Теплоотдача таблица материалов: Теплоотдача радиаторов отопления таблица – Климат в доме

Теплоотдача радиаторов отопления – таблица и сравнение моделей

Итак, что такое теплоотдача отопительной батареи? Это критерий тепловой энергии, которая выделяется за определенный промежуток времени. Измеряется она в Вт/м*К, некоторые производители в паспорте указывают другую единицу измерения — кал/час. По сути, это одно и то же. Чтобы перевести одну в другую, придется воспользоваться соотношением: 1,0 Вт/м*К= 859,8452279 кал/ч.

• Температура теплоносителя.
• Материал, из которого изготавливаются отопительные батареи.
• Правильно проведенный монтаж.
• Установочные размеры прибора.
• Размеры самого радиатора.
• Тип подключения.
• Конструкция. К примеру, количество конвекционных ребер в панельных стальных радиаторах.

С температурой теплоносителя все понятно, чем она выше, тем больше тепла прибор отдает. Со вторым критерием тоже более или менее понятно. Приведем таблицу, где можно ознакомиться, какой материал и сколько отдает тепла.

Скажем прямо, это показательное сравнение говорит о многом, из него можно сделать вывод, что, к примеру, алюминий имеет теплоотдачу практически в четыре разы выше, чем чугун.

Теплоотдача в зависимости от температуры теплоносителя

Для примера можно привести вот такой разброс степени отдачи тепла у алюминиевых и чугунных радиаторов:

• Алюминиевые – 170-210.
• Чугунные – 100-130.

Во-первых, сравнительная степень резко упала. Во-вторых, диапазон разброса самого показателя достаточно большой. Почему так получается? В первую очередь из-за того, что производители используют различные формы и толщину стенки отопительного прибора. А так как модельный ряд достаточно широк, отсюда и пределы теплоотдачи с сильным разбегом показателей.

Давайте рассмотрим несколько позиций (моделей), объединенных в одну таблицу, где будут указаны марки радиаторов и их показатели теплоотдачи. Это таблица не сравнительная, просто нам хочется показать, как меняется тепловая отдача прибора в зависимости от его конструкционных отличий.

Как видите, теплоотдача радиаторов отопления во многом зависит от модельных отличий. И таких примеров можно приводить огромное количество. Необходимо обратить ваше внимание на один очень важный нюанс – некоторые производители в паспорте изделия указывают теплоотдачу не одной секции, а нескольких. Но в документе все это прописывается. Здесь важно быть внимательным и не совершить ошибку при проведении расчета.

Тип подключения

Хотелось бы подробнее остановиться на этом критерии. Дело все в том, что теплоноситель, проходя по внутреннему объему батареи, заполняет его неравномерно. И когда дело касается теплоотдачи, то эта самая неравномерность очень сильно влияет на степень данного показателя. Начнем с того, что существует три основных типа подключения.

1. Боковое. Чаще всего используется в городских квартирах.
2. Диагональное.
3. Нижнее.

Если рассматривать все три типа, то выделим второй (диагональное), как основу нашего разбора. То есть, все специалисты считают, что именно данная схема может быть взята за такой коэффициент, как 100%. И это на самом деле так и есть, ведь теплоноситель по этой схеме проходит от верхнего патрубка, спускаясь вниз к нижнему патрубку, установленного с противоположной стороны прибора. Получается так, что горячая вода движется по диагонали, равномерно распределяясь по всему внутреннему объему.

Теплоотдача в зависимости от модели прибора

Боковое подключение в данном случае имеет один недостаток. Теплоноситель заполняет радиатор, но при этом последние секции охватываются плохо. Вот почему теплопотери в этом случае могут быть до 7%.

И нижняя схема подключения. Скажем прямо, не совсем эффективная, теплопотери могут составлять до 20%. Но оба варианта (боковой и нижний) будут работать эффективно, если использовать их в системах с принудительной циркуляцией теплоносителя. Даже небольшое давление будет создавать напор, которого хватит, чтобы довести воду до каждой секции.

Правильная установка

Не все обыватели понимают, что отопительный радиатор должен быть правильно установлен. Существуют определенные позиции, которые могут влиять на теплоотдачу. И эти позиции в некоторых случаях должны выполняться жестко.

К примеру, горизонтальная посадка прибора. Это немаловажный фактор, именно от него зависит, как будет двигаться теплоноситель внутри, будут ли образовываться воздушные карманы или нет.

Поэтому совет тем, кто решается установить батареи отопления своими руками – никаких перекосов или смещений, старайтесь использовать необходимые измерительные и контролирующие инструменты (уровень, отвес). Нельзя допустить, чтобы батареи в разных комнатах устанавливались не на одном уровне, это очень важно.

И это еще не все. Многое будет зависеть от того, на каком расстояние от ограничительных поверхностей радиатор будет установлен. Вот только стандартные позиции:

• От подоконника: 10-15 см (погрешность 3 см допустима).
• От пола: 10-15 см (погрешность 3 см допустима).
•  От стены: 3-5 см (погрешность 1 см).

Внимание! Если необходимо установить экраны для радиаторных батарей, то выбирайте лучшие из них!

Как может отразиться увеличение погрешности на теплоотдачу? Рассматривать все варианты нет смысла, приведем пример нескольких основных.

• Увеличение в большую сторону погрешности расстояния между подоконником и прибором уменьшает показатель тепловой отдачи на 7-10%.
• Уменьшение погрешности расстояния между стеной и радиатором уменьшает теплоотдачу до 5%.
• Между полом и батарей – до 7%.

Казалось бы, какие-то сантиметры, но именно они могут снизить температурный режим внутри дома. Вроде бы снижение не такое уж и большое (5-7%), но давайте сравнивать все это с потреблением топлива. Оно на эти же проценты будет возрастать. За один день это не будет заметно, а за месяц, а за весь отопительный сезон? Сумма сразу вырастает до астрономических высот (учитывайте цены на 2020 год). Так что стоит и на это обратить особое внимание.

Таблицы теплоотдачи радиаторов отопления разных производителей

Главная задача радиаторов отопления – эффективный и качественный обогрев комнаты, в которой он установлен.

Это зависит от такой характеристики как теплоотдача. Этот показатель измеряется в Вт и указывает на то, сколько тепловой энергии выделяется радиатором в течение определенного периода времени.

Он является уникальным для каждого радиатора и зависит от его размера, материала, из которого он изготовлен и от теплоносителя.

На теплоотдачу может влиять также способ его подключения и особенности размещения. Это можно понять на простом примере – радиатор, встроенный в нишу, будет отапливать помещение медленнее, чем установленный обычным образом.

Содержание

• 1 Расчет теплоотдачи радиатора
• 2 Таблицы теплоотдачи радиаторов отопления

Расчет теплоотдачи радиатора

Теплоотдача радиатора рассчитывается по формуле:

где: k — коэффициент теплопередачи радиатора, Вт/м*К;

А — площадь поверхности радиатора, м²;

ΔT — температурный напор – разность между температурой радиатора и отапливаемого помещения, °С.

В данном случае, значение разницы температур будет одинаковым при вычислении ее в градусах и Кельвина и Цельсия.

Таблицы теплоотдачи радиаторов отопления

Таблицы теплоотдачи радиаторов отопления используются при проектировании системы отопления дома.

Они помогут выбрать именно тот радиатор, который максимально справится с поставленной задачей в каждом конкретном случае.

Таблицы позволяют наиболее объективно оценить каждый радиатор и сравнить их, чтобы сделать правильный выбор.

Таблица. 3 Теплоотдача биметаллических радиаторов отопления

Торговая марка	Наименование	Габариты В/Ш/Г, мм	Давление, бар	Теплоотдача, Вт	Объем воды, л	Вес, кг
Global	STYLE 500	575/80/80	35	268	0,2	1,97
	STYLE 350	425/80/80	35	125	0,16	1,56
TENRAD	TENRAD 500	550/80/77	24	161	0,22	1,45
	TENRAD 350	400/80/77	24	120	0,15	1,22
АЛЬТЕРМО	АЛЬТЕРМО РИО	570/82/80	18	166	0,15	2,0
	АЛЬТЕРМО ЛРБ	575/82/80	18	169	0,15	2,5
GRANDI	GRANDI 500	580/80/80	16	167	0,38	1,85
	GRANDI 350	430/80/82	16	130	0,26	1,55

Таблица. 4 Теплоотдача стальных радиаторов отопления

Тип /Длина, м	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2	2,3	2,6	3
11, высота 300 мм, ширина 59 мм	273	342	410	478	546	615	683	820	956	1093	–	–	–	–	–
11, высота 500 мм, ширина 59 мм	419	524	629	754	838	943	1048	1258	1567	1677	1886	2096	2410	2725	3144
22, высота 300 мм, ширина 100 мм	480	601	721	841	961	1081	1201	1441	1681	1922	2162	2402	2762	3123	3603
22, высота 500 мм, ширина 100 мм	723	904	1085	1266	1446	1627	1808	2170	2531	2893	3254	3616	4158	4701	5424
33, высота 300 мм, ширина 158 мм	693	866	1039	1212	1386	1559	1732	2078	2425	2771	3118	3464	3984	4503	5193
33, высота 500 мм, ширина 158 мм	876	1095	1313	1532	1751	1970	2189	2627	3065	3502	3940	4378	5035	5691	6567

Таблица. 5 Теплоотдача алюминиевых радиаторов отопления

Торговая марка	Модель	Размеры, В/Ш/Г, мм	Допустимое давление, Бар	Теплоотдача, Вт	Объем воды, л	Вес, кг
Faral	GREEN HP 500	580/80/80	16	180	0,33	1,48
	GREEN HP 350	430/80/80		136	0,26	1,12
Radiatori 2000 S.p.A.	500R	577/80/95	16	190	0,58	1,6
	350R	430/80/95		140	0,43	1,4
ROVALL	ALUX 500	545/80/100	20	180	0,23	1,31
	ALUX 350	395/80/100		160	0,11	0,82
	ALUX 200	245/80/100		92	0,11	0,83
Rifar	Alum 500	565/80/90	20	183	0,27	1,45
	Alum 350	415/80/90		140	0,19	1,2

Таблица. 6 Сравнение радиаторов отопления по теплоотдаче

Материал	Межосевое расстояние, мм	Теплоотдача 1 секции, Вт	Рабочее давление, Бар	Вместимость 1 секции, л	Масса 1 секции, кг
Алюминий	500	183	20	0,27	1,45
	350	139		0,19	1,2
Биметалл	500	204	20	0,2	1,92
	350	136		0,18	1,36
Чугун	500	160	9	1,45	7,12
	350	140		1,1	5,4

Итак, биметаллические обогреватели по сравнению с другими являются самыми эффективными. Все дело в их конструктивных особенностях: они представляют собой алюминиевый корпус с прочным каркасом из стальных трубок внутри него. Такой радиатор подойдет как для квартиры в многоэтажном доме, так и в коттедже.

