Tutarlılık için, ısı transfer direnci kapalı hava katmanlarıçevreleyen yapının katmanları arasında yer alan denir ısıl direnç Rv.p, m². ºС / B.
Hava boşluğundan ısı transferinin şeması Şekil 5'te gösterilmektedir.

Şekil 5. Hava boşluğunda ısı transferi.

Hava boşluğundan geçen ısı akısı qv.p, W / m2, termal iletkenlik (2) qt, W / m2, konveksiyon (1) qk, W / m2 ve radyasyon ile iletilen akışların toplamıdır. (3) ql, W / m².

24. Isı transferine koşullu ve azaltılmış direnç. Kapalı yapıların ısı mühendisliği tekdüzelik katsayısı.

25. Sıhhi ve hijyenik koşullara dayalı olarak ısı transferine direncin normalleştirilmesi

, R0 = *

Δ t n'yi normalleştiririz, o zaman R 0 tr = * , onlar. Δ t≤ Δ t n için gerekli

R 0 ≥ R 0 tr

SNiP, bu gereksinimi azaltılmış dirence kadar genişletir. ısı transferi.

R 0 pr ≥ R 0 tr

t - iç havanın tasarım sıcaklığı, ° С;

almak. tasarım standartlarına göre. bina

t n - dış havanın tahmini kış sıcaklığı, ° С, 0.92 hükümle en soğuk beş günlük dönemin ortalama sıcaklığına eşittir

A in (alfa) - ısı transfer katsayısı iç yüzey SNiP'ye göre kabul edilen kapalı yapılar

Δt n - SNiP'ye göre kabul edilen, iç havanın sıcaklığı ile kapalı yapının iç yüzeyinin sıcaklığı arasındaki standart sıcaklık farkı

Isı transferine karşı gerekli direnç hakkında kapılar ve kapılar en az 0,6 olmalıdır hakkında hesaplanan formül (1) ile belirlenen bina ve yapıların duvarları kış sıcaklığı 0.92 güvenlik ile en soğuk beş günlük dönemin ortalama sıcaklığına eşit dış hava.

Formül (1)'deki iç mahfaza yapıların ısı transferine karşı gerekli direnci belirlenirken yerine alınmalıdır. t n- daha soğuk bir odanın tahmini hava sıcaklığı.

26. Isı transferine karşı gerekli direncin elde edilmesi için koşullara dayalı olarak çit malzemesinin gerekli kalınlığının termal hesabı.

27. Malzemenin nem içeriği. Yapıyı nemlendirmenin nedenleri

nem - malzemenin gözeneklerinde bulunan su miktarına eşit fiziksel miktar.

Kütle ve hacimsel olarak gerçekleşir

1) İnşaat nemi.(bir binanın inşaatı sırasında). İnşaat işinin tasarımına ve yöntemine bağlıdır. Sağlam tuğla işi seramik bloklardan daha kötü. Ahşap en uygunudur (prefabrik duvarlar). w / w her zaman değil. 2 = -3 yıllık kullanımdan sonra kaybolmalıdır.

Toprak nemi. (kılcal emilim). 2-2,5 m seviyesine ulaşır.Doğru cihaz ile su yalıtım katmanları etkilemez.

2) Zemin nemi, kılcal emme nedeniyle yerden çite nüfuz eder

3) Atmosferik nem... (eğik yağmur, kar). Özellikle çatılar ve saçaklar için önemlidir.. Masif tuğla duvarlar doğru birleştirme ile koruma gerektirmez.Betonarme, hafif beton paneller, derzlere dikkat ve pencere blokları, dokulu su geçirmez malzeme tabakası. Koruma = yokuşta koruyucu duvar

4) Çalışma nemi... (atölyelerde endüstriyel binalar, esas olarak zeminlerde ve duvarların alt kısımlarında) çözüm: su geçirmez zeminler, drenaj cihazı, alt kısımda seramik karolar, su geçirmez sıva. Koruma = iç astarlı koruyucu astar partiler

5) Higroskopik nem... Malzemelerin artan higroskopikliği nedeniyle (nemli havadan su buharını emme yeteneği)

6) Havadaki nemin yoğunlaşması: a) çitin yüzeyinde b) çitin kalınlığında

28. Nemin yapıların özellikleri üzerindeki etkisi

1) Artan nem ile yapının ısıl iletkenliği artar.

2) Nem deformasyonu. Nem, termal genleşmeden çok daha kötüdür. Altında biriken nem nedeniyle sıvanın soyulması, daha sonra nem donar, hacim olarak genişler ve sıvayı yırtar. Neme dayanıklı olmayan malzemeler nemlendirildiğinde deforme olur. Örneğin, nem artışı ile alçıtaşı sürünme kazanır., Kontrplak şişer, delaminasyon.

3) Azaltılmış dayanıklılık - yapının hatasız çalıştığı yıl sayısı

4) Çiy kaybına bağlı biyolojik hasar (mantar, küf)

5) Estetik görünüm kaybı

Bu nedenle malzeme seçimi yapılırken nem rejimi dikkate alınır ve nem içeriği en düşük olan malzemeler seçilir. Ayrıca odadaki aşırı nem, hastalıkların ve enfeksiyonların yayılmasına neden olabilir.

Teknik açıdan, dayanıklılık ve yapı kaybına ve donmaya karşı dayanıklı sv-v'ye yol açar. için bazı malzemeler yüksek nem kaybetmek mekanik mukavemet, Şekli değiştir. Örneğin, nem artışı ile alçıtaşı sürünme kazanır., Kontrplak şişer, delaminasyon. Metalin korozyonu. görünümde bozulma.

29. Su buharı emmesi oluşur. ana. Sorpsiyon mekanizmaları. Sorpsiyon histerezisi.

İçine çekme- malzemenin hava ile denge nem durumuna yol açan su buharının emilim süreci. 2 fenomen. 1. Bir buhar molekülünün bir gözenek yüzeyi ile çarpışması ve bu yüzeye yapışması sonucu soğurma (adsorpsiyon) 2. Vücuttaki nemin doğrudan çözülmesi (emilim). Artan bağıl elastikiyet ve azalan sıcaklık ile nem artar. "Desorpsiyon" Islak numune desikatöre (sülfürik asit çözeltisi) konursa nem verir.

Sorpsiyon mekanizmaları:

1. Adsorpsiyon

2. Kılcal yoğunlaşma

3. Mikro gözeneklerin hacimce doldurulması

4. Katmanlar arası boşluğu doldurma

Aşama 1. Adsorpsiyon, gözenek yüzeyinin bir veya daha fazla su molekülü katmanıyla (mezoporlarda ve makro gözeneklerde) kaplandığı bir olgudur.

2. aşama. Polimoleküler adsorpsiyon - çok katmanlı adsorbe edilmiş bir katman oluşur.

Sahne 3. Kılcal yoğunlaşma.

NEDEN. İçbükey yüzeyin üzerindeki doymuş buhar basıncı, yukarıdakinden daha azdır. düz yüzey sıvılar. Küçük yarıçaplı kılcal damarlarda, nem içbükey minicikler oluşturur, bu nedenle kılcal yoğunlaşma olasılığı ortaya çıkar. D> 2 * 10 -5 cm ise kapiler yoğuşma olmaz.

Desorpsiyon - malzemenin doğal kurutma işlemi.

Histerezis ("fark") sorpsiyonu kurutulmuş malzemeden elde edilen desorpsiyon izoterminden malzemenin nemlendirilmesiyle elde edilen sorpsiyon izotermi arasındaki farktan oluşur. sorpsiyon izotermi nemlendirildiğinde, sorpsiyon sırasında ağırlık nemi ile ağırlık nemi desorpsiyon (desorpsiyon %4.3, sorpsiyon %2.1, histerezis %2.2) arasındaki % farkı gösterir. Desorpsiyon kuru.

30. Yapı yapılarının malzemelerinde nem transfer mekanizmaları. Su buharı geçirgenliği, kılcal su emme.

1.B kış zamanı sıcaklık farkı nedeniyle ve farklı kısmi basınçlarda, çitin içinden bir su buharı akışı geçer (iç yüzeyden dışa doğru) - su buharının difüzyonu. Yaz aylarında ise durum tam tersidir.

2. Konvektif su buharı transferi(hava akışı ile)

3... kılcal su transferi(sızıntı) gözenekli malzemeden.

4. Çatlaklardan yerçekimi su sızıntısı, delikler, makro gözenekler.

Su buharı geçirgenliği - kendi malzemesi veya onlardan yapılmış yapısı, su buharının kendi içinden geçmesine izin verir.

gözeneklilik katsayısı- Fizik. birim alanda, birim basınç düşüşünde, birim levha kalınlığında, birim zamanda levhanın kenarlarında kısmi basınç düşüşünde levhadan geçen buhar sayısına sayısal olarak eşit bir değer e 1 Pa. Sıcaklık, mu azalır, artan nem ile mu artar.

Buhar geçirgenliğine karşı direnç: R = kalınlık / mu

Mu, buhar geçirgenlik katsayısıdır (SNIP 2379 ısı mühendisliğine göre belirlenir)

Yapı malzemeleri tarafından kılcal su emilimi - yüksek konsantrasyonlu bir alandan düşük konsantrasyonlu bir alana gözenekli malzemeler aracılığıyla sıvı nemin sürekli transferini sağlar.

