Beschrijving:

Omsluitende constructies met geventileerde luchtruimten worden al lang gebruikt bij de constructie van gebouwen. Het gebruik van geventileerde luchtlagen had een van de volgende doeleinden

Thermische bescherming van gevels met een geventileerde luchtspleet

Deel 1

Afhankelijkheid van de maximale snelheid van luchtbeweging in de spleet van de buitenluchttemperatuur verschillende betekenissen thermische weerstand van muren met isolatie

Afhankelijkheid van de luchtsnelheid in de luchtspleet van de buitenluchttemperatuur voor verschillende waarden van de spleetbreedte d

Afhankelijkheid van de thermische weerstand van de luchtspleet, R luchtspleet, van de buitenluchttemperatuur bij verschillende waarden van de thermische weerstand van de muur, R pr therm. ontwerp

Afhankelijkheid van de effectieve thermische weerstand van de luchtspleet, Ref gap, van de spleetbreedte, d, voor verschillende gevelhoogtes, L

In afb. Figuur 7 toont de afhankelijkheid van de maximale luchtsnelheid in de luchtspleet van de buitenluchttemperatuur bij verschillende waarden van de gevelhoogte, L, en de thermische weerstand van de muur met isolatie, R pr term. ontwerp , en op afb. 8 - bij verschillende waarden van de spleetbreedte d.

In alle gevallen neemt de luchtsnelheid toe naarmate de buitentemperatuur daalt. Een verdubbeling van de hoogte van de gevel resulteert in een lichte verhoging van de luchtsnelheid. Een afname van de thermische weerstand van de muur leidt tot een toename van de luchtsnelheid, dit wordt verklaard door een toename van de warmtestroom, en daarmee van het temperatuurverschil in de opening. De spleetbreedte heeft een aanzienlijke invloed op de luchtsnelheid; bij afnemende waarden van d neemt de luchtsnelheid af, wat wordt verklaard door een toename van de weerstand.

In afb. Figuur 9 toont de afhankelijkheid van de thermische weerstand van de luchtspleet, R eff gap, van de buitenluchttemperatuur bij verschillende waarden van de gevelhoogte, L, en de thermische weerstand van de muur met isolatie, R pr therm. ontwerp .

Allereerst moet worden opgemerkt dat de opening Reff een zwakke afhankelijkheid heeft van de buitenluchttemperatuur. Dit is gemakkelijk te verklaren, omdat het verschil tussen de luchttemperatuur in de spleet en de temperatuur van de buitenlucht en het verschil tussen de temperatuur van de binnenlucht en de luchttemperatuur in de spleet vrijwel proportioneel verandert met een verandering in t n, zodat hun verhouding, opgenomen in (3), verandert vrijwel niet. Wanneer tn dus afneemt van 0 naar –40 °C R, neemt de spleetefficiëntie af van 0,17 naar 0,159 m 2 °C/W. De R eff van de spleet hangt ook in onbeduidende mate af van de thermische weerstand van de bekleding, met een toename van de R pr-term. regio van 0,06 tot 0,14 m 2 °C/W verandert de R eff-waarde van de opening van 0,162 tot 0,174 m 2 °C/W. Dit voorbeeld toont de ineffectiviteit van isolerende gevelbekleding. Veranderingen in de waarde van de effectieve thermische weerstand van de luchtspleet, afhankelijk van de buitenluchttemperatuur en de thermische weerstand van de bekleding, zijn voor hun praktische overweging onbelangrijk.

In afb. Figuur 10 toont de afhankelijkheid van de thermische weerstand van de luchtspleet, Reff van de spleet, van de spleetbreedte, d, voor verschillende waarden van de gevelhoogte. De afhankelijkheid van R eff van de spleet van de breedte van de spleet wordt het duidelijkst uitgedrukt: naarmate de dikte van de spleet afneemt, neemt de waarde van R eff van de spleet toe. Dit komt door een afname van de temperatuurinstelhoogte in de opening x 0 en dienovereenkomstig met een toename Gemiddelde temperatuur lucht in de opening (Fig. 8 en 6). Als voor andere parameters de afhankelijkheid zwak is, omdat er een overlap is van verschillende processen die elkaar gedeeltelijk opheffen, dan is dit in dit geval niet het geval: hoe dunner de opening, hoe sneller deze opwarmt en hoe langzamer de lucht beweegt in de opening, hoe sneller het opwarmt.

Over het algemeen het meest hogere waarde R eff van de opening kan worden bereikt bij minimale waarde d, maximale waarde van L, maximale waarde van R pr term. ontwerp . Dus bij d = 0,02 m, L = 20 m, R pr-term. ontwerp = 3,4 m 2 °C/W de berekende waarde van R eff van de opening is 0,24 m 2 °C/W.

Om het warmteverlies door het hekwerk te berekenen is de relatieve invloed van de effectieve thermische weerstand van de luchtspleet van groter belang, aangezien deze bepaalt hoeveel warmteverlies er zal worden verminderd. Ondanks het feit dat de grootste absolute waarde van de R eff-gap wordt bereikt bij de maximale R pr-term. ontwerp heeft de effectieve thermische weerstand van de luchtspleet de grootste invloed op het warmteverlies bij de minimale waarde van R pr therm. ontwerp . Dus op R pr-termijn. ontwerp = = 1 m 2 °C/W en t n = 0 °C Door de luchtspleet wordt het warmteverlies met 14% verminderd.

