Θερμική αγωγιμότητα και άλλα χαρακτηριστικά δομικών υλικών σε αριθμούς. Σύγκριση της θερμικής αγωγιμότητας των δομικών υλικών - μελετάμε σημαντικούς δείκτες
Πίνακας θερμικής αγωγιμότητας οικοδομικά υλικάαπαραίτητο κατά το σχεδιασμό της προστασίας του κτιρίου από την απώλεια θερμότητας σύμφωνα με τα πρότυπα SNiP του 2003 με τον αριθμό 23-02. Τα μέτρα αυτά προβλέπουν μείωση του λειτουργικού προϋπολογισμού, διατηρώντας όλο το χρόνο άνετο μικροκλίμαεντός κτίριου. Για τη διευκόλυνση των χρηστών, όλα τα δεδομένα συνοψίζονται σε πίνακες, δίνονται παράμετροι για κανονική λειτουργία, συνθήκες υψηλής υγρασίας, καθώς ορισμένα υλικά μειώνουν απότομα τις ιδιότητες με αύξηση αυτής της παραμέτρου.
Η θερμική αγωγιμότητα είναι ένας από τους τρόπους με τους οποίους χάνεται η θερμότητα από τους χώρους διαβίωσης. Αυτό το χαρακτηριστικό εκφράζεται από την ποσότητα θερμότητας που μπορεί να διεισδύσει σε μια μονάδα επιφάνειας του υλικού (1 m 2) ανά δευτερόλεπτο σε ένα τυπικό πάχος στρώσης (1 m). Οι φυσικοί εξηγούν την εξίσωση των θερμοκρασιών διαφόρων σωμάτων, αντικειμένων μέσω της αγωγιμότητας της θερμότητας από τη φυσική επιθυμία για θερμοδυναμική ισορροπία όλων των υλικών ουσιών. Έτσι, κάθε μεμονωμένος προγραμματιστής, θερμαίνοντας τις εγκαταστάσεις το χειμώνα, δέχεται απώλειες θερμικής ενέργειας αφήνοντας την κατοικία μέσω των εξωτερικών τοίχων, δαπέδων, παραθύρων και στέγης. Προκειμένου να μειωθεί η κατανάλωση ενέργειας για τη θέρμανση του χώρου, διατηρώντας παράλληλα ένα άνετο μικροκλίμα για τη λειτουργία στο εσωτερικό τους, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί το πάχος όλων των κατασκευών που περικλείουν στο στάδιο του σχεδιασμού. Αυτό θα μειώσει τον προϋπολογισμό κατασκευής. Ο πίνακας θερμικής αγωγιμότητας δομικών υλικών σάς επιτρέπει να χρησιμοποιείτε ακριβείς συντελεστές για δομικά υλικά τοίχων. Τα πρότυπα SNiP ρυθμίζουν την αντίσταση των προσόψεων του εξοχικού σπιτιού στη μεταφορά θερμότητας στον κρύο αέρα του δρόμου εντός 3,2 μονάδων. Πολλαπλασιάζοντας αυτές τις τιμές, μπορείτε να λάβετε το απαιτούμενο πάχος τοιχώματος για να προσδιορίσετε την ποσότητα του υλικού. Για παράδειγμα, όταν επιλέγετε κυψελωτό σκυρόδεμα με συντελεστή 0,12 μονάδες, αρκεί η τοποθέτηση σε ένα μπλοκ μήκους 0,4 m. Χρησιμοποιώντας φθηνότερα μπλοκ από το ίδιο υλικό με συντελεστή 0,16 μονάδες, θα χρειαστεί να κάνετε τον τοίχο παχύτερο - 0,52 m. πεύκο, ερυθρελάτη είναι 0,18 μονάδες. Επομένως, για να τηρηθεί η συνθήκη αντίστασης μεταφοράς θερμότητας του 3,2, απαιτείται δέσμη 57 cm, η οποία δεν υπάρχει στη φύση. Όταν επιλέγετε τούβλα με συντελεστή 0,81 μονάδας, το πάχος των εξωτερικών τοίχων απειλεί να αυξηθεί έως και 2,6 m, οι κατασκευές από οπλισμένο σκυρόδεμα - έως και 6,5 m. Στην πράξη, οι τοίχοι κατασκευάζονται πολυεπίπεδα, τοποθετώντας ένα στρώμα μόνωσης στο εσωτερικό ή καλύπτοντας την εξωτερική επιφάνεια με θερμομονωτικό. Αυτά τα υλικά έχουν πολύ χαμηλότερο συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας, γεγονός που καθιστά δυνατή τη μείωση του πάχους πολλές φορές. Το δομικό υλικό εξασφαλίζει την αντοχή του κτιρίου, ο μονωτήρας θερμότητας μειώνει την απώλεια θερμότητας σε αποδεκτό επίπεδο. Τα σύγχρονα υλικά επένδυσης που χρησιμοποιούνται στις προσόψεις, στους εσωτερικούς τοίχους έχουν επίσης αντοχή στην απώλεια θερμότητας. Επομένως, όλα τα στρώματα των μελλοντικών τοίχων λαμβάνονται υπόψη στους υπολογισμούς. Οι παραπάνω υπολογισμοί θα είναι ανακριβείς εάν δεν λάβετε υπόψη την παρουσία ημιδιαφανών κατασκευών σε κάθε τοίχο του εξοχικού σπιτιού. Ο πίνακας θερμικής αγωγιμότητας δομικών υλικών στα πρότυπα SNiP παρέχει εύκολη πρόσβαση στους συντελεστές θερμικής αγωγιμότητας αυτών των υλικών. Κατά την επιλογή ενός τυπικού ή μεμονωμένου έργου, ο κύριος του έργου λαμβάνει ένα σύνολο εγγράφων που είναι απαραίτητα για την κατασκευή τοίχων. Οι δομές ισχύος υπολογίζονται αναγκαστικά για αντοχή, λαμβάνοντας υπόψη τα φορτία ανέμου, χιονιού, λειτουργικών, δομικών φορτίων. Το πάχος των τοίχων λαμβάνει υπόψη τα χαρακτηριστικά του υλικού κάθε στρώματος, επομένως, οι απώλειες θερμότητας είναι εγγυημένα κάτω από τα επιτρεπόμενα πρότυπα του SNiP. Στην περίπτωση αυτή, ο πελάτης μπορεί να υποβάλει αξίωση στον οργανισμό που συμμετέχει στο σχεδιασμό, ελλείψει του απαραίτητου αποτελέσματος κατά τη λειτουργία της κατοικίας.
Ένα παράδειγμα υπολογισμού του πάχους τοιχώματος με θερμική αγωγιμότητα
Η θερμική αγωγιμότητα είναι η διαδικασία μεταφοράς ενέργειας από το θερμό μέρος ενός υλικού στο ψυχρό μέρος αυτού του υλικού (δηλαδή μόρια).
Βασικές τιμές συντελεστών θερμικής αγωγιμότητας από SNiP II-3-79* (Παράρτημα 2) και από SP 50.13330.2012 SNiP 23-02-2003.
