Термовкладыши

Дмитрий

Расчет тепловых полей.

Примеры расчетов строительных узлов и фрагментов ограждающих конструкций(ОК) в тепловых полях.
Главная » Блоги » Расчет тепловых полей.

Остекление балконов и лоджий. Эффективность тепловой защиты.

   6 оценок

Добавлено: 03 Сен 2016

Расчет воздушных замкнутых прослоек является осложненным в виду характера процессов теплопередачи в газообразных средах, в отличие от расчетов теплопередачи в твердых телах. Немного вспомним физику школы - передача тепла в различных средах осуществляется теплопроводностью, конвекцией и излучением. Так вот в воздушных средах в отличие от твердых тел имеют место сразу 3 этих способа теплопередачи, в то время как в твердых телах только 1 - непосредственно теплопроводность. Таким образом для расчета стационарного теплового поля ограждающей конструкции с замкнутой воздушной прослойкой необходимо ввести коэффициент теплопроводности для воздушной прослойки, включающий в себя составляющие теплопроводности как у твердого тела, конвекции и излучения как у газообразной среды, так называемый эквивалентный коэффициент теплопроводности выражаемый в виде , где lt-коэффициент теплопроводности воздуха при температуре ниже 0, аk - коэффициент отдачи тепла конвекцией, аi - коэффициент отдачи тепла излучением, d - толщина прослойки в направлении теплового потока. 
, где t1 и t2 - температуры на внутренней и наружной гранях воздушной прослойки (t1>t2), С1, С2, Со - коэффициенты излучения поверхностей границ прослойки и абсолютно черного тела.

, где dt=t1-t2.

Как видно из выражений составляющие конвекции и излучения в газообразных средах зависит от температур на границах замкнутых воздушных прослоек, а также от расстояния между этими границами и направлением теплового потока относительно прослойки. Так, в тонких прослойках (меньше 5мм), перенос тепла конвекцией практически отсутствует, при увеличении ширины прослойки перенос тепла конвекцией и излучением увеличивается. 

Для определения корректного значения эквивалентного коэффициента теплопроводности (для возможности учета сопротивления воздушной прослойки пространства балкона/лоджии) необходимо выполнить ряд расчетов в тепловых полях и на каждом этапе корректировать значение Ie для воздуха по приведенным выше аналитическим выражениям, после чего расчет в полях следует повторять и вновь корректировать le до тех пор, пока значения t1 и t2 не перестанут изменяться, тогда подбор le можно считать законченным а расчет тепловых полей корректным.

Рис.1. Расчет в 1 приближении. le1 принята равной 2.5
t1=-15.9, t2=-24.5 -> le2=6.905.

Рис.2. Расчет во 2 приближении. le2 принята равной 6,905 на основании расчета предыдущего поля температур. 
t1=-19.9, t2=-23.7 -> le3=6.003.

Рис.3. Расчет в 3 приближении. le3 принята равной 6,003 на основании расчета предыдущего поля температур. 
t1=-19.47, t2=-23.75 -> le4=6.119.

Рис.4. Расчет в 4 приближении. le4 принята равной 6,119 на основании расчета предыдущего поля температур. 
t1=-19.53, t2=-23.74-> le5=6.102.

Рис.5. Расчет в 5 приближении. le5 принята равной 6,102 на основании расчета предыдущего поля температур. 
t1=-19.52, t2=-23.74, температуры на границах прослойки не поменялись, значит le5=6.102 является корректным значением для воздушной прослойки.

для ограждающей конструкции с  замкнутой воздушной прослойкой составило 3,854. Для оценки эффективности необходимо выполнить еще один расчет, не учитывающий сопротивление воздушной прослойки - расчет балкона без остекления.

 для ограждающей конструкции без  замкнутой воздушной  прослойки составило 3,168. Эффективность остекления в относительном выражении получится равной 100*(3,854/3,168)=121,65%, т.е. на 21,65% сопротивление теплопередаче ОК больше при наличие замкнутой воздушной прослойки обеспеченной остеклением балкона или лоджии.

Вывод: Остекление балконов и лоджий жилых домов является достаточно эффективным мероприятием с точки зрения энергосбережения. 

 

Инженерные консультации