Сопротивление теплопередаче строительных материалов

Строительство зданий требует соблюдения большого количества нюансов, факторов, способных повлиять на качество постройки. Существуют стандарты, нормы, от которых отходить не рекомендуется. До начала строительства необходимо создать план, произвести расчеты. Коэффициент сопротивления теплопередаче показывает, насколько быстро материалы пропустят холод с улицы в жилье.

Правильно рассчитать теплопередачу приведенного материала так же важно, как и другие данные. От полученных результатов зависит то, насколько жилище будет теплым, какие в нем показатели экономии тепла. Можно примерно рассчитать расход на энергию, затрачиваемую на отопление дома. Кроме того, будет ясна прочность, надежность сооружения.

Стенам и иным частям дома свойственно при больших морозах промерзание. Если не учитывать правила теплопередачи, дом может промерзнуть насквозь. Заморозка-размораживание приводит к скорейшему износу частей жилища, они ветшают, после чего здание может стать аварийным. Высокое сопротивление теплопроводности наружных стен и дверей помогает справиться с проникновением холода.

Содержание

1. Показатели теплопроводности
2. Как применяются показатели в строительстве
3. Термическое сопротивление
4. Как рассчитывается тепловое сопротивление
5. Теплые конструкции
6. Важные моменты для применения утеплительных материалов

Показатели теплопроводности

Любой элемент в природе имеет различную степень проводимости. Тепло проходит сквозь него в зависимости от скорости движения частиц, которые способны передать температурные колебания. Чем частицы ближе находятся одна к другой, тем теплообмен будет проходить быстрее. Получается, что чем более плотный материал, тем быстрее он будет нагреваться или остывать. Плотность является основным фактором теплопередачи, показывая ее интенсивность.
Таблица с данными для камня

Выражается данный показатель коэффициентом теплопроводности. Обозначение буквенное производится символом «λ». Единица измерения Вт/(м*С^о). Чем больше численные данные этого коэффициента, тем лучше материал проводит тепло. Существует величина, обратная проводимости тепла, которая называется тепловое термическое сопротивление. Единица измерения: м²*С^о/Вт. Буквенное обозначение «R».

Данные по регионам

Нормируемое сопротивление можно посмотреть в справочниках. Важно придерживаться норм, чтобы не пришлось дополнительно утеплять дом, так как холод легко проникает сквозь стены. Правильному теплообмену, такому, какой бы подходил для данного региона, должно предшествовать утепление стен и верное использование материалов.

Значения по регионам

Как применяются показатели в строительстве

Для каждого материала, используемого в строительстве, важно определить степень проводимости тепла. Теплоизоляционные свойства влияют на скорость промерзания стен, насколько материал подвержен воздействию холода. Показатель сопротивления при теплопередаче для любого современного материала уже вписан в справочники.

Современные технологии предполагают использование нескольких слоев для стен, дверей, поэтому показатели тепловой проводимости в них могут объединяться. Для показа общей степени проводимости принята величина «приведенное сопротивление теплопередаче».
Таблица с данными для стеклопакетов

Рассчитать ее можно точно так же, как и предыдущие данные. Но учитывать следует несколько показателей теплопроводности. Второй вариант произведения расчетов теплоотдачи – использование однородного аналога многослойной стенки. Он должен пропускать такое же количество тепла за равный промежуток времени. Разница в температурах для внутренней части помещения и внешней должна быть одинаковой.

Расчет приведенного сопротивления производится не на квадратный метр, а на целую комнату или весь дом. Показатель помогает обобщить данные о проводимости тепла всего жилища, а точнее материалов, из которых оно изготовлено. Сопротивление для пола также необходимо учитывать.

Термическое сопротивление

Любая стена, дверь, окно служит для ограждения от внешних природных воздействий. Они способны в разной степени защитить жилище от холодов, так как коэффициент проводимости у них отличается. Для каждого ограждения коэффициент рассчитываться должен по-разному. Точно так же ведется расчет для внутренних перегородок, стен, дверей, неотапливаемых частей дома.