Bij horizontaal geplaatste geleiders waaraan de bekledingselementen zijn bevestigd, is het raadzaam om bij het uitvoeren van berekeningen de breedte van de luchtspleet te nemen die gelijk is aan de kleinste afstand tussen de geleiders en het oppervlak van de thermische isolatie, aangezien deze gebieden de weerstand bepalen aan luchtbeweging (Fig. 11).

Zoals berekeningen hebben aangetoond, is de snelheid van de luchtbeweging in de spleet laag en minder dan 1 m/s. De redelijkheid van het gehanteerde rekenmodel wordt indirect bevestigd door literatuurgegevens. Dus in het werk wordt het gegeven Korte beoordeling resultaten van experimentele bepalingen van de luchtsnelheid in de luchtspleten van verschillende gevels (zie tabel). Helaas zijn de gegevens in het artikel onvolledig en kunnen we niet alle kenmerken van de gevels vaststellen. Ze laten echter zien dat de luchtsnelheid in de opening dicht bij de waarden ligt die zijn verkregen door de hierboven beschreven berekeningen.

De gepresenteerde methode voor het berekenen van temperatuur, luchtsnelheid en andere parameters in de luchtspleet stelt ons in staat de effectiviteit van een bepaalde ontwerpmaatregel te evalueren vanuit het oogpunt van het vergroten van de operationele eigenschappen van de gevel. Deze methode kan worden verbeterd, in de eerste plaats moet dit betrekking hebben op het rekening houden met de invloed van gaten ertussen tegenoverliggende platen. Zoals blijkt uit de berekeningsresultaten en experimentele gegevens die in de literatuur worden gepresenteerd, zal deze verbetering geen grote impact hebben op de verminderde weerstand van de constructie, maar kan deze wel een impact hebben op andere parameters.

Literatuur

1. Batinich R. Geventileerde gevels van gebouwen: problemen met thermische fysica van gebouwen, microklimaatsystemen en energiebesparing in gebouwen / Sat. rapport IV wetenschappelijk-praktisch conf. M.: NIISF, 1999.

2. Ezersky V. A., Monastyrev P. V. Bevestigingsframe van een geventileerde gevel en temperatuur veld buitenste muur// Woningbouw. 2003. Nr. 10.

4. SNiP II-3-79*. Bouw verwarmingstechniek. M.: Unitaire staatsonderneming TsPP, 1998.

5. Bogoslovsky V. N. Thermisch regime van het gebouw. M., 1979.

6. Sedlbauer K., Kunzel H. M. Luftkonvektions einflusse auf the Warmedurchgang von beluften Fassaden mit Mineralwolledammung // WKSB. 1999. Jg. 44. H.43.

Wordt vervolgd.

Lijst met symbolen

s in = 1.005 J/(kg °C) - specifieke hitte lucht

d - luchtspleetbreedte, m

L - hoogte van de gevel met een geventileerde opening, m

n k - gemiddeld aantal beugels per m2 muur, m–1

R pro o. ontwerp , Rpro o. regio - verminderde weerstand tegen warmteoverdracht van delen van de constructie van respectievelijk het binnenoppervlak naar de luchtspleet en van de luchtspleet naar het buitenoppervlak van de constructie, m 2 °C/W

R o pr - verminderde warmteoverdrachtsweerstand van de gehele structuur, m 2 °C/W

R-conditie. ontwerp - weerstand tegen warmteoverdracht langs het oppervlak van de constructie (exclusief warmtegeleidende insluitsels), m 2 °C/W

R-toestand - weerstand tegen warmteoverdracht langs het oppervlak van de constructie, wordt gedefinieerd als de som van de thermische weerstanden van de lagen van de constructie en de warmteoverdrachtsweerstand van de interne (gelijk aan 1/av) en externe (gelijk aan 1 /an) oppervlakken

R pr SNiP - verminderde warmteoverdrachtsweerstand van een wandconstructie met isolatie, bepaald volgens SNiP II-3-79*, m 2 °C/W

R pr termijn. ontwerp - thermische weerstand van de muur met isolatie (van binnenlucht tot het oppervlak van de isolatie in de luchtspleet), m 2 °C/W

R eff van de spleet - effectieve thermische weerstand van de luchtspleet, m 2 °C/W

Qn - berekende warmtestroom door een heterogene structuur, W

Q 0 - warmtestroom door een homogene structuur van hetzelfde gebied, W

q - warmtestroomdichtheid door de constructie, W/m2

q 0 - warmtefluxdichtheid door een homogene structuur, W/m 2

r - coëfficiënt van thermische uniformiteit

S - dwarsdoorsnede van de beugel, m 2

t - temperatuur, °C

Warmteoverdracht door de luchtlaag met een temperatuurverschil op de tegenoverliggende oppervlakken vindt plaats door convectie, straling en thermische geleidbaarheid (Fig. 1.12).

De thermische geleidbaarheid van stilstaande lucht is erg klein, en als de lucht in de luchtspleten in rust zou zijn, zou hun thermische weerstand erg hoog zijn. In werkelijkheid beweegt lucht altijd in de luchtlagen van omhullende structuren; op het warmere oppervlak van de verticale lagen beweegt het bijvoorbeeld naar boven en op het koude oppervlak naar beneden. In lagen met bewegende lucht is de hoeveelheid warmte die wordt overgedragen door geleiding erg klein vergeleken met de warmteoverdracht door convectie.