Η θερμική αγωγιμότητα ορισμένων (αλλά όχι όλων) δομικών υλικών μπορεί να ποικίλλει σημαντικά ανάλογα με την περιεκτικότητά τους σε υγρασία. Η πρώτη τιμή στον πίνακα είναι η τιμή ξηρής κατάστασης. Η δεύτερη και η τρίτη τιμή είναι οι τιμές θερμικής αγωγιμότητας για τις συνθήκες λειτουργίας Α και Β σύμφωνα με το Παράρτημα Γ στο SP 50.13330.2012. Οι συνθήκες λειτουργίας εξαρτώνται από το κλίμα της περιοχής και την υγρασία στο δωμάτιο. Με απλά λόγια, το Α είναι η κανονική «μέση» χρήση και το Β είναι οι υγρές συνθήκες.
| Υλικό | Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, W/(m °C) |
||
| Στεγνός | Συνθήκες Α ("κανονικές") | Συνθήκες Β ("υγρή") | |
| Διογκωμένη πολυστερίνη (EPS) | 0,036 - 0,041 | 0,038 - 0,044 | 0,044 - 0,050 |
| Διογκωμένη πολυστερίνη εξηλασμένης (EPPS, XPS) | 0,029 | 0,030 | 0,031 |
| Μάλλινη τσόχα | 0,045 | ||
| Κονίαμα τσιμέντου-άμμου (CPR) | 0,58 | 0,76 | 0,93 |
| Ασβεστοκονίαμα άμμου | 0,47 | 0,7 | 0,81 |
| Γύψος σκέτος | 0,25 | ||
| Πέτρα από ορυκτοβάμβακα, 180 kg/m3 | 0,038 | 0,045 | 0,048 |
| Πέτρα ορυκτοβάμβακα, 140-175 kg/m3 | 0,037 | 0,043 | 0,046 |
| Πέτρα από ορυκτοβάμβακα, 80-125 kg/m3 | 0,036 | 0,042 | 0,045 |
| Πέτρα ορυκτοβάμβακα, 40-60 kg/m3 | 0,035 | 0,041 | 0,044 |
| Πέτρα ορυκτοβάμβακα, 25-50 kg/m3 | 0,036 | 0,042 | 0,045 |
| Γυαλί ορυκτοβάμβακα, 85 kg/m3 | 0,044 | 0,046 | 0,05 |
| Γυαλί ορυκτοβάμβακα, 75 kg/m3 | 0,04 | 0,042 | 0,047 |
| Γυαλί ορυκτοβάμβακα, 60 kg/m3 | 0,038 | 0,04 | 0,045 |
| Γυαλί ορυκτοβάμβακα, 45 kg/m3 | 0,039 | 0,041 | 0,045 |
| Γυαλί ορυκτοβάμβακα, 35 kg/m3 | 0,039 | 0,041 | 0,046 |
| Γυαλί ορυκτοβάμβακα, 30 kg/m3 | 0,04 | 0,042 | 0,046 |
| Γυαλί ορυκτοβάμβακα, 20 kg/m3 | 0,04 | 0,043 | 0,048 |
| Γυαλί ορυκτοβάμβακα, 17 kg/m3 | 0,044 | 0,047 | 0,053 |
| Γυαλί ορυκτοβάμβακα, 15 kg/m3 | 0,046 | 0,049 | 0,055 |
| Αφρομπετόν και πορομπετόν σε συνδετικό τσιμέντου, 1000 kg/m3 | 0,29 | 0,38 | 0,43 |
| Αφρομπετόν και πορομπετόν σε συνδετικό τσιμέντου, 800 kg/m3 | 0,21 | 0,33 | 0,37 |
| Αφρομπετόν και πορομπετόν σε συνδετικό τσιμέντου, 600 kg/m3 | 0,14 | 0,22 | 0,26 |
| Αφρομπετόν και πορομπετόν σε συνδετικό τσιμέντου, 400 kg/m3 | 0,11 | 0,14 | 0,15 |
| Αφρομπετόν και αεριωμένο σκυρόδεμα σε συνδετικό υλικό ασβεστόλιθου, 1000 kg/m3 | 0,31 | 0,48 | 0,55 |
| Αφρομπετόν και πορομπετόν σε συνδετικό ασβεστόλιθο, 800 kg/m3 | 0,23 | 0,39 | 0,45 |
| Αφρομπετόν και πορομπετόν σε συνδετικό ασβεστόλιθο, 600 kg/m3 | 0,15 | 0,28 | 0,34 |
| Αφρομπετόν και πορομπετόν σε συνδετικό ασβεστόλιθο, 400 kg/m3 | 0,13 | 0,22 | 0,28 |
| Πεύκο, έλατο πέρα από το σιτάρι | 0,09 | 0,14 | 0,18 |
| Πεύκο, έλατο κατά μήκος του κόκκου | 0,18 | 0,29 | 0,35 |
| Δρυς πέρα από το σιτάρι | 0,10 | 0,18 | 0,23 |
| Δρυς κατά μήκος των σιτηρών | 0,23 | 0,35 | 0,41 |
| Χαλκός | 382 - 390 | ||
| Αλουμίνιο | 202 - 236 | ||
| Ορείχαλκος | 97 - 111 | ||
| Σίδερο | 92 | ||
| Κασσίτερος | 67 | ||
| Ατσάλι | 47 | ||
| Γυαλί παραθύρου | 0,76 | ||
| φρέσκο χιόνι | 0,10 - 0,15 | ||
| υγρό νερό | 0,56 | ||
| Αέρας (+27 °C, 1 atm) | 0,026 | ||
| Κενό | 0 | ||
| Αργόν | 0,0177 | ||
| Ξένο | 0,0057 | ||
| Arbolit | 0,07 - 0,17 | ||
| Δέντρο φελλού | 0,035 | ||
| Οπλισμένο σκυρόδεμα πυκνότητας 2500 kg/m3 | 1,69 | 1,92 | 2,04 |
| Σκυρόδεμα (σε χαλίκι ή θρυμματισμένη πέτρα) με πυκνότητα 2400 kg/m3 | 1,51 | 1,74 | 1,86 |
| Διογκωμένο αργιλικό σκυρόδεμα πυκνότητας 1800 kg/m3 | 0,66 | 0,80 | 0,92 |
| Διογκωμένο αργιλικό σκυρόδεμα πυκνότητας 1600 kg/m3 | 0,58 | 0,67 | 0,79 |
| Διογκωμένο αργιλικό σκυρόδεμα πυκνότητας 1400 kg/m3 | 0,47 | 0,56 | 0,65 |
| Διογκωμένο αργιλικό σκυρόδεμα πυκνότητας 1200 kg/m3 | 0,36 | 0,44 | 0,52 |
| Διογκωμένο αργιλικό σκυρόδεμα πυκνότητας 1000 kg/m3 | 0,27 | 0,33 | 0,41 |
| Διογκωμένο αργιλικό σκυρόδεμα πυκνότητας 800 kg/m3 | 0,21 | 0,24 | 0,31 |
| Διογκωμένο αργιλικό σκυρόδεμα πυκνότητας 600 kg/m3 | 0,16 | 0,2 | 0,26 |
| Διογκωμένο αργιλικό σκυρόδεμα πυκνότητας 500 kg/m3 | 0,14 | 0,17 | 0,23 |
| Κεραμικό μπλοκ μεγάλου μεγέθους (ζεστό κεραμικό) | 0,14 - 0,18 | ||
| Μασίφ κεραμικό τούβλο, τοιχοποιία στο CPR | 0,56 | 0,7 | 0,81 |
| Πυριτικό τούβλο, τοιχοποιία στο CPR | 0,70 | 0,76 | 0,87 |
| Κοίλο κεραμικό τούβλο (πυκνότητα 1400 kg/m3 συμπεριλαμβανομένων των κενών), τοιχοποιία στο CPR | 0,47 | 0,58 | 0,64 |
