Приведённое сопротивление теплопередаче

При выводе общего сопротивления теплопередаче рассматривалось плоскопараллельное ограждение. А поверхности большинства современных ограждающих конструкций не являются изотермическими, то есть температура на различных участках наружной и внутренней поверхностей конструкции не одинакова из-за наличия различных теплопроводных включений, имеющихся в конструкции.

      Поэтому введено понятие приведенного сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции, которым называется сопротивление теплопереда-че однослойной ограждающей конструкции той же площади, через которую проходит одинаковый с реальной конструкцией поток теплоты при одинаковой разности между температурой внутреннего и наружного воздуха. Важно отметить, что приведённое сопротивление теплопередаче относится ко всей конструкции или её участку, а не к площадке в 1м². Это происходит потому, что теплопроводные включения могут быть обусловлены не только регулярно уложенными связями, но и довольно крупными элементами крепления фасадов к колоннам. И самими колоннами, врезающимися в стену, и примыканием одних ограждений к другим.

Приведённое сопротивление теплопередаче R^пр, м²·^оС/Вт, конструкции (или участка конструкции) может быть определено выражением:

R^пр = (t_в- t_н)/(Q/F)          (30)

где Q – поток теплоты, проходящей через конструкцию (или участок конструкции), Вт;

F- площадь конструкции (или участка конструкции), м².

Выражение (Q/F) является по своему смыслу усреднённой по площади (или приведённой к единице площади) плотностью потока теплоты через конструкцию, то есть можно записать:

q^пр = Q/F      (31)

Из (30) и (31) следует: q^пр =(t_в- t_н)/ R^пр  (32)

-18-

Ограждающие конструкции с применением эффективных теплоизо-ляционных материалов выполняются таким образом, что слой теплоизо-ляционного материала закрывает, насколько возможно, большую площадь конструкции. Сечения теплопроводных включений выполняют по возможности малыми. Следовательно, можно выделить участок конструкции, удаленный от теплопроводных включений. Если пренебречь влиянием теплопроводных вклю-чений на этом участке, то его теплозащитные свойства можно характеризовать при помощи условного сопротивления теплопередаче R^усл, определённого формулой (27). Отношение значения приведённого сопротивления теплопере-даче конструкции к значению условного сопротивления теплопередаче рассмот-ренного участка называется коэффициентом теплотехнической однородности:

                                  r = R^пр/ R^усл   (33)

Величина коэффициента теплотехнической однородности оценивает каково влияние теплопроводных включений. Практически он всегда меньше единицы. Равенство его единице означает, что теплопроводные включения отсутствуют, и возможности применения слоя теплоизоляционного материала используются максимально эффективно. Но таких конструкций практически не бывает. Коэффициент теплотехнической однородности определяется прямым расчетом двух- или трёхмерного температурного поля конструкции.

Величина, обратная приведённому сопротивлению теплопередаче, наз-вана коэффициентом теплопередачи ограждающей конструкции К, Вт/м²·ºС

К= 1/ R^пр        (34)

      Коэффициент теплопередачи ограждения равен плотности теплового потока, проходящего сквозь ограждение, при разности температур сред по разные стороны от него в 1ºС.

Следовательно, тепловой поток q, Вт/м², проходящий через ограждение за счет теплопередачи, может быть найден по формуле: 

q= К·(t_в- t_н)    (35)

Ещё одним методом инженерного расчёта приведённого сопротивления теплопередаче, основанного на обобщении результатов подробных прямых расчётов трёхмерного температурного поля, является метод фактора формы. Фактор формы f показывает, во сколько раз тепловой поток на участке с двухмерным температурным полем больше теплового потока через стену с одномерным температурным полем ( вдали от температурного включения). В общем случае для одного и того же элемента фактор формы величина перемен-ная, зависящая не только от геометрии элемента, но и от условий теплообмена на его поверхностях, то есть от отношения R_в/R_о. При увеличении этого отно-шения фактор формы любого элемента стремится к 1. А при уменьшении к

-19-

предельной величине, зависящей только от геометрии элемента. Так как в рас-чёте тепловых потерь помещения площади ограждений принимают по наруж-ному обмеру, то фактор формы следует определять относительно наружной по-верхности.

    Рассмотрим сущность метода фактора формы на примере стыка наружной стены с окном. Нам необходимо определить влияние этого стыка на приведённое сопротивление теплопередаче наружной стены. Считается, что это влияние (нарушение одномерности теплового потока) значимо проявляется на полосе стены вдоль всего стыка. Ширина этой полосы (отсчитывая от стыка) равна двум калибрам стены. За один калибр принимают условную толщину однородного ограждения с термическим сопротивлением R, равным термическому сопротивлению реальной стены, и теплопроводностью λ, равной средней теплопроводности материалов, из которых выполнено само ограждение. До введения повышенных норм теплозащиты ограждающие конструкции по большей части были однослойными, и с выбором среднего значения λ трудностей не возникало. Сейчас же необходимо способ усреднения оговаривать при обобщении результатов расчета для определения факторов формы. Ширина α_f в два калибра равна:

α_f= 2λ·R    (36)

     Тепловые потери через всю стену Q_н.с., Вт, равны:

Q_н.с.=(F/R_о.пр.)·(t_в- t_н),  (37)

где F- площадь стены, м²;

R_о.пр.- приведённое сопротивление теплопередаче, м²·ºС/Вт;

t_в,t_н– температура соответственно внутреннего и наружного воздуха,ºС.

Площадь F, на которой проявляется двухмерное температурное поле, то есть площадь полосы шириной в два калибра и длиной стыка l равна: F= α_f·l. Так как к наружной стене примыкают окно, перекрытие-потолок, перекрытие-пол, перегородки, то надо суммировать воздействия всех стыков, имеющих факторы формы f_i. Если принять, что сопротивление теплопередаче стены по глади равно R_о, м²·ºС/Вт, то тепловые потери через стену с учётом всех примыканий будут равны

Q_н.с.= (А/R_о)(t_в – t_н)+Σ(f_i -1)(α_f · l_i)(t_в- t_н)/R_о (38)

-20-