Алюминиевые радиаторы уступают биметаллическим в плане эффективности теплопередачи, но они имеют меньший вес и стоят дешевле. Помимо этого алюминиевый сплав может быть подвержен негативному воздействию некачественного теплоносителя.

Чугунные радиаторы существенно отличаются от всех остальных. Обладая значительным весом, они являются наименее эффективными. Их главные преимущества – долговечность и высокая тепловая инерция. Они дольше держат тепло и продолжают обогревать помещение даже спустя какое-то время после отключения котла.

• Предыдущая записьРадиаторы отопления для квартиры — какие лучше и как подключить?
• Следующая записьУстановка радиаторов отопления в квартире своими руками

Таблица теплоотдачи чугунных и биметаллических радиаторов отопления — Портал о строительстве, ремонте и дизайне

Создание комфортной температуры жилья в отопительный период зависит от множества факторов: от типа стены, высоты помещения, площади оконных проемов, характера расположенного пространства и многого другого. Большое значение имеет тепловой расчет устанавливаемых приборов. Традиционные методы расчета требуют учета вышеуказанных факторов, достаточно трудоемки. Для упрощения выбора типа оборудования применяется таблица радиаторов отопления.

Радиаторы отопления

Характеристики радиаторов отопления

Эффективность батарей зависит от следующих факторов:

• температуры подачи теплоносителя;
• теплопроводности материала;
• площади поверхности батареи;

Чем выше эти показатели, тем больше тепловая мощность приборов.

Эффективная теплоотдача батарей отопления в зависимости от способа установки и подключения

В качестве единицы измерения теплоотдачи радиатора принято считать Вт/м*К, наравне с этим в паспорте часто указывается формат кал/час. Коэффициент перевода из одной единицы измерения в другую: 1 Вт/м*К = 859,8 кал/час.

Чугунные радиаторы отопления

В зависимости от материалов изготовления отличают чугунные, стальные, алюминиевые и биметаллические радиаторы. Каждый материал имеет показатели по следующим параметрам:

• теплоотдаче одной секции;
• рабочему давлению;
• давлению опрессовки;
• емкости одной секции;
• массе одной секции.

Совет! Не следует забывать про подверженность материала изготовления батарей к коррозионному воздействию. Это важная характеристика при покупке обогревателя.

Чугунные батареи

Этот вид радиаторов, которые в народе называют «гармошками». Они обладают довольно большой эффективностью, стойкостью к коррозии, удару. Эти батареи достаточно долговечны и имеют доступную рыночную цену. Благодаря большим размерам сечения одной секции, засорение для таких батарей не представляет угрозы.

Чугунные батареи нового поколения

Теплоотдача секции чугунного радиатора ниже, чем у аналогов. Через час после отключения отопления чугунные батареи сохраняют 30% тепла. Современные производители выпускают эстетичные чугунные батареи с гладкой поверхностью и изящными формами, поэтому спрос на них остается высоким. Сравнение чугунных радиаторов отопления с другими видами приборов, приводится в нижеуказанной таблице.

Таблица тепловой мощности радиаторов отопления

Алюминиевые батареи

Теплоотдача алюминиевых радиаторов отопления, как видно из таблицы, лучше, чем у чугунных батарей, но хуже чем у биметаллических. Они достаточно прочны, а легкий собственный вес позволяет облегчить монтаж приборов. Из-за уязвимости к кислородной коррозии в последнее время стали проводить анодирование алюминия.

Алюминиевые радиаторы.

Биметаллические батареи

Этот вид радиатора является сочетанием элементов из стали и алюминия. Каналом для движения теплоносителя являются трубы, а соединительными деталями – резьбовые соединения. В качестве защиты и придания эстетичного внешнего вида такие батареи покрываются кожухом из алюминия. Недостатком изделия является относительно высокая стоимость по сравнению с аналогами. Но это компенсируется тем, что теплоотдача у биметаллических радиаторов отопления самая высокая.

Биметаллические радиаторы отопления

Стальные батареи

Старые стальные радиаторы обладают достаточно высокой тепловой мощностью, но при этом плохо удерживают тепло. Их нельзя разобрать или наращивать количество секций. Радиаторы данного типа подвержены к коррозии.

Стальные радиаторы

В настоящее время начали выпускать панельные радиаторы из стали, которые привлекательны высокой отдачей тепла при небольших размерах по сравнению с секционными радиаторами. Панели имеют каналы, по которым происходит циркуляция теплоносителя. Батарея может состоять из нескольких панелей, кроме этого, оснащаться гофрированными пластинами, увеличивающими теплоотдачу.

Устройство стальных панельных радиаторов

Тепловая мощность панелей из стали напрямую связана с габаритами батареи, зависящими от количества панелей и пластин (оребрение). Классификация проводится в зависимости от оребрения радиатора. Например, тип 33 присвоен трехпанельным обогревателям с тремя пластинами. Диапазон типов батарей составляет от 33 до 10.

Самостоятельный расчет требуемых радиаторов отопления связан с большим объемом рутинной работы, поэтому производители начали сопровождать изделия таблицами характеристик, которые сформированы по записям результатов испытаний. Эти данные зависят от типа изделия, монтажной высоты, температуры теплоносителя при входе и выходе, нормативной температуры в помещении и многих других характеристик.

Стальной панельный радиатор

Расчет приборов по теплопотерям помещения

Тепловые показатели устанавливаемых приборов определяются из расчета потери тепла помещением. Нормативное значение тепла, необходимого на единицу объема обогреваемой комнаты, за которую принимается 1 м³, составляет:

• для кирпичных зданий – 34 Вт;
• для крупнопанельных зданий – 41 Вт.

Теплопотери

Температура теплоносителя у входа и выхода и стандартная температура помещения отличаются для различных систем. Поэтому для определения реального теплового потока рассчитывается дельта температуры по формуле:

Dt = (T1 + T2)/2 – T3, где

• T1 – температура воды у входа системы;
• T2 – температура воды у выхода системы;
• T3 – стандартная температура помещения;

Таблица для расчета теплоносителя

Важно! Паспортная теплоотдача умножается на поправочный коэффициент, определяемый в зависимости от Dt.

Для определения количества тепла, которое необходимо для помещения, достаточно умножить его объем на нормативное значение мощности и коэффициент учета средней температуры зимой, в зависимости от климатической зоны. Этот коэффициент равен:

• при -10оС и выше — 0,7;
• при -15оС — 0,9;
• при -20оС — 1,1;
• при -25оС — 1,3;
• при -30оС — 1,5.

Кроме этого, необходима коррекция на количество наружных стен. Если одна стена выходит наружу, коэффициент 1,1, если две — умножаем на 1,2, если три, то увеличиваем на 1,3. Используя данные изготовителя радиатора, всегда легко выбрать нужный обогреватель.

Теплопотери помещения

Помните, что самое важное качество хорошего радиатора — это его долговечность в работе. Поэтому постарайтесь сделать свою покупку так, чтобы батареи прослужили вам необходимое количество времени.

Теплоотдача стальных радиаторов отопления таблица

Содержание

1. Теплоотдача радиаторов отопления — таблица характеристик и рекомендации по выбору
2. Классификация радиаторов
3. Чугунные батареи
4. Технические характеристики чугунных батарей:
5. Алюминиевые радиаторы
6. Технические характеристики алюминиевых батарей:
7. Стальные радиаторы
8. Технические характеристики стальных батарей:
9. Биметаллические радиаторы
10. Технические характеристики биметаллических батарей:
11. Расчет нужного количества тепла для отопления
12. Сколько требуется тепла для отопления квартиры?
13. Таблицы теплоотдачи радиаторов отопления разных материалов
14. Расчет теплоотдачи радиатора
15. Добавить комментарий Отменить ответ
16. Как узнать мощности стальных радиаторов отопления: их особенности
17. Свойство теплоотдачи
18. Что влияет на теплоотдачу?
19. Мощность стальных радиаторов отопления (таблица)
20. Особенности батарей из стали

Домой » Коммуникации » Отопление » Теплоотдача радиаторов отопления — таблица характеристик и рекомендации по выбору

Теплоотдача радиаторов отопления — таблица характеристик и рекомендации по выбору

В преддверии холодного сезона многие задаются вопросом, какой выбрать радиатор. Если Вы столкнулись с такой проблемой, то эта статья для вас. Здесь мы подробно разберём характеристики различных типов обогревателей, а также рассмотрим таблицу теплоотдачи радиаторов отопления.

Классификация радиаторов

В зависимости от материала изготовления радиаторы бывают:

Характеристики радиаторов будут зависеть от:

Чугунные батареи

Плюсы такой батареи – высокая инертность и хорошая теплоотдача радиаторов отопления, таблица приводит результат 80 – 150 Вт посекционное.

Такая батарея долго нагревается, но и долго отдает «впитанное» тепло. Но минусов у такого варианта тоже немало – большой вес, требование к хорошему уходу. Такие батареи не устойчивы к гидроударам. Плохое строение (высокая разница между проходным сечением стояка и батареи) приведет к быстрому загрязнению, вследствие медленного течения воды по радиатору.

Если сравнивать чугунные радиаторы с другими – видно, что они сильно отстают от других предложенных вариантов и становится трудно понять, почему их до сих пор применяют? Ответ прост – батареи из этого материала долговечны, устойчивы к коррозии. При правильном пользовании и должном уходе такие батареи прослужат много лет (25 – 100).

Технические характеристики чугунных батарей:

• Макс. давление – 6 – 9 бар;
• Мощность (тепловая) секции – 80 – 160 Вт ;
• Макс. температура теплоносителя – 150 градусов по Цельсию.
• Массу спрашивайте у продавца, в среднем одна секция – 7,5 кг.

Алюминиевые радиаторы

Батареи из алюминия имеют много преимуществ. Они не требуют постоянного ухода. Низкий вес батарей значительно снизит расходы на транспортировку. Более устойчивы к гидроударам, нежели чугунные. Высокое прохождение теплоносителя не дает загрязняться таким радиатором изнутри. Это связано с проходным сечением, меньшим, либо равным внутреннему диаметру стояка.

Вы можете услышать распространённый миф о том, что такие батареи имеют низкую теплоотдачу, из-за маленького сечения. Это ложь. Сечение компенсируется площадью оребрения радиатора. Минусы у такой батареи тоже есть – зачастую они не выдерживают высоких скачков давления. Также при изготовлении алюминиевых батарей часто используют сплавы, что сильно повышает их разрушаемость.