Если в здании имеются части, которые не протапливаются, необходимо утеплять стены между ними и другими помещениями так же качественно, как и внешние. Воздух – плохой переносчик тепла, потому что там частицы находятся на значительном отдалении друг от друга. Выходит, что если изолировать некоторые воздушные массы герметично, получится неплохая изоляция от холода. Для уточнения данных производится расчет приведенного сопротивления. Данные показывают, насколько хорошо утеплено жилище, нет ли необходимости в дополнительном утеплении.
Современные материалы

В старых домах делали всегда по две рамы, чтобы между ними находилось некоторое количество воздушных масс. Теперь по такому же принципу делаются стеклопакеты, но воздух между стеклами откачивается полностью, чтобы частиц, проводящих тепло, вообще не было. Термическое сопротивление в них значительно превышает показатели старых окон. Входные двери делаются по такому же принципу. Стараются сделать небольшой коридор, предбанник, который сохранит тепло в доме.

Если в жилище установить дополнительные резиновые уплотнители в несколько слоев, это позволит повысить теплоизоляционные свойства. Современные входные двери создаются многослойными, там помещается несколько разных слоев утеплительного материала. Конструкция становится практически герметичной, дополнительное утепление часто не требуется. Сопротивление теплопередаче стен обычно не такое хорошее, потому используются дополнительные материалы для утепления.

Как рассчитывается тепловое сопротивление

Данные после расчета теплового сопротивления помогут показать, насколько хорошо утеплен дом, какое количество тепла теряется в процессе. Таким образом, можно точно подобрать оборудование для утепления, правильно рассчитать мощность. Для примера будет произведен расчет одной из стен и дверей каркасного дома с керамическим кирпичом, что поможет понять, насколько хороши данные материалы для строительства и утепления.
Утепление изнутри

Класс сопротивления для каждого материала разный. С обратной стороны он утеплен экструдированным пенополистиролом, толщина которого составляет 100 мм. Стены по толщине будут в два кирпича, что равняется 500 мм. Формула для вычисления сопротивления:

R = d/λ, где d – толщина компонентов стены, λ – коэффициент теплопроводности.

По справочнику необходимо посмотреть данные λ. Это число 0,56 для кирпича и 0,036 – для полистирола.

R = 0,5 / 0,56 = 0,89 – для кирпича.

R = 0,1 / 0,036 = 2,8 – для полистирола.

Общий показатель будет суммой этих величин. R = 0,89 + 2,8 = 3,59. Данная формула с приведенными данными имеет численное значение. Его можно сравнить с показаниями с улицы, верными в вашем регионе, и понять, правильно ли применены утеплители. Можно определить класс по приведенному выше сопротивлению.

Теплые конструкции

Для увеличения теплового термического сопротивления следует использовать современные материалы, в которых показатели проводимости тепла максимально низкие. Количество таких материалов сейчас увеличивается. Популярными стали:

1. Деревянные конструкции. Считаются экологически чистым материалом, потому многие предпочитают вести строительство, используя именно этот компонент. Использоваться может любой вид окультуренной древесины: сруб, бревно, брус. Чаще применяют сосну, ель или кедр, показатели проводимости которых по сравнению с другими материалами достаточно низкие. Необходимо произвести защиту от атмосферных воздействий, вредителей. Материал покрывается дополнительным слоем, защищающим от негативных факторов.
2. Керамические блоки.

Пример защиты от внешнего воздуха

3. Сэндвич-панели. В последнее время этот материал становится все более популярным. Основные преимущества: дешевизна, высокие показатели сопротивляемости холоду. В материале имеется множество воздушных ячеек, иногда делают «пенную» структуру. Например, некоторые типы панелей имеют вертикальные воздушные каналы, которые неплохо защищают от холода. Другие компоненты делаются пористыми, чтобы большое количество заключенного воздуха помогло справиться с поступающим холодом.
4. Керамзитобетонные материалы. Их использование также позволит надежно защитить жилище от холода.
5. Пеноблоки. Конструкция делается пористой, но достигается это не простым вклиниванием воздушных прослоек, а путем произведения химической реакции. Иногда в цемент добавляется пористый материал, который поверху покрывается застывшим раствором.