Naarmate de dikte van de luchtlaag toeneemt, neemt de hoeveelheid warmte die door convectie wordt overgedragen toe, omdat de invloed van wrijving van de luchtstromen op de wanden afneemt. Met het oog hierop is er voor luchtspleten geen kenmerk harde materialen directe evenredigheid tussen de toename van de laagdikte en de waarde van de thermische weerstand.

Wanneer warmte door convectie wordt overgedragen van een warmer oppervlak van de luchtlaag naar een kouder oppervlak, wordt de weerstand van de twee grenslagen van lucht grenzend aan deze oppervlakken overwonnen. Daarom is de waarde van de coëfficiënt die kan worden aangenomen voor vrije convectie op elk oppervlak is gehalveerd.

De hoeveelheid stralingswarmte die van een warmer oppervlak naar een kouder oppervlak wordt overgedragen, hangt niet af van de dikte van de luchtlaag; zoals eerder vermeld, wordt deze bepaald door de emissiviteit van de oppervlakken en het verschil dat evenredig is met de vierde macht van hun absolute temperaturen (1.3).

IN algemeen beeld De warmteflux Q die door de luchtspleet wordt overgedragen, kan als volgt worden uitgedrukt:


waarbij α k de warmteoverdrachtscoëfficiënt voor vrije convectie is; δ - laagdikte, m; λ - thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van lucht in de tussenlaag, kcal m · h/deg; α l - warmteoverdrachtscoëfficiënt als gevolg van straling.

Op basis van experimentele studies wordt de waarde van de warmteoverdrachtscoëfficiënt van de luchtlaag gewoonlijk geïnterpreteerd als veroorzaakt door warmte-uitwisseling die plaatsvindt door convectie en thermische geleiding:



maar voornamelijk afhankelijk van convectie (hier is λ eq de voorwaardelijke equivalente warmtegeleiding van de lucht in de tussenlaag); dan zal, bij een constante waarde van Δt, de thermische weerstand van de luchtspleet Rv.p zijn:
De verschijnselen van convectieve warmteoverdracht in luchtlagen zijn afhankelijk van hun geometrische vorm, grootte en richting van de warmtestroom; de kenmerken van deze warmte-uitwisseling kunnen worden uitgedrukt door de waarde van de dimensieloze convectiecoëfficiënt ε, die de verhouding weergeeft van equivalente thermische geleidbaarheid tot de thermische geleidbaarheid van stationaire lucht ε = λ eq / λ.

Door generalisatie met behulp van de gelijkenistheorie grote hoeveelheid experimentele gegevens M.A. Mikheev stelden de afhankelijkheid vast van de convectiecoëfficiënt van het product van de Grashof- en Prandtl-criteria, namelijk:


Warmteoverdrachtscoëfficiënten α tot ", verkregen uit de uitdrukking



vastgesteld op basis van deze afhankelijkheid bij tav =+10°, worden gegeven temperatuur verschil op de tussenlaagoppervlakken, Δt=10° in tabel. 1.6.



Relatief kleine waarden van warmteoverdrachtscoëfficiënten door horizontale lagen tijdens warmtestroom van boven naar beneden (bijvoorbeeld in de keldervloeren van verwarmde gebouwen) worden verklaard door de lage mobiliteit van lucht in dergelijke lagen; meest warme lucht is geconcentreerd op het meer verwarmde bovenoppervlak van de laag, wat convectieve warmteoverdracht bemoeilijkt.

De hoeveelheid warmteoverdracht door straling α l, bepaald op basis van formule (1.12), hangt af van de emissiviteitscoëfficiënten en de temperatuur; om α l te verkrijgen in vlakke uitgestrekte tussenlagen, volstaat het om de gegeven onderlinge bestralingscoëfficiënt C" te vermenigvuldigen met de overeenkomstige temperatuurcoëfficiënt aanvaard volgens tabel 1.7.



Dus met C "= 4,2 en de gemiddelde temperatuur van de tussenlaag gelijk aan 0°, verkrijgen we dus α l = 4,2 0,81 = 3,4 kcal/m 2 h deg.

In zomeromstandigheden neemt de waarde van α l toe en neemt de thermische weerstand van de tussenlagen af. In de winter wordt voor lagen die zich in het buitenste deel van constructies bevinden het tegenovergestelde fenomeen waargenomen.

Voor gebruik in praktische berekeningen bieden de normen van de verwarmingstechniek van gebouwen voor omhullende constructies SNiP de waarden van de thermische weerstand van gesloten luchtlagen



aangegeven in de tabel. 1.8.

De waarden van Rv.pr in de tabel komen overeen met een temperatuurverschil op de oppervlakken van de tussenlagen gelijk aan 10°. Bij een temperatuurverschil van 8° wordt de waarde van Rv.pr vermenigvuldigd met een factor 1,05, en bij een verschil van 6° - met 1,10.

De gegeven gegevens over thermische weerstand hebben betrekking op gesloten vlakke luchtlagen. Met gesloten bedoelen we luchtlagen begrensd door ondoordringbare materialen, geïsoleerd tegen het binnendringen van lucht van buitenaf.