| Κοίλο κεραμικό τούβλο (πυκνότητα 1300 kg/m3, συμπεριλαμβανομένων των κενών), τοιχοποιία στο CPR | 0,41 | 0,52 | 0,58 |
| Κοίλο κεραμικό τούβλο (πυκνότητα 1000 kg/m3, συμπεριλαμβανομένων των κενών), τοιχοποιία στο CPR | 0,35 | 0,47 | 0,52 |
| Πυριτικό τούβλο, 11 κενά (πυκνότητα 1500 kg / m3), τοιχοποιία στο CPR | 0,64 | 0,7 | 0,81 |
| Πυριτικό τούβλο, 14 κενά (πυκνότητα 1400 kg / m3), τοιχοποιία στο CPR | 0,52 | 0,64 | 0,76 |
| Γρανίτης | 3,49 | 3,49 | 3,49 |
| Μάρμαρο | 2,91 | 2,91 | 2,91 |
| Ασβεστόλιθος, 2000 kg/m3 | 0,93 | 1,16 | 1,28 |
| Ασβεστόλιθος, 1800 kg/m3 | 0,7 | 0,93 | 1,05 |
| Ασβεστόλιθος, 1600 kg/m3 | 0,58 | 0,73 | 0,81 |
| Ασβεστόλιθος, 1400 kg/m3 | 0,49 | 0,56 | 0,58 |
| Τούφ, 2000 kg/m3 | 0,76 | 0,93 | 1,05 |
| Τούφ, 1800 kg/m3 | 0,56 | 0,7 | 0,81 |
| Τούφ, 1600 kg/m3 | 0,41 | 0,52 | 0,64 |
| Τούφ, 1400 kg/m3 | 0,33 | 0,43 | 0,52 |
| Τούφ, 1200 kg/m3 | 0,27 | 0,35 | 0,41 |
| Τούφ, 1000 kg/m3 | 0,21 | 0,24 | 0,29 |
| Ξηρή άμμος δόμησης (GOST 8736-77*), 1600 kg/m3 | 0,35 | ||
| Κόντρα πλακέ | 0,12 | 0,15 | 0,18 |
| Νοοπάν, ινοσανίδα, 1000 kg/m3 | 0,15 | 0,23 | 0,29 |
| Νοοπάν, ινοσανίδα, 800 kg/m3 | 0,13 | 0,19 | 0,23 |
| Νοοπάν, ινοσανίδα, 600 kg/m3 | 0,11 | 0,13 | 0,16 |
| Νοοπάν, ινοσανίδα, 400 kg/m3 | 0,08 | 0,11 | 0,13 |
| Νοοπάν, ινοσανίδα, 200 kg/m3 | 0,06 | 0,07 | 0,08 |
| Ρυμούλκηση | 0,05 | 0,06 | 0,07 |
| Γυψοσανίδα (φύλλα επένδυσης γύψου), 1050 kg/m3 | 0,15 | 0,34 | 0,36 |
| Γυψοσανίδα (φύλλα επένδυσης γύψου), 800 kg/m3 | 0,15 | 0,19 | 0,21 |
| Λινοτάπητες PVC σε θερμομονωτικό υπόστρωμα, 1800 kg/m3 | 0,38 | 0,38 | 0,38 |
| Λινοτάπητες PVC σε θερμομονωτικό υπόστρωμα, 1600 kg/m3 | 0,33 | 0,33 | 0,33 |
| PVC λινέλαιο σε υφασμάτινη βάση, 1800 kg/m3 | 0,35 | 0,35 | 0,35 |
| PVC λινέλαιο σε υφασμάτινη βάση, 1600 kg/m3 | 0,29 | 0,29 | 0,29 |
| PVC λινέλαιο σε υφασμάτινη βάση, 1400 kg/m3 | 0,2 | 0,23 | 0,23 |
| Ecowool | 0,037 - 0,042 | ||
| Διογκωμένος περλίτης, άμμος, πυκνότητα 75 kg/m3 | 0,043 - 0,047 | ||
| Διογκωμένος περλίτης, άμμος, πυκνότητα 100 kg/m3 | 0,052 | ||
| Διογκωμένος περλίτης, άμμος, πυκνότητα 150 kg/m3 | 0,052 - 0,058 | ||
| Διογκωμένος περλίτης, άμμος, πυκνότητα 200 kg/m3 | 0,07 | ||
| Αφρώδες γυαλί, χύμα, πυκνότητα 100 - 150 kg/m3 | 0,043 - 0,06 | ||
| Αφρώδες γυαλί, χύμα, πυκνότητα 151 - 200 kg/m3 | 0,06 - 0,063 | ||
| Αφρώδες γυαλί, χύμα, πυκνότητα 201 - 250 kg/m3 | 0,066 - 0,073 | ||
| Αφρώδες γυαλί, χύμα, πυκνότητα 251 - 400 kg/m3 | 0,085 - 0,1 | ||
| Αφρώδες γυαλί, μπλοκ, πυκνότητα 100 - 120 kg/m3 | 0,043 - 0,045 | ||
| Αφρώδες γυαλί, μπλοκ, πυκνότητα 121 - 170 kg/m3 | 0,05 - 0,062 | ||
| Αφρώδες γυαλί, μπλοκ, πυκνότητα 171 - 220 kg/m3 | 0,057 - 0,063 | ||
| Αφρώδες γυαλί, μπλοκ, πυκνότητα 221 - 270 kg/m3 | 0,073 | ||
| Διογκωμένη άργιλος, χαλίκι, πυκνότητα 250 kg/m3 | 0,099 - 0,1 | 0,11 | 0,12 |
| Διογκωμένη άργιλος, χαλίκι, πυκνότητα 300 kg/m3 | 0,108 | 0,12 | 0,13 |
| Διογκωμένη άργιλος, χαλίκι, πυκνότητα 350 kg/m3 | 0,115 - 0,12 | 0,125 | 0,14 |
| Διογκωμένη άργιλος, χαλίκι, πυκνότητα 400 kg/m3 | 0,12 | 0,13 | 0,145 |
| Διογκωμένη άργιλος, χαλίκι, πυκνότητα 450 kg/m3 | 0,13 | 0,14 | 0,155 |
| Διογκωμένη άργιλος, χαλίκι, πυκνότητα 500 kg/m3 | 0,14 | 0,15 | 0,165 |
| Διογκωμένη άργιλος, χαλίκι, πυκνότητα 600 kg/m3 | 0,14 | 0,17 | 0,19 |
| Διογκωμένη άργιλος, χαλίκι, πυκνότητα 800 kg/m3 | 0,18 | ||
| Γυψοσανίδες, πυκνότητας 1350 kg/m3 | 0,35 | 0,50 | 0,56 |
| Γυψοσανίδες, πυκνότητας 1100 kg/m3 | 0,23 | 0,35 | 0,41 |
| Περλιτικό σκυρόδεμα, πυκνότητας 1200 kg/m3 | 0,29 | 0,44 | 0,5 |
| Περλιτικό σκυρόδεμα, πυκνότητας 1000 kg/m3 | 0,22 | 0,33 | 0,38 |
| Περλιτικό σκυρόδεμα, πυκνότητας 800 kg/m3 | 0,16 | 0,27 | 0,33 |
| Περλιτικό σκυρόδεμα, πυκνότητας 600 kg/m3 | 0,12 | 0,19 | 0,23 |
| Αφρός πολυουρεθάνης (PPU), πυκνότητας 80 kg/m3 | 0,041 | 0,042 | 0,05 |
| Αφρός πολυουρεθάνης (PPU), πυκνότητας 60 kg/m3 | 0,035 | 0,036 | 0,041 |
| Αφρός πολυουρεθάνης (PPU), πυκνότητας 40 kg/m3 | 0,029 | 0,031 | 0,04 |
| Αφρός πολυαιθυλενίου με σταυροδεσμούς | 0,031 - 0,038 | ||
Εάν το υλικό δεν έχει τιμές για τις συνθήκες Α και Β στον πίνακα, τότε δεν υπάρχουν αντίστοιχες τιμές στο SP 50.13330.2012 ή στους ιστότοπους των κατασκευαστών ή αυτό δεν έχει νόημα για αυτό το υλικό.
