일관성, 열전달 저항 닫힌 공기층둘러싸는 구조의 층 사이에 위치한 내열성 Rv.p, m². ºC / W.
에어 갭을 통한 열 전달 방식은 그림 5에 나와 있습니다.

그림 5. 에어 갭에서의 열 전달.

공극 qv.p, W/m2를 통과하는 열유속은 열전도율(2) qt, W/m2, 대류(1) qk, W/m2 및 복사에 의해 전달되는 흐름의 합입니다. (3) ql, W / m².

24. 열전달에 대한 조건부 및 감소된 저항. 둘러싸는 구조의 열 공학 균일성 계수.

25. 위생 및 위생 조건에 따른 열전달 저항성 정상화

, R 0 = *

Δ t n을 정규화한 다음 R 0 tr = * , 저것들. Δ t≤ Δ t n을 위해서는 필요하다

R 0 ≥ R 0 tr

SNiP는 이 요구 사항을 감소된 저항으로 확장합니다. 열전달.

R 0 pr ≥ R 0 tr

t in - 내부 공기의 설계 온도, ° С;

가져 가다. 디자인 표준에 따라. 건물

t n - 0.92를 제공하는 가장 추운 5일 기간의 평균 온도와 동일한 외부 공기의 예상 겨울 온도 ° С

A in (알파) - 열전달 계수 내면 SNiP에 따라 채택된 둘러싸는 구조

Δt n - SNiP에 따라 채택된 내부 공기의 온도와 둘러싸는 구조의 내부 표면 온도 사이의 표준 온도 차이

열전달에 필요한 저항 R tr 약문과 게이트는 최소 0.6이어야 합니다. R tr 약계산 된 계산에서 공식 (1)에 의해 결정된 건물 및 구조물의 벽 겨울 온도외부 공기는 0.92의 보안으로 가장 추운 5일 기간의 평균 온도와 같습니다.

식 (1)에서 내부 인클로징 구조의 열 전달에 필요한 저항을 결정할 때 대신 취해야합니다. 엔- 더 추운 방의 예상 기온.

26. 필요한 열 전달 저항을 달성하기 위한 조건에 따라 울타리 재료의 필요한 두께에 대한 열 계산.

27. 재료의 수분 함량. 구조에 수분을 공급하는 이유

습도 -물질의 기공에 포함된 물의 양과 동일한 물리량.

그것은 질량 및 체적에서 발생합니다

1) 건축 습기.(건물 건설 중). 설계 및 시공 방법에 따라 다릅니다. 단단한 벽돌 세공세라믹 블록보다 나쁩니다. 목재가 가장 유리합니다(조립식 벽). w / w 항상 그런 것은 아닙니다. 2 = -3년 사용 후 사라져야 합니다.

지상 수분. (모세관 흡수). 그것은 2-2.5m의 수준에 도달하며 올바른 장치를 사용하는 방수 층은 영향을 미치지 않습니다.

2) 지상 수분,모세관 흡입으로 인해 지면에서 울타리를 관통합니다.

3) 대기 수분... (경사 비, 눈). 지붕과 처마 장식에 특히 중요 .. 단단한 벽돌 벽은 올바른 결합으로 보호할 필요가 없습니다. 철근 콘크리트, 경량 콘크리트 패널, 접합부 및 창 블록, 방수 소재의 질감된 레이어입니다. 보호 = 경사면의 보호벽

4) 작동 습기... (워크숍에서 산업 건물, 주로 바닥 및 벽의 하부) 솔루션: 방수 바닥, 배수 장치, 하부의 세라믹 타일, 방수 석고. 보호 = 내부 보호 라이닝 파티

5) 흡습성 수분... 재료의 증가된 흡습성(습한 공기에서 수증기를 흡수하는 능력)으로 인해

6) 공기 중 수분의 응결: a) 울타리의 표면 b) 울타리의 두께

28. 구조물의 특성에 대한 수분의 영향

1) 습도가 증가함에 따라 구조물의 열전도율이 증가합니다.

2) 수분 변형. 습도는 열팽창보다 훨씬 나쁩니다. 그 아래에 축적 된 수분으로 인해 석고가 벗겨지면 수분이 얼고 부피가 팽창하고 석고가 찢어집니다. 습기에 강하지 않은 재료는 물에 젖으면 변형됩니다. 예를 들어, 석고는 습도가 증가하면 크리프를 얻습니다., 합판 팽창, 박리.

3) 내구성 저하 - 구조물의 무고장 운전 연수

4) 결로로 인한 생물학적 손상(곰팡이, 곰팡이)

5) 미적 외모의 상실

따라서 재료를 선택할 때 수분 영역이 고려되고 수분 함량이 가장 낮은 재료가 선택됩니다. 또한 실내의 과도한 습도는 질병과 감염의 확산을 유발할 수 있습니다.

기술적 인 관점에서 내구성과 구조 및 내한성 sv-v의 손실로 이어집니다. 일부 자료 높은 습도잃다 기계적 강도, 모양을 변경합니다. 예를 들어, 석고는 습도가 증가하면 크리프를 얻습니다., 합판 팽창, 박리. 금속 부식. 외관의 악화.

29. 수증기의 흡수가 형성됩니다. 교인. 흡착 메커니즘. 흡착 히스테리시스.

흡착- 공기와 물질의 평형 수분 상태로 이어지는 수증기 흡수 과정. 2 현상. 1. 기공 표면과 증기 분자의 충돌 및 이 표면에 대한 접착에 의한 흡수(흡착) 2. 체내 수분의 직접적인 용해(흡수). 습도는 상대 탄성이 증가하고 온도가 감소함에 따라 증가합니다. "탈착" 젖은 시료를 데시케이터(황산 용액)에 넣으면 습기가 나옵니다.

흡착 메커니즘:

1.흡착

2. 모세관 응축

3. 미세 기공의 볼륨 충전

4. 층간 공간 채우기

스테이지 1. 흡착은 기공 표면이 하나 이상의 물 분자 층으로 덮이는 현상입니다(중간 기공 및 거대 기공에서).

2단계. 고분자 흡착 - 다층 흡착층이 형성됩니다.

3단계. 모세관 응축.

원인. 오목면 위의 포화 증기압은 위보다 낮습니다. 평평한 표면액체. 작은 반경의 모세관에서는 수분이 오목한 미니스크를 형성하므로 모세관 응축 가능성이 나타납니다. D> 2 * 10 -5 cm이면 모세관 응축이 발생하지 않습니다.

탈착 -재료의 자연 건조 과정.

히스테리시스("차이") 흡착건조된 재료에서 얻은 탈착 등온선에서 재료를 습윤시켜 얻은 흡착 등온선의 차이로 구성됩니다. 는 흡착 중 수분 중량과 흡착 등온선이 가습될 때 중량 수분 탈착(탈착 4.3%, 수착 2.1%, 히스테리시스 2.2%) 간의 % 차이를 보여줍니다. 탈착 건조.

30. 건물 구조 재료의 수분 전달 메커니즘. 수증기 투과성, 모세관 수분 흡수.

1.B 겨울 시간온도 차이와 다른 부분 압력으로 인해 수증기 흐름이 울타리를 통과합니다(내부 표면에서 외부로) - 수증기의 확산.여름에는 그 반대입니다.

2. 대류 수증기 전달(공기 흐름 포함)

3... 모세관 물 전달(침투) 다공성 물질을 통해.

4. 균열을 통한 중력 누수, 구멍, 거대 기공.

수증기 투과성 -자체 재료 또는 구조로 만들어진 수증기가 스스로 통과하도록 합니다.

다공성 계수- 물리. 단위 면적, 단위 압력 강하, 단위 판 두께, 단위 시간에 판 측면의 부분 압력 강하 e 1 Pa에서 판을 통과한 증기의 수와 수치적으로 동일한 값. 온도 mu는 감소하고 습도가 증가하면 mu가 증가합니다.