Kılcal damarlar ne kadar ince olursa kılcal emme kuvveti o kadar büyük olur, ancak genel olarak aktarım hızı azalır.

Kılcal transfer, uygun bir bariyer (küçük hava boşluğu veya kılcal aktif olmayan katman (gözeneksiz) kurularak azaltılabilir veya ortadan kaldırılabilir).

31. Fick yasası. Buhar geçirgenlik katsayısı

P (buhar miktarı, g) = (ev-en) F * z * (mu / kalınlık),

Mü- katsayı. buhar geçirgenliği (SNIP 2379 ısı mühendisliğine göre belirlenir)

Fizik birim alanda, birim basınç düşüşünde, birim levha kalınlığında, birim zamanda levhanın kenarlarında kısmi basınç düşüşünde levhadan geçen buhar miktarına sayısal olarak eşit bir değer e 1 Pa. [ mg / (m2 * Pa)].En küçük mu ruberoid 0.00018'e sahiptir, en büyük min.vat = 0.065g / m * h * mm Hg, pencere camı ve metaller buhar geçirmezdir, hava en fazla buhar geçirgendir. Ne zaman azalır. Sıcaklık, mu azalır, artan nem ile mu artar. Malzemenin fiziksel özelliklerine bağlıdır ve içinden su buharı yayma yeteneğini yansıtır. Anizotropik malzemeler farklı mu'ya sahiptir (lifler boyunca bir ağaç için = 0.32, çapraz = 0.6).

Sıralı bir katman düzenlemesi ile çitin buhar geçirgenliğine eşdeğer direnç. Fick yasası.

Q = (e 1 -e 2) / Rn qR n1n = (e n1n-1 -e 2)

32 Su buharının kısmi basıncının yapının kalınlığına dağılımının hesaplanması.

* - ekranın dikişlerinin buhar geçirgenliğini hesaba katmadan

Kapalı bir hava boşluğunun ısıl direnci, ortak girişimin tablo 7'sine göre alınır.

Yapının ısı mühendisliği heterojenliği katsayısını kabul ediyoruz r= 0.85, o zaman r istek /r= 3,19 / 0,85 = 3,75 m 2 × ° C / W ve gerekli yalıtım kalınlığı

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

Yalıtım kalınlığını  3 = 0.15 m = 150 mm (30 mm'nin katları) kabul ediyoruz ve tabloya ekliyoruz. 4.2.

Sonuçlar:

Isı transferine direnç açısından, ısı transferine karşı direncin azalması nedeniyle tasarım standartlara uygundur. r 0 r gerekli değerin üzerinde r istek :

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

4.6. Havalandırılan hava boşluğunun ısıl ve nem koşullarının belirlenmesi

Hesaplama kış dönemi koşulları için yapılır.

Ara katmandaki hareket hızının ve hava sıcaklığının belirlenmesi

Ara katman ne kadar uzun (yüksek) olursa, hava hareketinin hızı ve tüketimi ve dolayısıyla nemin uzaklaştırılmasının verimliliği o kadar yüksek olur. Öte yandan, ara katman ne kadar uzun (yüksek) olursa, yalıtımda ve ekranda kabul edilemez nem birikimi olasılığı o kadar yüksek olur.

Giriş ve çıkış havalandırma açıklıkları arasındaki mesafe (ara katmanın yüksekliği) eşit alınır. n= 12 m.

Ara katmandaki ortalama hava sıcaklığı T 0 ön olarak alınır

T 0 = 0,8T dahili = 0,8 (-9,75) = -7,8 ° C

Besleme ve egzoz açıklıkları binanın bir tarafında bulunduğunda katmandaki hava hareketinin hızı:

burada , ara katmandan girişte, kıvrımlarda ve çıkışta hava akışına karşı yerel aerodinamik dirençlerin toplamıdır; cephe sisteminin yapıcı çözümüne bağlı olarak = 3 ... 7; = 6 alıyoruz.

Koşullu genişliğe sahip ara katmanın kesit alanı B= 1 m ve kabul edilen (Tablo 4.1'de) kalınlık = 0,05 m: F=B = 0,05 m2

Eşdeğer hava boşluğu çapı:

Hava tabakasının yüzeyinin ısı transfer katsayısı a 0, ortak girişimin 9.1.2 maddesine göre ön olarak alınır: a 0 = 10,8 W / (m 2 × ° С).

(m 2 × ° С) / W,

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

(m 2 × ° С) / W,

K dahili = 1 / r 0, dahili = 1 / 0.14 = 7.470 W / (m 2 × ° C).

oranlar

0,35120 + 7,198 (-8,9) = -64,72 W / m2,

0.351 + 7.198 = 7.470 W / (m 2 × ° C).

nerede ile birlikte– özısı hava, ile birlikte= 1000 J / (kg × ° С).

Ara katmandaki ortalama hava sıcaklığı, daha önce kabul edilenden% 5'ten fazla farklıdır, bu nedenle hesaplanan parametreleri netleştiririz.

Ara katmandaki hava hızı:

Ara katmandaki hava yoğunluğu

Ara katmandan geçen hava miktarı (akış hızı):

Hava boşluğu yüzeyinin ısı transfer katsayısını netleştiriyoruz:

W / (m 2 × ° С).

Duvarın iç kısmının ısı transfer direnci ve ısı transfer katsayısı:

(m 2 × ° С) / W,

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

Duvarın dış kısmının ısı transfer direnci ve ısı transfer katsayısı:

(m 2 × ° С) / W,

K dahili = 1 / r 0, dahili = 1 / 0.36 = 2.777W / (m 2 × ° С).

oranlar

0,25920 + 2,777 (-9,75) = -21,89 W / m2,

0.259 + 2.777 = 3.036 W / (m 2 × ° C).

Ara katmandaki ortalama hava sıcaklığını netleştiriyoruz:

Ara katmandaki ortalama hava sıcaklığını, bitişik yinelemelerdeki değerler %5'ten fazla farklılık gösterene kadar birkaç kez iyileştiriyoruz (Tablo 4.6).

Makale, ısı yalıtımı ile binanın duvarı arasında kapalı bir hava boşluğu olan bir ısı yalıtım sisteminin tasarımını tartışıyor. Hava tabakasında nem yoğuşmasını önlemek için ısı yalıtımında buhar geçirgen eklerin kullanılması önerilmektedir. Isı yalıtımının kullanım koşullarına bağlı olarak eklerin alanını hesaplamak için bir yöntem verilmiştir.

Bu makale, ısı yalıtımı ile binanın dış duvarı arasında ölü hava boşluğuna sahip ısı yalıtım sistemini anlatmaktadır. Hava boşluğunda nem yoğuşmasını önlemek için ısı yalıtımında kullanılmak üzere su buharı geçirgen ekler önerilmektedir. Isı yalıtımı kullanım koşullarına bağlı olarak eklerin alanını hesaplama yöntemi önerilmiştir.

GİRİŞ

Hava boşluğu, birçok bina zarfının bir unsurudur. Bu makale, kapalı ve havalandırılmış hava boşluklarına sahip kapalı yapıların özelliklerini araştırmaktadır. Aynı zamanda, birçok durumda uygulamasının özellikleri, belirli kullanım koşullarında inşaat ısı mühendisliği problemlerinin çözülmesini gerektirir.

Havalandırmalı bir hava boşluğuna sahip bir ısı yalıtım sisteminin tasarımı bilinmektedir ve inşaatta yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sistemin hafif sıva sistemlerine göre en büyük avantajı bina yalıtım işlerini yapabilmesidir. tüm yıl boyunca... Yalıtım sabitleme sistemi ilk önce kapalı yapıya takılır. Yalıtım bu sisteme bağlanır. Yalıtımın dış koruması, yalıtım ile dış çit arasında bir hava boşluğu oluşacak şekilde ondan biraz uzağa kurulur. Yalıtım sisteminin tasarımı, yalıtımdaki nem miktarını azaltan fazla nemi gidermek için hava boşluğunun havalandırılmasına izin verir. Bu sistemin dezavantajları arasında, hareketli hava için gerekli açıklığı sağlayan dış cephe kaplama sistemlerinin kullanılmasının yanı sıra yalıtım malzemelerinin kullanılmasının karmaşıklığı ve ihtiyacı yer almaktadır.

Hava boşluğunun doğrudan binanın duvarına bitişik olduğu bilinen havalandırma sistemi. Isı yalıtımı üç katmanlı paneller şeklinde yapılır: iç katman ısı yalıtım malzemesidir, dış katmanlar alüminyum ve alüminyum folyodur. Bu tasarım, yalıtımı hem atmosferik nemin hem de nemin binadan girmesine karşı korur. Bu nedenle, özellikleri hiçbir çalışma koşulunda bozulmaz, bu da geleneksel sistemlere kıyasla %20'ye varan yalıtım tasarrufu yapmanızı sağlar. Bu sistemlerin dezavantajı, binanın tesislerinden göç eden nemi gidermek için katmanı havalandırma ihtiyacıdır. Bu azalmaya yol açar ısı yalıtım özellikleri sistemler. Ayrıca sistemin alt kısmındaki deliklerden tabakaya giren soğuk havanın belirlenen sıcaklığa ısınması biraz zaman aldığından binaların alt katlarının ısı kayıpları artar.