Σημειώστε την αύξηση της θερμικής αγωγιμότητας με συνθήκες υγρασίας.
Υπολογισμός απώλειας θερμότητας στο σπίτι
Το σπίτι χάνει θερμότητα μέσω του κελύφους του κτιρίου (τοίχοι, παράθυρα, στέγη, θεμέλια), τον εξαερισμό και την αποχέτευση. Οι κύριες απώλειες θερμότητας περνούν από το κέλυφος του κτιρίου - το 60-90% όλων των απωλειών θερμότητας.
Ο υπολογισμός της απώλειας θερμότητας στο σπίτι είναι απαραίτητος, τουλάχιστον, για την επιλογή του κατάλληλου λέβητα. Μπορείτε επίσης να υπολογίσετε πόσα χρήματα θα δαπανηθούν για θέρμανση στο προγραμματισμένο σπίτι. Είναι επίσης δυνατό, χάρη σε υπολογισμούς, να αναλυθεί η οικονομική απόδοση της μόνωσης, δηλ. κατανοήστε εάν το κόστος εγκατάστασης της μόνωσης θα αποδώσει με εξοικονόμηση καυσίμου κατά τη διάρκεια ζωής της μόνωσης.
Απώλεια θερμότητας μέσω των περιβλημάτων κτιρίων
| 1) Υπολογίζουμε την αντίσταση στη μεταφορά θερμότητας του τοίχου διαιρώντας το πάχος του υλικού με τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητάς του. Για παράδειγμα, εάν ο τοίχος είναι κατασκευασμένος από θερμά κεραμικά πάχους 0,5 m με συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας 0,16 W / (m × ° C), τότε διαιρούμε το 0,5 με το 0,16: 0,5 m / 0,16 W/(m×°C) = 3,125 m2×°C/W |
| 2) Υπολογίστε συνολική έκτασηεξωτερικοί τοίχοι. Ακολουθεί ένα απλοποιημένο παράδειγμα τετράγωνου σπιτιού: (10 m πλάτος × 7 m ύψος × 4 πλευρές) - (16 παράθυρα × 2,5 m2) = 280 m2 - 40 m2 = 240 m2 |
| 3) Διαιρούμε τη μονάδα με την αντίσταση στη μεταφορά θερμότητας, λαμβάνοντας έτσι απώλεια θερμότητας από τη μία τετραγωνικό μέτροτοίχους κατά ένα βαθμό διαφορά θερμοκρασίας. 1 / 3,125 m2×°C/W = 0,32 W/m2×°C |
| 4) Υπολογίστε την απώλεια θερμότητας των τοίχων. Πολλαπλασιάζουμε την απώλεια θερμότητας από ένα τετραγωνικό μέτρο του τοίχου με το εμβαδόν των τοίχων και με τη διαφορά θερμοκρασίας εντός και εκτός σπιτιού. Για παράδειγμα, εάν +25°C μέσα και -15°C έξω, τότε η διαφορά είναι 40°C. 0,32 W / m2×°C × 240 m2 × 40 °C = 3072 W Αυτός ο αριθμός είναι η απώλεια θερμότητας των τοίχων. Η απώλεια θερμότητας μετριέται σε watt, δηλ. είναι η ισχύς απαγωγής θερμότητας. |
| 5) Σε κιλοβατώρες είναι πιο βολικό να κατανοήσουμε την έννοια της απώλειας θερμότητας. Για 1 ώρα μέσα από τους τοίχους μας με διαφορά θερμοκρασίας 40 ° C, χάνεται θερμική ενέργεια: 3072 W × 1 h = 3,072 kWh Ενέργεια που καταναλώθηκε σε 24 ώρες: 3072 W × 24 h = 73,728 kWh |
Είναι σαφές ότι κατά την περίοδο θέρμανσης ο καιρός είναι διαφορετικός, δηλ. η διαφορά θερμοκρασίας αλλάζει συνεχώς. Επομένως, για να υπολογιστεί η απώλεια θερμότητας για ολόκληρη την περίοδο θέρμανσης, είναι απαραίτητο στην παράγραφο 4 να πολλαπλασιαστεί με τη μέση διαφορά θερμοκρασίας για όλες τις ημέρες της περιόδου θέρμανσης.
Για παράδειγμα, για 7 μήνες της περιόδου θέρμανσης, η μέση διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του δωματίου και του δρόμου ήταν 28 μοίρες, πράγμα που σημαίνει ότι η απώλεια θερμότητας μέσω των τοίχων για αυτούς τους 7 μήνες σε κιλοβατώρες:
0,32 W / m2×°C × 240 m2 × 28 °C × 7 μήνες × 30 ημέρες × 24 ώρες = 10838016 Wh = 10838 kWh
Ο αριθμός είναι αρκετά «απτός». Για παράδειγμα, εάν η θέρμανση ήταν ηλεκτρική, τότε μπορείτε να υπολογίσετε πόσα χρήματα θα ξοδεύονταν για θέρμανση πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό που προκύπτει με το κόστος των kWh. Μπορείτε να υπολογίσετε πόσα χρήματα δαπανήθηκαν για θέρμανση με φυσικό αέριο υπολογίζοντας το κόστος των kWh ενέργειας από έναν λέβητα αερίου. Για να γίνει αυτό, πρέπει να γνωρίζετε το κόστος του αερίου, τη θερμογόνο δύναμη του αερίου και την απόδοση του λέβητα.
Παρεμπιπτόντως, στον τελευταίο υπολογισμό, αντί της μέσης διαφοράς θερμοκρασίας, του αριθμού των μηνών και των ημερών (αλλά όχι των ωρών, αφήνουμε το ρολόι), ήταν δυνατό να χρησιμοποιηθεί ο βαθμός-ημέρα της περιόδου θέρμανσης - GSOP. Μπορείτε να βρείτε ήδη υπολογισμένα GSOP για διαφορετικές πόλεις της Ρωσίας και να πολλαπλασιάσετε την απώλεια θερμότητας από ένα τετραγωνικό μέτρο με την επιφάνεια του τοίχου, με αυτά τα GSOP και για 24 ώρες, λαμβάνοντας απώλειες θερμότητας σε kWh.
Ομοίως με τους τοίχους, πρέπει να υπολογίσετε τις τιμές απώλειας θερμότητας για τα παράθυρα, μπροστινή πόρτα, στέγες, θεμέλια. Στη συνέχεια, συνοψίστε τα πάντα και λάβετε την τιμή της απώλειας θερμότητας μέσω όλων των δομών που περικλείουν. Για τα παράθυρα, παρεμπιπτόντως, δεν θα είναι απαραίτητο να μάθετε το πάχος και τη θερμική αγωγιμότητα, συνήθως υπάρχει ήδη μια έτοιμη αντίσταση μεταφοράς θερμότητας ενός παραθύρου με διπλά τζάμια που υπολογίζεται από τον κατασκευαστή. Για το δάπεδο (στην περίπτωση θεμελίωσης από πλάκα), η διαφορά θερμοκρασίας δεν θα είναι πολύ μεγάλη, το έδαφος κάτω από το σπίτι δεν είναι τόσο κρύο όσο ο εξωτερικός αέρας.