Важные моменты для применения утеплительных материалов

При проектировании жилища необходимо учитывать погодные условия местности. Если данные не учтены, термическое сопротивление теплопередаче может быть недостаточным, что позволит холоду проникать сквозь стены. Обычно, если такое происходит, используются утеплители. Иногда утепление производится внутри дома, но обычно оно проводится по наружным стенам. Утепляются несущие элементы и части, расположенные в непосредственном контакте с улицей.
Утепление жилища

Показатели современных теплоизоляционных материалов очень высокие, потому их не нужно использовать в большом количестве. Обычно для утепления хватает толщины до 10 мм. Не стоит забывать о паропроницаемости стен, дверей и утеплительных компонентов. Правила строительства требуют, чтобы этот показатель повышался из внутренних частей к внешним. Потому утеплять газобетонные или пенобетонные стены можно только минеральной ватой, показатели которой верны для приведенных требований.
Внутреннее утепление

Кроме потерь тепла через стены дома оно может уходить через кровлю. Поэтому важно утеплять не только наружные элементы, но и уложить материал над потолком, чтобы жилье было надежно утеплено. Если нет возможности применять необходимый материал, можно сконструировать зазор для вентиляции. В любом случае не стоит забывать, что теплосопротивление для материалов является одной из важнейших величин. Обязательно учитывайте его при возведении нового дома.

Коэффициент сопротивления теплопередачи окон | «Стандарт Окна»

Проблема поддержания тепла в жилье зимой была и остаётся для нашей страны крайне актуальной, ведь она напрямую определяет расходы на отопление. Сами по себе теплопотери неизбежны, но в наших силах уменьшить их уровень к минимуму. Особенно с учётом того факта, что через проёмы происходит до 44% от всего их объёма. В том числе, если вы уже ставили металлопластиковые конструкции, и требуется уже ремонт окон.

Уровень значительный, но и перспективы к снижению расходов неплохие, если изучить и учесть сопротивление теплопередаче окон при выборе последних.

Стоит отметить, что тепло уходит через оконные системы двумя путями:

• 30% потерь энергии обусловлены естественными процессами конвекции воздуха в стеклопакетах и камерах профиля. Также энергия проходит через твёрдые элементы блока. Это то, что неизбежно и вызвано самой природой материалов и физических явлений.
• 70% тепловой энергии уходит из помещения через инфракрасное излучение. Именно здесь есть возможность снизить данный объём через применение технологий повышения энергоэффективности.

Способность предотвращать уход тепла как раз и выражается через сопротивление теплопередаче металлопластиковых окон. Это важно, ведь остекление занимает 70–80% площади блока, поэтому основные усилия производителей и сосредоточены на том, чтобы улучшить именно стеклопакеты. Хотя работа ведётся и в отношении металлопластиковых профилей.

Как проводится измерение?

Начнем с профиля ПВХ, поскольку на него приходится до 30% от площади оконного блока. Профильная система в значительной степени определяет, насколько энергоэффективным он будет.

Коэффициент сопротивления теплопередачи окон (КСТ, измеряется в м2*°С/Вт здесь и далее) по части профиля является табличной величиной и во многом определяется толщиной его стенок, а также количеством воздушных камер. Так, системы из поливинилхлорида имеют КСТ:

• 3-камерные – 0.6–0.69, чего достаточно для холодного остекления балкона, а также для нежилых помещений. К примеру, профиль REHAU EURO-DESIGN 60 обладает показателем 0.62, а SALAMANDER DESIGN 2D – 0.63.
• 5-камерные – 0.7–0.95. Оптимальный вариант для жилой недвижимости, с помощью которого уже можно получить вполне достойный уровень энергоэффективности жилья. Так, модель REHAU EURO-DESIGN 70  характеризуется КСТ 0.77, а у SALAMANDER HST он достигает 0.91.
• 6- и 7-камерные – выбор для тех, кто хочет получить максимальный результат. Это профильные системы, на основе которых изготавливаются самые тёплые окна для частных домов, квартир на верхних этажах многоэтажек. Так, REHAU GENEO имеет теплосопротивление 1. 01, а вот для SALAMANDER BLUEVOLUTION 82 он составляет впечатляющие 1.49.