KAPALI HAVA GAPLI YALITIM SİSTEMİ

Kapalı bir hava boşluğuna sahip benzer bir ısı yalıtım sistemi mümkündür. Ara katmandaki hava hareketinin sadece nemi gidermek için gerekli olduğuna dikkat edilmelidir. Nemi giderme problemini havalandırmadan başka bir şekilde çözersek, yukarıdaki dezavantajlar olmadan kapalı hava boşluğuna sahip bir ısı yalıtım sistemi elde ederiz.

Bu sorunu çözmek için, ısı yalıtım sistemi Şekil 2'de gösterilen forma sahip olmalıdır. 1. Binanın ısı yalıtımı, ısı yalıtımlı malzemeden yapılmış buhar geçirgen ek parçalarla yapılmalıdır, örneğin, mineral yün... Isı yalıtım sistemi, ara katmandan buharın uzaklaştırılmasını sağlayacak şekilde düzenlenmeli ve içindeki nem, ara katmandaki çiy noktasının altında olmalıdır.

1 - bina duvarı; 2 - bağlantı elemanları; 3 - ısı yalıtımlı paneller; 4 - buhar ve ısı yalıtımlı ekler

Pirinç. 1. Buhar geçirgen ekler ile ısı yalıtımı

Ara katmandaki doymuş buharın basıncı için şu ifadeyi yazabilirsiniz:

Ara tabakadaki havanın ısıl direnci ihmal edilerek, ara tabaka içindeki ortalama sıcaklık formül ile belirlenir.

(2)

nerede Teneke, T dışarı- sırasıyla bina içindeki ve dış havadaki hava sıcaklığı, yaklaşık С;

r 1 , r 2 - sırasıyla duvarın ısı transferine ve ısı yalıtımına direnç, m 2 × о С / W.

Bir odadan bina duvarından geçen buhar için denklemi yazabilirsiniz:

(3)

nerede Toplu iğne, P- odadaki ve katmandaki kısmi buhar basıncı, Pa;

S 1 - binanın dış duvarının alanı, m 2;

kпп1 - duvarın buhar geçirgenliği katsayısı, şuna eşittir:

Burada rпp1 = m 1 / ben 1 ;

m 1 - duvar malzemesinin buhar geçirgenlik katsayısı, mg / (m × h × Pa);

ben 1 - duvar kalınlığı, m.

Hava katmanından binanın ısı yalıtımında bulunan buhar geçirgen ek parçalar aracılığıyla göç eden buhar için denklemi yazabilirsiniz:

(5)

nerede P dışarı- dış havadaki kısmi buhar basıncı, Pa;

S 2 - binanın ısı yalıtımında buhar geçirgen ısı yalıtım eklerinin alanı, m 2;

k pp2, eklerin buhar geçirgenlik katsayısıdır, şuna eşittir:

Burada rпп2 = m 2 / ben 2 ;

m2, buhar geçirgen ek parçanın malzemesinin buhar geçirgenlik katsayısıdır, mg / (m × h × Pa);

ben 2 - uç kalınlığı, m.

(3) ve (5) numaralı denklemlerin sağ taraflarını eşitlemek ve ara katmandaki buhar dengesi için elde edilen denklemi aşağıdakilere göre çözmek P, ara katmandaki buhar basıncının değerini şu şekilde elde ederiz:

(7)

nerede e = S 2 /S 1 .

Hava boşluğunda nem yoğuşması olmaması koşulunu eşitsizlik şeklinde yazmak:

ve bunu çözerek, buhar geçirgen eklerin toplam alanının duvar alanına oranının gerekli değerini elde ederiz:

Tablo 1, kapalı yapılar için bazı seçenekler için elde edilen verileri göstermektedir. Hesaplamalarda, buhar geçirgen ek parçanın ısıl iletkenlik katsayısının, sistemdeki ana ısı yalıtımının ısıl iletkenlik katsayısına eşit olduğu varsayılmıştır.

Tablo 1. Farklı duvar seçenekleri için ε değeri

Tablo 1'de verilen örnekler, ısı yalıtımı ile bina duvarı arasında kapalı bir hava boşluğu ile ısı yalıtımı yapmanın mümkün olduğunu göstermektedir. Bazı duvar yapıları için, Tablo 1'deki ilk örnekte olduğu gibi, buhar geçirgen eklentilerden vazgeçilebilir. Diğer durumlarda, buhar geçirgen eklerin alanı, yalıtılacak duvar alanına kıyasla önemsiz olabilir.

KONTROLLÜ ISI ÖZELLİKLİ YALITIM SİSTEMİ

Isı yalıtım sistemlerinin tasarımı son elli yılda önemli bir gelişme göstermiştir ve bugün tasarımcılar büyük seçim malzemeler ve yapılar: saman kullanımından vakumlu ısı yalıtımına kadar. Özellikleri binaların güç kaynağı sistemine dahil edilmesine izin veren aktif ısı yalıtım sistemlerini kullanmak da mümkündür. Bu durumda ısı yalıtım sisteminin özellikleri de şartlara bağlı olarak değişebilmektedir. Çevre ne olursa olsun binadan sabit bir ısı kaybı seviyesinin sağlanması dışarı sıcaklığı.

Sabit bir ısı kaybı seviyesi ayarlarsanız Q bina kabuğu aracılığıyla, azaltılmış ısı transfer direncinin gerekli değeri formülle belirlenecektir.

(10)

Bu tür özellikler, şeffaf bir dış katmana veya havalandırmalı bir hava boşluğuna sahip bir ısı yalıtım sistemi ile elde edilebilir. İlk durumda güneş enerjisi kullanılır ve ikinci durumda toprak ısısının enerjisi ayrıca bir toprak ısı eşanjörü ile birlikte kullanılabilir.

Şeffaf ısı yalıtımlı bir sistemde, güneşin düşük bir konumunda, ışınları pratik olarak duvara kayıpsız geçer, ısıtır, böylece odadan ısı kaybını azaltır. V yaz saati Güneş ufkun üzerindeyken, güneş ışınları bina duvarından neredeyse tamamen yansır ve bu sayede binanın aşırı ısınması engellenir. Dönüş ısı akışını azaltmak için, ısı yalıtım katmanı, güneş ışınları için bir tuzak görevi gören petek yapısı şeklinde yapılır. Böyle bir sistemin dezavantajı, enerjinin binanın cepheleri boyunca yeniden dağıtılmasının imkansızlığı ve birikme etkisinin olmamasıdır. Ek olarak, bu sistemin verimliliği doğrudan güneş aktivitesinin seviyesine bağlıdır.

Yazarlara göre ideal bir ısı yalıtım sistemi, bir dereceye kadar canlı bir organizmaya benzemeli ve geniş bir yelpazede çevresel koşullara bağlı olarak özelliklerini değiştirmelidir. Dış sıcaklıktaki bir düşüşle, ısı yalıtım sistemi binadan ısı kaybını azaltmalıdır, dış sıcaklıktaki artışla ısıl direnci düşebilir. Yaz saati giriş Güneş enerjisi bina aynı zamanda dış koşullardan da etkilenmelidir.

Birçok açıdan önerilen ısı yalıtım sistemi, yukarıda formüle edilen özelliklere sahiptir. İncirde. Şekil 2a, Şekil 2'de önerilen ısı yalıtım sistemine sahip bir duvarın bir diyagramını göstermektedir. 2b - bir hava boşluğu olmadan ve varken ısı yalıtım katmanındaki sıcaklık grafiği.

Isı yalıtım katmanı, havalandırılmış bir hava boşluğu ile yapılır. Hava, grafikteki karşılık gelen noktadan daha yüksek bir sıcaklıkta hareket ettiğinde, ısı yalıtım katmanındaki duvardan ara katmana sıcaklık gradyanının değeri, ara katman olmadan ısı yalıtımı ile karşılaştırıldığında azalır, bu da ısı kaybını azaltır. binadan duvarın içinden. Binadan ısı kaybındaki azalmanın, katmandaki hava akışının verdiği ısı ile telafi edileceği unutulmamalıdır. Yani, ara katmandan çıkıştaki hava sıcaklığı giriştekinden daha düşük olacaktır.

Pirinç. 2. Isı yalıtım sistemi şeması (a) ve sıcaklık grafiği (b)

Hava boşluğu olan bir duvardan ısı kaybını hesaplama probleminin fiziksel modeli Şekil 2'de gösterilmektedir. 3. Bu model için ısı dengesi denklemi aşağıdaki gibidir:

Pirinç. 3. Kapalı yapı yoluyla ısı kaybının hesaplama şeması

Isı akılarını hesaplarken, ısı transferinin iletken, konvektif ve radyasyon mekanizmaları dikkate alınır:

nerede Q 1 - odadan kapalı yapının iç yüzeyine ısı akışı, W / m2;

Q 2 - ana duvardan ısı akışı, W / m2;

Q 3 - hava boşluğundan ısı akışı, W / m2;

Q 4 - ara katmanın arkasındaki ısı yalıtım katmanından ısı akısı, W / m2;

Q 5 - çevreleyen yapının dış yüzeyinden atmosfere ısı akışı, W / m2;

T 1 , T 2, - duvar yüzeyindeki sıcaklık, о С;

T 3 , T 4 - ara katmanın yüzeyindeki sıcaklık, о С;

Tk, bir- sırasıyla oda ve dış havadaki sıcaklık, yaklaşık С;

s - Stefan-Boltzmann sabiti;

l 1, l 2 - sırasıyla ana duvarın ve ısı yalıtımının ısıl iletkenlik katsayısı, W / (m × о С);

e 1, e 2, e 12 - sırasıyla duvarın iç yüzeyinin siyahlık derecesi, ısı yalıtım tabakasının dış yüzeyi ve hava boşluğunun yüzeylerinin azaltılmış siyahlık derecesi;

a b, a n, a 0, duvarın iç yüzeyinde, ısı yalıtımının dış yüzeyinde ve hava boşluğunu sınırlayan yüzeylerde sırasıyla W / (m 2 × o C) ısı transfer katsayısıdır.