Απώλεια θερμότητας μέσω εξαερισμού
Ο κατά προσέγγιση όγκος αέρα που διατίθεται στο σπίτι (όγκος εσωτερικούς τοίχους(Δεν περιλαμβάνει έπιπλα)
10 m x 10 m x 7 m = 700 m3
Πυκνότητα αέρα στους +20°C 1,2047 kg/m3. Η ειδική θερμοχωρητικότητα του αέρα είναι 1.005 kJ/(kg×°C). Αέρια μάζα στο σπίτι:
700 m3 × 1,2047 kg/m3 = 843,29 kg
Ας υποθέσουμε ότι όλος ο αέρας στο σπίτι αλλάζει 5 φορές την ημέρα (αυτός είναι ένας κατά προσέγγιση αριθμός). Με μέση διαφορά μεταξύ εσωτερικού και εξωτερική θερμοκρασία 28 °C για όλη την περίοδο θέρμανσης, κατά μέσο όρο, η θερμική ενέργεια θα δαπανάται ανά ημέρα για τη θέρμανση του εισερχόμενου κρύου αέρα:
5 × 28 °C × 843,29 kg × 1,005 kJ/(kg× °C) = 118650,903 kJ
118650,903 kJ = 32,96 kWh (1 kWh = 3600 kJ)
Εκείνοι. κατά την περίοδο θέρμανσης, με πέντε αντικαταστάσεις αέρα, το σπίτι θα χάνει κατά μέσο όρο 32,96 kWh θερμικής ενέργειας την ημέρα μέσω εξαερισμού. Για 7 μήνες της περιόδου θέρμανσης, οι απώλειες ενέργειας θα είναι:
7 × 30 × 32,96 kWh = 6921,6 kWh
Απώλεια θερμότητας μέσω της αποχέτευσης
Την περίοδο της θέρμανσης το νερό που μπαίνει στο σπίτι είναι αρκετά κρύο πχ έχει μέση θερμοκρασία+7°C. Η θέρμανση του νερού απαιτείται όταν οι κάτοικοι πλένουν πιάτα, κάνουν μπάνιο. Επίσης, το νερό από τον αέρα του περιβάλλοντος στη λεκάνη της τουαλέτας θερμαίνεται μερικώς. Όλη η θερμότητα που δέχεται το νερό ξεπλένεται από τους κατοίκους στην αποχέτευση.
Ας πούμε ότι μια οικογένεια σε ένα σπίτι καταναλώνει 15 m3 νερό το μήνα. Η ειδική θερμοχωρητικότητα του νερού είναι 4,183 kJ/(kg×°C). Η πυκνότητα του νερού είναι 1000 kg/m3. Ας υποθέσουμε ότι κατά μέσο όρο το νερό που εισέρχεται στο σπίτι θερμαίνεται μέχρι +30°C, δηλ. διαφορά θερμοκρασίας 23°C.
Κατά συνέπεια, ανά μήνα, η απώλεια θερμότητας μέσω της αποχέτευσης θα είναι:
1000 kg/m3 × 15 m3 × 23°C × 4,183 kJ/(kg×°C) = 1443135 kJ
1443135 kJ = 400,87 kWh
Για τους 7 μήνες της περιόδου θέρμανσης, οι κάτοικοι χύνουν στην αποχέτευση:
7 × 400,87 kWh = 2806,09 kWh
συμπέρασμα
Στο τέλος, πρέπει να αθροίσετε τους λαμβανόμενους αριθμούς απωλειών θερμότητας μέσω του κελύφους του κτιρίου, του εξαερισμού και της αποχέτευσης. Πάρτε ένα κατά προσέγγιση συνολικός αριθμόςαπώλεια θερμότητας στο σπίτι.
Πρέπει να πω ότι οι απώλειες θερμότητας μέσω εξαερισμού και αποχέτευσης είναι αρκετά σταθερές, είναι δύσκολο να μειωθούν. Δεν θα κάνετε ντους λιγότερο συχνά ή δεν θα αερίζετε καλά το σπίτι. Αν και μερική απώλεια θερμότητας μέσω του αερισμού μπορεί να μειωθεί με τη βοήθεια ενός εναλλάκτη θερμότητας.
Ο υπολογισμός της απώλειας θερμότητας στο σπίτι μπορεί επίσης να γίνει χρησιμοποιώντας το SP 50.13330.2012 (ενημερωμένη έκδοση του SNiP 23-02-2003). Υπάρχει παράρτημα Ζ «Υπολογισμός του ειδικού χαρακτηριστικού της κατανάλωσης θερμικής ενέργειας για θέρμανση και αερισμό κατοικιών και ΔΗΜΟΣΙΑ ΚΤΙΡΙΑ», ο ίδιος ο υπολογισμός θα είναι πολύ πιο περίπλοκος, χρησιμοποιούνται περισσότεροι παράγοντες και συντελεστές εκεί.
Σήμερα, το ζήτημα της ορθολογικής χρήσης των καυσίμων και των ενεργειακών πόρων είναι πολύ οξύ. Τρόποι εξοικονόμησης θερμότητας και ενέργειας επεξεργάζονται συνεχώς προκειμένου να διασφαλιστεί η ενεργειακή ασφάλεια της ανάπτυξης της οικονομίας τόσο της χώρας όσο και κάθε ξεχωριστής οικογένειας.
Η δημιουργία αποδοτικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και συστημάτων θερμομόνωσης (εξοπλισμός που παρέχει τη μεγαλύτερη ανταλλαγή θερμότητας (για παράδειγμα, λέβητες ατμού) και, αντίθετα, από τους οποίους είναι ανεπιθύμητος (κλίβανοι τήξης)) είναι αδύνατη χωρίς γνώση των αρχών μεταφοράς θερμότητας.
Οι προσεγγίσεις για τη θερμική προστασία των κτιρίων έχουν αλλάξει, οι απαιτήσεις για δομικά υλικά έχουν αυξηθεί. Κάθε σπίτι χρειάζεται μόνωση και σύστημα θέρμανσης.. Επομένως, στον υπολογισμό της θερμικής μηχανικής των κατασκευών που περικλείουν, είναι σημαντικό να υπολογιστεί ο δείκτης θερμικής αγωγιμότητας.
Η έννοια της θερμικής αγωγιμότητας
Θερμική αγωγιμότητα - ειναι ετσι φυσική ιδιοκτησίαυλικό, στο οποίο η θερμική ενέργεια μέσα στο σώμα περνά από το θερμότερο μέρος του στο ψυχρότερο. Η τιμή του δείκτη θερμικής αγωγιμότητας δείχνει τον βαθμό απώλειας θερμότητας από οικιακούς χώρους. Εξαρτάται από τους ακόλουθους παράγοντες:
Είναι δυνατόν να ποσοτικοποιηθεί η ιδιότητα των αντικειμένων να περνούν θερμική ενέργεια μέσω του συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας. Είναι πολύ σημαντικό να κάνετε μια κατάλληλη επιλογή δομικών υλικών, μόνωσης για να επιτύχετε τη μεγαλύτερη αντοχή στη μεταφορά θερμότητας. Λανθασμένοι υπολογισμοί ή αδικαιολόγητες οικονομίες στο μέλλον μπορεί να οδηγήσουν σε επιδείνωση του εσωτερικού κλίματος, υγρασία στο κτίριο, υγρούς τοίχους, βουλωμένα δωμάτια. Και το πιο σημαντικό - σε υψηλό κόστος θέρμανσης.
Για σύγκριση, παρακάτω είναι ένας πίνακας θερμικής αγωγιμότητας υλικών και ουσιών.
Τραπέζι 1
Τα μέταλλα έχουν τις υψηλότερες τιμές, τα θερμομονωτικά αντικείμενα τη χαμηλότερη.
Ταξινόμηση δομικών υλικών και θερμική αγωγιμότητά τους
Θερμική αγωγιμότητα οπλισμένου σκυροδέματος, πλινθοδομή, οι τσιμεντόλιθοι από διογκωμένο πηλό, που χρησιμοποιούνται συνήθως για την κατασκευή δομικών κατασκευών, έχουν τους υψηλότερους δείκτες προτύπων. Στον κατασκευαστικό κλάδο ξύλινες κατασκευέςχρησιμοποιούνται πολύ λιγότερο συχνά.
