Тепловий опір пристінного шару повітря та його вплив на загальний тепловий опір стін

Abstract

Унашій країні проводяться заходи щодо зменшення споживання енергоресурсів, як в промисловій, так і в соціальній сферах. Покращити теплові характеристики приміщень і зменшити вихід тепла на вулицю можна зробити за рахунок утеплення стін, підвалу, покриття і перекриття будинку, утеплення вікон, вхідних дверей до будинку, переобладнання вентиляційної системи, оптимізації системи централізованого опалення тощо. Всередині приміщень тепловий потік від внутрішньої поверхні стіни до повітря кімнати передається через пристінний шар повітря шляхом конвективного теплообміну. На цій ділянці теплового потоку також є градієнт температури, що свідчить про наявність теплового опору, який не враховується при розрахунках теплових втрат приміщень. Головними труднощами при розрахунку конвективного теплообміну є визначення коефіцієнта конвективної тепловіддачі , який залежить як від факторів, що впливають на теплопровідність пристінного шару повітря, так і від факторів, що впливають на конвекцію. Тому визначають за допомогою експериментів на моделях. Метою роботи – вивчення теплопередачі шляхом конвекції і її впливу на сумарний тепловий опір стін. Завдання: зробити огляд наукової літератури; описати види теплопередачі й способи їх визначення; зробити в масштабі модель кімнати для дослідження стаціонарної теплопередачі; виготовити диференціальні мідь-константанові термопари і проградуювати їх; експериментально на моделі визначити конвективний тепловий опір стіни і його долю в загальному опорі; визначити коефіцієнт конвективної теплопередачі на основі дослідів на моделі; дослідити вплив штор і розміщення радіатора на тепловий опір стіни; перевірити можливість застосування значення коефіцієнта конвективного теплообміну, отриманого за допомогою моделі, для реальних приміщень. Висновки: Для визначення коефіцієнта конвективної теплопередачі пристінного шару повітря αк була виготовлена модель кімнати. Умовою використання отриманих із допомогою моделі результатів на практиці була рівність густини теплового потоку через досліджувану стінку моделі густин цього потоку через стіни реальних приміщень. Вклад опору конвективної теплопередачі в загальний тепловий опір залежить від інтенсивності теплового потоку через стіну і становить : для стінки моделі кімнати від 13,2% до 21,4%; для стін реальних приміщень від 3,1% до 14% від теплового опору стін, тому його слід враховувати при розрахунках теплопередачі через стіни. Запропоновано метод оцінки якості теплоізолюючих властивостей стін, який базується на визначенні відношення різниці температур пристінного шару повітря і стіни./In our country, measures are being taken to reduce energy consumption, both in the industrial and social spheres. Improve the thermal characteristics of the premises and reduce heat output to the street can be done by insulating the walls, basement, roofing and insulation, insulation of windows, front doors to the house, retrofitting the ventilation system, optimizing the central heating system and more. Indoors, the heat flow from the inner surface of the wall to the room air is transmitted through the wall layer of air by convective heat transfer. In this part of the heat flow there is also a temperature gradient, which indicates the presence of thermal resistance, which is not taken into account when calculating the heat loss of the premises. The main difficulties in calculating convective heat transfer is to determine the coefficient of convective heat transfer, which depends on both the factors influencing the thermal conductivity of the wall air layer and the factors influencing convection. Therefore, determined by experiments on models. The aim of the work is to study heat transfer by convection and its influence on the total thermal resistance of walls. Objective: to review the scientific literature; describe the types of heat transfer and methods for their determination; to make a scale model of a room for the study of stationary heat transfer; to make differential copper-constantan thermocouples and to calibrate them; experimentally determine the convective thermal resistance of the wall and its share in the total resistance; determine the coefficient of convective heat transfer based on experiments on the model; to investigate the influence of curtains and radiator placement on the thermal resistance of the wall; to check the possibility of applying the value of the convective heat transfer coefficient obtained with the help of the model to real premises. Conclusions: To determine the coefficient of convective heat transfer of the wall layer of air αk, a room model was made. The condition for using the results obtained with the help of the model in practice was the equality of the heat flux density through the studied wall of the model of the densities of this flux through the walls of real rooms. The contribution of convective heat transfer resistance to the total thermal resistance depends on the intensity of heat flow through the wall and is: for the wall of the room model from 13.2% to 21.4%; for walls of real premises from 3,1% to 14% of thermal resistance of walls therefore it should be considered at calculations of heat transfer through walls. A method for assessing the quality of heat-insulating properties of walls is proposed, which is based on determining the ratio of the temperature difference between the wall layer of air and the wall.