Formül (14) tabakadaki havanın hareketsiz olduğu durum için yazılmıştır. Ara katmanda havanın sıcaklıkla u hızıyla hareket etmesi durumunda T sen yerine Q 3, iki akış dikkate alınır: üflenen havadan duvara:

ve üflenen havadan ekrana:

Daha sonra denklem sistemi iki sisteme ayrılır:

Isı transfer katsayısı Nusselt sayısı cinsinden ifade edilir:

nerede L- karakteristik boyut.

Nusselt sayısını hesaplamak için formüller duruma bağlı olarak alındı. Kapalı yapıların iç ve dış yüzeylerindeki ısı transfer katsayısı hesaplanırken aşağıdaki formüller kullanılmıştır:

burada Ra = Pr × Gr - Rayleigh kriteri;

gr = G× b × D T× L 3 / n 2 - Grashof numarası.

Grashof sayısı belirlenirken, karakteristik sıcaklık düşüşü olarak duvar sıcaklığı ile ortam hava sıcaklığı arasındaki fark seçilmiştir. Karakteristik boyutlar alındı: duvarın yüksekliği ve ara katmanın kalınlığı.

Nusselt sayısını hesaplamak için kapalı bir hava boşluğu içindeki ısı transfer katsayısı a 0 hesaplanırken, aşağıdaki formül kullanıldı:

(22)

Katmanın içindeki hava hareket ediyorsa, Nusselt sayısını hesaplamak için daha basit bir formül kullanıldı:

(23)

nerede Re = v× d / n - Reynolds sayısı;

d, hava boşluğunun kalınlığıdır.

Prandtl sayısı Pr, kinematik viskozite n ve sıcaklığa bağlı olarak havanın ısıl iletkenlik katsayısı l değerleri, tablo değerlerinin doğrusal enterpolasyonu ile hesaplanmıştır. (11) veya (19) denklem sistemleri, sıcaklıklara göre yinelemeli iyileştirme ile sayısal olarak çözüldü T 1 , T 2 , T 3 , T 4. Sayısal modelleme için, 0.04 W / (m 2 x yaklaşık C) bir termal iletkenlik katsayısına sahip genleşmiş polistirene benzer ısı yalıtımına dayalı bir ısı yalıtım sistemi seçildi. Ara katmanın girişindeki hava sıcaklığı 8 ° C, ısı yalıtım katmanının toplam kalınlığı 20 cm, ara katmanın kalınlığı olarak kabul edildi. NS- 1 cm.

İncirde. Şekil 4, kapalı bir ısı yalıtım katmanının mevcudiyetinde ve havalandırmalı bir hava boşluğu ile geleneksel bir ısı yalıtkanının yalıtım katmanı yoluyla özgül ısı kaybının bağımlılığının grafiklerini gösterir. Kapalı hava boşluğu, ısı yalıtım özelliklerini pek iyileştirmez. Ele alınan durum için, hareketli bir hava akışına sahip bir ısı yalıtım tabakasının varlığı, eksi 20 ° C'lik bir dış hava sıcaklığında duvardan ısı kaybını yarıdan fazla yarıya indirir. Bu tür bir ısı yalıtımının ısı transfer direncinin eşdeğer değeri bu sıcaklık için 10.5 m 2 × ° C / W'dir, bu da 40.0 cm'den fazla kalınlığa sahip genleşmiş polistirene karşılık gelir.

NS NS= 4 cm durgun hava ile; sıra 3 - hava hızı 0,5 m / s

Pirinç. 4. Özgül ısı kaybı grafikleri

Dış ortam sıcaklığı azaldıkça ısı yalıtım sisteminin verimi artar. 4 °C dış ortam sıcaklığında her iki sistemin verimi aynıdır. Sıcaklıktaki daha fazla artış, binadan ısı kaybı seviyesinde bir artışa yol açacağından, sistemin kullanılmasını pratik hale getirir.

İncirde. Şekil 5, duvarın dış yüzeyinin sıcaklığının dış havanın sıcaklığına bağımlılığını göstermektedir. Şek. Şekil 5'te gösterildiği gibi, bir hava boşluğunun varlığı, geleneksel ısı yalıtımına kıyasla negatif bir dış sıcaklıkta duvarın dış yüzeyinin sıcaklığını arttırır. Bunun nedeni, hareketli havanın ısısını ısı yalıtımının hem iç hem de dış katmanlarına vermesidir. Yüksek dış hava sıcaklıklarında, bu ısı yalıtım sistemi bir soğutma tabakası görevi görür (bkz. Şekil 5).

Sıra 1 - geleneksel ısı yalıtımı, NS= 20 cm; 2. sıra - ısı yalıtımında 1 cm genişliğinde hava boşluğu var, NS= 4 cm, hava hızı 0,5 m/s

Pirinç. 5. Duvarın dış yüzeyinin sıcaklığının bağımlılığıdış sıcaklıkta

İncirde. Şekil 6, ara katmanın çıkışındaki sıcaklığın dış havanın sıcaklığına bağımlılığını göstermektedir. Tabakadaki hava soğuyarak enerjisini çevreleyen yüzeylere verir.

Pirinç. 6. Ara katmanın çıkışındaki sıcaklığın bağımlılığıdış sıcaklıkta

İncirde. Şekil 7, minimum dış sıcaklıkta ısı yalıtımının dış tabakasının kalınlığına ısı kaybının bağımlılığını göstermektedir. Şek. 7, minimum ısı kaybı gözlenir NS= 4 cm.

Pirinç. 7. Isı yalıtımının dış tabakasının kalınlığına ısı kaybının bağımlılığı minimum dış sıcaklıkta

İncirde. Şekil 8, eksi 20 °C'lik bir dış sıcaklık için ısı kaybının, farklı kalınlıklardaki bir ara katmandaki hava hızına bağımlılığını göstermektedir. 0,5 m / s'nin üzerindeki hava hızındaki bir artış, ısı yalıtımının özelliklerini önemli ölçüde etkilemez.

1. sıra - NS= 16 cm; 2. sıra - NS= 18 cm; sıra 3 - NS= 20 cm

Pirinç. sekiz. Isı kaybının hava hızına bağımlılığıhava boşluğunun farklı kalınlığı ile

Havalandırmalı hava boşluğunun, geleneksel ısı yalıtımı için imkansız olan hava hızını 0 ila 0,5 m / s aralığında değiştirerek duvar yüzeyinden ısı kaybı seviyesini etkili bir şekilde kontrol etmenize izin verdiğine dikkat edilmelidir. İncirde. 9, duvardan sabit bir ısı kaybı seviyesi için hava hızının dış sıcaklığa bağımlılığını gösterir. Binaların termal korumasına yönelik bu yaklaşım, enerji tüketimini azaltmanıza olanak tanır havalandırma sistemi dış sıcaklık arttıkça.

Pirinç. dokuz. Hava hızının dış sıcaklığa bağımlılığı sabit bir ısı kaybı seviyesi için

Makalede ele alınan ısı yalıtım sistemi oluşturulurken asıl mesele, pompalanan havanın sıcaklığını artırmak için enerji kaynağıdır. Böyle bir kaynak olarak, bir toprak ısı eşanjörü kullanarak binanın altındaki topraktan ısı alması beklenir. Toprak enerjisinin daha verimli kullanılması için hava boşluğundaki havalandırma sisteminin atmosfer havası emilmeden kapatılması gerektiği varsayılmıştır. Kışın sisteme giren havanın sıcaklığı zemin sıcaklığından daha düşük olduğu için nem yoğuşması sorunu yoktur.

Yazarlar, böyle bir sistemin en etkili kullanımını iki enerji kaynağının kombinasyonunda görüyorlar: güneş ve toprak ısısı. Saydam bir ısı yalıtım katmanına sahip daha önce bahsedilen sistemlere dönersek, bu sistemlerin yazarlarının bir şekilde bir termal diyot fikrini, yani sorunu çözmek için uygulama arzusu ortaya çıkıyor. güneş enerjisinin yönlendirilmiş olarak binanın duvarına aktarılması, ısı enerjisi akışının ters yönde hareket etmesini engelleyecek önlemler alınmasıdır.

boyalı koyu renk metal tabak. İkinci emici katman ise binanın ısı yalıtımında bir hava boşluğu olabilir. Ara katmanda hareket eden hava, zemin ısı eşanjöründen geçerek kapanır. güneşli hava toprağı ısıtır, güneş enerjisini biriktirir ve binanın cepheleri boyunca yeniden dağıtır. Dış katmandan iç katmana ısı, faz geçişli ısı boruları üzerinde yapılan termal diyotlar kullanılarak aktarılabilir.

Bu nedenle, kontrollü termofiziksel özelliklere sahip önerilen ısı yalıtım sistemi, üç özelliğe sahip bir ısı yalıtım katmanına sahip bir tasarıma dayanmaktadır:

- bina kabuğuna paralel havalandırmalı hava boşluğu;

- tabakanın içindeki hava için bir enerji kaynağı;

- dış hava koşullarına ve odadaki hava sıcaklığına bağlı olarak ara katmandaki hava akışının parametrelerini kontrol etmek için bir sistem.