Omdat poreuze bouwmaterialen ademend zijn, kunnen er bijvoorbeeld luchtspleten ontstaan structurele elementen gemaakt van dicht beton of andere dichte materialen die praktisch geen lucht doorlaten bij de drukverschilwaarden die typisch zijn voor gebouwen in gebruik.

Experimentele studies tonen aan dat de thermische weerstand van luchtlagen in metselwerk neemt met ongeveer de helft af vergeleken met de waarden aangegeven in de tabel. 1.8. Als de voegen tussen stenen onvoldoende zijn gevuld met mortel (bijvoorbeeld bij het uitvoeren van werkzaamheden in winterse omstandigheden), kan de luchtdoorlatendheid van het metselwerk toenemen en kan de thermische weerstand van de luchtlagen nul naderen. Voldoende bescherming van constructies met luchtspleten tegen luchtpenetratie is absoluut noodzakelijk om de vereiste thermofysische eigenschappen van omhullende constructies te garanderen.



Soms in beton of keramische blokken zorgen voor rechthoekige holtes van korte lengte, vaak naderend vierkant. In dergelijke holtes neemt de overdracht van stralingswarmte toe als gevolg van extra straling van de zijwanden. De toename van de waarde van al is onbeduidend wanneer de verhouding van de lengte van de laag tot zijn dikte gelijk is aan 3:1 of meer; in vierkante of ronde ruimtes bereikt deze toename 20%. De equivalente thermische geleidbaarheidscoëfficiënt, rekening houdend met de warmteoverdracht door convectie en straling in vierkante en ronde holtes van aanzienlijke omvang (70-100 mm), neemt aanzienlijk toe, en daarom neemt het gebruik van dergelijke holtes in materialen met beperkte thermische geleidbaarheid ( 0,50 kcal/m h deg en minder) is vanuit het oogpunt van de thermofysica niet logisch. Het gebruik van vierkante of ronde holtes van de opgegeven maat in producten uit zwaar beton heeft vooral economische betekenis (gewichtsreductie); deze waarde gaat verloren voor producten gemaakt van licht en cellenbeton, omdat het gebruik van dergelijke holtes kan leiden tot een afname van de thermische weerstand van omhullende structuren.

Daarentegen is het gebruik van platte dunne luchtlagen raadzaam, vooral wanneer deze in meerdere rijen verspringend zijn gerangschikt (Fig. 1.13). Bij het plaatsen van luchtlagen in een enkele rij is het effectiever om ze in het buitenste deel van de constructie te plaatsen (als de luchtdichtheid verzekerd is), aangezien de thermische weerstand van dergelijke lagen koude periode jaar toeneemt.

Het gebruik van luchtlagen in geïsoleerde keldervloeren boven koude ondergronden is rationeler dan in buitenmuren, omdat de warmteoverdracht door convectie in de horizontale lagen van deze constructies aanzienlijk wordt verminderd.

De thermofysische efficiëntie van luchtlagen in zomerse omstandigheden (bescherming tegen oververhitting van gebouwen) is verminderd in vergelijking met de koude periode van het jaar; deze efficiëntie wordt echter vergroot door het gebruik van tussenlagen die 's nachts worden geventileerd met buitenlucht.

Bij het ontwerpen is het nuttig om in gedachten te houden dat omhullende structuren met luchtspleten minder vochttraagheid hebben in vergelijking met massieve structuren. In droge omstandigheden worden constructies met luchtspleten (geventileerd en gesloten) snel blootgesteld natuurlijke droging en extra hittebeschermende eigenschappen verwerven vanwege het lage vochtgehalte van het materiaal; in vochtige ruimtes kunnen structuren met gesloten lagen daarentegen erg drassig raken, wat gepaard gaat met een verlies aan thermofysische eigenschappen en de waarschijnlijkheid van voortijdige vernietiging ervan.

Uit de vorige presentatie werd duidelijk dat de overdracht van warmte door luchtlagen voor een groot deel afhankelijk is van straling. Het gebruik van reflecterende isolatie met beperkte duurzaamheid (aluminiumfolie, verf, enz.) om de thermische weerstand van luchtspleten te vergroten, kan echter alleen praktisch zijn in droge bouwconstructies met een beperkte levensduur; in droge permanente gebouwen is het extra effect van reflecterende isolatie ook nuttig, maar er moet rekening mee worden gehouden dat zelfs als de reflecterende eigenschappen verloren gaan, de thermofysische eigenschappen van de constructies niet minder mogen zijn dan die nodig zijn om een ​​normale werking te garanderen van de structuren.

In steen en betonnen constructies bij een hoge initiële luchtvochtigheid (ook in vochtige ruimtes) verliest het gebruik van aluminiumfolie zijn betekenis, omdat de reflecterende eigenschappen snel kunnen worden aangetast door corrosie van aluminium in een vochtige alkalische omgeving. Het gebruik van reflecterende isolatie is het meest effectief in horizontale gesloten luchtruimten wanneer de warmtestroom van boven naar beneden wordt gericht (keldervloeren, enz.), dat wil zeggen in het geval dat er vrijwel geen convectie is en de warmteoverdracht voornamelijk door straling plaatsvindt.


Het is voldoende om slechts één van de oppervlakken van de luchtlaag te bedekken met reflecterende isolatie (de warmere, die relatief gegarandeerd is tegen het incidentele optreden van condensatie, waardoor de reflecterende eigenschappen van de isolatie snel verslechteren).