Неправильное подключение приведет к окислению внутренней поверхности батареи. Также, теплоноситель в России содержит много примесей, что приведет к коррозии, значительно сокращающей срок службы. Поэтому не стоит устанавливать их самостоятельно.

Технические характеристики алюминиевых батарей:

• Давление – 12 – 16 бар;
• Мощность (тепловая) секции – 138 – 210 В;
• Макс. температура теплоносителя – 130 градусов по Цельсию;
• Масса одной секции, в среднем 1,12 – 1,5 кг.

Стальные радиаторы

Стальной радиатор имеет много вариаций. В основном можно выделить панельные и трубчатые радиаторы. Плюсы и минусы такого радиатора сильно зависят от стоимости. Чем дороже – тем качественнее и лучше будет отопление. Такой радиатор имеет отличную теплоотдачу, за счет нагрева не только посредством воздуха, но и нагрева путем конвенции. Радиатор по конструкции прост, поэтому мала возможность поломки чего-то трудно заменимого. Небольшой вес такого радиатора позволит самому его монтировать, а если что-то не подходит по строению, то Вы можете ознакомиться с другими типами таких радиаторов – их достаточно много.

Радиатор из стали дешевле аналогичного радиатора из алюминия. Также такой радиатор выглядит достаточно привлекательно. Недостаток таких радиаторов в основном заключается в трудной эксплуатации. Такая батарея не устойчива к гидроударам, а краска на стали плохо удерживается, что непременно приведёт к её отшелушиванию. Самым большим недостатком является отсутствие, какого либо противостояния коррозии. Если воды в батарее нет, то она начинает ржаветь. Обычно во время теплых времен года такие батареи снимают, сливая воду, для техобслуживания.

Технические характеристики стальных батарей:

• Давление – 8,6 – 10 бар.
• Мощность (тепловая) – 1200 – 1800 Вт (для 10 секций).
• Макс. температура теплоносителя – 110 – 120 градусов по Цельсию
• Масса одной секции, в среднем – 1,36 – 1,707 кг

Биметаллические радиаторы

Биметаллические радиаторы – лучшие радиаторы на рынке на данный момент из всех представленных. У них нет минусов в плане работы. Такие батареи имеют небольшой вес и прекрасный «хай-тек» стиль. Радиатор имеет теплоотдачу примерно равную алюминиевому. Такие трубы выдерживают высокую температуру теплоносителя 135 – 210 температуры по Цельсию. Проходное сечение устройства меньше стояка, поэтому сильного загрязнения от биметаллических радиаторов можно не ждать. Хвалить такой радиатор можно бесконечно долго, но все же он имеет один серьезный недостаток – высокую стоимость.

Технические характеристики биметаллических батарей:

• Давление – 16 – 36 бар.
• Теплоотдача – 138 – 200 Вт.
• Максимальная температура теплоносителя – 135 – 210 градусов по Цельсию.
• Масса одной секции – 1,75 кг в среднем.

Расчет нужного количества тепла для отопления

Для примерного значения нужного количества тепла для квартиры нужно брать в расчет:

Типы подключения могут быть следующими:

Боковое подключение – самое используемое в городской квартире. Диагональное – самое оптимальное, если хотите получать максимальное количество теплоты. Так теплоноситель будет распределяться равномерно, заполняя все внутреннее пространство батареи.

Сколько требуется тепла для отопления квартиры?

Если брать для расчёта три типа регионов — это центральные, северные и южные, то для отопления квартиры в центральной части России для отопления десяти квадратных метров жилплощади вам потребуется приблизительно 1кВт тепловой мощности, для юга страны эта цифра будет составлять 0.7 кВт, а для северных регионов 1.3 кВт. Конечно, эти цифры приблизительны, чтобы посчитать реальное количество энергии нужной для отопления надо учитывать теплопотери на окна и двери.

Мощность одной секции
(в среднем; Вт)

Таблицы теплоотдачи радиаторов отопления разных материалов

Главная задача радиаторов отопления — эффективный и качественный обогрев комнаты, в которой он установлен.

Это зависит от такой характеристики как теплоотдача. Этот показатель измеряется в Вт и указывает на то, сколько тепловой энергии выделяется радиатором в течение определенного периода времени.

Он является уникальным для каждого радиатора и зависит от его размера, материала, из которого он изготовлен и от теплоносителя.

На теплоотдачу может влиять также способ его подключения и особенности размещения. Это можно понять на простом примере — радиатор, встроенный в нишу, будет отапливать помещение медленнее, чем установленный обычным образом.

Расчет теплоотдачи радиатора

Теплоотдача радиатора рассчитывается по формуле:

где: k — коэффициент теплопередачи радиатора, Вт/м*К;

А — площадь поверхности радиатора, м²;

ΔT — температурный напор — разность между температурой радиатора и отапливаемого помещения, °С.

В данном случае, значение разницы температур будет одинаковым при вычислении ее в градусах и Кельвина и Цельсия .

Таблица. 1 Коэффициент теплоотдачи радиаторов по материалу

Тип радиатора по материалу

Коэффициент теплоотдачи (Вт/м*К)

Итак, биметаллические обогреватели по сравнению с другими являются самыми эффективными. Все дело в их конструктивных особенностях. они представляют собой алюминиевый корпус с прочным каркасом из стальных трубок внутри него. Такой радиатор подойдет как для квартиры в многоэтажном доме, так и в коттедже.

Алюминиевые радиаторы уступают биметаллическим в плане эффективности теплопередачи, но они имеют меньший вес и стоят дешевле. Помимо этого алюминиевый сплав может быть подвержен негативному воздействию некачественного теплоносителя.

Чугунные радиаторы существенно отличаются от всех остальных. Обладая значительным весом, они являются наименее эффективными. Их главные преимущества — долговечность и высокая тепловая инерция. Они дольше держат тепло и продолжают обогревать помещение даже спустя какое-то время после отключения котла.

No related posts.

Добавить комментарий

© Copyright 2017. Все права защищены.

Как узнать мощности стальных радиаторов отопления: их особенности

Что может быть неприятней дорогих и холодных батарей в зимний сезон?

Иногда при замене старой отопительной системы люди задаются вопросом, какие установить обогреватели, вместо того, чтобы подумать, как узнать мощность панельного радиатора и сверить ее с имеющимся в системе давлением и теплоносителем.

Только понимая, что такое теплоотдача и от чего зависит ее уровень, можно правильно подобрать радиаторы в помещения.

Свойство теплоотдачи

Мощность стальных радиаторов отопления, так же как и всех остальных видов обогревателей основана на принципе их работы:

1. Теплоноситель, попадая в батарею, циркулирует по резервуару (у стальных панельных моделей – это каналы), при этом в горячем состоянии он направлен вверх, тогда как при остывании идет вниз. В автономной или централизованной отопительной системе нагревом носителя занимается котел.
2. За время, что горячая вода соприкасается с радиатором, она отдает ему свое тепло, нагревая его стенки. Этот момент очень важен, так как от размера обогревателя зависит, какой длины будет ее путь, и чем он дольше, тем горячее радиатор.
3. Нагретые стенки конструкции отдают свою температуру воздуху, который распространяется по помещению под воздействием потоков тепла.
4. Чтобы увеличить уровень теплоотдачи, производители «снабжают» отопительный прибор теплообменниками, как это видно по стальным радиаторам типа 11, 22 и 33.

Наличие теплообменников значительно увеличивает мощность стальных радиаторов, работая по двум нагревательным принципам: радиаторному, при котором используется тепло стенок устройства, и конвекторному, который образует движение разогретого воздуха.

Как правило, показатели мощности изготовитель указывает в техпаспорте, поэтому можно ориентироваться по нему, но еще лучше самостоятельно произвести расчеты с учетом площади помещения, температуре воздуха и количеству теплопотерь.

Последствиями неправильно подобранного обогревателя являются:

1. Так называемое перетапливание, когда в помещении настолько жарко, что приходится держать форточку открытой. Это создает вредный для организма микроклимат, вынуждает платить больше за энергозатраты или устанавливать термостаты, чтобы снижать нагрузку на систему.
2. Если мощность панельных стальных радиаторов отопления ниже необходимого уровня, то в комнате холодно даже при их максимальной нагрузке.
3. Сильные перепады давления в отопительной системе, оснащенной слабыми батареями, приведет к аварии, так как они не выдержат подобных «стрессов».

Всех перечисленных проблем можно избежать, если знать, что именно влияет на теплоотдачу батарей отопления, и как поднять их эффективность.

Что влияет на теплоотдачу?

При выборе модели обогревателя нужна таблица мощности стальных радиаторов, которую потребителям должен предоставлять производитель или продавец-консультант.

Так же следует учесть несколько нюансов, которые им присущи:

1. Перед покупкой новых батарей отопления следует поинтересоваться, какая температура теплоносителя в системе. Чем она горячее, тем выше будет нагрет радиатор, а значит, и теплоотдача будет больше. Узнав точную температуру, нужно сравнить ее с показателями выбранной модели, которые указываются в техпаспорте. Для безопасной и эффективной работы они должны совпадать.
2. Размер радиатора имеет значение. Чем он больше, тем дольше в нем находится носитель, а от этого горячее становятся его стенки.
3. Теплопроводность материала так же важна. В данном случае речь идет о листовой стали не более 1.5 мм толщины, что указывает на способность быстро нагреваться.

Из таких нюансов складывается мощность панельных радиаторов, поэтому при ее расчете следует учитывать все их параметры.

Мощность стальных радиаторов отопления (таблица)

Особенности батарей из стали

Конструкция панельных радиаторов такова, что они изготавливаются из двух штампованных листов стали, соединенных вместе, внутри которых находятся 2 горизонтальных канала вверху и внизу и по 3 вертикальных на каждые 10 см длины.

Слабым «звеном» подобных обогревателей является узость этих каналов, поэтому так важно, чтобы теплоноситель был без примесей. В централизованной отопительной системе это невозможно поэтому, сделав выбор в пользу радиаторов из стали, нужно устанавливать фильтр на входе подачи теплоносителя в подающую трубу квартиры.

Как правило, кВт стальных радиаторов зависит от их типа и в среднем составляет 0.1-014 на секцию:

1. Для типа 11. который состоит из одной секции и конвектора при глубине 63 мм мощность равна 1.1 кВт.
2. Для 22 типа. состоящего из двух секций с двумя конвекторами при глубине 100 мм – это 1.9 кВт.
3. 33-тий тип признан самым эффективным, так как состоит из трех секций с тремя конвекторами при глубине 150 мм. Мощность панельного стального радиатора этого типа равна 2.7 кВт.