Biri olası seçenekler yapılar - şeffaf bir ısı yalıtım sisteminin kullanımı. Bu durumda ısı yalıtım sistemi, Şekil 2'de gösterildiği gibi bina duvarına bitişik ve tüm bina duvarları ile iletişim halinde olan başka bir hava boşluğu ile desteklenmelidir. on.

Şekilde gösterilen ısı yalıtım sistemi. 10 iki hava boşluğuna sahiptir. Bunlardan biri ısı yalıtımı ile şeffaf çit arasında yer alır ve binanın aşırı ısınmasını önlemeye yarar. Bu amaçla ısı yalıtım panelinin üst ve alt kısmında ara katmanı dış havaya bağlayan hava valfleri bulunmaktadır. Yaz aylarında ve güneş enerjisinin yoğun olduğu zamanlarda, binanın aşırı ısınma tehlikesi olduğunda damperler açılarak dış hava ile havalandırma sağlanır.

Pirinç. on. Havalandırmalı hava boşluklu şeffaf ısı yalıtım sistemi

İkinci hava boşluğu bina duvarına bitişiktir ve bina kabuğunda güneş enerjisinin taşınmasına hizmet eder. Bu tasarım, güneş enerjisinin gündüz saatlerinde binanın tüm yüzeyinde kullanılmasına izin verecek ve ayrıca bina duvarlarının tüm hacmi bir pil görevi gördüğü için güneş enerjisinin verimli bir şekilde birikmesini sağlayacaktır.

Sistemde geleneksel ısı yalıtımı da kullanmak mümkündür. Bu durumda, bir toprak ısı eşanjörü, Şekil 2'de gösterildiği gibi bir termal enerji kaynağı olarak hizmet edebilir. on bir.

Pirinç. on bir. Toprak ısı eşanjörlü ısı yalıtım sistemi

Diğer bir seçenek olarak binanın havalandırma emisyonları bu amaçla önerilebilir. Bu durumda ara katmanda nem yoğuşmasını önlemek için çıkarılan havanın ısı eşanjöründen geçirilmesi ve eşanjörde ısıtılan dış havanın ara katmana verilmesi gerekir. Ara katmandan hava, havalandırma için odaya girebilir. Hava, toprak ısı eşanjöründen geçerek ısınır ve enerjisini bina kabuğuna verir.

Isı yalıtım sisteminin vazgeçilmez bir unsuru olmalıdır. otomatik sistemözelliklerinin yönetimi. İncirde. 12, kontrol sisteminin bir blok şemasıdır. Kontrol, çalışma modunu değiştirerek veya fanı kapatarak ve hava damperlerini açıp kapatarak sıcaklık ve nem sensörlerinden gelen bilgilerin analizine dayanır.

Pirinç. 12. Kontrol sisteminin blok şeması

Kontrollü özelliklere sahip havalandırma sisteminin çalışma algoritmasının blok şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 13.

Açık İlk aşama kontrol sisteminin çalışması (bkz. Şekil 12) dış hava sıcaklığının ve kontrol ünitesindeki odalarda ölçülen değerlerine dayanarak, sabit hava durumu için hava boşluğundaki sıcaklık hesaplanır. Bu değer, Şekil 1'deki gibi ısı yalıtım sisteminin inşası sırasında güney cephe tabakasındaki hava sıcaklığı ile karşılaştırılır. 10 veya bir toprak ısı eşanjöründe - Şekil 1'deki gibi bir ısı yalıtım sistemi ile. 11. Hesaplanan sıcaklığın değeri ölçülenden büyük veya eşitse, fan kapalı kalır ve ara katmandaki hava damperleri kapanır.

Pirinç. 13. Havalandırma sistemi çalışma algoritmasının blok şeması yönetilen özelliklerle

Hesaplanan sıcaklığın değeri ölçülenden düşükse, sirkülasyon fanını açın ve damperleri açın. Bu durumda ısıtılan havanın enerjisi binanın duvar yapılarına aktarılarak ısıtma için ısı enerjisine olan ihtiyaç azaltılır. Aynı zamanda ara katmandaki hava nemi değeri ölçülür. Nem yoğuşma noktasına yaklaşırsa, hava boşluğunu dış hava ile bağlayan bir damper açılır, bu da boşluk duvarlarının yüzeyinde nem yoğuşmasını önler.

Böylece önerilen ısı yalıtım sistemi, ısıl özellikleri fiilen kontrol etmenizi sağlar.

KONTROLLÜ ISI YALITIMLI ISI YALITIM SİSTEMİ YERLEŞİMİNİN BİNA HAVALANDIRMA EMİSYONLARINI KULLANARAK TEST EDİLMESİ

Deneyin şeması Şekil 1'de gösterilmektedir. 14. Isı yalıtım sisteminin yerleşim düzeni, asansör boşluğunun üst kısmında odanın tuğla duvarına monte edilir. Düzen, 0,03 W / (m 2 ) ısı iletkenlik katsayısına sahip 3,0 cm kalınlığında poliüretan köpükle doldurulmuş buhar geçirmez ısı yalıtım plakaları (bir yüzey 1,5 mm kalınlığında alüminyum; diğeri alüminyum folyo) olan ısı yalıtımından oluşur. × о С). Plakanın ısı transfer direnci - 1.0 m 2 × о С / W, tuğla duvar- 0,6 m 2 × о С / W. Isı yalıtım levhaları ile bina kabuğunun yüzeyi arasında - 5 cm kalınlığında bir hava boşluğu belirlenmesi amacıyla sıcaklık rejimleri ve ısı akışının kapalı yapı içindeki hareketi, içine sıcaklık ve ısı akışı sensörleri yerleştirildi.

Pirinç. on dört. Kontrollü ısı yalıtımına sahip deneysel bir sistemin şeması

Havalandırma emisyonlarının ısı geri kazanım sisteminden güç kaynağına sahip kurulu ısı yalıtım sisteminin bir fotoğrafı Şek. 15.

Binanın havalandırma emisyonlarının ısı geri kazanım sisteminin çıkışında alınan hava ile katman içindeki ek enerji sağlanır. Adına Devlet Teşebbüsü “NIPTIS Enstitüsü” binasının havalandırma bacasının çıkışından havalandırma emisyonları alınmıştır. Ataeva S.S. "reküperatörün ilk girişine beslendi (bkz. Şekil 15a). Toplayıcının ikinci girişine havalandırma katmanından ve toplayıcının ikinci çıkışından tekrar havalandırma katmanına hava verildi. Havalandırma emisyonlarından kaynaklanan hava, içindeki nem yoğunlaşması tehlikesi nedeniyle doğrudan hava boşluğuna beslenmemelidir. Bu nedenle, binanın havalandırma emisyonları ilk önce ikinci girişine ara katmandan hava verilen ısı eşanjörü-reküperatörden geçti. Reküperatörde ısıtıldı ve bir fan yardımıyla ısı yalıtım panelinin alt kısmına monte edilmiş bir flanş vasıtasıyla havalandırma sisteminin hava tabakasına beslendi. Isı yalıtımının üst kısmındaki ikinci flanş sayesinde, panelden hava çıkarıldı ve ısı eşanjörünün ikinci girişindeki hareketinin döngüsünü kapattı. Çalışma sürecinde, Şekil 1'deki şemaya göre kurulan sıcaklık ve ısı akış sensörlerinden gelen bilgilerin kaydı. on dört.

Fanların çalışma modlarını kontrol etmek ve deneye ait parametreleri kayıt ve kayıt altına almak için özel bir kontrol ve bilgi işlem ünitesi kullanılmıştır.

İncirde. 16, sıcaklık değişimlerinin grafiklerini gösterir: dış hava, iç hava ve içerideki hava farklı parçalar ara katmanlar. 7.00 ile 13.00 arasında sistem sabit bir çalışma moduna girer. Ara katmana (sensör 6) hava girişindeki sıcaklık ile ondan çıkıştaki sıcaklık (sensör 5) arasındaki fark, geçen havadan enerji tüketimini gösteren yaklaşık 3 ° C olduğu ortaya çıktı.

Pirinç. 16. Sıcaklık grafikleri: a - dış hava ve iç hava;b - katmanın farklı yerlerinde hava

İncirde. 17, duvar yüzeylerinin sıcaklığının ve ısı yalıtımının zamana bağımlılığının yanı sıra binanın kapalı yüzeyindeki sıcaklık ve ısı akışının grafiklerini gösterir. İncirde. 17b, ısıtılmış havanın havalandırma katmanına verilmesinden sonra odadan gelen ısı akışında bir azalmayı açıkça göstermektedir.

Pirinç. 17. Zaman grafikleri: a - duvar yüzeylerinin sıcaklıkları ve ısı yalıtımı;b - binanın kapalı yüzeyindeki sıcaklık ve ısı akışı

Yazarlar tarafından elde edilen deneysel sonuçlar, havalandırmalı bir tabaka ile ısı yalıtımının özelliklerini kontrol etme olasılığını doğrulamaktadır.

ÇÖZÜM

1 Enerji verimli binaların önemli bir unsuru kabuktur. Kapalı yapılar yoluyla binaların ısı kayıplarını azaltmanın ana yönleri, kapalı yapı, binaların iç ortamının parametrelerinin oluşumunda önemli bir rol oynadığında, aktif ısı yalıtımı ile ilişkilidir. En belirgin örnek, hava boşluğu olan bir bina kabuğudur.