То есть, как можно увидеть, разница между базовым профилем на 3 камеры и инновационной разработкой на 6 камер более чем двукратная. Но стоит учесть, что основная нагрузка по сохранению тепла внутри ложится именно на стеклопакет.

Сопротивление теплопередаче металлопластиковых окон с точки зрения стеклопакета зависит от многих составляющих, в том числе: количества стёкол, ширины воздушных камер и их заполнения, специального напыления на стёкла. В качестве примера можно привести следующие цифры в зависимости от формулы пакета КСТ составляет:

• 4М-16-4М – 0.32;
• 4М-10-4М-10-4М – 0.47;
• 4М-10-4М-10-4К – 0.59 и т.д.

Получить данные о свойствах конкретного стеклопакета, когда вы выбираете необходимую модель, можно у ответственного менеджера компании «Стандарт Окна». С их помощью вы сможете уже посчитать теплосопротивление, а также ваши реальные возможности по экономии.

Для примера возьмём одностворчатое окно шириной 140 сантиметров, высотой 100 сантиметров, выполненной из профильной системы SALAMANDER HST (Rопр1 = 0.91) с классическим двухкамерным стеклопакетом с формулой 4М-10-4М-10-4М (Rопр2 = 0.47). Расчётная ширина «рама-створка» составляет 11.3 см.

Общая площадь использованного профиля составляет F1=0.49 м2, а остекления F2 – 0.91 м2. Сопротивление в нашем случае можно рассчитать по формуле:

Rопр = (F1+F2)/(F1/Rопр1+F2/Rопр2)

Подставляем цифры и получаем Rопр=0.56.

Что дает полученное число на практике? Здесь все очень просто. К примеру, зимой при морозе -20°С вы хотите, чтобы внутри стабильно поддерживалась температура +20°С. Теплопотери считаются по формуле:

Q стеклопакета = S остекления *д / R

Для нашего окна потери тепла в час составят:

1.4*40/0.56=100 Вт или 0.1 кВт

То есть, в месяц вам нужно будет потратить 0.1*720=72 кВт энергии, чтобы компенсировать уход тепловой энергии через блок при таких усреднённых температурных условиях.

Требования строительных норм по теплоизоляции стеклопакетов

При проектировании или энергомодернизации зданий является обязательным требование к достижению необходимого уровня сопротивления теплопередаче, который должен быть равен 0.75 и более.

Показатель в 0.75 является оптимальным, однако мы рекомендуем заказать металлопластиковые окна такой комплектации, чтобы иметь КСТ хотя бы в пределах 0.85–0.9. Это ненамного удорожает оконные блоки, но приносит ощутимый эффект. Особенно в том случае, когда ваша квартира или дом уже были надлежащим образом утеплены.

Что интересно, нормы ДБН относительно этой темы касаются не только стеклопакета, но и используемого профиля. С подсчётом конкретных характеристик выбранного вами окна вам всегда помогут менеджеры нашей компании. Зато точно будете знать, что вы покупаете и какой эффект это вам обеспечит.

Как выбрать стеклопакет на основе этого показателя?

Первое, что стоит учитывать – ДБН делит территорию Украины на две температурные зоны. Для I зоны КСТ оконных блоков и должен составлять не менее 0.75. К ней относятся вся северная, западная, центральная и восточная часть страны. II температурная зона включает в себя только Николаевскую, Одесскую, Херсонскую, Закарпатскую области, и для нее показатель должен составлять 0.6.

Для I зоны специалисты рекомендуют выбирать только энергосберегающие или мультифункциональные стеклопакеты. Оптимальным выбором будут окна REHAU. Использование в них специальных энергоэффективных решений (заполнение камер инертными газами, использование специального напыления на стёклах и т.д.) позволяет снизить минимум на 30% затраты на отопление, и в целом повысить комфорт пребывания в помещениях.