Εξαρτάται από τιμές θερμικής αγωγιμότητας, τα οικοδομικά υλικά χωρίζονται σε κατηγορίες:
- δομικά και θερμομονωτικά (από 0,210).
- θερμομονωτικό (έως 0,082 - A, από 0,082 έως 0,116 - B, κ.λπ.).
Αποδοτικότητα κατασκευών σάντουιτς
Πυκνότητα και θερμική αγωγιμότητα
Επί του παρόντος, δεν υπάρχει τέτοιο οικοδομικό υλικό, υψηλό φέρουσα ικανότηταπου θα συνδυαζόταν με χαμηλή θερμική αγωγιμότητα. Η κατασκευή κτιρίων με βάση την αρχή των πολυστρωματικών κατασκευών επιτρέπει:
Συνδυασμός δομικό υλικό και θερμομόνωσηεπιτρέπει τη διασφάλιση της αντοχής και τη μείωση της απώλειας θερμικής ενέργειας στο βέλτιστο επίπεδο. Ως εκ τούτου, κατά το σχεδιασμό τοίχων, κάθε στρώμα της μελλοντικής δομής που περικλείει λαμβάνεται υπόψη στους υπολογισμούς.
Είναι επίσης σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη η πυκνότητα κατά την κατασκευή ενός σπιτιού και πότε είναι μονωμένο.
Η πυκνότητα μιας ουσίας είναι ένας παράγοντας που επηρεάζει τη θερμική της αγωγιμότητα, την ικανότητα να συγκρατεί τον κύριο θερμομονωτικό - αέρα.
Υπολογισμός πάχους τοιχώματος και μόνωσης
Ο υπολογισμός του πάχους του τοιχώματος εξαρτάται από τους ακόλουθους δείκτες:
- πυκνότητα;
- υπολογισμένη θερμική αγωγιμότητα.
- συντελεστής αντίστασης μεταφοράς θερμότητας.
Σύμφωνα με τα καθιερωμένα πρότυπα, η τιμή του δείκτη αντίστασης μεταφοράς θερμότητας των εξωτερικών τοίχων πρέπει να είναι τουλάχιστον 3,2λ W/m °C.
Υπολογισμός πάχος τοίχων από οπλισμένο σκυρόδεμα και άλλα δομικά υλικάπαρουσιάζεται στον Πίνακα 2. Τέτοια δομικά υλικά χαρακτηρίζονται από υψηλά φέροντα χαρακτηριστικά, είναι ανθεκτικά, αλλά είναι αναποτελεσματικά ως θερμική προστασία και απαιτούν παράλογο πάχος τοιχώματος.
πίνακας 2
Κατασκευαστικός- θερμομονωτικά υλικάικανό να υποβληθεί σε επαρκώς υψηλά φορτία, ενώ αυξάνει σημαντικά τις θερμικές και ακουστικές ιδιότητες των κτιρίων σε κατασκευές που περικλείουν τοίχους (πίνακες 3.1, 3.2).
Πίνακας 3.1
Πίνακας 3.2
Τα θερμομονωτικά δομικά υλικά μπορούν να αυξήσουν σημαντικά τη θερμική προστασία κτιρίων και κατασκευών. Ο πίνακας 4 δείχνει ότι τις χαμηλότερες τιμές του συντελεστή θερμικής αγωγιμότηταςέχουν πολυμερή, ορυκτοβάμβακα, πλάκες από φυσικά οργανικά και ανόργανα υλικά.
Πίνακας 4
Οι τιμές των πινάκων θερμικής αγωγιμότητας δομικών υλικών χρησιμοποιούνται στους υπολογισμούς:
Το καθήκον της επιλογής των βέλτιστων υλικών για την κατασκευή, φυσικά, συνεπάγεται μια πιο ολοκληρωμένη προσέγγιση. Ωστόσο, ακόμη και τέτοιοι απλοί υπολογισμοί ήδη στα πρώτα στάδια του σχεδιασμού καθιστούν δυνατό τον προσδιορισμό των καταλληλότερων υλικών και της ποσότητας τους.
Τι είναι η θερμική αγωγιμότητα; Η γνώση αυτής της αξίας είναι απαραίτητη όχι μόνο για επαγγελματίες κατασκευαστές, αλλά και για απλούς ανθρώπους που αποφασίζουν να χτίσουν ένα σπίτι μόνοι τους.
Κάθε υλικό που χρησιμοποιείται στην κατασκευή έχει τον δικό του δείκτη αυτής της τιμής. Η χαμηλότερη τιμή του είναι για τις θερμάστρες, η υψηλότερη για τα μέταλλα. Επομένως, είναι απαραίτητο να γνωρίζετε τον τύπο που θα σας βοηθήσει να υπολογίσετε το πάχος τόσο των τοίχων που κατασκευάζονται όσο και της θερμομόνωσης για να καταλήξετε σε ένα ζεστό σπίτι.
Σύγκριση θερμικής αγωγιμότητας στους πιο συνηθισμένους θερμαντήρες
Να κατανοήσουν την αγωγιμότητα της θερμότητας διαφορετικά υλικάπου προορίζονται για μόνωση, πρέπει να συγκρίνετε τους συντελεστές τους (W / m * K), που δίνονται στον ακόλουθο πίνακα:
Όπως φαίνεται από τα παραπάνω δεδομένα, ο δείκτης θερμικής αγωγιμότητας των δομικών υλικών όπως η θερμομόνωση κυμαίνεται από το ελάχιστο (0,019) έως το μέγιστο (0,5). Όλα τα θερμομονωτικά υλικά έχουν μια ορισμένη διαφοροποίηση στις ενδείξεις. Τα SNiP περιγράφουν καθένα από αυτά με διάφορες μορφές - σε στεγνό, κανονικό και υγρό. Ο ελάχιστος συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας αντιστοιχεί σε ξηρή κατάσταση, ο μέγιστος - σε υγρό.
Εάν σχεδιάζεται ατομική κατασκευή
Όταν χτίζετε ένα σπίτι, είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη Προδιαγραφέςόλα τα εξαρτήματα (υλικό για τοίχους, κονίαμα τοιχοποιίας, μελλοντική μόνωση, μεμβράνες στεγανοποίησης και εξαερισμού ατμών, φινίρισμα).
Για να καταλάβετε ποιοι τοίχοι ο καλύτερος τρόποςθα διατηρήσει τη θερμότητα, είναι απαραίτητο να αναλυθεί η θερμική αγωγιμότητα όχι μόνο του υλικού για τους τοίχους, αλλά και του κονιάματος, όπως φαίνεται από τον παρακάτω πίνακα:
| Αριθμός αντικειμένου | Υλικό τοίχου, κονίαμα | Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας σύμφωνα με το SNiP |
| 1. | Τούβλο | 0,35 – 0,87 |
| 2. | πλίθινα μπλοκ | 0,1 – 0,44 |
| 3. | Σκυρόδεμα | 1,51 – 1,86 |
| 4. | Αφρομπετόν και πορομπετόν με βάση το τσιμέντο | 0,11 – 0,43 |
| 5. | Αφρομπετόν και πορομπετόν με βάση τον ασβέστη | 0,13 – 0,55 |
| 6. | Κυψελωτό σκυρόδεμα | 0,08 – 0,26 |
| 7. | κεραμικά μπλοκ | 0,14 – 0,18 |
| 8. | Τσιμεντοκονίαμα άμμου | 0,58 – 0,93 |
| 9. | Κονίαμα με ασβέστη | 0,47 – 0,81 |
Σπουδαίος . Από τα δεδομένα που δίνονται στον πίνακα, μπορεί να φανεί ότι κάθε δομικό υλικό έχει μια μάλλον μεγάλη διαφορά ως προς τον συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας.