2 Yazarlar, ısı yalıtımı ile binanın duvarı arasında kapalı bir hava boşluğu olan bir ısı yalıtımı tasarımı önerdiler. Isı yalıtım özelliklerini düşürmeden hava tabakasında nem yoğuşmasını önlemek için, ısı yalıtımında buhar geçirgen eklerin kullanılması olasılığı düşünülmüştür. Isı yalıtımı kullanım koşullarına bağlı olarak eklerin alanını hesaplamak için bir yöntem geliştirilmiştir. Bazı duvar yapıları için, Tablo 1'deki ilk örnekte olduğu gibi, buhar geçirgen eklentilerden vazgeçilebilir. Diğer durumlarda, buhar geçirgen eklerin alanı, yalıtılacak duvar alanına göre önemsiz olabilir.

3 Isıl karakteristikleri hesaplamak için bir yöntem ve kontrol edilebilir ısıl özelliklere sahip bir ısı yalıtım sisteminin tasarımı geliştirilmiştir. Yapı, iki kat ısı yalıtımı arasında havalandırmalı hava boşluğu bulunan bir sistem olarak tasarlanmıştır. Konvansiyonel bir ısı yalıtım sistemi ile duvarın karşılık gelen noktasından daha yüksek bir sıcaklığa sahip bir hava katmanında hareket ederken, ısı yalıtım katmanındaki duvardan katmana sıcaklık gradyanının değeri, ara katmanı olmayan ısı yalıtımına kıyasla azalır; duvardan binadan ısı kaybını azaltır. Pompalanan havanın sıcaklığını artırmak için enerji olarak, toprak ısı eşanjörü veya güneş enerjisi kullanılarak binanın altındaki toprağın ısısını kullanmak mümkündür. Böyle bir sistemin özelliklerini hesaplamak için yöntemler geliştirilmiştir. Kontrollü bir ısı yalıtım sistemi kullanmanın gerçekliğinin deneysel olarak doğrulanması ısı mühendisliği özellikleri binalar için.

KAYNAKÇA

1. Bogoslovskiy, VN İnşaat termal fiziği / VN Bogoslovskiy. - SPb.: AVOK-SEVERO-ZAPAD, 2006. - 400 s.

2. Bina yalıtım sistemleri: TKP.

4. Üç katmanlı cephe panellerine dayalı havalandırmalı hava boşluklu bir ısı yalıtım sisteminin tasarımı ve inşaatı: R 1.04.032.07. - Minsk, 2007 .-- 117 s.

5. Danilevsky, LN Bir binadaki ısı kaybı seviyesinin azaltılması konusunda. İnşaatta Belarus-Alman işbirliği deneyimi / L. N. Danilevsky. - Minsk: Strinko, 2000 .-- S. 76, 77.

6. Alfred Kerschberger "Solares Bauen mit şeffaf Warmedammung". Systeme, Wirtschaftlichkeit, Perspektiven, BAUVERLAG GMBH, WEISBADEN UND BERLIN.

7. Die ESA-Solardassade - Dammen mit Licht / ESA-Energiesysteme, 3. Passivhaustagung 19 bis 21 Şubat 1999. Bregenz. -R. 177-182.

8. Peter O. Braun, Yenilikçi Gebaudehullen, Warmetechnik, 9, 1997. S. 510-514.

9. Uyarlanabilir bir yaşam destek sistemi olarak pasif ev: Uluslararası konferansın özetleri. bilimsel ve teknik konf. “Binaların termal yenilenmesinden - pasif ev... Sorunlar ve çözümler "/ LN Danilevsky. - Minsk, 1996. - S. 32–34.

10. Düşük ısı kaybı olan binalar için kontrol edilebilir özelliklere sahip ısı yalıtımı: Sat. tr. / Devlet Teşebbüsü "Enstitüsü NIPTIS S.Ataeva "; L.N. Danilevsky. - Minsk, 1998. - S. 13–27.

11. Danilevsky, L. Pasif bir ev için kontrollü özelliklere sahip ısı yalıtım sistemi / L. Danilevsky // Mimarlık ve inşaat. - 1998. - No. 3. - S. 30, 31.

12. Martynenko, OG Serbest konvektif ısı değişimi. Referans / O. G. Martynenko, Yu. A. Sokovishin. - Minsk: Bilim ve teknoloji, 1982 .-- 400 s.

13. Mikheev, M. A. Isı transferinin temelleri / M. A. Mikheev, I. M. Mikheeva. - E.: Energiya, 1977 .-- 321 s.

14. Binanın dış havalandırmalı çiti: ABD Pat. 010822 Evraz. Patent Ofisi, IPC (2006.01) E04B 2/28, E04B 1/70 / L.N.Danilevsky; başvuru sahibi SE "Institute NIPTIS im. Ataeva S.S." - No. 20060978; telaffuz 10/05/2006; yayın. 30.12.2008 // Byull. Avrasya Patent Ofisi. - 2008. - No. 6.

15. Binanın dış havalandırmalı çiti: US Pat. 11343 Temsilcisi Beyaz Rusya, IPC (2006) E04B1 / 70, E04B2 / 28 / L.N.Danilevsky; başvuru sahibi SE "Institute NIPTIS im. Ataeva S.S." - No. 20060978; beyan 10/05/2006; yayın. 30.12.2008 // Afitsyiy bul. / Nat. entelektüel merkez. ulasnastsi. - 2008.

Dış çitlerden ısı ve nem transferi

Bir binada ısı transferinin temelleri

Isı transferi her zaman daha sıcak bir ortamdan daha soğuk bir ortama gerçekleşir. Sıcaklık farkından dolayı uzayda bir noktadan diğerine ısı aktarma işlemine denir. ısı transferi ve kolektiftir, çünkü üç temel ısı transferi türü içerir: termal iletkenlik (iletim), konveksiyon ve radyasyon... Böylece, potansiyelısı transferi sıcaklık farkı.

Termal iletkenlik

Termal iletkenlik- katı, sıvı veya gaz halindeki bir maddenin sabit parçacıkları arasındaki ısı transferinin türü. Bu nedenle, termal iletkenlik, birbirleriyle doğrudan temas halinde olan malzeme ortamının yapısının parçacıkları veya elemanları arasındaki ısı alışverişidir. Termal iletkenliği incelerken, bir madde katı bir kütle olarak kabul edilir, moleküler yapısı göz ardı edilir. Saf haliyle, termal iletkenlik yalnızca katılarda bulunur, çünkü bir maddenin sıvı ve gaz halindeki ortamlarda hareketsizliğini sağlamak neredeyse imkansızdır.

Çoğu yapı malzemesi, gözenekli cisimler... Gözeneklerde hareket etme yani konveksiyon yoluyla ısıyı iletme özelliğine sahip hava vardır. Yapı malzemelerinin ısıl iletkenliğinin konvektif bileşeninin küçüklüğü nedeniyle ihmal edilebileceğine inanılmaktadır. Radyan ısı transferi, duvarlarının yüzeyleri arasındaki gözenek içinde gerçekleşir. Malzemelerin gözeneklerinde radyasyon yoluyla ısı transferi, esas olarak gözenek boyutu ile belirlenir, çünkü gözenek ne kadar büyükse, duvarlarındaki sıcaklık farkı o kadar büyük olur. Termal iletkenlik göz önüne alındığında, bu işlemin özellikleri maddenin toplam kütlesine atıfta bulunur: iskelet ve gözenekler birlikte.

Bina kabuğu, kural olarak, düzlem paralel duvarlar, tek yönde gerçekleştirilen ısı transferi. Ek olarak, genellikle ısı mühendisliği hesaplamaları dış çevreleyen yapılarda, ısı transferinin şu durumlarda gerçekleştiği varsayılır: sabit termal koşullar yani, sürecin tüm özelliklerinin zaman içindeki sabitliği ile: ısı akışı, her noktadaki sıcaklık, yapı malzemelerinin termofiziksel özellikleri. Bu nedenle, dikkate alınması önemlidir homojen bir malzemede tek boyutlu sabit ısı iletimi süreci Fourier denklemi ile açıklanan:

nerede q T - yüzey ısı akısı dik bir düzlemden geçen ısı akışı, W / m2;

λ - malzemenin termal iletkenliği, W / m. C hakkında;

T- x ekseni boyunca sıcaklık değişimi, оС;

tutum denir sıcaklık gradyanı, о С / m ve ile gösterilir yüksek lisans... Sıcaklık gradyanı, ısı absorpsiyonu ve ısı akışındaki bir azalma ile ilişkili olan sıcaklıktaki bir artışa yöneliktir. Denklem (2.1)'in sağ tarafındaki eksi işareti, ısı akısındaki artışın sıcaklıktaki artışla çakışmadığını gösterir.

Termal iletkenlik λ, bir malzemenin ana termal özelliklerinden biridir. Denklem (2.1)'den aşağıdaki gibi, bir malzemenin ısıl iletkenliği, akış yönüne dik alanın 1 m2'sinden geçen ısı akısına sayısal olarak eşit olan bir malzeme tarafından ısı iletkenliğinin bir ölçüsüdür, akış boyunca 1 o C / m'ye eşit bir sıcaklık gradyanı ile (Şekil 1). Nasıl daha fazla değerλ, böyle bir malzemede termal iletkenlik süreci ne kadar yoğun olursa, ısı akısı o kadar büyük olur. Bu nedenle, 0,3 W/m'den daha düşük bir ısı iletkenliğine sahip malzemeler, ısı yalıtım malzemeleri olarak kabul edilir. Hakkında.

izotermler; ------- - ısı akış çizgileri.