Вам достаточно при составлении конфигурации блока уведомить менеджера, что вы хотите, чтобы сопротивление теплопередаче металлопластиковых окон, предполагаемых к покупке, составляло 0.8–1. Получив конкретное число только от вас, наши специалисты подберут для вас несколько самых интересных решений.

Чтобы самостоятельно посчитать, подходит ли вам конструкция по КСТ, вы можете воспользоваться приведёнными ранее в статье формулами, а именно:

• расчёт для стеклопакета (1) и профиля (2)
• подсчёт теплопотерь через оконный проём.

В качестве исходных данных вам достаточно знать площадь необходимой вам конструкции, а также технические параметры остекления и профильной системы. Последние всегда можно запросить у продавца или глянуть усреднённые расчётные таблицы.

От чего ещё могут происходить теплопотери в доме?

Интересно то, что любая недвижимость, будь то дом или квартира, теряет тепловую энергию во всех направлениях. В начале статьи мы писали о том, что через оконные блоки уходит около 44% тепла. А вот остальное распределяется по таким направлениям:

• стены ~ 30%;
• пол ~ 12%;
• крышу, потолок ~ 14.

Свести к минимуму тепловые потери можно за счёт комплексного утепления объекта. Если речь идёт о квартире с балконом и лоджией, то даже ремонт балкона в Киеве с холодным остеклением сделает её более тёплой и менее затратной по отоплению.

В этом вопросе мы рекомендуем советоваться со специалистами сферы строительства. В зависимости от особенностей вашего объекта они посоветуют оптимальные варианты улучшения энергоэффективности.

Примечание

Реклама рекламой, бренды, красивые описания – это всё неизменно влияет на ваш выбор. Однако лучше всего опираться на конкретные цифры и технические характеристики. А если у вас остаются вопросы, их всегда можно задать компетентным специалистам «Стандарт Окна». Нормально, если вы чего-то не знаете или не понимаете, ведь наша главная задача состоит в том, чтобы установка окна обеспечила решение ваших проблем.

КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ

Коэффициент теплоотдачи – количественная характеристика конвективного теплообмена между текучей средой (жидкостью) и поверхностью (стенкой), обтекаемой жидкостью. Эта характеристика появляется как коэффициент пропорциональности a в соотношении Ньютона-Рихмана

где – плотность теплового потока на стенке, T _w температура стенки, T _t характерная температура жидкости, например, температура T _e вдали от стенки во внешнем потоке, температура объемного потока Т _б в трубах и т. д. Единица измерения в международной системе единиц (СИ) (см. Международная система единиц) Вт/(м ² К), 1 Вт/(м ² К) = 0,86 ккал/(м ² ч°C) = 0,1761 БТЕ/(hft ² °F) или 1 ккал/(м ² ч° C) = 1,1630 Вт/(м ² К), 1 БТЕ/(hft ² °F) = 5,6785 Вт/(м ² К). Коэффициент теплоотдачи получил широкое распространение в расчетах конвективного теплообмена и при решении задач внешнего теплообмена между теплопроводной твердой средой и окружающей ее средой. Коэффициент теплоотдачи зависит как от тепловых свойств среды, гидродинамических характеристик ее течения, так и от гидродинамических и тепловых граничных условий. Используя методы теории подобия, зависимость коэффициента теплоотдачи от многих факторов во многих практически важных случаях может быть представлена ​​в виде компактных соотношений между безразмерными параметрами, известных как критерии подобия. Эти соотношения называются обобщенными или уравнениями подобия (формулами). В качестве безразмерного числа для теплообмена в этих уравнениях используется число Нуссельта Nu = αl/λf или число Стентона St =, где 1 – характерный размер поверхности в потоке, массовая скорость потока жидкости, λ _f и C _pf теплопроводность и теплоемкость жидкости. При решении задач теплопроводности в твердом теле часто в качестве граничного условия задается распределение коэффициента теплоотдачи α между телом и окружающей его средой. Здесь полезно использовать безразмерный независимый параметр — число Био Bi = αl/λ _s , где λ _s — теплопроводность твердого тела, а 1 — его характерный размер. Зависимость чисел Nu и St от чисел Re и Pr играет существенную роль в переносе тепла принудительной конвекцией. В случае полностью развитого теплообмена в круглой трубе с ламинарным течением жидкости число Нуссельта является константой, а именно Nu = 3,66 при постоянной температуре стенки и 4,36 при постоянном тепловом потоке (см. Трубы (однофазный теплообмен в ) ). В случае свободной конвекции число Nu зависит от чисел Gr и Pr. Когда теплоемкость жидкости существенно меняется, коэффициент теплопередачи часто определяют через разность энтальпий (h _w – h _f ). Понятие коэффициента теплоотдачи используется также при теплообмене с фазовыми превращениями в жидкости (кипение, конденсация). В этом случае температура жидкости характеризуется температурой насыщения T _s . Порядок величины коэффициента теплоотдачи для различных случаев теплообмена представлен в таблице 1.