Voorstellen die soms ontstaan ​​over de thermofysische haalbaarheid van het scheiden van luchtlagen op dikte met schermen van dunne aluminiumfolie om de flux van stralingswarmte sterk te verminderen, kunnen niet worden gebruikt voor het omsluiten van constructies permanente gebouwen, aangezien de lage operationele betrouwbaarheid van een dergelijke thermische beveiliging niet overeenkomt met de vereiste duurzaamheid van de constructies van deze gebouwen.

De berekende waarde van de thermische weerstand van de luchtlaag met reflecterende isolatie op een warmer oppervlak wordt ongeveer verdubbeld vergeleken met de waarden aangegeven in de tabel. 1.8.

In de zuidelijke regio's zijn constructies met luchtspleten behoorlijk effectief in het beschermen van gebouwen tegen oververhitting; Het gebruik van reflecterende isolatie wordt onder deze omstandigheden bijzonder zinvol, omdat het grootste deel van de warmte tijdens het hete seizoen door straling wordt overgedragen. Om de hittewerende eigenschappen van hekwerken te vergroten en het gewicht ervan te verminderen, is het raadzaam om buitenmuren af ​​te schermen gebouwen met meerdere verdiepingen reflecterende, duurzame afwerkingen (zoals gepolijst aluminium platen) zodat er een luchtspleet ontstaat onder de schermen, waarvan het andere oppervlak bedekt is met verf of een andere economische reflecterende isolatie.

Verhoogde convectie in luchtruimten (bijvoorbeeld als gevolg van actieve ventilatie ervan met buitenlucht afkomstig uit schaduwrijke, groene en bewaterde gebieden van het aangrenzende gebied) verandert in zomer periode in een positief thermofysisch proces, in tegenstelling tot winterse omstandigheden, wanneer dit type warmteoverdracht in de meeste gevallen volkomen ongewenst is.

De tabel toont de thermische geleidbaarheid van lucht λ afhankelijk van de temperatuur bij normaal luchtdruk.

De waarde van de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van lucht is nodig bij het berekenen van de warmteoverdracht en maakt bijvoorbeeld deel uit van de gelijkenisgetallen, zoals de Prandtl-, Nusselt- en Biot-getallen.

De thermische geleidbaarheid wordt uitgedrukt in afmetingen en wordt gegeven voor gasvormige lucht in het temperatuurbereik van -183 tot 1200°C. Bijvoorbeeld, bij een temperatuur van 20°C en normale atmosferische druk is de thermische geleidbaarheid van lucht 0,0259 W/(m deg).

Op zijn laagst negatieve temperaturen gekoelde lucht heeft een lage thermische geleidbaarheid, bij een temperatuur van min 183°C bedraagt ​​deze bijvoorbeeld slechts 0,0084 W/(m graden).

Volgens de tabel is dat duidelijk Naarmate de temperatuur stijgt, neemt de thermische geleidbaarheid van lucht toe. Dus bij een temperatuurstijging van 20 naar 1200°C neemt de thermische geleidbaarheid van lucht toe van 0,0259 naar 0,0915 W/(m graden), dat wil zeggen meer dan 3,5 keer.

Thermische geleidbaarheid van lucht afhankelijk van de temperatuur - tabel
t, °С λ, W/(m graden) t, °С λ, W/(m graden) t, °С λ, W/(m graden) t, °С λ, W/(m graden)
-183 0,0084 -30 0,022 110 0,0328 450 0,0548
-173 0,0093 -20 0,0228 120 0,0334 500 0,0574
-163 0,0102 -10 0,0236 130 0,0342 550 0,0598
-153 0,0111 0 0,0244 140 0,0349 600 0,0622
-143 0,012 10 0,0251 150 0,0357 650 0,0647
-133 0,0129 20 0,0259 160 0,0364 700 0,0671
-123 0,0138 30 0,0267 170 0,0371 750 0,0695
-113 0,0147 40 0,0276 180 0,0378 800 0,0718
-103 0,0155 50 0,0283 190 0,0386 850 0,0741
-93 0,0164 60 0,029 200 0,0393 900 0,0763
-83 0,0172 70 0,0296 250 0,0427 950 0,0785
-73 0,018 80 0,0305 300 0,046 1000 0,0807
-50 0,0204 90 0,0313 350 0,0491 1100 0,085
-40 0,0212 100 0,0321 400 0,0521 1200 0,0915

Thermische geleidbaarheid van lucht in vloeibare en gasvormige toestand bij lage temperaturen en drukken tot 1000 bar

De tabel toont de thermische geleidbaarheid van lucht bij lage temperaturen en drukken tot 1000 bar.
De thermische geleidbaarheid wordt uitgedrukt in W/(m graden), het temperatuurbereik loopt van 75 tot 300K (van -198 tot 27°C).

De thermische geleidbaarheid van lucht in gasvormige toestand neemt toe met toenemende druk en temperatuur.
Lucht in vloeibare toestand heeft de neiging de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt te verlagen bij toenemende temperatuur.

