Необходимое условие теплопередачи в любой среде?

Перемещение теплоты в какой-либо среде возможно при условии, что температура в отдельных ее местах неодинакова. Разность температур в среде — необходимое условие для возникновения в ней теплопередачи, при этом перемещение теплоты происходит в направлении более низкой температуры. При разности температур воздуха внутри и снаружи здания происходит теплопередача через наружные ограждающие конструкции. Зимой в отапливаемых зданиях теплопередача происходит через наружные ограждения из здания; теряемая при этом зданием теплота возмещается теплотой, подаваемой различными системами отопления. В зданиях холодильников в летний период теплопередача происходит в обратном направлении, т. е. внутрь здания. В холодильниках требуемая температура воздуха поддерживается холодильными машинами, в других зданиях — при помощи вентиляции, в зданиях специального назначения — системами кондиционирования воздуха. Наружные ограждающие конструкции разделяют среды с различными температурами, что и вызывает процессы теплопередачи в них.

 

Что определяет теплопроводность материала?

Теплопроводность зависит от средней плотности материала (с увеличением средней плотности теплопроводность возрастает), его структуры, пористости, влажности и средней температуры слоя материала. Чем выше пористость (меньше средняя плотность) материала, тем ниже теплопроводность. С увеличением влажности материала теплопроводность резко возрастает, при этом понижаются его теплоизоляционные свойства. Поэтому все теплоизоляционные материалы хранят в помещении или под навесом, а в теплоизоляционной конструкции защищают от попадания влаги покровным слоем. (Строительные материалы состоят из твердой фазы, а также пор и капилляров, которые заполнены воздухом, водяным паром или жидкостью. Соотношение и характер этих элементов и определяют теплопроводность материала.)

 

Здание как единая энергетическая система

Совокупность всех факторов и процессов (внешних и внутрен-

них воздействий), влияющих на формирование теплового микро-

климата помещений, называется тепловым режимом здания.

Ограждения не только защищают помещение от наружной

среды, но и обмениваются с ним теплотой и влагой, пропускают

воздух сквозь себя как внутрь, так и наружу. Задача поддержания

заданного теплового режима помещений здания (поддержания на

необходимом уровне температуры и влажности воздуха, его под-

вижности, радиационной температуры помещения) возлагается на

инженерные системы отопления, вентиляции и кондиционирова-

ния воздуха. Однако определение тепловой мощности и режима

работы этих систем невозможно без учета влияния тепловлагоза-

щитных и теплоинерционных свойств ограждений. Поэтому сис-

тема кондиционирования микроклимата помещений включает

в себя все инженерные средства, обеспечивающие заданный мик-

роклимат обслуживаемых помещений: ограждающие конструкции

здания и инженерные системы отопления, вентиляции и конди-

ционирования воздуха. Таким образом, современное здание –

сложная взаимосвязанная система тепломассообмена – единая

Энергетическая система.

Теплопроводность – вид передачи теплоты между неподвиж-

ными частицами твердого, жидкого или газообразного вещества.

Таким образом, теплопроводность – это теплообмен между части-

цами или элементами структуры материальной среды, находящими-

ся в непосредственном соприкосновении друг с другом. При изуче-

нии теплопроводности вещество рассматривается как сплошная мас-

са, его молекулярное строение игнорируется. В чистом виде тепло-

проводность встречается только в твердых телах, так как в жидких и

газообразных средах практически невозможно обеспечить непод-

вижность вещества.

Большинство строительных материалов являются пористыми те-

лами. В порах находится воздух, имеющий возможность двигаться, т.е.

переносить теплоту конвекцией. Считается, что конвективной состав-

ляющей теплопроводности строительных материалов можно пренеб-

речь ввиду ее малости. Внутри поры между поверхностями ее стенок

происходит лучистый теплообмен. Передача теплоты излучением в

порах материалов определяется главным образом размером пор, пото-

му что чем больше поры, тем больше разность температуры на ее стен-

ках. При рассмотрении теплопроводности характеристики этого про-

цесса относят к общей массе вещества: скелету и порам совместно.