증기 침투에 대한 저항: R = 두께 / 뮤

Mu는 증기 투과성 계수입니다(SNIP 2379 열 공학에 따라 결정됨)

건축 자재에 의한 모세관 수분 흡수 -고농도 영역에서 저농도 영역으로 다공성 물질을 통해 액체 수분을 지속적으로 전달합니다.

모세관이 얇을수록 모세관 흡입력은 커지지만 일반적으로 전달 속도는 감소합니다.

적절한 장벽(작은 에어 갭 또는 모세관 불활성 층(비다공성))을 설치하여 모세관 이동을 줄이거나 제거할 수 있습니다.

31. Fick의 법칙. 증기 투과 계수

P(증기량, g) = (ev-en) F * z * (mu / 두께),

무- 코프. 증기 투과성(SNIP 2379 열 공학에 따라 결정됨)

물리. 단위 면적, 단위 압력 강하, 단위 판 두께, 단위 시간에 판 측면의 부분 압력 강하 e 1 Pa에서 판을 통과한 증기의 양과 수치적으로 동일한 값 [ mg / (m2 * Pa)]. 가장 작은 mu는 ruberoid 0.00018, 가장 큰 min.vat = 0.065g / m * h * mm Hg, 창 유리금속은 증기가 새지 않으며 공기는 증기 투과성이 가장 높습니다. 감소할 때. 온도 mu는 감소하고 습도가 증가하면 mu가 증가합니다. 재료의 물리적 특성에 따라 달라지며 재료를 통해 확산되는 수증기를 전도하는 능력을 반영합니다. 이방성 재료는 서로 다른 mu를 갖습니다(섬유를 따라 있는 나무의 경우 = 0.32, 가로질러 = 0.6).

층의 순차적 배열로 울타리의 증기 투과에 대한 동등한 저항. 픽의 법칙.

Q = (e 1 -e 2) / R n qR n1n = (e n1n-1 -e 2)

32 구조물의 두께에 대한 수증기 분압 분포 계산.

* - 화면 이음새의 증기 투과성을 고려하지 않고

닫힌 에어 갭의 열 저항은 합작 투자의 표 7에 따라 취합니다.

우리는 구조의 열 공학 이질성 계수를 받아들입니다. NS= 0.85, 그러면 NS 요구 /NS= 3.19 / 0.85 = 3.75m 2 × ° C / W 및 필요한 단열재 두께

0.045 (3.75 - 0.11 - 0.02 - 0.10 - 0.14 - 0.04) = 0.150m.

단열재의 두께  3 = 0.15m = 150mm(30mm의 배수)를 허용하고 표에 추가합니다. 4.2.

결론:

열전달에 대한 저항면에서 열전달에 대한 저항이 감소하기 때문에 설계는 표준을 준수합니다. NS 0 NS필요한 값 이상 NS 요구 :

NS 0 NS=3,760,85 = 3,19> NS 요구= 3.19m 2 × ° C / W.

4.6. 환기된 에어 갭의 열 및 습도 조건 결정

계산은 겨울 기간의 조건에 대해 수행됩니다.

중간층의 이동 속도 및 공기 온도 결정

중간층이 길수록(높을수록) 공기 이동 속도와 공기 소비 속도가 빨라지고 결과적으로 수분 제거 효율이 높아집니다. 반면에 중간층이 길수록(높을수록) 단열재와 스크린에 허용할 수 없는 수분 축적 가능성이 커집니다.

입구와 출구 환기구 사이의 거리 (중간층의 높이)는 다음과 같습니다. N= 12m

중간층의 평균 기온 NS 0은 미리 다음과 같이 취합니다.

NS 0 = 0,8NS내선 = 0.8 (-9.75) = -7.8 ° C

급기 및 배기구가 건물의 한쪽에 있을 때 층의 공기 이동 속도:

여기서 는 입구, 굽힘 및 중간층 출구에서 공기 흐름에 대한 국부적 공기역학적 저항의 합입니다. 정면 시스템의 건설적인 솔루션에 따라 = 3 ... 7; 우리는 = 6을 취합니다.

조건부 너비가있는 중간층의 단면적 NS= 1m 및 채택(표 4.1에서) 두께 = 0.05m: NS=NS = 0.05m2.

등가 공극 직경:

공기층 표면의 열전달 계수 a 0은 합작 투자의 9.1.2 절에 따라 예비적으로 취합니다. a 0 = 10.8 W / (m 2 × ° С).

(m 2 × ° С) / W,

케이정수 = 1 / NS 0, int = 1 / 3.67 = 0.273W / (m 2 × ° С).

(m 2 × ° С) / W,

케이내선 = 1 / NS 0, 내선 = 1 / 0.14 = 7.470W / (m 2 × ° C).

승산

0.35120 + 7.198 (-8.9) = -64.72 W/m2,

0.351 + 7.198 = 7.470W / (m 2 × ° C).

어디 ~와 함께– 비열공기, ~와 함께= 1000J / (kg × ° С).

중간층의 평균 기온은 이전에 허용된 온도와 5% 이상 다르기 때문에 계산된 매개변수를 명확히 합니다.

중간층의 공기 속도:

중간층의 공기 밀도

중간층을 통과하는 공기의 양(유량):

에어 갭 표면의 열전달 계수를 명확히합니다.

W / (m 2 × ° С).

벽 내부의 열전달 저항 및 열전달 계수:

(m 2 × ° С) / W,

케이정수 = 1 / NS 0, int = 1 / 3.86 = 0.259W / (m 2 × ° С).

벽의 외부 부분의 열전달 저항 및 열전달 계수:

(m 2 × ° С) / W,

케이내선 = 1 / NS 0, 내선 = 1 / 0.36 = 2.777W / (m 2 × ° С).

승산

0.25920 + 2.777 (-9.75) = -21.89 W/m2,

0.259 + 2.777 = 3.036W / (m 2 × ° C).

우리는 중간층의 평균 기온을 명확히합니다.

인접한 반복의 값이 5% 이상 다를 때까지 중간층의 평균 기온을 여러 번 더 미세 조정합니다(표 4.6).

이 기사에서는 단열재와 건물 벽 사이에 밀폐된 에어 갭이 있는 단열 시스템의 설계에 대해 설명합니다. 공기층의 수분 응결을 방지하기 위해 단열재에 증기 투과성 인서트를 사용하는 것이 좋습니다. 단열재 사용 조건에 따라 인서트 면적을 계산하는 방법이 제공됩니다.

본 논문은 단열재와 건물 외벽 사이에 사공(dead air space)을 갖는 단열 시스템에 대해 설명한다. 수증기 투과성 삽입물은 공기 공간의 수분 응결을 방지하기 위해 단열재에 사용하도록 제안되었습니다. 단열재 사용 조건에 따라 인서트 면적을 계산하는 방법이 제공되었습니다.

소개

공극은 많은 건물 외피의 요소입니다. 이 논문은 폐쇄되고 환기되는 공기 공간으로 둘러싸는 구조물의 특성을 조사합니다. 동시에 많은 경우 적용의 특성으로 인해 특정 사용 조건에서 건설 열 공학 문제를 해결해야합니다.

환기된 에어 갭이 있는 단열 시스템의 설계는 알려져 있으며 건설에 널리 사용됩니다. 가벼운 석고 시스템에 비해 이 시스템의 주요 장점은 건물 단열 작업을 수행할 수 있다는 것입니다. 일년 내내... 단열 고정 시스템은 먼저 인클로징 구조에 부착됩니다. 이 시스템에는 단열재가 부착되어 있습니다. 단열재의 외부 보호 장치는 단열재와 외부 울타리 사이에 공극이 형성되도록 단열재와 일정 거리에 설치됩니다. 단열 시스템의 설계는 과도한 수분을 제거하기 위해 에어 갭의 환기를 허용하여 단열재의 수분 양을 줄입니다. 이 시스템의 단점은 이동하는 공기에 필요한 공간을 제공하는 사이딩 시스템을 사용해야 하는 복잡성과 단열재 사용의 필요성을 포함합니다.