De lijn onder de waarden in de tabel betekent de overgang van vloeibare lucht naar gas - de cijfers onder de lijn verwijzen naar gas, en die erboven verwijzen naar vloeistof.
Een verandering in de aggregatietoestand van lucht heeft een aanzienlijke invloed op de waarde van de thermische geleidbaarheidscoëfficiënt - De thermische geleidbaarheid van vloeibare lucht is veel hoger.

De thermische geleidbaarheid in de tabel wordt aangegeven tot de macht 10 3. Vergeet niet te delen door 1000!

Thermische geleidbaarheid van gasvormige lucht bij temperaturen van 300 tot 800 K en verschillende drukken

De tabel toont de thermische geleidbaarheid van lucht bij verschillende temperaturen, afhankelijk van de druk, van 1 tot 1000 bar.
De thermische geleidbaarheid wordt uitgedrukt in W/(m graden), het temperatuurbereik loopt van 300 tot 800K (van 27 tot 527°C).

De tabel laat zien dat bij toenemende temperatuur en druk de thermische geleidbaarheid van lucht toeneemt.
Wees voorzichtig! De thermische geleidbaarheid in de tabel wordt aangegeven tot de macht 10 3. Vergeet niet te delen door 1000!

Thermische geleidbaarheid van lucht bij hoge temperaturen en drukken van 0,001 tot 100 bar

De tabel toont de thermische geleidbaarheid van lucht bij hoge temperaturen en druk van 0,001 tot 1000 bar.
Thermische geleidbaarheid wordt uitgedrukt in W/(m graden), temperatuurbereik van 1500 tot 6000K(van 1227 tot 5727°C).

Bij toenemende temperatuur dissociëren luchtmoleculen en wordt de maximale waarde van de thermische geleidbaarheid bereikt bij een druk (ontlading) van 0,001 atm. en temperatuur 5000K.
Let op: wees voorzichtig! De thermische geleidbaarheid in de tabel wordt aangegeven tot de macht 10 3. Vergeet niet te delen door 1000!

Vanwege de lage thermische geleidbaarheid van lucht worden luchtlagen vaak gebruikt als thermische isolatie. De luchtspleet kan worden afgedicht of geventileerd, in het laatste geval wordt er gesproken van een luchtkanaal. Als de lucht in rust zou zijn, zou de thermische weerstand erg hoog zijn, maar door warmteoverdracht door convectie en straling neemt de weerstand van de luchtlagen af.


Convectie in de luchtspleet. Bij het overbrengen van warmte wordt de weerstand van de twee grenslagen overwonnen (zie figuur 4.2), waardoor de warmteoverdrachtscoëfficiënt wordt gehalveerd. In verticale luchtlagen bewegen verticale luchtstromen zonder interferentie, als de dikte evenredig is met de hoogte. In dunne luchtlagen worden ze onderling geremd en vormen ze interne circulatiecircuits, waarvan de hoogte afhangt van de breedte.

Rijst. 4.2 – Schema van warmteoverdracht in een gesloten luchtlaag: 1 – convectie; 2 – straling; 3 – thermische geleidbaarheid

In dunne lagen of bij een klein temperatuurverschil op de oppervlakken () is er een parallelle straalbeweging van lucht zonder vermenging. De hoeveelheid warmte die door de luchtspleet wordt overgedragen, is gelijk aan

. (4.12)

De kritische dikte van de tussenlaag werd experimenteel vastgesteld, δcr, mm, waarvoor het bewaard wordt (bij een gemiddelde luchttemperatuur in de laag van 0 o C) laminaire modus stromingen:

In dit geval wordt warmteoverdracht uitgevoerd door thermische geleidbaarheid en

Voor andere diktes is de warmteoverdrachtscoëfficiënt gelijk aan

. (4.15)

Bij toenemende dikte van de verticale laag is er sprake van een toename α tot:

bij δ = 10 mm – met 20%; δ = 50 mm – met 45% (maximale waarde, daarna verlagen); δ = 100 mm – met 25% en δ = 200 mm – met 5%.

In horizontale luchtlagen (met een hoger, meer verwarmd oppervlak) zal er vrijwel geen luchtmenging plaatsvinden, dus formule (4.14) is van toepassing. Bij een meer verwarmd onderoppervlak (er worden zeshoekige circulatiezones gevormd) wordt de waarde α tot wordt gevonden volgens formule (4.15).

Stralingswarmteoverdracht in een luchtspleet

De stralingscomponent van de warmteflux wordt bepaald door de formule

. (4,16)

Er wordt aangenomen dat de stralingswarmteoverdrachtscoëfficiënt gelijk is aan α l= 3,97 W/(m 2 ∙ o C), de waarde is groter α tot Daarom vindt de belangrijkste warmteoverdracht plaats door straling. Over het algemeen is de hoeveelheid warmte die door de laag wordt overgedragen een veelvoud van

.

Je kunt de warmtestroom verminderen door het warme oppervlak (om condensatie te voorkomen) af te dekken met folie, met behulp van de zogenaamde. “versterking.” De stralingsstroom neemt ongeveer 10 keer af en de weerstand verdubbelt. Soms worden honingraatcellen van folie in de luchtspleet gebracht, waardoor ook de convectieve warmteoverdracht wordt verminderd, maar deze oplossing is niet duurzaam.