Для примера были взяты конструкции с конвекторами, так как без них стальные панели малоэффективны и годятся для небольших автономных систем отопления.

Чтобы сделать правильный выбор, следует перед покупкой ознакомиться со следующими параметрами:

1. Сколько кВт в 1 секции стального радиатора.
2. Как влияет высота и длина изделия на его мощность.
3. Сколько в нем секций и конвекторов.

Только получив ответы на эти вопросы, можно подобрать оптимальный вариант обогревателя для каждого помещения в отдельности.

Источники: http://zg-dom.ru/kommunikatsii/otoplenie/teplootdacha-radiatorov-otopleniya-tablitsa-harakteristik-i-rekomendatsii-po-vyboru.html, http://holodine.net/dopolnitelnoe-uteplenie/radiator/type/tablicy-teplootdachi-radiatorov-otopleniya/, http://netholodu.com/elementy-otopleniya/radiatory/stalnye/moshhnost.html

Как вам статья?

Коэффициент теплоотдачи таблица

Главная » Разное » Коэффициент теплоотдачи таблица

Таблица полных коэффициентов теплообмена / коэффициентов теплопередачи для подогрева рабочей среды резервуара с помощью парового, водяного, солевого или масляного змеевика (витого трубопровода с теплоносителем или холодоносителем)

	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva. ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Физический справочник / / Тепловые величины: теплоемкость, теплопроводность, температуры кипения, плавления, пламени. Удельные теплоты сгорания и парообразования. Термические константы. Коэффициенты теплообмнена и расширения / / Конвекционный и полный теплообмен. Коэффициенты теплообмена. Коэффициенты тепловой проводимости поверхностей. Тепловыделение, теплопотери  / / Таблица полных коэффициентов теплообмена / коэффициентов теплопередачи для подогрева рабочей среды резервуара с помощью парового, водяного, солевого или масляного змеевика (витого трубопровода с теплоносителем или холодоносителем) Поделиться:    Таблица полных коэффициентов теплообмена / коэффициентов теплопередачи для подогрева рабочей среды резервуара с помощью парового, водяного, солевого или масляного змеевика (витого трубопровода с теплоносителем или холодоносителем) Таблица ниже содержит полные коэффициенты теплообмена для некоторых распространенных комбинаций теплоносителя в трубе змеевика и рабочей среды в резервуаре Рабочие среды Полный коэффициент теплообмена – U – Вт/м2К=Вт/(м2*oC) БТЕ/(фут2 oF*час) Водяной пар и Водяные растворы, принудительная циркуляция в резервуаре  (Steam to Aqueous Solutions, agitated) 800 – 1200 140 – 210 Водяной пар и Водяные растворы, естественная конвекция (Steam to Aqueous Solutions, natural convection) 340 – 570 60 – 100 Водяной пар в маслах и легких нефтепродуктах, естественная конвекция (Steam to Light Oil, natural convection) 170 30 Водяной пар в мазутах и густых смазках, естественная конвекция (Steam to Heavy Oil, natural convection) 85 – 115 15 – 20 Водяной пар в мазутах и густых смазках, естественная конвекция (Steam to Heavy Oil, agitated) 140 – 310 25 – 55 Водяной пар в животных жирах, естественная конвекция (Steam to Fat, natural convection) 30 – 60 5 – 10 Водяной пар в органических жидкостях,  принудительная циркуляция в резервуаре  (Steam to Organics, agitated) 510 – 800 90 – 140 Горячая вода (теплоноситель) в масле, естественная конвекция (Hot Water to Oil, natural convection) 34 – 140 6 – 25 Горячая вода (теплоноситель) в воде, естественная конвекция (Hot Water to Water, natural convection) 200 – 370 35 – 65 Горячая вода (теплоноситель) в воде, принудительная циркуляция в резервуаре  (Hot Water to Water, agitated) 480 – 850 90 – 150 Масло (теплоноситель) в органических жидкостях, принудительная циркуляция в резервуаре  (Heat transfer oil to Organics, agitated) 140 – 280 25 – 50 Рассолы (теплоносители), принудительная циркуляция в резервуаре  (Salt brine to Water, agitated 280 – 630 50 – 110 Охлаждающая вода (теплоноситель) в глицерине, принудительная циркуляция в резервуаре  (Cooling Water to Glycerine, agitated) 280 – 430 50 – 75 Пример – теплопередача от парового змеевика: Змеевик DN(Ду)50 с внешним диаметром 60. 3 мм (0.0603 м)и длиной 10 м при абсолютном давлении 1 бар и температуре 120o C погружен в резервуар с маслом при 50 oC, вычисления: Площадь поверхности змеевика: A = π (0.0603 m) (10 m)  = 1.89 m 2 В таблице находим коэффициент теплопередачи, равный 170 Вт/м2oС для этой комбинации сред  и высчитываем мощность теплообмена: Q = (1.89 м2)*((120 oC) – (50 oC))*(170 Вт/м2oC)   = 22491 Вт  ≈ 22,5 кВт Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая поддержка сайта: Zavarka Team	Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Коэффициент теплоотдачи поверхность – воздух. Расчет в Excel.

Опубликовано 06 Апр 2020
Рубрика: Теплотехника | 13 комментариев

В статье рассмотрен расчет мощности теплового потока от горизонтальных и вертикальных плоских поверхностей тела, помещенного в «безразмерное» воздушное пространство при принудительной и естественной конвекции с учетом радиационной составляющей теплоотдачи.

Зная коэффициент теплоотдачи на поверхности (α), разделяющей твердое тело и окружающее это тело воздушное пространство, очень просто определить мощность теплового потока (Q) по известной разности температур (Δt).

Q=α*A*Δt, Вт – мощность теплового потока от или к поверхности тела.

• α=α_к+α_р, Вт/(м²*К) – суммарный коэффициент теплоотдачи на границе воздух – поверхность тела
  • α_к=?, Вт/(м²*К) – коэффициент конвективной теплоотдачи
  • α_р=ε*5,67*10^-8*((t_п+273,15)⁴— (t_в+273,15)⁴)/(t_п-t_в)), Вт/(м²*К) – коэффициент радиационной теплоотдачи (теплоотдачи излучением), ε – степень черноты поверхности
• А, м² – площадь поверхности
• Δt=|t_п-t_в|, К – разность температур поверхности и воздушной среды
  • t_п, °C – температура поверхности
  • t_в, °C – температура воздуха

Основная сложность расчета заключается в определении коэффициента конвективной теплоотдачи (α_к)! Автоматизировать в первую очередь решение этой трудоемкой задачи поможет Excel.

Нестабильность процесса естественной конвекции у поверхностей различной формы и расположения в пространстве породила большое разнообразие эмпирических формул для вычисления коэффициента конвективной теплоотдачи (α_к). Неизбежные погрешности экспериментальных данных привели к тому, что результаты вычислений для одних и тех же поверхностей и условий по формулам разных авторов отличаются друг от друга на 20% и более.

После тщательного детального ознакомления с материалами современных западных изданий по теплообмену (список литературы – в конце статьи) были выбраны формулы, рекомендованные к применению большинством авторов, для использования в представленной далее программе в Excel.

На представленных ниже рисунках показаны 8 вариантов схем, для которых программа может выполнить вычисления.

Розовый цвет пластин свидетельствует о том, что они горячее окружающего воздуха. Голубой цвет – пластины холоднее воздуха.

На схемах 1а и 1б воздух принудительно движется (вентилятор, ветер) вдоль поверхности пластины независимо от её ориентации в пространстве. На всех остальных схемах окружающий воздух находится в спокойном состоянии (помещение, полный штиль), а положение пластин сориентировано в пространстве.

Формулы алгоритма программы:

t₀=(t_в+t_п)/2

l₀=L – для схем 1а и 1б

l₀=(B*L)/(2*(B+L)) – для схем 2а, 2б, 3а, 3б, 4а, 4б

Для определения теплофизических параметров воздуха при определяющей температуре (t₀) в диапазоне -70°C … +1200°C использованы формулы из предыдущей статьи на сайте.

Re=w*l₀/ν

Gr=g*β*|t_п— t_в|*l₀³/ν²

Ra=Gr*Pr

α_к=Nu*λ/l₀

α_р=ε*0,00000005670367*((t_п+273,15)⁴— (t_в+273,15)⁴)/(t_п-t_в)) – при t_в<t_п

^*)α_р=0 – при t_в>t_п

α=α_к+α_р

q=α*(t_п-t_в)

Q=q*B*L

^*)Нагрев поверхностей Солнцем или иными источниками теплового излучения программой игнорируется.

Вычисление теплофизических параметров воздуха и числа Нуссельта, как видно из вышеприведенных формул, являются ключевыми и самыми трудоемкими при определении конвективного коэффициента теплоотдачи.

Тестирование программы проводилось на примерах из книг, представленных в  конце статьи. Отклонения результатов в основном не выходили за пределы ±5%.

В отечественной теплотехнической литературе для решения рассмотренных задач широко используются формулы второй половины прошлого века М.А. Михеева и В.П. Исаченко, которые в современной западной литературе не упоминаются. Беглый сравнительный анализ результатов расчетов по формулам разных авторов дал противоречивые и неоднозначные ответы. Если при принудительной конвекции результаты фактически идентичны, то при естественной конвекции отличаются порой на 30% и более, но иногда почти совпадают…

1. John H. Lienhard IV, John H. Lienhard V, A Heat Transfer Textbook (Fifth Edition), 2019.
2. Frank Kreith, Raj M. Manglik, Mark S. Bohn, Principles of heat transfer (Seventh Edition), 2011.
3. Adrian Bejan, Convection Heat Transfer (Fourth Edition), 2013.
4. Michel Favre-Marinet, Sedat Tardu, Convective Heat Transfer, 2009.
5. Harlan H. Bengtson, Convection Heat Transfer Coefficient Estimation, 2010.
6. Rajendra Karwa, Heat and Mass Transfer, 2017.
7. Stuart W. Churchill, Humbert H. S. Chu, Correlating equations for laminar and turbulent free convection from a vertical plate, International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 18, Issue 11, November 1975.
8. http://people.csail.mit.edu/jaffer/SimRoof/Convection/
9. И. И. Кирвель, М. М. Бражников, Е. Н. Зацепин ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ПРОЦЕССАХ ТЕПЛООБМЕНА, 2007.

Прошу уважающих труд автора  скачать файл с программой после подписки на анонсы статей!