공극이 건물 벽에 직접 인접하는 알려진 환기 시스템. 단열재는 3중 패널 형태로 만들어집니다. 내부 층은 단열재이고 외부 층은 알루미늄과 알루미늄 호일입니다. 이 디자인은 대기 수분과 건물의 수분 침투로부터 단열재를 보호합니다. 따라서 어떤 작동 조건에서도 특성이 저하되지 않아 기존 시스템에 비해 단열재를 최대 20% 절약할 수 있습니다. 이러한 시스템의 단점은 건물 구내에서 이동하는 수분을 제거하기 위해 층을 환기시켜야 한다는 것입니다. 이는 감소로 이어진다. 단열 특성시스템. 또한 시스템 바닥의 구멍을 통해 층으로 유입되는 찬 공기가 설정된 온도까지 예열되는 데 시간이 걸리기 때문에 건물 저층의 열 손실이 증가합니다.

밀폐된 에어 갭이 있는 단열 시스템

닫힌 에어 갭이 있는 유사한 단열 시스템이 가능합니다. 중간층의 공기 이동은 수분 제거에만 필요하다는 사실에주의를 기울여야합니다. 공기를 쐬지 않고 다른 방법으로 수분을 제거하는 문제를 해결하면 위의 단점 없이 밀폐된 에어 갭이 있는 단열 시스템을 얻을 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해 단열 시스템은 그림 1과 같은 형태를 가져야 합니다. 1. 건물의 단열은 단열재로 만든 증기 투과성 인서트로 수행해야 합니다. 예: 미네랄 울... 단열 시스템은 중간층에서 증기를 제거할 수 있는 방식으로 배열되어야 하며 내부의 습도는 중간층의 이슬점 미만이어야 합니다.

1 - 건물 벽; 2 - 패스너; 3 - 단열 패널; 4 - 증기 및 단열 인서트

쌀. 1. 증기 투과성 인서트가 있는 단열재

중간층의 포화 증기 압력에 대해 다음 식을 쓸 수 있습니다.

중간층 공기의 열 저항을 무시하고 중간층 내부의 평균 온도는 다음 공식으로 결정됩니다.

(2)

어디 티 인, 티 아웃- 건물 내부와 외부 공기의 온도는 각각 약 С입니다.

NS 1 , NS 2 - 벽 및 단열재의 열 전달에 대한 저항, 각각 m 2 × о С / W.

방에서 건물 벽을 통해 이동하는 증기의 경우 방정식을 작성할 수 있습니다.

(3)

어디 피 인, NS- 실내 및 층의 증기 분압 Pa;

NS 1 - 건물의 외벽 면적, m 2;

케이п1 - 다음과 같은 벽의 증기 투과성 계수:

여기 NSп1 = m 1 / 엘 1 ;

m 1 - 벽 재료의 증기 투과성 계수, mg / (m × h × Pa);

엘 1 - 벽 두께, m.

건물 단열재의 증기 투과성 삽입물을 통해 공기층에서 이동하는 증기의 경우 방정식을 작성할 수 있습니다.

(5)

어디 P 아웃- 외부 공기의 증기 분압, Pa;

NS 2 - 건물 단열재의 증기 투과성 단열 인서트 면적, m 2;

케이 pp2는 다음과 같은 인서트의 증기 투과성 계수입니다.

여기 NSп2 = m2 / 엘 2 ;

m 2는 증기 투과성 삽입물의 재료의 증기 투과성 계수, mg / (m × h × Pa)입니다.

엘 2 - 인서트 두께, m.

방정식 (3)과 (5)의 우변을 동일하게 하고 다음과 관련하여 중간층의 증기 균형에 대한 결과 방정식을 푸십시오. NS, 우리는 다음과 같은 형태로 중간층의 증기압 값을 얻습니다.

(7)

여기서 e = NS 2 /NS 1 .

불평등의 형태로 에어 갭에 수분 응결이 없는 조건을 적는다.

그것을 해결하면 벽 면적에 대한 증기 투과성 인서트의 전체 면적 비율의 필요한 값을 얻습니다.

표 1은 둘러싸는 구조에 대한 일부 옵션에 대해 얻은 데이터를 보여줍니다. 계산에서 증기 투과성 인서트의 열전도 계수는 시스템의 주 단열재의 열전도 계수와 같다고 가정했습니다.

표 1. 다양한 벽 옵션에 대한 ε 값

표 1에 주어진 예는 단열재와 건물 벽 사이에 닫힌 공극으로 단열재 시공이 가능함을 보여줍니다. 일부 벽 구조의 경우 표 1의 첫 번째 예에서와 같이 증기 투과성 삽입물을 생략할 수 있습니다. 다른 경우 증기 투과성 인서트의 면적은 단열할 벽의 면적에 비해 미미할 수 있습니다.

제어된 열 특성을 가진 단열 시스템

단열 시스템의 설계는 지난 50년 동안 크게 발전했으며 오늘날 설계자는 큰 선택재료 및 구조: 빨대 사용에서 진공 단열재까지. 능동 단열 시스템을 사용하는 것도 가능하며 그 기능을 통해 건물의 전원 공급 시스템에 포함될 수 있습니다. 이 경우 단열 시스템의 특성도 조건에 따라 변경될 수 있습니다. 환경, 관계없이 건물의 일정한 수준의 열 손실을 보장합니다. 외부 온도.

일정 수준의 열 손실을 설정하면 NS건물 외피를 통해 감소된 열전달 저항의 필요한 값은 다음 공식에 의해 결정됩니다.

(10)

이러한 특성은 투명한 외부 층이 있는 단열 시스템 또는 환기되는 에어 갭이 있는 단열 시스템에 의해 소유될 수 있습니다. 첫 번째 경우에는 태양 에너지를 사용하고 두 번째 경우에는 지열 교환기와 함께 토양 열의 에너지를 추가로 사용할 수 있습니다.

투명한 단열 시스템에서 태양의 낮은 위치에서 광선은 실질적으로 벽에 손실 없이 통과하고 가열하여 방의 열 손실을 줄입니다. V 여름 시간태양이 수평선보다 높을 때 태양 광선이 건물 벽에서 거의 완전히 반사되어 건물의 과열을 방지합니다. 되돌아오는 열의 흐름을 줄이기 위해 단열층을 벌집 구조로 만들어 태양광의 덫 역할을 합니다. 이러한 시스템의 단점은 건물의 정면을 따라 에너지를 재분배할 수 없고 누적 효과가 없다는 것입니다. 또한이 시스템의 효율성은 태양 활동 수준에 직접적으로 의존합니다.

저자에 따르면 이상적인 단열 시스템은 어느 정도 살아있는 유기체와 유사해야 하며 넓은 범위 내에서 환경 조건에 따라 특성이 변경되어야 합니다. 외부 온도가 감소하면 단열 시스템은 건물의 열 손실을 줄여야 하며 외부 온도가 증가하면 열 저항이 감소할 수 있습니다. 여름 시간 입학 태양 에너지건물은 또한 실외 조건의 영향을 받아야 합니다.

여러 측면에서 제안된 단열 시스템은 위에서 공식화한 특성을 가지고 있습니다. 그림에서. 2a는 제안된 단열 시스템이 있는 벽의 다이어그램을 보여줍니다. 2b - 에어 갭이 있거나 없을 때 단열층의 온도 그래프.