Yapı malzemelerinin ısıl iletkenliklerindeki değişiklikle birlikte yoğunluk hemen hemen her inşaat malzemesi içerir iskelet- ana yapı maddesi ve hava. K.F. Örneğin, Fokin aşağıdaki verileri verir: doğasına bağlı olarak kesinlikle yoğun bir maddenin (gözeneksiz) termal iletkenliği, 0.1 W / mo C (plastik için) ila 14 W / mo C (kristal için) arasında bir termal iletkenliğe sahiptir. kristal yüzey boyunca ısı akışı olan maddeler), havanın yaklaşık 0.026 W / m'lik bir ısıl iletkenliği C civarındadır. Malzemenin yoğunluğu ne kadar yüksekse (daha az gözeneklilik), termal iletkenliğinin değeri o kadar büyük olur. Hafif ısı yalıtım malzemelerinin nispeten düşük bir yoğunluğa sahip olduğu açıktır.

İskeletin gözenekliliği ve ısıl iletkenliğindeki farklılıklar, aynı yoğunlukta bile malzemelerin ısıl iletkenliğinde bir farklılığa yol açar. Örneğin, aynı yoğunluktaki aşağıdaki malzemeler (Tablo 1), ρ 0 = 1800 kg / m3, farklı termal iletkenlik değerlerine sahiptir:

Tablo 1.

Aynı yoğunluğa sahip malzemelerin ısıl iletkenliği 1800 kg / m3.

Malzemenin yoğunluğunda bir azalma ile, termal iletkenliği l azalır, çünkü malzeme iskeletinin termal iletkenliğinin iletken bileşeninin etkisi azalır, ancak radyasyon bileşeninin etkisi artar. Bu nedenle, yoğunluğun belirli bir değerin altına düşmesi, ısıl iletkenliğin artmasına neden olur. Yani, termal iletkenliğin minimum değere sahip olduğu belirli bir yoğunluk değeri vardır. 1 mm çapındaki gözeneklerde 20 ° C'de, radyasyonla termal iletkenliğin 0,0007 W / (m ° C), 2 mm - 0,0014 W / (m ° C) vb. Böylece, radyasyonla termal iletkenlik şu anda önemli hale gelir: ısı yalıtım malzemeleri düşük yoğunluklu ve önemli gözenek boyutları ile.

Bir malzemenin ısıl iletkenliği, ısı transferinin meydana geldiği artan sıcaklıkla artar. Malzemelerin ısıl iletkenliğindeki artış, maddenin iskeletinin moleküllerinin kinetik enerjisindeki bir artışla açıklanmaktadır. Malzemenin gözeneklerindeki havanın ısıl iletkenliği ve radyasyonla ısı transferinin yoğunluğu da artar. İnşaat pratiğinde, ısıl iletkenliğin sıcaklığa bağımlılığı çok önemli 100 ° C'ye kadar sıcaklıklarda elde edilen malzemelerin termal iletkenlik değerlerini 0 ° C'deki değerlerine, O.E.'nin ampirik formülüne yeniden hesaplamak zorunda değildir. Vlasova:

λ о = λ t / (1 + β. t), (2.2)

burada λ yaklaşık - 0'da malzemenin termal iletkenliği yaklaşık C;

λ t - malzemenin t'deki ısıl iletkenliği yaklaşık C;

β - sıcaklık katsayısıçeşitli malzemeler için termal iletkenlikteki değişiklikler, 1 / yaklaşık C, yaklaşık 0,0025 1 / yaklaşık C'ye eşittir;

t, termal iletkenlik katsayısının λ t olduğu malzemenin sıcaklığıdır.

Kalınlığı δ olan düz homojen bir duvar için (Şekil 2), homojen bir duvardan termal iletkenlik ile iletilen ısı akısı aşağıdaki denklemle ifade edilebilir:

nerede τ1, τ2- duvar yüzeylerindeki sıcaklık değerleri, o C.

(2.3) ifadesinden, duvar kalınlığı üzerindeki sıcaklık dağılımının lineer olduğu sonucu çıkar. δ / λ miktarına denir malzeme tabakasının termal direnci ve belirtilen RT, m 2.o С / W:

incir. 2. Düz homojen bir duvarda sıcaklık dağılımı

Bu nedenle, ısı akışı q T, W / m 2, düzgün bir düzlem-paralel duvar kalınlığı boyunca δ , m, ısıl iletkenliği λ, W / m olan malzemeden yapılmıştır. o C şu şekilde yazılabilir:

Tabakanın ısıl direnci, içinden 1 W/m2 yüzey yoğunluğuna sahip bir ısı akısı geçtiğinde tabakanın karşıt yüzeylerindeki sıcaklık farkına eşit ısıl iletkenlik direncidir.

Termal iletkenlik ile ısı transferi, bina kabuğunun malzeme katmanlarında gerçekleşir.

Konveksiyon

Konveksiyon- madde parçacıklarının hareket ettirilmesiyle ısı transferi. Konveksiyon, yalnızca sıvı ve gaz halindeki maddelerde ve ayrıca sıvı veya gaz halindeki bir ortam ile bir katının yüzeyi arasında gerçekleşir. Bu durumda ısı transferi ve ısıl iletkenlik gerçekleşir. Yüzeydeki sınır bölgesindeki konveksiyon ve ısı iletiminin birleşik etkisine konvektif ısı transferi denir.

Konveksiyon, bina çitlerinin dış ve iç yüzeylerinde gerçekleşir. Konveksiyon, odanın iç yüzeylerinin ısı alışverişinde önemli bir rol oynar. NS Farklı anlamlar yüzeyin ve ona bitişik havanın sıcaklığı, daha düşük bir sıcaklığa doğru bir ısı geçişi meydana gelir. Konveksiyonla iletilen ısı akısı, yüzeyi yıkayan sıvı veya gazın hareket moduna, hareketli ortamın sıcaklığına, yoğunluğuna ve viskozitesine, yüzey pürüzlülüğüne, yüzey ve çevre sıcaklıkları arasındaki farka bağlıdır. orta.

Bir yüzey ile bir gaz (veya sıvı) arasındaki ısı alışverişi süreci, gaz hareketinin oluşumunun doğasına bağlı olarak farklı şekillerde ilerler. Ayırmak doğal ve zorlanmış konveksiyon.İlk durumda, gazın hareketi, yüzey ve gaz arasındaki sıcaklık farkı nedeniyle, ikincisinde - bu işlemin dışındaki kuvvetler (fanların çalışması, rüzgar) nedeniyle oluşur.

Zorlanmış konveksiyon Genel dava doğal taşınım süreci eşlik edebilir, ancak zorlanmış taşınımın yoğunluğu doğal taşınımın yoğunluğundan belirgin şekilde daha yüksek olduğundan, zorunlu taşınım düşünüldüğünde doğal taşınım genellikle ihmal edilir.

Aşağıda, havanın herhangi bir noktasında hız ve sıcaklığın zaman içinde sabit olduğu varsayılarak, sadece durağan konvektif ısı transfer süreçleri ele alınacaktır. Ancak odanın elemanlarının sıcaklığı oldukça yavaş değiştiğinden, durağan koşullar için elde edilen bağımlılıklar sürece genişletilebilir. odanın sabit olmayan termal koşulları, dikkate alınan her anda, mahfazaların iç yüzeylerinde konvektif ısı transferi sürecinin durağan olduğu kabul edilir. Durağan koşullar için elde edilen bağımlılıklar, örneğin bir oda ısıtma devridaim cihazı (ısı pompası modunda fan coil veya split sistem) açıldığında, konveksiyonun doğasında doğaldan zorlamalıya ani bir değişiklik olması durumunda da genişletilebilir. odada. Birincisi, yeni hava hareketi modu hızlı bir şekilde kurulur ve ikincisi, ısı transferi sürecinin mühendislik değerlendirmesinin gerekli doğruluğu, geçiş durumu sırasında ısı akışı düzeltmesinin olmamasından kaynaklanan olası yanlışlıklardan daha düşüktür.

Isıtma ve havalandırma hesaplamalarının mühendislik uygulaması için, kapalı yapının veya borunun yüzeyi ile hava (veya sıvı) arasındaki konvektif ısı transferi önemlidir. Pratik hesaplamalarda, konvektif ısı akışını değerlendirmek için (Şekil 3) Newton denklemleri kullanılır:

, (2.6)

nerede q için- hareketli ortamdan yüzeye konveksiyon yoluyla iletilen ısı akısı, W veya tersi;

bir- duvar yüzeyini yıkayan havanın sıcaklığı, о С;

τ - duvar yüzey sıcaklığı, о С;

α için- duvar yüzeyindeki konvektif ısı transfer katsayısı, W / m 2.o C.

Şekil 3 Duvarın hava ile konvektif ısı değişimi

Konveksiyonla ısı transfer katsayısı, bir- Hava sıcaklığı ile vücut yüzeyinin sıcaklığı arasındaki fark 1 o C'ye eşit olduğunda, konvektif ısı transferi ile havadan bir katının yüzeyine aktarılan ısı miktarına sayısal olarak eşit olan fiziksel bir miktar.

