Теплоизоляция: Основные понятия и механизмы процесса

Основные понятия и механизмы процесса теплоизоляции. Количество тепла. Теплообмен. Коэффициент теплопроводности. Коэффициент теплоизоляции. Термическое сопротивление. Сопротивление теплопереходу. Коэффициент теплопередачи. Теплопередача через строительную конструкцию. Распределение температур в конструкциях с различным температурным сопротивлением. Расчёт средней величины термического сопротивления составной конструкции. Распределение температур в многослойной стене.


Теплоизоляция предназначена для создания благоприятной атмосферы, защиты человека от избытка или недостатка тепла, экономии затрат на отопление, предохранение конструкций от разрушений, возникающих вследствие конденсации водяных паров.
 
Основные понятия приведены в DIN 4108.
 
Количество тепла измеряется в ккал (Вт), температура — в °С, разность температур — в K (Кельвин); 1 ккал повышает температуру 1000 воды на 1 градус.
 
Теплообмен возникает из-за конвекции, проводимости, излучения и диффузии водяных паров: может быть замедлен, но при устройстве теплоизоляции полностью не исключается.
 
Коэффициент теплопроводностиλ ккал/м • ч • °С, [Вт/мК)] характеризует свойства материала; чем меньше эта величина, тем меньше теплопроводность. Значения по DIN 4108 округлены для удобства при практическом применении. Их нельзя сравнивать с измеряемыми величинами.
 
Коэффициент теплоизоляции — 1/λ м2 • ч • К/ккал [м2К/Вт], характеризует толщину слоя материала: 1/λ = d/λ, где d — толщина слоя в м. Удобнее считать, умножая d' (толщина слоя в см) на коэффициент D', т.е 1/λ = d'D'. Значения 1/λ приведены в DIN 4108; кривая распределена температур в конструкции и повреждение от конденсации воды рассмотрены ниже.
 
Термическое сопротивление 1/λ характеризует теплоизолирующую способность воздушного слоя, прилегающего к конструкции. Чем меньше скорость воздушного потока, тем выше 1/ά: на наружной стороне конструкции 1άн = 0,05, на внутренней — 1άн = 0,14, в углах — 0,2 м2 • ч • К /ккал.
 
Сопротивление теплопереходу —1/k, м2ч°С/ккал [м2•К/Вт], являете суммой сопротивлений конструкции проникновению тепла: 1/k = 1/άвн + 1/λ + 1/ά (обратная величина — это коэффициент теплоперехода K, ккал/м2 • ч • °С, характеризующий потери тепла конструкции и служит основой при расчете систем отопления).
 
Коэффициент теплопередачи — k, ккал/м2 • ч • °С [Вт/(м2 • К)]. Это o6paтная величина сопротивления теплопереходу. В настоящее время это важнейшая величина для расчёта теплоизоляции. Величины k для различных случаев заданы в «Дополнениях к DIN 4108» и «Указаниях по теплоизоляции зданий». Те же величины принимаются за основу при расчёте систем отопления.
 
Рассматриваемая величина km равна среднему коэффициенту теплопередачи «окно + стена»; при расчёте учитываются в равной мере значения F и k обоих компонентов: 
 
 
km равна среднему коэффициенту теплопередачи ограждающей конструкции, рассчитанному при равных долях F и k составных частей конструкции, включая стены (W), окна(Е), крыши (D) площади пола (G) и потолка, омываемые воздухом (DL), с учётом минимальных коэффициентов для крыши и поверхностей:
 
 
Теплопередача через строительную конструкцию: часть тепла проходит через внутренний воздушный слой и нагревает воздух помещения у внутренней поверхности конструкции; если количество тепла превышает теплоизолирующую способность конструкции, то оно достигает наружной поверхности, затем проходит через внешний воздушный слой и попадает в атмосферу (рис. 1).
 
Разность температур между внутренней и наружной поверхностями при этом распределяется на отдельные слои пропорционально процентному отношению, отражающему их влияние на суммарное сопротивление теплопереходу (рис. 2.)
 
 
Пример 2. При 1/Λ = 0,31 получаем соотношение 0,14 : 0,31.  0,05 = 28% : 62% :10%. Тогда на внутреннюю воздушную прослойку приходится 28% х 40 = 11,2 K, т.е. поверхность стены на 11,2 K холоднее воздуха в помещении. Таким образом, чем меньше теплоизоляция слоя, тем ниже температура внутренней поверхности конструкции (рис. 7), так как в ней легче появляется конденсационная влага.
 
Поскольку кривая распределения температуры зависит от тепло изоляции отдельных слоев, то она имеет вид прямой, если конструктивный элемент изобразить в масштабе теплоизолирующей способности составляющих его слоёв (рис. 5, 6).
 
Теплоизоляция. Строительное проектирование. Эрнст Нойферт, Bauentwurfslehre. Ernst Neufert Теплоизоляция. Строительное проектирование. Эрнст Нойферт, Bauentwurfslehre. Ernst Neufert
1. Теплопередача через строительную конструкцию.
2. Распределение температур в однослойной стене.
3. Расчёт коэффициента k многослойной стены. Пример: стена из газобетона 800 кг/ м3, толщиной 30 см, оштукатуренная.
Теплоизоляция. Строительное проектирование. Эрнст Нойферт, Bauentwurfslehre. Ernst Neufert Теплоизоляция. Строительное проектирование. Эрнст Нойферт, Bauentwurfslehre. Ernst Neufert
4. Расчёт средней величины термического сопротивления составной конструкции. Пример: наклонная крыша чердака.
5. Распределение температур в многослойной стене.
6. Распределение температур как на рис.2, но конструкция изображена в масштабе, соответствующем термическому сопротивлению. По всей толщине конструкции закон изменения температур выражен прямой линией.
Теплоизоляция. Строительное проектирование. Эрнст Нойферт, Bauentwurfslehre. Ernst Neufert 7. Распределение температур в конструкциях с различным температурным сопротивлением при tвн = 28° и tн = 12°. Температура внутренней поверхности стены (tс.вн) тем выше, чем лучше термическое сопротивление.
 
 
Эрнст Нойферт. «Строительное проектирование» / Ernst Neufert "BAUENTWURFSLEHRE"

Добавить комментарий

Подтвердите, что вы не спамер
CAPTCHA
Этот вопрос задается для проверки того, не является ли обратная сторона программой-роботом (для предотвращения попыток автоматической регистрации)