Ссылка на скачивание файла: koehfficient-teplootdachi-poverhnost-vozduh (xlsx 225KB).

P. S. (01.11.2020)

Если построить графики по вышеприведенным формулам Черчилля и Чу для числа Нуссельта при естественной конвекции у вертикальной изотермической поверхности (схемы 2а и 2б), то можно увидеть, что при Ra=10⁹ кривые не совпадают!

По этому поводу авторы формул Черчилль и Чу дают примерно следующее пояснение: «уравнение, основанное на исследованиях Черчилля и Усаги Nu=(0,825+0,387*Ra^1/6/(1+(0,492/Pr)^9/16)^8/27)² дает хорошие результаты для средней теплопередачи при свободной конвекции у изотермической вертикальной пластины во всем диапазоне значений Ra и Pr от 0 до ∞, даже если оно не работает для обозначения дискретного перехода от ламинарного к турбулентному потоку». Линхарды в [1] отмечают, что рассматриваемое уравнение чуть менее точно для ламинарных условий при Ra<10⁹ и рекомендуют в этом диапазоне использовать первое уравнение тех же авторов Nu=0,68+0,67*Ra^¼/(1+(0,492/Pr)^9/16)^4/9. Хотя, судя по графикам, в диапазоне Ra<10⁷ для воздуха обе функции чрезвычайно близки друг к другу.

Еще один нюанс, который встретился только у Линхардов в [1]: «свойства флюида следует оценивать при t₀=(t_в+t_п)/2 за одним исключением, если флюид – газ, то коэффициент объемного расширения β следует определять при t₀=t_в». Но сами авторы зависимостей Черчилль и Чу о таком условии ничего не пишут. По этому поводу в их статье [7], говорится, что «для больших температурных перепадов, когда физические свойства существенно различаются, Ид рекомендует оценивать физические свойства как средние значения температуры поверхности и объема, а Уайли дает более подробные теоретические указания для режима ламинарного пограничного слоя».

Максимальная относительная ошибка для Nu=(0,825+0,387*Ra^1/6/(1+(0,492/Pr)^9/16)^8/27)², если β=1/t_в вместо β=2/( t_в+t_п), составляет в процентах:

ε=(((t_в+t_п)/(2*t_в))^1/3-1)*100%, или

ε=((|(t_п— t_в)|/(2*t_в)+1)^1/3-1)*100%

Как видно из графика при температуре среды – воздуха t_в=20°C=293,15K и при перепаде температур поверхности и воздуха Δt=|t_п— t_в|<90 °C максимальная погрешность ε не превышает 5%.

При Δt>90 °C расхождение результатов быстро нарастает.

Правы Линхарды или множество других авторов, рассчитывающих все свойства флюидов при одном значении определяющей температуры t₀=(t_в+t_п)/2? Однозначного ответа у меня нет.

(По материалам Обри Джаффера [8].)

В инженерных расчетах для быстрого приближенного определения суммарного коэффициента теплоотдачи, учитывающего и конвекцию, и излучение на границе поверхность тела – среда, можно использовать более простые зависимости, приведенные в [9].

При расчете тепловых потерь через наружные поверхности тел, которые находятся в спокойном воздухе закрытых помещений, можно применить нижеприведенные формулы. Результаты вычислений по этим формулам достаточно близки к результатам более точных расчетов.

α=9,74+0,07*(t_п-t_в), Вт/(м2*°C)  при t_п<150 °C

α=9,3+0,058*t_п, Вт/(м2*°C)  при t_п=50…350 °C

Инструменты представлены Группой исследований теплопередачи (HTRG). Группа была создана в 2014 году преподавателями Лаборатории теплотехники и жидкостей факультета машиностроения инженерной школы Сан-Карлоса (EESC) Университета Сан-Паулу (USP) для проведения передовых, качественных фундаментальных и прикладных исследований по вопросам теплопередачи для многофазных и однофазных систем.

www.heatgroup.eesc.usp.br/tools/

Точность результатов вычислений не проверял.

Другие статьи автора блога

На главную

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

Коэффициент теплоотдачи и теплопередачи – Энциклопедия по машиностроению XXL

Для определения коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи необходимо знать температуру поверхности стенки со стороны каждой из взаимодействующих сред. Значение этих температур можно определить графическим путем по рис. 21 следующим образом в произвольном масштабе вычерчивается в метрах толщина стенки 8, по обе стороны которой от произвольной прямой Е Е откладываются также в произвольном масштабе температура Пара и средняя температура воды на этих расстояниях от прямой Е—Е проводятся линии, параллельные оси абсцисс, на которых со стороны пара в масштабе, принятом для толщины стенки , откладывается  [c.39]
Коэффициент теплоотдачи и теплопередачи  [c.10]

Расчет значений коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи для различных элементов и частей КУ следует выполнить по [22].  [c.131]

Коэффициент теплоотдачи и теплопередачи I кДж/(м -К-ч)=0,239 ккал/(м2-К-ч)  [c.314]

Единицы коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи  [c.320]

Ориентировочные значения коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи для различных веществ, используемых в качестве теплоносителей в конденсаторах и испарителях приведены в табл. 5.58.  [c.372]

Коэффициент теплоотдачи и теплопередачи калория в секунду на квадратный сантиметр-кельвин килокалория в час на квадратный метр-кельвин кал/ с-см -К) ккал/(ч-м -К) 4,1868.10 Вт/(м2.К) 1,163 Вт/(м2-К)  [c.266]

Соотношение для единиц измерения коэффициентов теплоотдачи ( ) и теплопередачи к)  [c.208]

Коэффициент теплоотдачи и теплопередачи ватт на градус вт/м -град ккал, вт м -град м -град  [c.675]

Для проверки правильности выбранных температур стенок труб необходимо определить локальные значения коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи на входном и выходном концах теплообменника.  [c.72]

ПЕРЕВОДНЫЕ МНОЖИТЕЛИ ДЛЯ ЕДИНИЦ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА, КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛООБМЕНА (ТЕПЛООТДАЧИ) И ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ. КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ, ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАДИЕНТА  [c.21]

Коэффициент теплоотдачи и коэффициенты теплопередачи принять постоянными по длине и при их определении использовать физические свойства воды при средней по длине температуре воды в данном канале.  [c.246]

Оребрение поверхности увеличило теплопередачу в 7,9 раза. В действительности с учетом изменения коэффициента теплоотдачи и температуры вдоль ребра эффект от оребрения может быть значительна меньше.  [c.388]

Таким образом, чтобы вычислить значение коэффициента теплопередачи k для плоской стенки, необходимо знать толщину этой стенки б, коэффициент теплопроводности X и значения коэффициентов теплоотдачи и aj.  [c.197]

При расчете теплопередачи мы полагали, что температура 4г одинакова для всей оребренной поверхности. В действительности же вследствие термического сопротивления температура ребра у вершины ниже, чем у основания. Кроме того, при оребрении поверхности меняются также и общие условия теплообмена как вследствие изменения характера движения жидкости, так и изменения взаимной облученности частей поверхности нагрева. Правильное значение коэффициента теплоотдачи и распределение темпера-  [c.208]

Термодинамические параметры и физико-химические свойства теплоносителей и материала аппарата влияют на величину коэффициента теплоотдачи и коэффициента теплопередачи и, следовательно, на величину и форму поверхности теплообмена. Температура теплоносителей определяет среднюю разность температур, величину поверхности теплообмена и выбор тока теплоносителей. Объем теплоносителей определяет сечения каналов теплообменников (одно- или многоходовые конструкции).  [c.192]

К первой группе относятся различные аналитические решения задачи о теплопроводности в ребрах. Эти решения с большей или меньшей точностью учитывают влияние на распределение температур и тепловой поток в ребрах формы, толщины, высоты и материала ребер, но исходят из равномерного распределения коэффициента теплоотдачи по поверхности ребер. Ввиду отсутствия данных о локальных значениях коэффициентов теплоотдачи и сложности аналитических решений при учете неравномерности теплообмена на поверхности ребер работы этого направления практического значения для расчета теплопередачи в ребристых поверхностях не имели.  [c.85]

Для определения коэффициента теплопередачи k найденные по номограммам рис. 6-12, 6-14 или 6-16 значения приведенных коэффициентов теплоотдачи и 2, подставляются непосредственно в формулу (6-16).  [c.97]

Множители пропорциональности а и /г в формулах (1-1) и (1-2) имеют размерность ккал/м град-час и называются, соответственно, коэффициентом теплоотдачи и коэффициенте. теплопередачи.  [c.24]

Коэффициент теплопередачи к определяется по формулам раздела третьего. Входящие в эти формулы величины коэффициентов теплоотдачи и а, слагаются каждая из конвективной и радиационной составляющей  [c.251]

У читателя настоящей книги предполагается подготовка в объеме обычных вузовских курсов прикладной термодинамики, гидромеханики и теплообмена. Знание основ теплопередачи обычно помогает ориентироваться в предмете и побуждает к его более углубленному изучению. Предполагаются, в частности, знакомство с эмпирическими методами расчета конвективного теплообмена (с использованием коэффициента теплоотдачи) и наличие общего представления об основных физических принципах конвекции.  [c.6]

Коэффициент теплоотдачи (и теплопередачи для газоводяных подогревателей, поскольку термического сопротивления со стороны воды может не учитываться) от газов к чистой стенке зависит главным образом от ско-  [c.300]

Выбор метода расчета аппаратов этого вида зависит от способа создания межфазной поверхности, через которую осуществляется тепло- и массообмен, конструктивных особенностей аппаратов (рис. 4.6). Размеры межфазной поверхности, так же как коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи, зависят не только от конструктивных характеристик, но и от гидродинамических режимов движения теплоносителей. Каждая из этих величин в отдельности не может быть определена с необходимой точностью. Поэтому расчет таких аппаратов выполняют, как правило, используя эмпирические зависимости, в которые в качестве определяемого параметра входят юэффициенты теплопередачи, отнесенные к единице рабочего обьема аппарата (для полых скрубберов), единице площади сечения (для барботажных тарельчатых и пенных аппаратов) нормированный  [c.183]

Расчеты коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи проводим отдельно для верха и нкза рекуператора. Эффективная длина луча при определении коэффициента лучистой теплоотдачи от продуктов сгорания к трубам 5э=0,9 0=0,1 м.  [c.280]

Для пересчета в единицы СИ приведены таблицы переводных множителей для единиц длины — табл. IX, для единиц времени, площади, объема — табл. X, для единиц массы, плотности, удельного веса, силы — табл. XI для единиц давления, работы, энергии, количества теплоты — табл. XII для единиц мощности, теплового потока, теплоемкости, энтропии, удельной теплоемкости и удельной энтропии — табл. XIII для единиц плотности теплового потока, коэффициентов теплообмена (теплоотдачи) и теплопередачи, коэффициентов теплопроводности, температуропроводности и температурного градиента — табл. XIV.  [c.12]