Test

in Thermofysica nr. 11

Thermische weerstand luchtgat

1. Bewijs dat de lijn van temperatuurafname in de dikte van een meerlaags hekwerk in de coördinaten "temperatuur - thermische weerstand" recht is

2. Waar hangt de thermische weerstand van de luchtlaag van af en waarom?

3. Redenen die ervoor zorgen dat er een drukverschil ontstaat aan de ene en de andere kant van het hekwerk

temperatuurbestendigheid luchtlaagafrastering

1. Bewijs dat de lijn van temperatuurafname in de dikte van een meerlaags hekwerk in de coördinaten "temperatuur - thermische weerstand" recht is

Met behulp van de vergelijking voor de warmteoverdrachtsweerstand van een hekwerk, kunt u de dikte van een van de lagen bepalen (meestal isolatie - een materiaal met de laagste thermische geleidbaarheidscoëfficiënt), waarbij het hek een bepaalde (vereiste) waarde van heeft. weerstand tegen warmteoverdracht. Vervolgens kan de vereiste isolatieweerstand worden berekend als: waarbij de som is van de thermische weerstanden van lagen met bekende diktes, en minimale dikte isolatie - zoals dit: . Voor verdere berekeningen dient de dikte van de isolatie naar boven afgerond te worden met een veelvoud van de gestandaardiseerde (fabrieks)diktewaarden van een bepaald materiaal. De dikte van een baksteen is bijvoorbeeld een veelvoud van de helft van zijn lengte (60 mm), de dikte betonnen lagen- een veelvoud van 50 mm, en de dikte van lagen van andere materialen - een veelvoud van 20 of 50 mm, afhankelijk van de stap waarmee ze in fabrieken worden vervaardigd. Bij het uitvoeren van berekeningen is het handig om weerstanden te gebruiken, omdat de temperatuurverdeling over de weerstanden lineair zal zijn, waardoor het handig is om berekeningen uit te voeren grafisch. In dit geval is de hellingshoek van de isotherm ten opzichte van de horizon in elke laag hetzelfde en hangt deze alleen af ​​van de verhouding tussen het verschil in ontwerptemperaturen en de warmteoverdrachtsweerstand van de constructie. En de raaklijn van de hellingshoek is niets meer dan dichtheid hittegolf door dit hek gaan: .

Onder stationaire omstandigheden is de warmtefluxdichtheid constant in de tijd, en dus ook waar R X- weerstand van een deel van de constructie, inclusief weerstand tegen warmteoverdracht binnenoppervlak en thermische weerstanden van de lagen van de structuur vanaf de binnenlaag tot het vlak waarop de temperatuur wordt gezocht.

Dan. De temperatuur tussen de tweede en derde laag van de structuur kan bijvoorbeeld als volgt worden gevonden:

De gegeven weerstand tegen warmteoverdracht van heterogene omhullende structuren of hun secties (fragmenten) moet worden bepaald aan de hand van het naslagwerk; de gegeven weerstand van platte omhullende structuren met warmtegeleidende insluitsels moet ook worden bepaald aan de hand van het naslagwerk.

2. Waar hangt de thermische weerstand van de luchtlaag van af en waarom?

Naast de overdracht van warmte door thermische geleidbaarheid en convectie in de luchtspleet, is er ook directe straling tussen de oppervlakken die de luchtspleet beperken.

Vergelijking van stralingswarmteoverdracht: , waar B l - warmteoverdrachtscoëfficiënt door straling, die grotendeels afhangt van de materialen van de tussenlaagoppervlakken (hoe lager de emissiviteitscoëfficiënten van de materialen, hoe kleiner en B l) en de gemiddelde luchttemperatuur in de laag (bij toenemende temperatuur neemt de warmteoverdrachtscoëfficiënt door straling toe).

Waar dus l eq - equivalente thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van de luchtlaag. Weten l eq, kun je de thermische weerstand van de luchtlaag bepalen. Echter weerstand R VP kan ook worden bepaald aan de hand van een naslagwerk. Ze zijn afhankelijk van de dikte van de luchtlaag, de luchttemperatuur daarin (positief of negatief) en het type laag (verticaal of horizontaal). De hoeveelheid warmte die wordt overgedragen door thermische geleidbaarheid, convectie en straling door verticale luchtlagen kan worden beoordeeld aan de hand van de volgende tabel.

Laagdikte, mm

Warmtefluxdichtheid, W/m2

Hoeveelheid overgedragen warmte in %

Equivalente thermische geleidbaarheidscoëfficiënt, m o C/W

Thermische weerstand van de tussenlaag, W/m 2o C

warmtegeleiding

convectie

straling

Opmerking: de waarden in de tabel komen overeen met de luchttemperatuur in de laag gelijk aan 0 o C, het temperatuurverschil op de oppervlakken ervan is 5 o C en de emissiviteit van de oppervlakken is C = 4,4.