Αυτό οφείλεται σε διάφορους λόγους:
- Πυκνότητα. Όλες οι θερμάστρες παράγονται ή στοιβάζονται (penoizol, ecowool) διαφόρων πυκνοτήτων. Όσο μικρότερη είναι η πυκνότητα (περισσότερος αέρας υπάρχει στη θερμομονωτική δομή), τόσο χαμηλότερη είναι η θερμική αγωγιμότητα. Αντίθετα, για πολύ πυκνή μόνωση, αυτός ο συντελεστής είναι υψηλότερος.
- Η ουσία από την οποία παράγονται (βάση). Για παράδειγμα, το τούβλο είναι πυριτικό, κεραμικό, πηλός. Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας εξαρτάται επίσης από αυτό.
- Ο αριθμός των κενών. Αυτό ισχύει για τούβλα (κούφια και συμπαγή) και θερμομόνωση. Ο αέρας είναι ο χειρότερος αγωγός της θερμότητας. Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητάς του είναι 0,026. Όσο περισσότερα κενά, τόσο χαμηλότερος είναι αυτός ο αριθμός.
Το κονίαμα μεταφέρει καλά τη θερμότητα, επομένως συνιστάται η μόνωση τυχόν τοίχων.
Αν εξηγήσεις στα δάχτυλα
Για σαφήνεια και κατανόηση του τι είναι η θερμική αγωγιμότητα, μπορείτε να συγκρίνετε έναν τοίχο από τούβλα με πάχος 2 m 10 cm με άλλα υλικά. Έτσι, 2,1 μέτρα τούβλων που τοποθετούνται σε έναν τοίχο σε ένα συμβατικό τσιμεντοκονίαμα είναι ίσα με:
- τοίχος πάχους 0,9 m από διογκωμένο πηλό σκυρόδεμα.
- ξυλεία, με διάμετρο 0,53 m.
- τοίχος, πάχους 0,44 μ. από αεριωμένο σκυρόδεμα.
Όταν πρόκειται για κοινές θερμάστρες όπως ορυκτοβάμβακας και διογκωμένη πολυστερίνη, τότε απαιτείται μόνο 0,18 m της πρώτης θερμομόνωσης ή 0,12 m της δεύτερης, έτσι ώστε η θερμική αγωγιμότητα ενός τεράστιου τοίχου από τούβλα να είναι ίση με ένα λεπτό στρώμα της θερμομόνωσης.
Ένα συγκριτικό χαρακτηριστικό της θερμικής αγωγιμότητας των μονωτικών, οικοδομικών και υλικών φινιρίσματος, που μπορεί να παραχθεί με τη μελέτη SNiP, σας επιτρέπει να αναλύσετε και να συνθέσετε σωστά ένα μονωτικό κέικ (βάση, μόνωση, φινίρισμα). Όσο χαμηλότερη είναι η θερμική αγωγιμότητα, τόσο υψηλότερη είναι η τιμή. Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα είναι οι τοίχοι ενός σπιτιού από κεραμικά μπλοκ ή συνηθισμένα τούβλα υψηλής ποιότητας. Τα πρώτα έχουν θερμική αγωγιμότητα μόνο 0,14 - 0,18 και είναι πολύ πιο ακριβά από οποιοδήποτε από τα καλύτερα τούβλα.
διαφορετικά υλικά έχουν διαφορετική θερμική αγωγιμότητα, και όσο χαμηλότερη είναι, τόσο λιγότερη ανταλλαγή θερμότητας μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού περιβάλλοντος. Αυτό σημαίνει ότι το χειμώνα σε ένα τέτοιο σπίτι παραμένει ζεστό και το καλοκαίρι είναι δροσερό.
Η θερμική αγωγιμότητα είναι ένα ποσοτικό χαρακτηριστικό της ικανότητας των σωμάτων να μεταφέρουν τη θερμότητα. Για να μπορέσουμε να κάνουμε σύγκριση, καθώς και ακριβείς υπολογισμούς κατά την κατασκευή, παρουσιάζουμε τα στοιχεία στον πίνακα θερμικής αγωγιμότητας, καθώς και αντοχής, διαπερατότητας ατμών των περισσότερων δομικών υλικών.
Υπάρχουν οι ακόλουθοι τύποι διεργασιών ανταλλαγής θερμότητας:
- θερμική αγωγιμότητα;
- μεταγωγή;
- θερμική ακτινοβολία.
Θερμική αγωγιμότητα- αυτή είναι η μεταφορά θερμότητας στο μοριακό επίπεδο μεταξύ σωμάτων ή σωματιδίων του ίδιου σώματος που έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες, όταν υπάρχει μια αρκετά ενεργή ανταλλαγή κινητήριας ενέργειας μορίων, ατόμων και ελεύθερων ηλεκτρονίων, δηλαδή των μικρότερων σωματιδίων του σώματος .
Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται από δομικά σωματίδια σωμάτων που κινούνται με χαοτική σειρά (εννοώντας μόρια, άτομα κ.λπ.). Παρόμοια ανταλλαγή θερμότητας συμβαίνει σε οποιοδήποτε φυσικό σώμα που έχει μη ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας. Ο ίδιος ο μηχανισμός μεταφοράς θερμότητας με τον ένα ή τον άλλο τρόπο εξαρτάται από την κατάσταση συσσωμάτωσης της ουσίας την τρέχουσα στιγμή.
θερμική ακτινοβολία- η μεταφορά ενέργειας από ένα σώμα σε άλλο σώμα, που πραγματοποιείται μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων.
Όλες οι μέθοδοι μεταφοράς θερμότητας συχνά εφαρμόζονται από κοινού. Έτσι, η μεταφορά συνοδεύεται από θερμική αγωγιμότητα, γιατί σε αυτή την περίπτωση σωματίδια με διαφορετικές θερμοκρασίες αναπόφευκτα έρχονται σε επαφή.
Η διαδικασία της μεταφοράς πραγματοποιείται όταν κινούνται στο χώρο ανομοιόμορφα θερμαινόμενα τμήματα του μέσου. Σε αυτή την περίπτωση, η μεταφορά θερμότητας είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τη μεταφορά αυτού του ίδιου μέσου.
Για να πετύχετε την ίδια ζεστασιά σε ένα σπίτι από τούβλα που δίνει ένα ξύλινο πλαίσιο, το πάχος τοίχοι από τούβλαπρέπει να υπερβαίνει το τριπλάσιο πάχος των τοίχων ενός ξύλινου κτιρίου
Η διαδικασία της κοινής μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή και αγωγή θερμότητας ονομάζεται μεταφορά θερμότητας με συναγωγή. Η μεταφορά θερμότητας είναι ουσιαστικά μια συναγωγή ανταλλαγής θερμότητας μεταξύ ενός κινούμενου μέσου και ενός σταθερού (στερεού) τοιχώματος. Η μεταφορά θερμότητας συχνά συνοδεύεται από θερμική ακτινοβολία. Η μεταφορά θερμότητας σε αυτή την περίπτωση πραγματοποιείται από κοινού μέσω διεργασιών όπως η θερμική αγωγιμότητα, η συναγωγή και η θερμική ακτινοβολία.
Υπάρχει μια μεταφορά ύλης, η λεγόμενη μεταφορά μάζας, που εκδηλώνεται στη συγκέντρωση ισορροπίας της ουσίας.