Нели в процессе теилооб.меиа коэффициент теплоотдачи хотя бы одной среды зависит от температурного напора, то н в этом случае можно применить апалнтическип метод, но расчет будет более трудоемким, так как требует последовательных приблнисредней температурой стенки, В перво.м приближении можно принять Т=– 0,5 (Т + Ti). Для принятой средней температуры стеики и заданной средней температуры потока, например Т , рассчитывают средний коэффициент теплоотдачи и коэффициент теплопередачи к, отнесенный к выбранной определяющей поверхности (внутренней, наружной п т, д. ). Затем проверяют, соответствует ли выбранная температура 7 ,, значению, отвечающему условию стационарного процесса Та) = откуда  [c.252]

Таким образом, если ребристая поверхность задана и значения коэффициентов теплоотдачи и известны, то расчет теплопередачи через такую стенку трудностей не представляет. При этом необходимо следить лишь за тем, по какой поверхности ведется расчет, ибо в зависимости от этого численные значения коэффициента теплопередачи будут различны. Отношение площадей оребренной поверхности fa и гладкой называется коэффициентом оребре-ния.  [c.208]

О = О (х, г). Если коэффициент теплопередачи пластмассы = onst и теплообмен стенки с окружающей средой может характеризоваться коэффициентами теплоотдачи и j, то дополнительное температурное поле стенки, содержащей металлическую втулку, в стационарном состоянии должно удовлетворять уравнению Лапласа  [c.251]

Таким образом, при известных значениях коэффициента теплоотдачи и коэффициента теплоотдачи для полой трубки при заданной степени увеличения коэффициента теплопередачи К можно по формуле (325) определить величину коэффициента Na, а по ней установить, как это показано в примере, конструкцию и геометрическую характеристику ретардера.  [c.216]

В критерий 51эф входит коэффициент средней теплопередачи при продольном обтекании к, в само уравнение энергии входит отношение коэффициента локальной теплопередачи к его среднему значению к(к). Какие эмпирические соотношения следует использовать при расчете локальной теплоотдачи и теплопередачи в теплообменниках Ответ на этот вопрос был предположительно дан авторами [3] и окончательно экспериментально получен А. В. Жуковым. Давно было отмечено, что коэффициент теплоотдачи, определенный методом теплообменника , отличается от коэффициента теплоотдачи, полученного при тех же режимах методом электронагрева рекомендованы и различные формулы для расчета Ки в теплообменниках и в реакторах [9]. Среди многочисленных работ по этому многостороннему вопросу выделим [34], в которой сильное различие проектных и реальных средних коэффициентов теплопередачи объяснилось влиянием гидравлических разверок в сечении реального трубного пучка [38].  [c.196]

Так как аналитические методы решения для рассматриваемых сложных систем пока отсутствуют, задача была решена путем установления взаи. мосвязи между тепловыми и гидродинамическими характеристиками исследуемого объекта. Для этого на тепловой модели глубоковакуумной испарительной установки были проведены исследования теплоотдачи и теплопередачи при различных рабочих вакуумах а — 95 7о, б-93%, в-91%), разных кажущихся уровнях (Я = 200, 400, 600 мм) и различных значениях коэффициента подачи воздуха (ст = 0 -2%). На рис. 58 можно видеть результаты этих исследований, выраженные в графических зависимостях 2 = /(о. Я, Рв). Эти зависимости отражают усредненное значение 2 по всей длине трубок греющей батареи испарительной установки.  [c.156]

Подобное упрощение задачи при моделировании осуществимо далеко не во всех случаях. Так, например, в воздухоподогревателях котлов, регенераторах газовых турбин, водо-водяных и водо-масляных теплообменниках и т.д. значения коэффициентов теплоотдачи и а.2 близки друг к другу, вследствие чего их влияние на суммарный коэффициент теплопередачи соизмеримо. При моделировании энергооборудования, в котором величины и сопоставимы, пренебрегать влиянием любой из них нельзя. В подобных случаях задача чаще всего решается на основе воспроизведения в модели условий полного (или близкого к нему) теплового подобия с образцом.  [c.155]

Определение коэффициента теплопередачи материалов

Для чего подбирают определенную толщину стены дома? 

 Естественно для обеспечения необходимых условий проживания: 

– прочности и устойчивости; 
– её теплотехнических характеристик; 
– комфортности проживания в помещении со стенами из данного материала. 

Согласно СНИПу 23-02-2003 нормативное значение сопротивления теплопередаче внешней стены дома зависит от региона. В таблице  необходимое сопротивление теплопередаче наружней стены в Красноярске будет 4,84 м2·°C/В.  

Вычисляем реальное сопротивление теплопередачи стены дома

Значение коэффициента теплопередачи стен зависит от типа и толщины каждого отдельно взятого материала, используемого для их возведения. Для определения этого коэффициента используют показатель Λ – W/(m²·K), т. е нужно разделить толщину материала (м) на коэффициент теплопроводности.

Пример:
Определим коэффициент теплопередачи наружней стены из 3D-панелей

Пенополистирол ПСБ-С-25 – 300 мм

Цементная штукатурка – 250 мм

1. В первую очередь следует определить коэффициенты теплопроводности применяемых материалов. Выбираем из таблицы:
пенополистирол ПСБ-С25   – 0,038  Вт/м*К
штукатурка цементная            – 0,9 Вт/м*К

2. Теперь определяем коэффициенты сопротивления теплопередачи по формуле:

R =D/λ, где D – толщина слоя в м;  λ – коэффициент теплопроводности W/(m²·K) взятый из таблицы

0,30 / 0,038 = 7,89
0,25 / 0,9 = 0,28 

3. Теперь просуммируем полученные величины и узнаем общий коэффициент сопротивление теплопередачи наружней стены 7,89 + 0,28 = 8,17 W/(m²·K)

Коэффициент сопротивление теплопередачи наружной стены из 3D-панелей  8,17 W/(m²·K) Рекомендуемое значение для Красноярска 4,84 (из таблицы), таким образом стена из 3D-панелей не только удовлетворяет «строгому» СНиП 23-02-2003, но и превосходит этот показатель, что гарантирует комфортное проживание в таком доме и позволяет экономить ваши деньги на отоплении и кондиционировании.

Определяем толщину стены из других строительных материалов что бы она соответствовала коэффициенту сопротивление теплопередачи наружней стены 8,17 W/(m²·K), как в 3D-панелях.

Используем формулу: D=λ*R, где
D – толщина слоя в м;
λ – коэффициент теплопроводности, W/(m²·K) взятый из таблицы;
R – Коэффициент сопротивление теплопередачи, м2 °С/Вт (в нашем случае это 8,17)

Мы видим из таблицы, что при одинаковом коэффициенте сопротивление теплопередачи 8,17 м2 °С/Вт толщина стен из различных строительных материалов разная, что влияет на размеры и стоимость дома.

Толщина стен из 3D-панелей 550 мм, а если взять кирпич без утеплителя то нужно стоить стену толщиной 7110 мм.

Теплоотдача радиаторов отопления – таблица и сравнение моделей

Когда проводится проектирование системы отопления дома, проектировщики в первую очередь стараются определить, какое количество тепла необходимо будет использовать, чтобы в доме создались комфортные условия проживания. От чего это зависит? В первую очередь от такого показателя, как теплоотдача радиаторов отопления (таблица будет указана ниже).

Итак, что такое теплоотдача отопительной батареи? Это критерий тепловой энергии, которая выделяется за определенный промежуток времени. Измеряется она в Вт/м*К, некоторые производители в паспорте указывают другую единицу измерения — кал/час. По сути, это одно и то же. Чтобы перевести одну в другую, придется воспользоваться соотношением: 1,0 Вт/м*К= 859,8452279 кал/ч.

Что влияет на коэффициент теплоотдачи

• Температура теплоносителя.
• Материал, из которого изготавливаются отопительные батареи.
• Правильно проведенный монтаж.
• Установочные размеры прибора.
• Размеры самого радиатора.
• Тип подключения.
• Конструкция. К примеру, количество конвекционных ребер в панельных стальных радиаторах.

С температурой теплоносителя все понятно, чем она выше, тем больше тепла прибор отдает. Со вторым критерием тоже более или менее понятно. Приведем таблицу, где можно ознакомиться, какой материал и сколько отдает тепла.

Скажем прямо, это показательное сравнение говорит о многом, из него можно сделать вывод, что, к примеру, алюминий имеет теплоотдачу практически в четыре разы выше, чем чугун. Это дает возможность снижать температуру теплоносителя, если используются алюминиевые батареи. А это приводит к экономии топлива. Но на практике получается все по-другому, ведь сами радиаторы изготавливаются по разным формам и конструкциям, к тому же модельный ряд их настолько огромен, что говорить о точных цифрах здесь не приходится.

Теплоотдача в зависимости от температуры теплоносителя

Для примера можно привести вот такой разброс степени отдачи тепла у алюминиевых и чугунных радиаторов:

• Алюминиевые – 170-210.
• Чугунные – 100-130.

Во-первых, сравнительная степень резко упала. Во-вторых, диапазон разброса самого показателя достаточно большой. Почему так получается? В первую очередь из-за того, что производители используют различные формы и толщину стенки отопительного прибора. А так как модельный ряд достаточно широк, отсюда и пределы теплоотдачи с сильным разбегом показателей.

Давайте рассмотрим несколько позиций (моделей), объединенных в одну таблицу, где будут указаны марки радиаторов и их показатели теплоотдачи. Это таблица не сравнительная, просто нам хочется показать, как меняется тепловая отдача прибора в зависимости от его конструкционных отличий.

Как видите, теплоотдача радиаторов отопления во многом зависит от модельных отличий. И таких примеров можно приводить огромное количество. Необходимо обратить ваше внимание на один очень важный нюанс – некоторые производители в паспорте изделия указывают теплоотдачу не одной секции, а нескольких. Но в документе все это прописывается. Здесь важно быть внимательным и не совершить ошибку при проведении расчета.

Тип подключения

Хотелось бы подробнее остановиться на этом критерии. Дело все в том, что теплоноситель, проходя по внутреннему объему батареи, заполняет его неравномерно. И когда дело касается теплоотдачи, то эта самая неравномерность очень сильно влияет на степень данного показателя. Начнем с того, что существует три основных типа подключения.

1. Боковое. Чаще всего используется в городских квартирах.
2. Диагональное.
3. Нижнее.