При анализе внутреннего теплообмена в пористых телах, т. е. конвективного теплообмена между жесткой матрицей и проницаемой через нее жидкостью, часто используют объемный коэффициент теплоотдачи

где qv — тепловой поток, переходящий от жесткой матрицы к жидкости в единице объема пористого тела, T _w — локальная температура матрицы, T _f — локальная объемная температура жидкости.

Следует подчеркнуть, что постоянство α в широком диапазоне и ΔT (при прочих равных условиях) встречается только в случае конвективного теплообмена, когда физические свойства жидкости при теплообмене изменяются незначительно. При конвективном теплообмене в жидкости с переменными свойствами и при кипении коэффициент теплоотдачи может существенно зависеть от и ΔT . В этих случаях увеличение теплового потока может привести к таким опасным явлениям, как выгорание (переходный тепловой поток) и ухудшение турбулентного теплообмена в трубах. Если (ΔT) является нелинейным, представляется нецелесообразным представлять его через коэффициент α при анализе, например, стабильности кипения.

Общий коэффициент теплопередачи

где T _f1 и T _f2 – температуры нагрева и нагрева жидкости, используется при расчетах теплообмена между двумя жидкостями через разделяющую стенку. Значения U для наиболее часто используемых конфигураций стен определяются по формулам

для плоской многослойной стены,

для цилиндрической многослойной стенки и

для сферической многослойной стены.

Здесь D ₁ и D ₂ – внутренний и внешний диаметры стенки, D – опорный диаметр, по которому определяется эталонная поверхность теплообмена, S _i , D _i , D _i+1 и λ _i — толщина, внутренний и внешний диаметры, теплопроводность i-го слоя. Первое и третье слагаемые в скобках называются термическими сопротивлениями теплопередачи. Для их снижения стенки ребрятся и используются различные способы увеличения теплоотдачи. Второе слагаемое в скобках означает термическое сопротивление стены, которое может значительно увеличиться в результате загрязнения стены, например, отложениями накипи и золы, или плохой теплопередачи между слоями стены. Значения α и U для малого элемента поверхности теплообмена называются локальными. Если они не сильно различаются, то при практических расчетах теплообмена на поверхностях конечных размеров используются средние значения коэффициентов и уравнение теплопереноса

где A — эталонная поверхность теплопередачи и (часто среднее логарифмическое) падение температуры (см. « Средняя разница температур» ).
Таблица 1. Приблизительные значения коэффициента теплопередачи

Schneider, P.J. (1955) Кондуктивная теплопередача , Addison-Wesley Publ. Ко, Кембридж.

Адьютори, Э. Ф. (1974) Новая теплопередача, тома. 1,2, Ventuno Press, Цинциннати.

Каталожные номера

1. Джейкоб М. (1958) Heat Transfer , Wiley, New York, Chapman and Hall, London.
2. Schneider, P.J. (1955) Conductive Heat Transfer , Addison-Wesley Publ. Ко, Кембридж.
3. Adiutory, EF (1974) The New Heat Transfer, тт. 1,2, Ventuno Press, Цинциннати.

