграждения к его наружной поверхности и отдается наружной среде. При этом из условия сохранения Тепловой энергии количество теплоты, прошедшее через внутреннюю поверхность ограждения, равно количеству теплоты, проходящему через толщу ограждения, и количеству теплоты, отданному наружной поверхностью (рис. 2.1, а). Тепловой поток последовательно преодолевает сопротивления теплообмену на внутренней поверхности R_в термического материала толщи ограждения R_т и теплоперехода на наружной поверхности R_н и, поэтому сопротивление теплопередаче ограждения R_o равно сумме этих сопротивлений

(1.4)
В общем случае сложной многослойной конструкции с воздушной прослойкой (рис.1.3, б) сопротивление теплопередаче ограждения равно


(1.5)
Коэффициент теплопередачи ограждения K величина, обратная его сопротивлению теплопередаче, в общем случае равен
(1.6)

где - толщина и теплопроводность отдельных материальных слоев в ограждении.

Рис. 1.3. Стационарная теплопередача через однослойное ограждение (а). мнoгoслойное с воздушной прослойкой (6) и определение температуры в произвольном сечении ограждения (в)
­
Сложнее рассчитать передачу теплоты через ограждение, материал кoтоpoгo неоднороден в направлении, параллельном тепловому потоку. В этом случае нарушается одномерность температурного поля и для точного расчета необходимо знание двухмерного температурного поля. Если ограждение разбить на отдельные площади, пределах которых конструкция однородна в направлении теплового потока, и условно считать, что в пределах каждой такой площади сохраняется одномерность температурного поля, то можно термическое сопротивление толщины ограждения определять формулой
(1.7)
где А_п- ­ отдельные площади ограждения, в пределах которых конструкция однородна в направлении, параллельном тепловому потоку; R_п ­термическое сопротивление толщины ограждения в пределах этих площадей.
­Для решения многих инженерных задач нужно не только определять количество теплоты, проходящее через ограждение, но и устанавливать распределение температуры на поверхностях и в его толще. Из рассмотрения уравнений теплопередачи, а также в связи с электротепловой аналогией следует, что падение температуры на каждом термическом сопротивлении, если оно расположено в ряду последовательно соединенных сопротивлений, составляющих общее термическое сопротивление ограждения, пропорционально его величине. Поэтому, например, перепад температуры между воздухом помещения и внутренней поверхностью ограждения( t_в­ - _в ) равен
(1.8)
Откуда
(1.9)
В любом произвольно принятом сечении Х
(1.10)