Если рассматривать все три типа, то выделим второй (диагональное), как основу нашего разбора. То есть, все специалисты считают, что именно данная схема может быть взята за такой коэффициент, как 100%. И это на самом деле так и есть, ведь теплоноситель по этой схеме проходит от верхнего патрубка, спускаясь вниз к нижнему патрубку, установленного с противоположной стороны прибора. Получается так, что горячая вода движется по диагонали, равномерно распределяясь по всему внутреннему объему.

Теплоотдача в зависимости от модели прибора

Боковое подключение в данном случае имеет один недостаток. Теплоноситель заполняет радиатор, но при этом последние секции охватываются плохо. Вот почему теплопотери в этом случае могут быть до 7%.

И нижняя схема подключения. Скажем прямо, не совсем эффективная, теплопотери могут составлять до 20%. Но оба варианта (боковой и нижний) будут работать эффективно, если использовать их в системах с принудительной циркуляцией теплоносителя. Даже небольшое давление будет создавать напор, которого хватит, чтобы довести воду до каждой секции.

Правильная установка

Не все обыватели понимают, что отопительный радиатор должен быть правильно установлен. Существуют определенные позиции, которые могут влиять на теплоотдачу. И эти позиции в некоторых случаях должны выполняться жестко.

К примеру, горизонтальная посадка прибора. Это немаловажный фактор, именно от него зависит, как будет двигаться теплоноситель внутри, будут ли образовываться воздушные карманы или нет.

Поэтому совет тем, кто решается установить батареи отопления своими руками – никаких перекосов или смещений, старайтесь использовать необходимые измерительные и контролирующие инструменты (уровень, отвес). Нельзя допустить, чтобы батареи в разных комнатах устанавливались не на одном уровне, это очень важно.

И это еще не все. Многое будет зависеть от того, на каком расстояние от ограничительных поверхностей радиатор будет установлен. Вот только стандартные позиции:

• От подоконника: 10-15 см (погрешность 3 см допустима).
• От пола: 10-15 см (погрешность 3 см допустима).
•  От стены: 3-5 см (погрешность 1 см).

Внимание! Если необходимо установить экраны для радиаторных батарей, то выбирайте лучшие из них!

Как может отразиться увеличение погрешности на теплоотдачу? Рассматривать все варианты нет смысла, приведем пример нескольких основных.

• Увеличение в большую сторону погрешности расстояния между подоконником и прибором уменьшает показатель тепловой отдачи на 7-10%.
• Уменьшение погрешности расстояния между стеной и радиатором уменьшает теплоотдачу до 5%.
• Между полом и батарей – до 7%.

Казалось бы, какие-то сантиметры, но именно они могут снизить температурный режим внутри дома. Вроде бы снижение не такое уж и большое (5-7%), но давайте сравнивать все это с потреблением топлива. Оно на эти же проценты будет возрастать. За один день это не будет заметно, а за месяц, а за весь отопительный сезон? Сумма сразу вырастает до астрономических высот (учитывайте цены на 2020 год). Так что стоит и на это обратить особое внимание.

Коэффициент теплопроводности материалов таблица, формулы

Термин «теплопроводность» применяется к свойствам материалов пропускать тепловую энергию от горячих участков к холодным. Теплопроводность основана на движении частиц внутри веществ и материалов. Способность передавать энергию тепла в количественном измерении – это коэффициент теплопроводности. Круговорот тепловой энергопередачи, или тепловой обмен, может проходить в любых веществах с неравнозначным размещением разных температурных участков, но коэффициент теплопроводности зависим от давления и температуры в самом материале, а также от его состояния – газообразного, жидкого или твердого. Эквивалентная теплопроводимость строительных материалов и утеплителей

Физически теплопроводность материалов равняется количеству тепла, которое перетекает через однородный предмет установленных габаритов и площади за определенный временной отрезок при установленной температурной разнице (1 К). В системе СИ единичный показатель, который имеет коэффициент теплопроводности, принято измерять в Вт/(м•К).

Как рассчитать теплопроводность по закону Фурье

В заданном тепловом режиме плотность потока при передаче тепла прямо пропорциональна вектору максимального увеличения температуры, параметры которой изменяются от одного участка к другим, и по модулю с одинаковой скоростью увеличения температуры по направлению вектора:

q ^→ = − ϰ х grad х (T), где:

• q ^→ – направление плотности предмета, передающего тепло, или объем теплового потока, который протекает по участку за заданную временную единицу через определенную площадь, перпендикулярный всем осям;
• ϰ – удельный коэффициент теплопроводности материала;
• T – температура материала.

Перенос тепла в неравновесной термодинамической системе

Знак «-» в формуле перед «ϰ» указывает, что тепло движется в противоположном направлении от вектора grad х (T)/ – в направлении уменьшения температуры предмета. Эта формула отражает закон Фурье. В интегральном выражении коэффициент теплопередачи согласно закону Фурье будет выглядеть как формула:

• P = − ϰ х S х ΔT / l, выражается в (Вт/(м•К) х (м²•К) / м = Вт/(м•К) х (м•К) = Вт), где:
• P ­– общая мощность потерь теплоотдачи;
• S – сечение предмета;
• ΔT – разница температуры по стыкам сторон предмета;
• l – расстояние между стыками сторон предмета – длина фигуры.

Связь коэффициента теплопроводимости с электропроводностью материалов

Электропроводность и коэффициент теплопередачи

Собственно, коэффициент теплопроводности металлов «ϰ» связан с их удельной электропроводимостью «σ» согласно закону Видемана-Франца, в соответствии с которым коэффициент теплопроводности металлов зависит от удельной электропроводимости прямо пропорционально температуре:

Κ / σ = π² / 3 х (К / e)² х T, где:

• К – постоянный коэффициент Больцмана, устанавливающий закономерность между тепловой энергией тела и его температурой;
• e – заряд электрона;
• T – термодинамическая температура предмета.

Коэффициент теплопроводности газовой среды

В газовой среде коэффициент теплопроводности воздуха может рассчитываться по приблизительной формуле:

ϰ ~ 1/3 х p х c_v х Λλ х v^–, где:

• p_v – плотность газовой среды;
• c_v – удельная емкость тепловой энергии при одном и том же объеме тела;
• Λλ – расстояние свободного перемещения молекул в газовой среде;
• v^– – скорость передачи тепла.

Что такое теплопроводимость

Или:

ϰ = I x К / 3 x π^3/3 x d² √ RT / μ, где:

• i – результат суммирования уровней свободы прямого движения и вращения молекул в газовой среде (для 2-атомных газов i=5, для 1-атомных i=3;
• К – коэффициент Больцмана;
• μ – отношение массы газа к количеству молей газа;
• T – термодинамическая температура;
• d – ⌀ молекул газа;
• R – универсальный коэффициент для газовой среды.

Согласно формуле минимальная теплопроводность материалов существует у тяжелых инертных газов, максимально эффективная теплопроводность строительных материалов – у легких.

Теплопроводимость в газовой разреженной среде

Газовая среда и теплопроводность

Результат по выкладкам выше, по которым делают расчет теплопроводности для газовой среды, от давления не зависит. Но в очень разреженной газовой среде расстояние свободного перемещения молекул зависит не от столкновений частиц, а от препятствий в виде стен резервуара. При этом ограничение перемещения молекул в соответствующих единицах измерения называют высоковакуумной средой, при которой степень теплообмена уменьшается в зависимости от плотности материала и прямо пропорциональна значению давления в резервуаре:

ϰ ~ 1/3 х p х c_v х l х v^–, где:

i – объем резервуара;

Р – уровень давления в резервуаре.

Согласно этой формуле теплопроводность в вакуумной среде стремится к нулевой отметке при глубоком вакууме. Это объясняется тем, что в вакууме частицы, которые передают тепловую энергию, имеют низкую плотность на единицу площади. Но тепловая энергия в вакуумной среде перетекает посредством излучения. В качестве примера можно привести обычный термос, в котором для уменьшения потерь тепловой энергии стенки должны быть двойными и посеребренными, без воздуха между ними. Что такое тепловое излучение

При применении закона Фурье не принимают во внимание инерционность перетекания тепловой энергии, а это значит, что имеется в виду мгновенная передача тепла из любой точки на любое расстояние. Поэтому формулу нельзя использовать для расчетов передачи тепла при протекании процессов, имеющих высокую частоту повторения. Это ультразвуковое излучение, передача тепловой энергии волнами ударного или импульсного типа и т.д. Существует решение по закону Фурье с релаксационным членом:

τ х ∂_q / ∂_t = − (q + ϰ х ∇T) .

Если ре­лак­са­ция τ мгновенная, то формула превращается в закон Фурье.

Ориентировочная таблица теплопроводности материалов:

Приведенная таблица теплопроводности учитывает теплопередачу посредством теплового излучения и теплообмена частиц. Так как вакуум не передает тепло, то оно перетекает при помощи солнечного излучения или другого типа генерации тепла.  В газовой или жидкой среде слои с разной температурой смешиваются искусственно или естественным способом.

Таблица теплопроводимости стройматериалов

Проводя расчет теплопроводности стены, необходимо принимать во внимание, что теплопередача сквозь стеновые поверхности меняется от того, что температура в здании и на улице всегда разная, и зависит от площади всех поверхностей дома и от теплопроводности стройматериалов.

Чтобы количественно оценить теплопроводность, ввели такое значение, как коэффициент теплопроводности материалов. Он показывает, как тот или иной материал способен передавать тепло. Чем выше это значение, например, коэффициент теплопроводности стали, тем эффективнее сталь будет проводить тепло.

• При утеплении дома из древесины рекомендуется выбирать стройматериалы с низким коэффициентом.
• Если стена кирпичная, то при значении коэффициента 0,67 Вт/(м2•К) и толщине стены 1 м при ее площади 1 м² при разнице наружной и внутридомовой температуры 1⁰С кирпич будет пропускать 0,67 Вт энергии. При разнице температур 10⁰С кирпич будет пропускать 6,7 Вт и т.д.

Стандартное значение коэффициента теплопроводимости теплоизоляции и других строительных материалов верно для толщины стены 1 м. Чтобы провести расчет теплопроводности поверхности другой толщины, следует коэффициент поделить на выбранное значение толщины стены (метры). Ориентировочные показатели коэффициентов теплопроводимости

В СНиП и при проведении расчетов фигурирует термин «тепловое сопротивление материала», он означает обратную теплопроводность. То есть при теплопроводности листа пенопласта 10 см и его теплопроводности 0,35 Вт/(м²•К) тепловое сопротивление листа – 1 / 0,35 Вт/(м²•К) = 2,85 (м²•К)/Вт.