Bij het ontwerpen van externe hekken met luchtspleten moet dus rekening worden gehouden met het volgende:

1) het vergroten van de dikte van de luchtlaag heeft weinig effect op het verminderen van de hoeveelheid warmte die er doorheen gaat, en lagen met een kleine dikte (3-5 cm) zijn effectief in termen van warmtetechniek;

2) het is rationeler om meerdere lagen van dunne dikte in het hek aan te brengen dan één laag van grote dikte;

3) het is raadzaam om dikke lagen te vullen met materialen met een lage thermische geleidbaarheid om de thermische weerstand van het hekwerk te vergroten;

4) de luchtlaag moet gesloten zijn en niet in verbinding staan ​​met de buitenlucht, dat wil zeggen dat verticale lagen moeten worden geblokkeerd met horizontale membranen ter hoogte van plafonds tussen de verdiepingen (vaker blokkeren van lagen in de hoogte praktische betekenis heeft geen). Als het nodig is om lagen te installeren die worden geventileerd door buitenlucht, dan zijn deze onderworpen aan speciale berekeningen;

5) vanwege het feit dat het grootste deel van de warmte die door de luchtlaag gaat, wordt overgedragen door straling, is het raadzaam om de lagen dichter bij elkaar te plaatsen buiten hekken, wat hun thermische weerstand verhoogt;

6) Bovendien wordt aanbevolen om het warmere oppervlak van de tussenlaag te bedekken met een materiaal met een lage emissiviteit (bijvoorbeeld aluminiumfolie), dat de stralingsstroom aanzienlijk vermindert. Het coaten van beide oppervlakken met dergelijk materiaal vermindert de warmteoverdracht praktisch niet.

3. Redenen die ervoor zorgen dat er een drukverschil ontstaat aan de ene en de andere kant van het hekwerk

IN wintertijd de lucht in verwarmde ruimtes heeft een temperatuur hoger dan buitenlucht en daarom heeft de buitenlucht een hoger volumetrisch gewicht (dichtheid) vergeleken met de binnenlucht. Dit verschil in volumetrische luchtgewichten zorgt voor drukverschillen aan beide zijden van het hekwerk (thermische druk). Lucht komt de kamer binnen via het onderste deel van de buitenmuren en verlaat deze vervolgens weer bovenste deel. In geval van luchtdichtheid van het boven- en onderhekwerk en wanneer gesloten openingen het luchtdrukverschil bereikt zijn maximale waarden op de vloer en onder het plafond, en op de middelste hoogte van de kamer is het nul (neutrale zone).

Soortgelijke documenten

    Warmtestroom die door de behuizing gaat. Weerstand tegen warmtewaarneming en warmteoverdracht. Warmtefluxdichtheid. Thermische weerstand van het hek. Temperatuurverdeling door weerstand. Standaardisatie van de warmteoverdrachtsweerstand van hekken.

    test, toegevoegd op 23-01-2012

    Warmteoverdracht via een luchtspleet. Lage thermische geleidbaarheidscoëfficiënt van lucht in de poriën bouwmaterialen. Basisprincipes van het ontwerpen van gesloten luchtruimten. Maatregelen om de temperatuur van het binnenoppervlak van het hek te verhogen.

    samenvatting, toegevoegd op 23-01-2012

    Wrijvingsweerstand in aspotten of lagers van trolleybus-assen. Schending van de symmetrie van de verdeling van vervormingen over het oppervlak van het wiel en de rail. Weerstand tegen beweging door blootstelling aan lucht. Formules voor het bepalen van de weerstand.

    lezing, toegevoegd 14-08-2013

    Studie van mogelijke maatregelen om de temperatuur van het binnenoppervlak van het hekwerk te verhogen. Bepaling van de formule voor het berekenen van de warmteoverdrachtsweerstand. Ontwerp de buitenluchttemperatuur en warmteoverdracht door de behuizing. Temperatuur-diktecoördinaten.

    test, toegevoegd op 24-01-2012

    Project voor bescherming van stroomlijnrelais. Berekening van stroomlijnparameters. Specifieke inductieve reactantie. Reactieve en specifieke capacitieve geleidbaarheid van een bovenleiding. Bepaling van de maximale noodmodus met eenfasige kortsluitstroom.

    cursuswerk, toegevoegd op 02/04/2016

    Differentiaalvergelijking van thermische geleidbaarheid. Ondubbelzinnigheid voorwaarden. Specifieke warmteflux Thermische weerstand tegen thermische geleidbaarheid van een drielaagse vlakke wand. Grafische methode voor het bepalen van temperaturen tussen lagen. Bepaling van integratieconstanten.

    presentatie, toegevoegd op 18-10-2013

    De invloed van het Biotgetal op de temperatuurverdeling in de plaat. Interne en externe thermische weerstand van het lichaam. Verandering in energie (enthalpie) van de plaat tijdens de periode van volledige verwarming en koeling. De hoeveelheid warmte die door de plaat wordt afgegeven tijdens het koelproces.

    presentatie, toegevoegd op 15-03-2014

    Drukverlies door wrijving in horizontale leidingen. Totaal drukverlies als de som van wrijvingsweerstand en lokale weerstand. Drukverlies tijdens vloeistofbeweging in apparaten. De weerstandskracht van het medium tijdens de beweging van een bolvormig deeltje.

    presentatie, toegevoegd op 29.09.2013

    Controle van de hittebeschermende eigenschappen van buitenafrastering. Controleer of er geen condensatie is op het binnenoppervlak van buitenmuren. Berekening van warmte voor het verwarmen van lucht geleverd door infiltratie. Bepaling van leidingdiameters. Thermische weerstand.

    cursuswerk, toegevoegd op 22-01-2014

    Elektrische weerstand- voornaamst elektrische karakteristiek geleider. Overweging van weerstandsmeting bij constante en wisselstroom. Studie van de ampèremeter-voltmetermethode. Een methode kiezen waarbij de fout minimaal zal zijn.