Η κοινή ταυτόχρονη ροή διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας και μεταφοράς μάζας ονομάζεται μεταφορά θερμότητας και μάζας.
Η θερμική αγωγιμότητα εκφράζεται στη θερμική κίνηση των μικρότερων σωματιδίων των σωμάτων. Το φαινόμενο της θερμικής αγωγιμότητας μπορεί να παρατηρηθεί σε στερεά, και σε σταθερά αέρια και σε υγρά, με την προϋπόθεση ότι δεν προκύπτουν ρεύματα μεταφοράς σε αυτά. Κατά την ανέγερση διαφόρων ειδών κατασκευών, συμπεριλαμβανομένων κτιρίων κατοικιών, απαιτείται γνώση σχετικά με τη θερμική αγωγιμότητα των δομικών υλικών, όπως η διογκωμένη πολυστερίνη, ο αφρός πολυουρεθάνης κ.λπ.
Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας
Δείκτης της θερμικής αγωγιμότητας των υλικών είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας
Μιλώντας για θερμική αγωγιμότητα, εννοούν επίσης τα ποσοτικά χαρακτηριστικά της ικανότητας των σωμάτων να μεταφέρουν τη θερμότητα. Η ικανότητα μιας ουσίας να μεταφέρει τη θερμότητα είναι διαφορετική. Μετριέται σε μια τέτοια μονάδα όπως ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας, που σημαίνει ειδική θερμική αγωγιμότητα. Από αριθμητική άποψη, αυτό το χαρακτηριστικό ισούται με την ποσότητα θερμότητας που διέρχεται από ένα υλικό με πάχος 1 m και επιφάνεια 1 τετρ. m / s σε ένα εύρος θερμοκρασίας.
Προηγουμένως, θεωρείτο ότι η θερμική ενέργεια μεταφέρεται ανάλογα με τη ροή θερμίδων από το ένα σώμα στο άλλο. Ωστόσο, μεταγενέστερα πειράματα αντέκρουσαν την ίδια την έννοια του θερμιδικού ως ανεξάρτητου τύπου ύλης. Στην εποχή μας, πιστεύεται ότι το φαινόμενο της θερμικής αγωγιμότητας οφείλεται στη φυσική τάση των αντικειμένων σε μια κατάσταση όσο το δυνατόν πιο κοντά στη θερμοδυναμική ισορροπία, η οποία εκδηλώνεται με την εξίσωση των θερμοκρασιών τους.
Θερμική αγωγιμότητα κενού
Είναι ενδιαφέρον να εξεταστεί ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του κενού από αυτή την άποψη. Είναι κοντά στο μηδέν - και όσο πιο βαθύ είναι το κενό, τόσο πιο κοντά στο μηδέν είναι η θερμική του αγωγιμότητα. Γιατί; Το γεγονός είναι ότι στο κενό υπάρχει μια εξαιρετικά χαμηλή συγκέντρωση σωματιδίων υλικού που είναι σε θέση να μεταφέρουν θερμότητα. Αλλά η θερμότητα εξακολουθεί να μεταφέρεται στο κενό - με ακτινοβολία. Έτσι, για παράδειγμα, για να ελαχιστοποιηθεί η απώλεια θερμότητας, κατασκευάζεται ένα θερμός με διπλό τοίχωμααντλώντας αέρα ανάμεσά τους. Κάνουν και ασήμι. Οι ιδιότητες υλικών όπως ο αφρός αλουμινίου και άλλα παρόμοια μονωτικά υλικά βασίζονται στην ίδια ποιότητα που η επιφάνεια του καθρέφτη αντανακλά καλύτερα την ακτινοβολία.
Παρακάτω παρακολουθούμε εκπαιδευτικά βίντεο για μια πληρέστερη παρουσίαση μιας τέτοιας φυσικής έννοιας όπως η θερμική αγωγιμότητα, χρησιμοποιώντας συγκεκριμένα παραδείγματα.
Πίνακας θερμικής αγωγιμότητας
| Υλικό | Πυκνότητα, kg/m3 | Θερμική αγωγιμότητα, W / (m * C) | διαπερατότητα ατμών, Mg/(m*h*Pa) |
Ισοδύναμο1 (με αντίσταση μεταφοράς θερμότητας = 4,2m2*C/W) πάχος, m | Ισοδύναμο2 (όταν αντίσταση διαπερατότητας ατμών =1,6m2*h*Pa/mg) πάχος, m |
| Οπλισμένο σκυρόδεμα | 2500 | 1.69 | 0.03 | 7.10 | 0.048 |
| Σκυρόδεμα | 2400 | 1.51 | 0.03 | 6.34 | 0.048 |
| Διογκωμένο πηλό σκυρόδεμα | 1800 | 0.66 | 0.09 | 2.77 | 0.144 |
| Διογκωμένο πηλό σκυρόδεμα | 500 | 0.14 | 0.30 | 0.59 | 0.48 |
| Κόκκινο τούβλο από πηλό | 1800 | 0.56 | 0.11 | 2.35 | 0.176 |
| Τούβλο, πυριτικό | 1800 | 0.70 | 0.11 | 2.94 | 0.176 |
| Τούβλο κεραμικό κοίλο (μεικτό 1400) | 1600 | 0.41 | 0.14 | 1.72 | 0.224 |
| Κοίλο κεραμικό τούβλο (μεικτό 1000) | 1200 | 0.35 | 0.17 | 1.47 | 0.272 |
| αφρώδες σκυρόδεμα | 1000 | 0.29 | 0.11 | 1.22 | 0.176 |
| αφρώδες σκυρόδεμα | 300 | 0.08 | 0.26 | 0.34 | 0.416 |
| Γρανίτης | 2800 | 3.49 | 0.008 | 14.6 | 0.013 |
| Μάρμαρο | 2800 | 2.91 | 0.008 | 12.2 | 0.013 |
| Πεύκο, έλατο σε όλη την ίνα | 500 | 0.09 | 0.06 | 0.38 | 0.096 |
| Δρυς πέρα από το σιτάρι | 700 | 0.10 | 0.05 | 0.42 | 0.08 |
| Πεύκο, έλατο κατά μήκος της ίνας | 500 | 0.18 | 0.32 | 0.75 | 0.512 |
| Δρυς κατά μήκος των σιτηρών | 700 | 0.23 | 0.30 | 0.96 | 0.48 |
| Κόντρα πλακέ | 600 | 0.12 | 0.02 | 0.50 | 0.032 |
| μοριοσανίδα | 1000 | 0.15 | 0.12 | 0.63 | 0.192 |
| Ρυμούλκηση | 150 | 0.05 | 0.49 | 0.21 | 0.784 |
| Γυψοσανίδα | 800 | 0.15 | 0.075 | 0.63 | 0.12 |
| Χαρτόνι με όψη | 1000 | 0.18 | 0.06 | 0.75 | 0.096 |
| ορυκτοβάμβακας | 200 | 0.070 | 0.49 | 0.30 | 0.784 |
| ορυκτοβάμβακας | 100 | 0.056 | 0.56 | 0.23 | 0.896 |
| ορυκτοβάμβακας | 50 | 0.048 | 0.60 | 0.20 | 0.96 |
| 33 | 0.031 | 0.013 | 0.13 | 0.021 | |
| Διογκωμένη πολυστερίνη εξηλασμένη | 45 | 0.036 | 0.013 | 0.13 | 0.021 |
| Φελιζόλ | 150 | 0.05 | 0.05 | 0.21 | 0.08 |
| Φελιζόλ | 100 | 0.041 | 0.05 | 0.17 | 0.08 |
| Φελιζόλ | 40 | 0.038 | 0.05 | 0.16 | 0.08 |