단열층은 환기되는 에어 갭으로 만들어집니다. 그래프의 해당 지점보다 높은 온도로 공기가 내부로 이동하면 벽에서 중간층까지 단열층의 온도 구배 값이 중간층이 없는 단열재에 비해 감소하여 열 손실이 감소합니다. 건물에서 벽을 통해. 건물의 열 손실 감소는 층의 공기 흐름에 의해 방출되는 열에 의해 보상된다는 점을 염두에 두어야 합니다. 즉, 중간층에서 출구의 공기 온도는 입구보다 낮습니다.

쌀. 2. 단열 시스템 다이어그램(a) 및 온도 그래프(b)

에어 갭이 있는 벽을 통한 열 손실 계산 문제의 물리적 모델은 그림 1에 나와 있습니다. 3. 이 모델의 열 균형 방정식은 다음과 같습니다.

쌀. 삼. 둘러싸는 구조를 통한 열 손실 계산 방식

열유속을 계산할 때 열 전달의 전도성, 대류 및 복사 메커니즘이 고려됩니다.

어디 NS 1 - 방에서 둘러싸는 구조의 내부 표면으로의 열 흐름, W / m 2;

NS 2 - 주 벽을 통한 열 흐름, W / m 2;

NS 3 - 에어 갭을 통한 열 흐름, W / m 2;

NS 4 - 중간층 뒤의 단열층을 통한 열유속, W / m 2;

NS 5 - 둘러싸는 구조의 외부 표면에서 대기로의 열유속, W / m 2;

NS 1 , NS 2, - 벽면의 온도, о С;

NS 3 , NS 4 - 중간층 표면의 온도, о С;

NS케이, 타-실내 및 외부 공기의 온도, 각각 약 С;

s - 스테판-볼츠만 상수;

l 1, l 2 - 주벽 및 단열재의 열전도 계수, 각각 W / (m × о С);

e 1, e 2, e 12 - 각각 벽의 내부 표면의 흑색도, 단열층의 외부 표면 및 공극 표면의 감소된 흑색도;

a b, an n, a 0은 벽의 내부 표면, 단열재의 외부 표면 및 에어 갭을 제한하는 표면의 열 전달 계수입니다. 각각 W / (m 2 × o C).

식 (14)는 층의 공기가 움직이지 않는 경우에 대해 작성됩니다. 공기가 온도와 함께 속도 u로 중간층에서 이동할 때 NS너 대신 NS 3, 두 가지 흐름이 고려됩니다. 불어오는 공기에서 벽으로:

불어오는 공기에서 화면으로:

그런 다음 방정식 시스템은 두 시스템으로 나뉩니다.

열전달 계수는 Nusselt 수로 표현됩니다.

어디 엘- 특징적인 크기.

Nusselt 수를 계산하는 공식은 상황에 따라 취했습니다. 둘러싸는 구조의 내부 및 외부 표면에 대한 열전달 계수를 계산할 때 다음 공식이 사용되었습니다.

여기서 Ra = Pr × Gr - 레일리 기준;

그르 = NS× b × D NS× 엘 3 / n 2 - 그라호프 수.

Grashof 수를 결정할 때 벽 온도와 주변 공기 온도 간의 차이를 특성 온도 강하로 선택했습니다. 벽의 높이와 중간층의 두께와 같은 특성 치수를 취했습니다.

Nusselt 수를 계산하기 위해 닫힌 에어 갭 내부의 열전달 계수 a 0을 계산할 때 다음 공식이 사용되었습니다.

(22)

레이어 내부의 공기가 이동하는 경우 다음과 같은 Nusselt 수를 계산하는 데 더 간단한 공식이 사용되었습니다.

(23)

여기서 Re = V× d / n - 레이놀즈 수;

d는 에어 갭의 두께입니다.

온도에 따른 Prandtl 수 Pr, 동점도 n 및 공기의 열전도 계수 l in의 값은 표 값의 선형 보간법에 의해 계산되었습니다. 방정식 (11) 또는 (19)의 시스템은 온도에 대한 반복적인 미세 조정에 의해 수치적으로 해결되었습니다. NS 1 , NS 2 , NS 3 , NS 4 . 수치 모델링을 위해 열전도 계수가 0.04 W/(m 2 × C)인 발포 폴리스티렌과 유사한 단열을 기반으로 단열 시스템을 선택했습니다. 중간층 입구의 기온은 8℃로 가정하였고, 단열층의 총 두께는 20cm, 중간층의 두께는 NS- 1cm.

그림에서. 도 4는 폐쇄된 단열층이 존재하고 환기된 에어 갭이 있는 기존 단열재의 단열층을 통한 비열 손실의 의존성 그래프를 도시한다. 닫힌 에어 갭은 단열 특성을 거의 향상시키지 않습니다. 고려 된 경우에 대해 이동 기류가있는 단열층의 존재는 -20 ° C의 외기 온도에서 벽을 통한 열 손실의 절반 이상입니다. 이러한 단열재의 열 전달 저항의 등가 값 이 온도의 경우 두께가 40.0cm 이상인 발포 폴리스티렌에 해당하는 10.5m 2 × ° C / W입니다.

NS NS= 4 cm, 정지된 공기; 행 3 - 공기 속도 0.5m / s

쌀. 4. 비열 손실 그래프

외기 온도가 낮아질수록 단열 시스템의 효율이 높아집니다. 4 ° C의 실외 온도에서 두 시스템의 효율성은 동일합니다. 온도가 추가로 증가하면 건물의 열 손실 수준이 증가하므로 시스템을 사용하는 것이 비실용적입니다.

그림에서. 도 5는 외부 공기의 온도에 대한 벽의 외부 표면 온도의 의존성을 보여준다. 무화과에 따르면. 도 5에 도시된 바와 같이, 공극의 존재는 기존의 단열재에 비해 음의 외부 온도에서 벽의 외부 표면의 온도를 증가시킨다. 이것은 움직이는 공기가 단열재의 내부 및 외부 층 모두에 열을 전달한다는 사실 때문입니다. 높은 외부 공기 온도에서 이 단열 시스템은 냉각층 역할을 합니다(그림 5 참조).

행 1 - 기존 단열재, NS= 20cm; 행 2 - 단열재에 1cm 너비의 에어 갭이 있습니다. NS= 4cm, 공기 속도 0.5m/s

쌀. 5. 벽 외부 표면의 온도 의존성외부 온도에

그림에서. 6은 외부 공기의 온도에 대한 중간층 출구 온도의 의존성을 보여줍니다. 냉각된 층의 공기는 에너지를 둘러싸는 표면에 포기합니다.

쌀. 6. 중간층 출구의 온도 의존성외부 온도에

그림에서. 7은 최소 외부 온도에서 단열 외층의 두께에 대한 열 손실의 의존성을 보여줍니다. 무화과에 따르면. 7, 최소 열 손실은 다음에서 관찰됩니다. NS= 4cm

쌀. 7. 단열재 외층의 두께에 따른 열 손실의 의존성 최소 외부 온도에서

그림에서. 8은 두께가 다른 중간층의 공기 속도에 대한 영하 20°C의 외부 온도에 대한 열 손실의 의존성을 보여줍니다. 0.5m / s 이상의 공기 속도 증가는 단열 특성에 큰 영향을 미치지 않습니다.

1행 - NS= 16cm; 행 2 - NS= 18cm; 행 3 - NS= 20cm

쌀. 여덟. 공기 속도에 대한 열 손실의 의존성에어 갭의 다른 두께로

환기 된 에어 갭을 사용하면 기존 단열재에서 불가능한 0 ~ 0.5m / s 범위의 풍속을 변경하여 벽면을 통한 열 손실 수준을 효과적으로 제어 할 수 있다는 사실에주의해야합니다. 그림에서. 9는 벽을 통한 고정된 수준의 열 손실에 대한 외부 온도에 대한 공기 속도의 의존성을 보여줍니다. 건물의 열 보호에 대한 이러한 접근 방식을 통해 에너지 소비를 줄일 수 있습니다. 환기 시스템외부 온도가 상승하기 때문입니다.