Калькулятор коэффициента теплопередачи

Калькулятор коэффициента теплопередачи поможет вам определить общий коэффициент теплопередачи или коэффициент пленки . Этот параметр жизненно важен для большинства расчетов теплопередачи и изоляции , особенно для стен зданий. Например, если проектировщик хочет уменьшить теплопередачу через стену здания или теплообменник, он добавляет несколько слоев изоляции .

Этот инструмент использует уравнение коэффициента теплопередачи, предоставляя вам возможность добавить до 10 слоев к вашей стене и возвращая тепловое сопротивление и общий коэффициент теплопередачи для многослойной конструкции.

Теплопередача путем теплопроводности и конвекции в стене.

Коэффициент теплопередачи зависит от толщины стенки, теплопроводности и площади контакта со стенкой . Инструмент учитывает свободную конвекцию по обеим сторонам стены при выполнении расчетов. Различные типы конвекции и геометрии потока также существуют с использованием числа Нуссельта. Читайте дальше, чтобы понять, что такое коэффициент теплопередачи и как использовать формулу коэффициента теплопередачи.

🙋 Если вы не уверены в , что такое теплопроводность или как ее рассчитать, вы можете посмотреть калькулятор теплопроводности Omni, чтобы узнать больше по этой теме!

Общий коэффициент теплопередачи — понятие термического сопротивления

Что такое коэффициент теплопередачи? — Это мера того, насколько хорошо стена или конструкция проводит тепло . Другими словами, отношение теплопередачи через единицу площади к перепаду температур 9\text{th}n-й слой; и

k – Теплопроводность материала слоя.

Знаете ли вы?
ниже значение коэффициента теплопередачи, лучше изоляция , обеспечиваемая конструкцией, и наоборот.

Понятие теплового сопротивления — Это сопротивление материала тепловому потоку или проводимости . Другими словами, термическое сопротивление – это отношение разницы температур и количества тепла, проходящего через среду. Он аналогичен закону Ома:

I=V1−V2Re\quad I = \frac{V_1 — V_2}{R_e}I=Re​V1​−V2​​

где:

• III – Текущий ;
• V1-V2V_1 — V_2V1​-V2​ – Разность напряжений ; и
• ReR_eRe​ – Сопротивление .

Здесь ток представляет собой скорость теплопередачи, QQQ, разность напряжений представляет собой разность температур, T1−T2T_1 — T_2T1−T2​ . Электрическое сопротивление соответствует тепловому сопротивлению RtR_tRt​ (проверьте калькулятор закона Ома). Таким образом, уравнение теплового сопротивления принимает вид или °C/Вт . Вы также можете связать тепловое сопротивление с общим коэффициентом теплопередачи следующим образом:

Rt=1Ut=Lk\quad R_t = \frac{1}{U_t} = \frac{L}{k}Rt​=Ut​1​= kL​

Для нескольких слоев, уложенных один за другим, уравнение теплового сопротивления: 9{n} \frac{L_i}{k_i}Rt​=A1​i=1∑n​ki​Li​​

Понятие термического сопротивления при передаче тепла через стены.

Вышеприведенный случай относится только к -проводимости -только. Однако когда внутренние и внешние поверхности стен подвергаются воздействию воздуха или любых других жидкостей, необходимо учитывать еще один фактор. В этом случае коэффициент конвективной теплопередачи hhh используется для определения конвективного сопротивления среды. Так что:

Rconv=1hA\quad R_\text{conv} = \frac{1}{hA}Rconv​=hA1​ 92) БТЕ/(ч⋅∘F⋅фут2).

💡 Если вы хотите узнать больше о расчетах теплопередачи, применяемых к теплообменникам, посетите калькулятор LMTD или калькулятор эффективности NTU.

Как рассчитать коэффициент теплопередачи или коэффициент пленки

Калькулятор имеет два режима :

1. Только теплопроводность; и
2. Проводка с конвекцией с обеих сторон.

В дополнение к этому, он начинается с одного слоя материала, на который можно накладывать или удалять слои с помощью добавить или удалить кнопку.