Ограждающие конструкции здания, как правило, является плос-

ко-параллельными стенками, теплоперенос в которых осуществля-

ется в одном направлении. Кроме того, обычно при теплотехниче-

ских расчетах наружных ограждающих конструкций принимается,

что теплопередача происходит при стационарных тепловых усло-

виях, т.е. при постоянстве во времени всех характеристик процесса:

теплового потока, температуры в каждой точке, теплофизических

характеристик строительных материалов. Поэтому важно рассмот-

реть процесс одномерной стационарной теплопроводности в од-

нородном материале, который описывается уравнением Фурье:

 

qт=- λ (dt/dx)

 

где qт – поверхностная плотность теплового потока, проходящего че-

рез плоскость, перпендикулярную тепловому потоку, Вт/м2;

λ – теплопроводность материала, Вт/м·°С;

t – температура, изменяющаяся вдоль оси x,°С.

Отношение dt/dx носит название градиента температуры, оС/м,

и обозначается grad t. Градиент температуры направлен в сторону

возрастания температуры, которое связано с поглощением теплоты и

уменьшением теплового потока. Знак минус, стоящий в правой час-

ти уравнения, показывает, что увеличение теплового потока не

совпадает с увеличением температуры.

Теплопроводность λ является одной из основных тепловых

характеристик материала. Как следует из уравнения (2.1) тепло-

проводность материала – это мера проводимости теплоты мате-

риалом, численно равная тепловому потоку, проходящему сквозь

1 м2 площади, перпендикулярной направлению потока, при гра-

диенте температуры вдоль потока, равном 1 °С/м (рис. 1). Чем

больше значение λ, тем интенсивнее в таком материале процесс

теплопроводности, больше тепловой поток. Поэтому теплоизоля-

ционными материалами принято считать материалы с теплопро-

водностью менее 0,3 Вт/м·°С.__

18. Теплоизолирующая способность отдельной конструкции. Основные понятия и определения: теплопроводность, коэффициент теплопроводности, термическое сопротивление, общее требуемое сопротивление теплопередаче, коэффициенты тепловосприятия и теплоотдачи.

Теплоизолирующая способность – способность ограждающей конструкции при одностороннем огневом воздействии ограничивать рост температуры не обогреваемой поверхности выше установленного уровня.

Теплопроводность – вид передачи теплоты между неподвижными частицами твердого, жидкого или газообразного вещества. Таким образом, теплопроводность – это теплообмен между частицами или элементами структуры материальной среды, находящимися в непосредственном соприкосновении друг с другом.

Количественно способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К).

Термическое сопротивление — тепловое сопротивление, способность тела (его поверхности или какого-либо слоя) препятствовать распространению теплового движения молекул.

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (англ. R-value) (также коэффициент теплосопротивления, теплосопротивление и термическое сопротивление) применяется в строительстве. При общих равных условиях, это отношение разности температур по краям изоляционного материала к величине теплового потока (теплопередача на единицу площади, Q ˙ A {\displaystyle {\dot {Q}}_{A}}) проходящего сквозь него, т.е. R = Δ T / Q ˙ A {\displaystyle R=\Delta T/{\dot {Q}}_{A}} . Коэффициент теплосопротивления отражает свойства любого материала и выражается как плотность материала, делённая на теплопроводность. Для определения теплосопротивления всей площади материала, мера теплосопротивления делится на площадь материала. Например, если имеется расчётная мера теплосопротивления стены, её необходимо разделить на площадь среза стены и получить нужное теплосопротивление. Коэффициент теплопроводности материала, обозначаемый как k, обратно пропорционален теплосопротивлению. Он также называется коэффициентом поверхностной проводимости и обозначается h ^[1] Чем больше это число, тем лучше эффективность изоляции.^[2] Мера теплосопротивления R обратно пропорциональна коэффициенту теплоусвоения U. (википедия)