쌀. 아홉. 외부 온도에 대한 공기 속도의 의존성 일정 수준의 열 손실을 위해

이 기사에서 고려한 단열 시스템을 만들 때 주요 문제는 펌핑 된 공기의 온도를 높이기위한 에너지 원입니다. 이러한 열원으로 토양 열교환기를 사용하여 건물 아래의 토양에서 열을 흡수해야 합니다. 토양 에너지를 보다 효율적으로 사용하려면 대기의 흡입 없이 공극의 환기 시스템을 닫아야 한다고 가정합니다. 겨울철 시스템으로 유입되는 공기의 온도가 지면의 온도보다 낮기 때문에 결로의 문제가 없습니다.

저자는 태양열과 지열의 두 가지 에너지원을 조합하여 이러한 시스템을 가장 효과적으로 사용할 수 있다고 보고 있습니다. 투명 단열층이 있는 이전에 언급한 시스템으로 전환하면 이러한 시스템의 작성자가 열 다이오드에 대한 아이디어, 즉 다음 문제를 해결하기 위해 어떤 식으로든 구현하려고 노력한다는 것이 분명해집니다 태양 에너지를 건물 벽으로 직접 전달하는 동시에 에너지의 열 흐름이 반대 방향으로 이동하는 것을 방지하는 조치를 취합니다.

그린 어두운 색금속판. 그리고 두 번째 흡수층은 건물 단열재의 에어 갭이 될 수 있습니다. 중간층에서 이동하는 공기는 지상 열교환기를 통해 닫히며, 화창한 날씨토양을 가열하여 태양 에너지를 축적하고 건물의 정면을 따라 재분배합니다. 외부 층에서 내부 층으로 열은 상전이가 있는 히트 파이프에 만들어진 열 다이오드를 사용하여 전달할 수 있습니다.

따라서 제어된 열물리적 특성을 가진 제안된 단열 시스템은 세 가지 기능을 갖는 단열층을 가진 설계를 기반으로 합니다.

- 건물 외피와 평행하게 환기되는 에어 갭;

- 층 내부의 공기를 위한 에너지원;

- 실외 기상 조건 및 실내 공기 온도에 따라 중간층의 기류 매개 변수를 제어하는 ​​시스템.

중 하나 가능한 옵션구조 - 투명한 단열 시스템의 사용. 이 경우 단열 시스템은 그림 1과 같이 건물 벽에 인접하고 모든 건물 벽과 연통하는 또 다른 공극으로 보완되어야 합니다. 십.

그림 1에 표시된 단열 시스템. 10에는 두 개의 공간이 있습니다. 그 중 하나는 단열재와 투명 울타리 사이에 위치하여 건물의 과열을 방지하는 역할을 합니다. 이를 위해 단열 패널의 상단과 하단에 중간층을 외부 공기와 연결하는 공기 밸브가 있습니다. 여름과 태양 활동이 많은 시간에 건물 과열의 위험이 있을 때 댐퍼가 열려 외부 공기와 환기를 제공합니다.

쌀. 십. 통풍 에어 갭이 있는 투명한 단열 시스템

두 번째 공극은 건물 벽에 인접해 있으며 건물 외피에서 태양 에너지를 전달하는 역할을 합니다. 이 디자인은 건물 벽의 전체 볼륨이 배터리 역할을 하기 때문에 일광 시간 동안 건물의 전체 표면에 걸쳐 태양 에너지를 사용할 수 있게 하고 또한 태양 에너지의 효율적인 축적을 제공합니다.

시스템에서 전통적인 단열재를 사용하는 것도 가능합니다. 이 경우, 지열 교환기는 그림 1과 같이 열 에너지의 소스 역할을 할 수 있습니다. 열하나.

쌀. 열하나. 지반 열교환기가 있는 단열 시스템

또 다른 옵션으로 이러한 목적을 위해 건물의 환기 배출을 제안할 수 있습니다. 이 경우, 중간층의 수분응축을 방지하기 위해서는 제거된 공기를 열교환기를 통해 통과시켜야 하며, 열교환기에서 가열된 외부 공기는 중간층으로 유입되어야 한다. 중간층에서 공기가 환기를 위해 실내로 들어갈 수 있습니다. 공기는 가열되어 지상 열교환기를 통과하고 에너지를 건물 외피에 포기합니다.

단열 시스템의 필수 요소는 다음과 같아야 합니다. 자동 시스템속성의 관리. 그림에서. 도 12는 제어 시스템의 블록도이다. 제어는 작동 모드를 변경하거나 팬을 끄고 에어 댐퍼를 열고 닫음으로써 온도 및 습도 센서의 정보 분석을 기반으로 합니다.

쌀. 12. 제어 시스템의 블록 다이어그램

제어된 속성을 가진 환기 시스템의 작동 알고리즘의 블록 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 13.

에 첫 단계제어 시스템의 작동 (그림 12 참조), 외부 공기 온도의 측정 값과 제어 장치의 실내에서 공기 간극의 온도는 정상 공기 상태에 대해 계산됩니다. 이 값은 그림 4와 같이 단열 시스템 구축 중 남측 입면층의 기온과 비교됩니다. 10, 또는 지상 열교환기에서 - 그림 10과 같이 단열 시스템 구성. 11. 계산된 온도의 값이 측정된 값보다 크거나 같으면 팬이 꺼지고 중간층의 에어 댐퍼가 닫힙니다.

쌀. 13. 환기 시스템 작동 알고리즘의 블록 다이어그램 관리 속성 포함

계산된 온도 값이 측정 값보다 작으면 순환 팬을 켜고 댐퍼를 엽니다. 이 경우 가열된 공기의 에너지가 건물의 벽 구조로 전달되어 난방을 위한 열 에너지의 필요성을 줄입니다. 동시에 중간층의 공기 습도 값이 측정됩니다. 습도가 결로점에 접근하면 댐퍼가 열리고 공극을 외부 공기와 연결하여 공극 벽 표면에 결로 현상을 방지합니다.

따라서 제안된 단열 시스템을 사용하면 실제로 열 특성을 제어할 수 있습니다.

건물의 환기 방출을 사용하여 단열 제어가 가능한 단열 시스템의 레이아웃 테스트

실험의 개략도는 그림 1에 나와 있습니다. 14. 단열 시스템의 레이아웃은 엘리베이터 샤프트의 상부에있는 방의 벽돌 벽에 장착됩니다. 레이아웃은 단열재로 구성되어 있으며 증기 방지 단열판(한쪽 표면은 1.5mm 두께의 알루미늄이고 다른 하나는 알루미늄 호일임)은 열전도 계수가 0.03W/(m)이고 두께가 3.0cm인 폴리우레탄 폼으로 채워져 있습니다. 2 × о С). 판의 열전달 저항 - 1.0 m 2 × о С / W, 벽돌 벽- 0.6m 2 × о С / W. 단열판과 건물 외피 표면 사이 - 두께 5cm의 공극. 온도 체계둘러싸는 구조를 통한 열 흐름의 움직임, 온도 및 열 흐름 센서가 설치되었습니다.

쌀. 십사. 제어된 단열재가 있는 실험 시스템의 개략도

환기 배출의 열 회수 시스템에서 전원을 공급하는 설치된 단열 시스템의 사진이 그림 1에 나와 있습니다. 15.