Чтобы найти общий коэффициент теплопередачи и термическое сопротивление:

1. Выберите режим теплопередачи , скажем, только теплопроводность .
2. Введите область контакта, AAA.
3. Вставьте начальную толщину стенки, L0L_0L0​.
4. Введите теплопроводность материала стены, k0k_0k0​.
5. Добавьте больше слоев, используя Добавьте кнопку , когда вам удобно.
6. Повторите шаги 3 и 4 для всех слоев.
7. Калькулятор дает тепловое сопротивление и общий коэффициент теплопередачи согласно конфигурации.

Составные стены
Этот инструмент можно использовать для определения коэффициента теплопередачи и термического сопротивления конструкции путем укладки до 11 слоев.

Пример: Использование калькулятора коэффициента теплопередачи 92\cdot\text{K}ho​=40 Вт/м2⋅K;

Чтобы найти термическое сопротивление и общий коэффициент теплопередачи:

1. Выберите режим теплопередачи , проводимость и конвекцию (в обе стороны) .
2. Введите 92\cdot\text{K}hi​=10 Вт/м2⋅K.
3. Заполните детали начального слоя как L0=2 ммL_0 = 2 \text{ мм}L0​=2 мм и k0=0,78 Вт/м⋅Kk_0 = 0,78\text{ Вт/м}\cdot\text{K} k0=0,78 Вт/м⋅К.
4. Используйте кнопку Добавить , чтобы вставить 2-й слой.
5. Вставьте свойства 2-го слоя как L1=5 ммL_1 = 5 \text{ мм}L1​=5 мм и k1=0,026 Вт/м⋅Kk_1 = 0,026\text{ Вт/м}\cdot\text{K} k1​=0,026 Вт/м⋅К.
6. Используйте кнопку Добавить , чтобы вставить 3-й слой.
7. Введите свойства 3-го слоя как L2=2 ммL_2 = 2 \text{ мм}L2​=2 мм и k2=0,78 Вт/м⋅Kk_2 = 0,78\text{ Вт/м}\cdot\text{K} k2​=0,78 Вт/м⋅К. 92\cdot\text{K}ho​=40 Вт/м2⋅K.
8. Использование калькулятора теплового сопротивления:

R=1A[1hi+L0k0+L1k1+L2k2+1ho]R=11,2[110+0,0020,78+0,0050,026+0,0020,78+140]R=0,2687 °C/Вт\quad
\скриптсайз
\начать{выравнивать*}
R &= \frac{1}{A} \left [ \frac{1}{h_i} + \frac{L_0}{k_0} + \frac{L_1}{k_1}+ \frac{L_2}{k_2} + \frac{1}{h_o}\right ] \\\\
R &= \frac{1}{1,2} \Big [ \frac{1}{10} + \frac{0,002}{0,78} + \frac{0,005}{0,026}+ \frac{0,002}{0,78} \ \ &\qquad \quad+ \frac{1}{40}\Big ] \\\\
R &= 0,2687 \ \text{°C/Вт}
\end{align*}RRR​=A1​[hi​1​+k0​L0​​+k1​L1​​+k2​L2​​+ho​1​]=1. 21​[101​+0.780.002 ​+0,0260,005​+0,780,002​+401​]=0,2687 °C/Вт​ 92\кдот\текст{К}
U=R1​=0,26871​=3,722 Вт/м2⋅K

Часто задаваемые вопросы

Что такое коэффициент теплопередачи?

Это отношение теплового потока через единицу площади к разности температур . Коэффициент теплопередачи показывает, насколько хорошо конструкция проводит тепло. Если значение этой константы пропорциональности низкое, это означает, что материал является лучшим изолятором.

Как рассчитать коэффициент теплопередачи?

Для расчета коэффициента теплопередачи:

1. Разделить толщину первого слоя на теплопроводность среды.
2. Повторите предыдущий шаг для всех слоев и добавьте их вместе.
3. Найдите обратную величину конвективного теплообмена для внутренней поверхности и , прибавьте к сумме .
4. Найдите обратную величину конвективной теплоотдачи для внешней поверхности и , прибавьте к сумме .