Bu yaklaşımla, tüm karmaşıklık fiziksel süreç konvektif ısı transferi, ısı transfer katsayısında bulunur, bir... Doğal olarak, bu katsayının değeri birçok argümanın bir fonksiyonudur. Pratik kullanım için çok yaklaşık değerler alınmıştır. bir.

Denklem (2.5) uygun bir şekilde şu şekilde yeniden yazılabilir:

nerede R için - konvektif ısı transferine direnç mahfaza yapısının yüzeyinde, m 2. o C/W, mahfazanın yüzeyindeki sıcaklık farkına eşittir ve yüzey yoğunluğu 1 W/m2 olan bir ısı akışı yüzeyden yüzeye geçtiğinde hava sıcaklığına eşittir. hava veya tam tersi. Direnç R için konvektif ısı transfer katsayısının tersidir bir:

Radyasyon

Radyasyon (radyan ısı değişimi), ısının elektromanyetik dalgalar tarafından ısıya dönüşerek radyan bir ortam aracılığıyla yüzeyden yüzeye aktarılmasıdır (Şekil 4).

4. İki yüzey arasında radyan ısı transferi

Mutlak sıfırdan farklı bir sıcaklığa sahip herhangi bir fiziksel beden, elektromanyetik dalgalar şeklinde çevreleyen alana enerji yayar. Elektromanyetik radyasyonun özellikleri dalga boyları ile karakterize edilir. Termal olarak algılanan ve dalga boyları 0,76 - 50 µm aralığında olan radyasyona kızılötesi denir.

Örneğin, içeriye bakan yüzeyler arasında, dış yüzeyler arasında radyan ısı transferi meydana gelir. farklı binalar, yerin ve göğün yüzeyleri. Oda çitlerinin iç yüzeyleri ile yüzey arasındaki radyan ısı transferi önemlidir. ısıtıcı... Tüm bu durumlarda hava, ısı dalgalarının geçmesine izin veren yarı saydam bir ortamdır.

Radyan ısı transferi ile ısı akısının hesaplanması uygulamasında basitleştirilmiş bir formül kullanılır. Radyasyonla ısı transferinin yoğunluğu q l, W / m 2, radyan ısı transferinde yer alan yüzeylerin sıcaklık farkı ile belirlenir:

, (2.9)

τ 1 ve τ 2, radyan ısı alışverişi yapan yüzeylerin sıcaklık değerleridir, yaklaşık С;

α l - duvar yüzeyindeki radyan ısı transfer katsayısı, W / m 2.o C.

Radyasyon ısı transfer katsayısı, bir l- yüzeylerin sıcaklıkları arasındaki fark 1 o C'ye eşit olan radyasyonla bir yüzeyden diğerine aktarılan ısı miktarına sayısal olarak eşit fiziksel bir miktar.

Konsepti tanıtalım radyan ısı transferine direnç R l mahfaza yapısının yüzeyinde, m 2.o C / W, radyan ısı alışverişi yapan mahfazaların yüzeylerindeki sıcaklık farkına eşittir, yüzey yoğunluğu 1 W / m 2 olan bir ısı akısı yüzeyden yüzeye geçtiğinde yüzey.

Daha sonra denklem (2.8) şu şekilde yeniden yazılabilir:

Direnç R l radyan ısı transfer katsayısının tersidir bir l:

Hava boşluğunun termal direnci

Tutarlılık için, ısı transfer direnci kapalı hava katmanlarıçevreleyen yapının katmanları arasında yer alan denir ısıl direnç R c. p, m 2.o С / W.

Hava boşluğundan ısı transferinin şeması Şekil 5'te gösterilmektedir.

Şekil 5. Hava boşluğunda ısı değişimi

Hava boşluğundan ısı akışı q c. NS, W/m 2, termal iletkenlik ile iletilen akışların toplamıdır (2) qt, W / m 2, konveksiyon (1) q için, W / m 2 ve radyasyon (3) q l, W / m 2.

q c. n = q t + q k + q l . (2.12)

Bu durumda, radyasyon tarafından iletilen akının oranı en büyüktür. Sıcaklık farkı 5 o C olan yüzeylerde kapalı bir dikey hava boşluğunu ele alalım. Tabaka kalınlığında 10 mm'den 200 mm'ye bir artışla, radyasyondan kaynaklanan ısı akısı oranı% 60'tan artar. %80'e kadar. Bu durumda ısıl iletimle aktarılan ısının payı %38'den %2'ye düşer ve taşınımla ısı akışının payı %2'den %20'ye yükselir.

Bu bileşenlerin doğrudan hesaplanması oldukça zahmetlidir. Bu nedenle, düzenleyici belgeler yirminci yüzyılın 50'lerinde K.F. tarafından derlenen kapalı hava katmanlarının termal direnci hakkında veri sağlar. Fokin, M.A.'nın deneylerinin sonuçlarına dayanmaktadır. Mikheeva. Hava boşluğunun bir veya her iki yüzeyinde, hava boşluğunu çevreleyen yüzeyler arasında radyan ısı transferini engelleyen ısıyı yansıtan bir alüminyum folyo varsa, termal direnç iki katına çıkarılmalıdır. Kapalı hava mahallerinin ısıl direncini artırmak için araştırmadan elde edilen aşağıdaki sonuçların akılda tutulması önerilir:

1) ince tabakalar ısı mühendisliğinde etkilidir;

2) çitte bir büyük olandan daha küçük kalınlıkta birkaç katman yapmak daha mantıklıdır;

3) hava katmanlarının çitin dış yüzeyine daha yakın yerleştirilmesi tavsiye edilir, çünkü bu, kışın radyasyon yoluyla ısı akışını azaltır;

4) dış duvarlardaki dikey katmanlar, döşemeler arası zemin seviyesinde yatay diyaframlarla kapatılmalıdır;

5) Radyasyonla iletilen ısı akışını azaltmak için ara katmanın yüzeylerinden biri kaplanabilir aliminyum folyo yaklaşık ε = 0.05'lik bir emisyona sahip. Hava boşluğunun her iki yüzeyinin de folyo ile kaplanması, bir yüzeyin kaplanmasına kıyasla ısı transferini pratik olarak azaltmaz.

Otokontrol için sorular

1. Isı transferi potansiyeli nedir?

2. Isı transferinin temel türlerini listeleyiniz.

3. Isı transferi nedir?

4. Termal iletkenlik nedir?

5. Malzemenin ısıl iletkenlik katsayısı nedir?

6. İç t iç ve dış t n yüzeylerinin bilinen sıcaklıklarında çok katmanlı bir duvarda termal iletkenlik tarafından iletilen ısı akısı formülünü yazın.

7. Termal direnç nedir?

8. Konveksiyon nedir?

9. Havadan yüzeye konveksiyon yoluyla aktarılan ısı akışının formülünü yazın.

10. Konvektif ısı transfer katsayısının fiziksel anlamı.

11. Radyasyon nedir?

12. Radyasyonla bir yüzeyden diğerine iletilen ısı akısı formülünü yazın.

13. Radyan ısı transfer katsayısının fiziksel anlamı.

14. Bina kabuğunda kapalı bir hava boşluğunun ısı transferine karşı gösterdiği direncin adı nedir?

15. Hava boşluğundan geçen toplam ısı akışı ne tür bir ısı akışından oluşur?

16. Ne tür bir ısı akışı hakimdir? ısı akışı hava boşluğundan mı?

17. Hava boşluğunun kalınlığı, içindeki akışların dağılımını nasıl etkiler?

18. Hava boşluğundan geçen ısı akışı nasıl azaltılır?

.
1.3 Tek bir enerji sistemi olarak bina.
2. Dış çitlerden ısı ve nem transferi.
2.1 Bir binada ısı transferinin temelleri.
2.1.1 Termal iletkenlik.
2.1.2 Konveksiyon.
2.1.3 Radyasyon.
2.1.4 Hava boşluğunun ısıl direnci.
2.1.5 İç ve dış yüzeylerde ısı transferi katsayıları.
2.1.6 Çok katmanlı bir duvardan ısı transferi.
2.1.7 Isı transferine karşı azaltılmış direnç.
2.1.8 Çitin enine kesiti boyunca sıcaklık dağılımı.
2.2 Kapalı yapıların nem rejimi.
2.2.1 Çitlerde nemin ortaya çıkma nedenleri.
2.2.2 Dış mekan çitlerinin ıslatılmasının olumsuz etkileri.
2.2.3 Nemin yapı malzemeleriyle ilişkisi.
2.2.4 Nemli hava.
2.2.5 Malzeme nemi.
2.2.6 Sorpsiyon ve desorpsiyon.
2.2.7 Çitlerin buhar geçirgenliği.
2.3 Dış mekan çitlerinin hava geçirgenliği.
2.3.1 Temel hükümler.
2.3.2 Çitlerin dış ve iç yüzeylerindeki basınç farkı.
2.3.3 Yapı malzemelerinin hava geçirgenliği.

2.1.4 Hava boşluğunun ısıl direnci.

Tutarlılık için, ısı transfer direnci kapalı hava katmanlarıçevreleyen yapının katmanları arasında yer alan denir ısıl direnç R vp, m². ºС / B.
Hava boşluğundan ısı transferinin şeması Şekil 5'te gösterilmektedir.

Şekil 5. Hava boşluğunda ısı transferi.