층 내부의 추가 에너지는 건물의 환기 배출의 열 회수 시스템 출구에서 가져온 공기와 함께 공급됩니다. 환기 배출은 국영 기업 "연구소 NIPTIS의 이름을 따서 명명 된 건물의 환기 샤프트 출구에서 가져 왔습니다. Ataeva S.S.는 "복원기의 첫 번째 입력에 공급되었습니다(그림 15a 참조). 공기는 환기 층에서 복열기의 두 번째 입구로, 그리고 복열기의 두 번째 출구에서 다시 환기 층으로 공급되었습니다. 환기 배출물에서 나오는 공기는 내부에 수분 응결의 위험이 있으므로 에어 갭으로 직접 공급되어서는 안 됩니다. 따라서 건물의 환기 배출물은 먼저 열교환기-복구기를 통과했으며 두 번째 입구는 중간층에서 공기를 공급받았습니다. 복열기에서 팬의 도움으로 가열되고 단열 패널의 하부에 장착 된 플랜지를 통해 환기 시스템의 공기층으로 공급되었습니다. 단열재 상부의 두 번째 플랜지를 통해 패널에서 공기가 제거되고 열교환기의 두 번째 입구에서 이동 주기가 닫힙니다. 작업 과정에서 그림 4의 구성표에 따라 설치된 온도 및 열 흐름 센서에서 오는 정보를 등록합니다. 십사.

팬의 작동 모드를 제어하고 실험 매개변수를 기록 및 기록하기 위해 특수 제어 및 데이터 처리 장치가 사용되었습니다.

그림에서. 도 16은 실외 공기, 실내 공기 및 실내 공기의 온도 변화 그래프를 보여줍니다. 다른 부분들중간층. 7.00에서 13.00까지 시스템은 고정 작동 모드로 들어갑니다. 중간층(센서 6)으로 가는 공기 입구의 온도와 중간층(센서 5)의 출구 온도 사이의 차이는 약 3°C로 밝혀졌으며, 이는 통과하는 공기의 에너지 소비를 나타냅니다.

쌀. 16. 온도 그래프: - 외부 공기 및 실내 공기;b - 레이어의 다른 부분에 있는 공기

그림에서. 17은 건물 표면을 통한 온도 및 열유속뿐만 아니라 벽 및 단열재 표면의 온도의 시간 의존성 그래프를 보여줍니다. 그림에서. 도 17b는 가열된 공기가 환기층으로 공급된 후 실내로부터의 열유속의 감소를 명확히 보여주고 있다.

쌀. 17. 시간 그래프: - 벽면 및 단열재의 온도;b - 건물의 둘러싸는 표면을 통한 온도 및 열유속

저자가 얻은 실험 결과는 환기 층으로 단열 특성을 제어할 수 있는 가능성을 확인합니다.

결론

1 에너지 효율적인 건물의 중요한 요소는 쉘입니다. 둘러싸는 구조물을 통해 건물의 열 손실을 줄이는 개발의 주요 방향은 둘러싸는 구조물이 건물의 내부 환경 매개 변수를 형성하는 데 중요한 역할을 할 때 능동 단열과 관련이 있습니다. 가장 확실한 예는 에어 갭이 있는 건물 외피입니다.

2 저자는 단열재와 건물 벽 사이에 밀폐된 에어 갭이 있는 단열 설계를 제안했습니다. 단열 특성을 줄이지 않고 공기층의 수분 응결을 방지하기 위해 단열재에 증기 투과성 인서트를 사용할 가능성이 고려됩니다. 단열재 사용 조건에 따라 인서트 면적을 계산하는 방법이 개발되었습니다. 일부 벽 구조의 경우 표 1의 첫 번째 예에서와 같이 증기 투과성 삽입물을 생략할 수 있습니다. 다른 경우, 증기 투과성 삽입물의 면적은 단열될 벽의 면적에 비해 중요하지 않을 수 있습니다.

3 열 특성을 계산하는 방법과 열 특성을 제어할 수 있는 단열 시스템의 설계가 개발되었습니다. 이 구조는 두 개의 단열층 사이에 통풍이 잘 되는 에어 갭이 있는 시스템으로 설계되었습니다. 기존 단열 시스템으로 벽의 해당 지점보다 온도가 높은 공기층에서 이동할 때 벽에서 층으로 단열층의 온도 구배 값은 중간층이 없는 단열에 비해 감소합니다. 벽을 통한 건물의 열 손실을 줄입니다. 펌핑된 공기의 온도를 높이는 에너지로 건물 아래 토양의 열을 사용하거나 토양 열교환기를 사용하거나 태양 에너지를 사용할 수 있습니다. 이러한 시스템의 특성을 계산하는 방법이 개발되었습니다. 제어된 단열 시스템을 사용하는 현실에 대한 실험적 확인 열 공학 특성건물용.

서지

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외부 울타리를 통한 열 및 습기 전달

건물의 열전달 기초

열 전달은 항상 따뜻한 환경에서 더 추운 환경으로 발생합니다. 온도차로 인해 공간의 한 지점에서 다른 지점으로 열을 전달하는 과정을 열전달세 가지 기본 유형의 열 전달을 포함하기 때문에 집합적입니다. 열전도율(전도), 대류 및 복사... 따라서, 잠재적 인열전달은 온도차.

열 전도성

열 전도성- 고체, 액체 또는 기체 물질의 고정 입자 사이의 열 전달 유형. 따라서 열전도율은 서로 직접 접촉하는 물질 환경 구조의 입자 또는 요소 간의 열 교환입니다. 열전도율을 연구할 때 물질은 고체 덩어리로 간주되고 분자 구조는 무시됩니다. 순수한 형태의 열전도율은 액체 및 기체 매체에서 물질의 부동성을 보장하는 것이 거의 불가능하기 때문에 고체에서만 발견됩니다.

대부분의 건축 자재는 다공체... 기공에는 공기가 있는데 이 공기는 이동할 수 있는 능력, 즉 대류에 의해 열을 전달하는 능력이 있습니다. 건축 자재의 열전도율의 대류 성분은 작기 때문에 무시할 수 있다고 믿어집니다. 복사열 전달은 벽 표면 사이의 기공 내부에서 발생합니다. 재료의 기공에서 복사에 의한 열 전달은 주로 기공 크기에 의해 결정됩니다. 기공이 클수록 벽의 온도 차이가 더 크기 때문입니다. 열전도율을 고려할 때 이 공정의 특성은 물질의 총 질량(골격과 기공을 함께)으로 나타냅니다.

일반적으로 건물 외피는 평면 평행 벽, 한 방향으로 수행되는 열 전달. 또한, 일반적으로 열 공학 계산외부를 둘러싸는 구조, 다음과 같은 경우 열 전달이 발생한다고 가정합니다. 고정 열 조건즉, 열 흐름, 각 지점의 온도, 건축 자재의 열물리적 특성과 같은 공정의 모든 특성에 대한 시간의 불변성입니다. 따라서 고려하는 것이 중요합니다. 균질한 재료의 1차원 고정 열전도 과정, 이는 푸리에 방정식으로 설명됩니다.

어디 큐티 - 표면 열유속에 수직인 평면을 통과 열 흐름, W/㎡;

λ - 재료의 열전도율, 승 / m. 약 C;

NS- x축을 따라 변화하는 온도, оС;

태도라고 한다 온도 구배, о С / m, 대학원... 온도 구배는 열 흡수 및 열유속 감소와 관련된 온도 증가로 향합니다. 방정식 (2.1)의 오른쪽에 있는 빼기 기호는 열유속의 증가가 온도의 증가와 일치하지 않음을 보여줍니다.

열전도율 λ는 재료의 주요 열 특성 중 하나입니다. 식 (2.1)에서 다음과 같이 재료의 열전도율은 재료에 의한 열전도율의 척도로, 흐름 방향에 수직인 영역의 1m2를 통과하는 열유속과 수치적으로 동일하며, 1 o C / m와 동일한 흐름을 따라 온도 구배가 있습니다 (그림 1). 어떻게 더 많은 가치λ, 그러한 재료의 열전도 과정이 더 강렬할수록 열유속이 커집니다. 따라서 열전도율이 0.3 W/m 미만인 재료는 단열재로 간주됩니다. S에 대해

등온선; - ------ - 열 유선.

그들의 변화에 ​​따른 건축 자재의 열전도율 변화 밀도거의 모든 건축 자재구성 해골- 주요 건축 물질 및 공기. K.F. 예를 들어, Fokin은 다음 데이터를 제공합니다. 특성에 따라 절대적으로 조밀한 물질(기공 없음)의 열전도율은 0.1 W/mo C(플라스틱의 경우)에서 14 W/mo C(결정의 경우 결정질 표면을 따라 열이 흐르는 물질), 공기는 ​​약 0.026 W / m의 열전도율을 가지고 있습니다. 재료의 밀도가 높을수록 (공극률이 낮을수록) 열전도율 값이 커집니다. 경량 단열재는 상대적으로 밀도가 낮습니다.

골격의 다공성과 열전도율의 차이는 동일한 밀도에서도 재료의 열전도율의 차이로 이어집니다. 예를 들어, 동일한 밀도 ρ에서 다음 재료(표 1) 0 = 1800 kg / m 3, 열전도율 값이 다릅니다.

1 번 테이블.

동일한 밀도 1800kg / m 3의 재료의 열전도율.

재료의 밀도가 감소함에 따라 재료 골격의 열전도율의 전도성 구성 요소의 영향이 감소하기 때문에 재료의 열전도율 l이 감소하지만 복사 구성 요소의 영향은 증가합니다. 따라서 특정 값 이하로 밀도가 감소하면 열전도율이 증가합니다. 즉, 열전도율이 최소값을 갖는 특정 밀도값이 존재한다. 직경 1mm의 기공에서 20 ° C에서 복사에 의한 열전도율은 0.0007 W / (m ° C), 직경 2 mm - 0.0014 W / (m ° C) 등으로 추정됩니다. 따라서 복사에 의한 열전도율은 다음에서 중요합니다. 단열재밀도가 낮고 기공 크기가 상당합니다.

재료의 열전도율은 열전달이 일어나는 온도가 증가함에 따라 증가합니다. 재료의 열전도도 증가는 물질 골격 분자의 운동 에너지 증가로 설명됩니다. 재료의 기공에서 공기의 열전도율과 복사에 의한 열 전달 강도도 증가합니다. 건설 현장에서 온도에 대한 열전도율의 의존성 매우 중요한최대 100 ° C의 온도에서 얻은 재료의 열전도율 값을 0 ° C에서의 값으로 다시 계산할 필요가 없습니다. 블라소바:

λ о = λ t / (1 + β. t), (2.2)

여기서 λ 약 - 0에서 재료의 열전도율 약 C;

λ t - t에서 재료의 열전도율 약 C;

β - 온도 계수다양한 재료에 대한 열전도율의 변화, 1 / 약 C, 약 0.0025 1 / 약 C;

t는 열전도 계수가 λ t인 재료의 온도입니다.

두께가 δ인 평평한 균질 벽의 경우(그림 2), 균질 벽을 통해 열전도율에 의해 전달되는 열유속은 다음 방정식으로 표현될 수 있습니다.

어디 τ 1, τ 2- 벽면의 온도 값, o C.

식 (2.3)에서 벽 두께에 대한 온도 분포는 선형임을 알 수 있습니다. 수량 δ / λ는 재료층의 열저항그리고 표시 RT, m 2.o С / W:

그림 2. 평평한 균질 벽의 온도 분포

따라서 열유속 큐티, W / m 2, 균일한 평면 평행 벽 두께를 통해 δ , m, 열전도율 λ, W / m을 가진 재료로 만들어졌습니다. o C는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

층의 열 저항은 표면 밀도가 1 W / m 2 인 열유속이 통과할 때 층의 반대쪽 표면의 온도차와 동일한 열전도 저항입니다.

열전도율에 의한 열전달은 건물 외피의 재료 층에서 발생합니다.

전달

전달- 물질 입자의 이동에 의한 열 전달. 대류는 액체 및 기체 물질뿐만 아니라 액체 또는 기체 매질과 고체 표면 사이에서만 발생합니다. 이 경우 열과 열전도율의 전달이 발생합니다. 표면의 경계 영역에서 대류와 열전도의 결합된 효과를 대류 열 전달이라고 합니다.

대류는 건물 울타리의 외부 및 내부 표면에서 발생합니다. 대류는 실내 내부 표면의 열 교환에 필수적인 역할을 합니다. ~에 다른 의미표면과 그것에 인접한 공기의 온도, 더 낮은 온도 쪽으로 열의 전이가 발생합니다. 대류에 의해 전달되는 열유속은 표면을 세척하는 액체 또는 기체의 운동 모드, 이동 매체의 온도, 밀도 및 점도, 표면 거칠기, 표면과 주변 온도의 차이에 따라 달라집니다. 중간.

표면과 기체(또는 액체) 사이의 열교환 과정은 기체 이동의 발생 특성에 따라 다양한 방식으로 진행됩니다. 구별하다 자연 대류 및 강제 대류.첫 번째 경우에는 표면과 가스 사이의 온도 차이로 인해 가스의 이동이 발생하고 두 번째 경우에는 이 프로세스 외부의 힘(팬 작동, 바람)으로 인해 발생합니다.

강제 대류 일반적인 경우자연대류의 과정을 동반할 수 있지만 강제대류의 강도가 자연대류의 강도보다 현저히 높기 때문에 강제대류를 고려할 때 자연대류를 무시하는 경우가 많다.

다음 내용에서는 속도와 온도가 공기의 어느 지점에서나 시간적으로 일정하다고 가정하고 대류 열 전달의 고정 과정만 고려합니다. 그러나 실내 요소의 온도가 다소 느리게 변하기 때문에 고정 조건에 대해 얻은 종속성을 공정으로 확장할 수 있습니다. 방의 비 고정 열 조건, 고려되는 각 순간에서 인클로저의 내부 표면에 대한 대류 열 전달 과정은 정지된 것으로 간주됩니다. 고정 조건에 대해 얻은 종속성은 예를 들어 실내 난방 재순환 장치(팬 코일 또는 히트 펌프 모드의 분할 시스템)가 켜져 있을 때 대류 특성이 자연에서 강제로 갑자기 변하는 경우로 확장될 수도 있습니다. 방에. 첫째, 공기 이동의 새로운 모드가 신속하게 설정되고, 둘째, 열 전달 프로세스의 엔지니어링 평가에 필요한 정확도가 전환 상태 동안 열 흐름 보정이 부족하여 발생할 수 있는 부정확성보다 낮습니다.

난방 및 환기에 대한 계산의 엔지니어링 실습에서, 둘러싸는 구조 또는 파이프의 표면과 공기(또는 액체) 사이의 대류 열 전달이 중요합니다. 실제 계산에서 대류 열유속을 평가하기 위해(그림 3) Newton 방정식이 사용됩니다.

, (2.6)

어디 ~에- 이동 매체에서 표면으로 또는 그 반대로 대류에 의해 전달되는 열유속, W;

타- 벽면을 세척하는 공기의 온도, о С;

τ - 벽면 온도, о С;

α ~- 벽면의 대류 열전달 계수, W / m 2.o C.

그림 3 공기와 벽의 대류 열교환

대류에 의한 열전달 계수, ~에- 공기 온도와 체표면 온도의 차이가 1℃일 때 대류 열전달에 의해 공기로부터 고체 표면으로 전달되는 열량과 수치적으로 동일한 물리량.

이 접근 방식을 사용하면 모든 복잡성이 물리적 과정대류 열전달은 열전달 계수에 포함되며, ~에... 당연히 이 계수의 값은 많은 인수의 함수입니다. 실제 사용을 위해 매우 대략적인 값을 취합니다. ~에.

식 (2.5)는 다음과 같이 편리하게 다시 쓸 수 있습니다.

어디 R에 - 대류 열 전달에 대한 저항인클로저 구조의 표면에 m 2. o C / W, 표면 밀도가 1 W / m 2 인 열 흐름이 표면에서 통과 할 때 인클로저 표면의 온도차와 공기 온도와 같습니다. 공기 또는 그 반대. 저항 R에대류 열전달 계수의 역수 ~에:

방사능

복사(복사열 교환)는 전자파가 열로 변환하여 복사 매체를 통해 표면에서 표면으로 열을 전달하는 것입니다(그림 4).

그림 4. 두 표면 사이의 복사열 전달

절대 영도 이외의 온도를 가진 모든 물리적 물체는 전자기파의 형태로 주변 공간으로 에너지를 방출합니다. 전자기 복사의 특성은 파장이 특징입니다. 열로 인식되고 0.76 - 50 µm 범위의 파장을 갖는 복사를 적외선이라고 합니다.

예를 들어, 복사열 전달은 실내를 향한 표면 사이, 실외 표면 사이에서 발생합니다. 다른 건물, 지구와 하늘의 표면. 방 울타리의 내부 표면과 표면 사이의 복사열 전달은 중요합니다. 히터... 이 모든 경우에 공기는 열파가 통과할 수 있는 반투명 매체입니다.

복사열 전달로 열유속을 계산할 때 단순화 된 공식이 사용됩니다. 복사에 의한 열 전달 강도 q l, W / m 2는 복사 열 전달과 관련된 표면의 온도 차이에 의해 결정됩니다.

, (2.9)

여기서 τ 1 및 τ 2는 복사열을 교환하는 표면의 온도 값, 약 С입니다.

α l - 벽면의 복사 열 전달 계수, W / m 2.o C.

복사열전달계수, 엘- 복사에 의해 한 표면에서 다른 표면으로 전달되는 열의 양과 수치적으로 동일한 물리량으로, 표면의 온도 차이는 1 o C입니다.

개념을 소개하자면 복사열 전달 저항 R l둘러싸는 구조의 표면에 m 2. o C / W, 1 W / m 2의 표면 밀도를 갖는 열유속이 표면에서 통과할 때 복사열을 교환하는 인클로저 표면의 온도차와 동일 표면.

그러면 식 (2.8)은 다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다.

저항 R l복사 열 전달 계수의 역수 엘:

에어 갭의 열 저항

일관성, 열전달 저항 닫힌 공기층둘러싸는 구조의 층 사이에 위치한 내열성 R c. 피, m 2.o С / W.

에어 갭을 통한 열 전달 방식은 그림 5에 나와 있습니다.

그림 5. 에어 갭에서의 열교환

에어 갭을 통한 열 흐름 큐 다. NS, W / m 2, 열전도율에 의해 전달되는 흐름의 합(2) 큐티, W / m 2, 대류 (1) ~에, W / m 2 및 방사선 (3) q l, W / m 2.

큐 다. n = q t + q k + q l . (2.12)

이 경우 복사에 의해 전달되는 플럭스의 비율이 가장 큽니다. 표면의 온도차가 5oC인 닫힌 수직 에어 갭을 생각해 봅시다. 층의 두께가 10mm에서 200mm로 증가함에 따라 복사로 인한 열유속의 비율은 60%에서 증가합니다 80%로. 이 경우 열전도에 의해 전달되는 열의 비율은 38%에서 2%로 떨어지고 대류 열유속의 비율은 2%에서 20%로 증가합니다.

이러한 구성 요소를 직접 계산하는 것은 다소 번거롭습니다. 따라서 에서 규제 문서 20 세기의 50 년대에 K.F가 편집 한 닫힌 공기층의 열 저항에 대한 데이터를 제공합니다. M.A.의 실험 결과를 기반으로 한 Fokin. 미키바. 에어 갭의 한쪽 또는 양쪽 표면에 열 반사 알루미늄 호일이 있어 에어 갭을 구성하는 표면 사이의 복사열 전달을 방해하는 경우 열 저항을 두 배로 늘려야 합니다. 폐쇄된 공기 공간의 열 저항을 높이려면 연구에서 다음과 같은 결론을 염두에 두는 것이 좋습니다.

1) 얇은 층이 열 공학에 효과적입니다.

2) 하나의 큰 것보다 울타리에 작은 두께의 여러 층을 만드는 것이 더 합리적입니다.

3) 겨울에 복사열에 의한 열유속을 감소시키기 때문에 울타리의 외부 표면에 더 가깝게 공기층을 배치하는 것이 좋습니다.

4) 외벽의 수직 층은 층간 바닥 수준에서 수평 다이어프램으로 차단되어야 합니다.

5) 복사에 의해 전달되는 열유속을 줄이기 위해 중간층의 표면 중 하나를 덮을 수 있습니다. 알루미늄 호일약 ε = 0.05의 방사율을 가집니다. 에어 갭의 양면을 포일로 코팅하는 것은 한 면을 코팅하는 것에 비해 실질적으로 열 전달을 감소시키지 않습니다.

자제를 위한 질문

1. 열전달 가능성은 무엇입니까?

2. 열전달의 기본 유형을 나열하십시오.

3. 열전달이란 무엇입니까?

4. 열전도율이란?

5. 재료의 열전도 계수는 얼마입니까?

6. 내부 t in 및 외부 t n 표면의 알려진 온도에서 다층 벽의 열전도율에 의해 전달되는 열유속에 대한 공식을 쓰십시오.

7. 열저항이란?

8. 대류란 무엇입니까?

9. 대류에 의해 공기에서 표면으로 전달되는 열 흐름에 대한 공식을 쓰십시오.

10. 대류 열전달 계수의 물리적 의미.

11. 방사선이란 무엇입니까?

12. 복사에 의해 한 표면에서 다른 표면으로 전달되는 열유속에 대한 공식을 쓰십시오.

13. 복사열전달계수의 물리적 의미.

14. 건물 외피에 있는 밀폐된 공극의 열전달 저항의 이름은 무엇입니까?

15. 공극을 통한 총 열유속은 어떤 종류의 열유속으로 구성됩니까?

16. 어떤 종류의 열 흐름이 우세합니까? 열 흐름에어 갭을 통해?

17. 에어 갭의 두께는 그 안의 흐름 분포에 어떤 영향을 줍니까?

18. 에어 갭을 통한 열 흐름을 줄이는 방법은 무엇입니까?

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1.3 단일 에너지 시스템으로 구축.
2. 외부 울타리를 통한 열 및 습기 전달.
2.1 건물에서 열전달의 기초.
2.1.1 열전도율.
2.1.2 대류.
2.1.3 방사선.
2.1.4 에어 갭의 열 저항.
2.1.5 내부 및 외부 표면의 열전달 계수.
2.1.6 다층 벽을 통한 열 전달.
2.1.7 열전달에 대한 저항 감소.
2.1.8 울타리 단면의 온도 분포.
2.2 구조물을 둘러싸는 습도 체계.
2.2.1 울타리에 습기가 나타나는 이유.
2.2.2 옥외 울타리를 적시는 부정적인 영향.
2.2.3 수분과 건축 자재의 관계.
2.2.4 습한 공기.
2.2.5 재료 수분.
2.2.6 흡착 및 탈착.
2.2.7 울타리의 증기 투과성.
2.3 옥외 울타리의 공기 투과성.
2.3.1 기본 조항.
2.3.2 울타리의 외부 및 내부 표면의 압력 차이.
2.3.3 건축 자재의 공기 투과성.

2.1.4 에어 갭의 열 저항.

일관성, 열전달 저항 닫힌 공기층둘러싸는 구조의 층 사이에 위치한 내열성 R vp, m². ºC / W.
에어 갭을 통한 열 전달 방식은 그림 5에 나와 있습니다.

그림 5. 에어 갭에서의 열 전달.