Ниже – таблица теплопроводности для востребованных строительных материалов и теплоизоляторов:

Влажность и теплопроводимость – зависимость

Кроме того, необходимо учитывать теплопроводность утеплителей из-за их струйных тепловых потоков. В плотной среде возможно «переливание» квазичастиц из одного нагретого стройматериала в другой, более холодный или более теплый, через поры субмикронных размеров, что помогает распространять звук и тепло, даже если в этих порах  будет абсолютный вакуум.

Значения лямбда-коэффициента – коэффициента теплопроводности строительных материалов

ЗНАЧЕНИЯ ЛЯМБДА [λ]

Теплопроводность – это информация о потоке энергии, который проходит через единицу поверхности слоя материала толщиной 1 м с разницей температур с обеих сторон этого слоя 1 К (1 ° C). Коэффициент теплопроводности материала λ [Вт / (м • K)] является характерным значением для данного материала. Это зависит от его химического состава, пористости, а также от влажности.

Важно:

Чем меньше значение λ, тем лучше теплоизоляционные свойства.

таблица коэффициента λ для материалов (средняя влажность)

.

Расчет коэффициента теплоотдачи

Требования к значениям коэффициентов теплоотдачи в здании

ТРЕБОВАНИЯ К ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ И ДРУГИЕ ТРЕБОВАНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕМ
1. Теплоизоляция перегородок
1.1. Значения коэффициента теплопередачи UC стен, крыш, перекрытий и плоских кровель для всех типов зданий с учетом поправок на воздушные пустоты в слое утеплителя, механические крепления, проходящие через слой утеплителя и атмосферные осадки на крыше с Схема перевернутого слоя, рассчитанная в соответствии с Польскими стандартами для расчета теплового сопротивления и коэффициента теплопередачи, а также теплопередачи через землю, не должна превышать значений UC (max), указанных в таблице ниже:

Стол

1.2. Значения U коэффициента теплопередачи окон, балконных дверей и наружных дверей не должны превышать
, чем значения U (макс.), Указанные в таблице ниже:

1.3. Для производственных, складских и хозяйственных построек допускаются более высокие значения коэффициента U, чем UC (max) и U (max), указанные в пункте 1. 1. и 1.2., если это оправдано экономической эффективностью вложения, включая затраты на строительство и эксплуатацию здания.
1,4. В жилом доме, коллективном жилом доме, коммунальном, производственном, складском и хозяйственном здании пол на земле в отапливаемом помещении должен иметь теплоизоляцию по периметру из изоляционного материала в виде слоя с тепловым сопротивлением не менее 2,0 (м2К) / Вт, а тепловое сопротивление слоев пола рассчитывается в соответствии с польскими стандартами, указанными в пункте 1.1.

1,5. Теплоизоляция распределительных труб и компонентов в системах центрального отопления, горячего водоснабжения (включая циркуляционные трубы), охлаждения и воздушного отопления должна соответствовать следующим минимальным требованиям, указанным в следующей таблице:

Характерный размер пола B ‘является ключевым понятием для определения потерь тепла через пол на землю, его следует рассчитать по формуле:
B’ = A / (½P) [м]
A – пол площадь [м2],
P – этажи по периметру (с учетом только внешних стен, [м].
Периметр этажа P учитывает общую длину внешних стен, отделяющих отапливаемое здание от внешней среды или неотапливаемое пространство за пределами изолированной оболочки здания (например, пристроенные гаражи, подсобные помещения и т. Д.). Вышеупомянутая формула не может использоваться для помещений без внешних стен, потому что тогда
P равно нулю (тогда используется значение, рассчитанное для всего здания).

Характерные размеры этажа B определены в стандарте PN-EN ISO 13370: 2001 для всего здания.Однако в соответствии с PN-EN 12831: 2006 этот размер для отдельных помещений следует определять одним из следующих способов:
1) для помещений без внешних стен используется значение B ‘, рассчитанное для всего здания,
2 ) для всех помещений с хорошим утепленным полом (Ug 3) для остальных комнат (комнат с внешними стенами и в то же время с плохо утепленным полом) значение B ‘следует рассчитывать отдельно для каждой комнаты.

Значения эквивалентного коэффициента теплопередачи полов и стен, контактирующих с землей, можно найти на диаграммах или таблицах, подготовленных для отдельных случаев в стандарте PN – EN 12831: 2006 Системы отопления в зданиях – Метод расчета расчетная тепловая нагрузка.

2.2 Расчет коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплопередачи U перегородки здания рассчитывается по формуле:

Rsi, Rse – удельное сопротивление теплопередаче (приток и отток) [м2 × K / Вт],
RT – общее тепловое сопротивление перегородки здания [м2 × K / Вт],
R – удельное сопротивление теплопроводности через перегородка [м2 × К / Вт].
В тепловых расчетах строительных перегородок различают сопротивление теплопередаче на внутренней поверхности перегородки: Rsi = 1 / h [м2 × K / Вт] и сопротивление теплопередаче на внешней поверхности перегородки Rse = 1 / га [м2 × К / Вт].
В расчетной практике сопротивление теплопередаче принимается в зависимости от направления теплового потока (таблица 2).

Таблица 2 Сопротивление теплопередаче [собственный источник]

Примечание. Для внутренних элементов здания (перегородок) или элементов между отапливаемым и неотапливаемым помещениями Rse принимается равным Rsi.

Термическое сопротивление перегородки, состоящей из однородных слоев, перпендикулярных направлению теплового потока, возможно, с невентилируемыми воздушными слоями, рассчитывается по формуле:

R1 + R2 +… + Rn – расчетное сопротивление теплопроводности отдельных слоев перегородки вместе с невентилируемыми воздушными слоями.
Для внутренних перегородок здания между отапливаемыми помещениями с различной внутренней температурой воздуха или между отапливаемым и неотапливаемым помещением сопротивление теплопередаче Re применяется с обеих сторон.

Расчет полного теплового сопротивления перегородки здания, состоящей из однородных и неоднородных слоев, выполняется упрощенным методом, включающим расчет верхнего и нижнего пределов общего теплового сопротивления.Этот расчет следует производить путем разделения строительной перегородки на секции и слои таким образом, чтобы получить термически однородные части.
Общее тепловое сопротивление RT перегородки здания, состоящей из термически однородных и неоднородных слоев, параллельных поверхности, рассчитывается как среднее арифметическое верхнего и нижнего пределов общего теплового сопротивления по формуле:

Коэффициент теплопередачи перегородки является обратной величиной общего теплового сопротивления RT:

Коэффициенты теплоотдачи полов и стен, прилегающих к земле

Коэффициент теплопередачи Ug полов и стен, прилегающих к земле, следует рассчитывать по формуле:

где:
RT – полное тепловое сопротивление перегородки, включая сопротивление теплопередаче, [(м2. K) / W], где Ri = 0,17, Re = 0.
Rg – сопротивление грунта, [(м2.K) / Вт].

Когда верхняя поверхность пола ниже 1 м по отношению к поверхности земли, поверхность пола делится на две зоны. Зона I – это пол шириной 1 м, примыкающий к внешним стенам. Остальная площадь этажа – зона II.

Разделение пола на земле на зоны, Маркировка: te- расчетная (расчетная) температура наружного воздуха, tg- расчетная температура грунта для зоны второго этажа, tg = 8 ° C

В случае перекрытия зон зоны I – дважды посчитать площадь в углах.Если рядом со стеной наружного этажа на земле в зоне I находится воздуховод с трубами центрального отопления, потери тепла через проход в зоне I этажа не следует учитывать. Значения термического сопротивления грунта Rg следует принимать:
– для зоны I

– для зоны II принимается Rg в зависимости от ширины зоны II по таблице 1.3, но не может превышать значение Rg max, определяемое по формуле:

где:
Z – высота верхней поверхности этажа от уровня грунтовых вод, [м].
Если верхняя поверхность пола находится на глубине более 1 м от поверхности земли, вся площадь пола считается зоной II,

Величины термического сопротивления грунта, прилегающего к полу, определяются в зависимости от ширины зоны II [м], согласно табл. 1.3.

Таблица 1.3. Значения термического сопротивления земли, прилегающей к полу

Термическое сопротивление Rg грунта, прилегающего к стенам, вместе с сопротивлением теплопередаче следует принимать в соответствии с таблицей 1.4, в зависимости от глубины стены в земле H.

Таблица 1.4. Значения термического сопротивления грунта, прилегающего к стенам

Длину части стены у земли для расчета ее площади следует принимать в осях стен, перпендикулярных заданным, а в случае угловой стены фактическую длину следует увеличивать на половину ее глубины. .

Термическое сопротивление неотапливаемых помещений

Среди неотапливаемых помещений можно выделить: кровельные и прилегающие к зданию помещения.
Подкровельные пространства в случае крутых крыш с плоским утепленным потолком при расчете полного теплового сопротивления можно рассматривать как термически однородные слои с тепловым сопротивлением, указанным в таблице 1.5.
Таблица 1.5. Термическое сопротивление вентилируемых кровельных пространств

Термическое сопротивление кровельного пространства Ru учитывает сопротивление вентилируемого помещения и кровли, но не учитывает сопротивление теплопередаче Rsi, Rse.

Рис. Термическое сопротивление кровельных пространств

Следовательно, коэффициент теплопередачи перекрытия под кровельным пространством рассчитывается по формуле:

Для небольших неотапливаемых помещений, прилегающих к зданию, неотапливаемое помещение рассматривается при расчете общего теплового сопротивления как дополнительный неоднородный слой с тепловым сопротивлением Ru

Рис.Сопротивление неотапливаемого помещения, а) проекция фрагмента здания с неотапливаемым помещением, б) поперечное сечение фрагмента здания с неотапливаемым пространством

Величина теплового сопротивления неотапливаемого помещения определяется из соотношения:

с условием Ru ≤ 0,5 [(м2. K) / Вт]
где:
Aj – общая площадь всех компонентов между внутренней средой и неотапливаемым помещением, [м2],
Ae – общая площадь все компоненты между неотапливаемым помещением и внешней средой, [м2].
Следовательно, коэффициент теплопередачи стены, прилегающей к неотапливаемому помещению, рассчитывается по формуле:

Коэффициент теплопередачи перегородки с мостами холода. Коэффициент теплопередачи U перегородок с линейными перемычками рассчитывается по формуле:

где:
Uo – коэффициент теплоотдачи перегородки без учета влияния линейных тепловых мостов [Вт / (м2K)],
ψi – линейный коэффициент теплоотдачи линейного моста с номером i, [Вт / (m2K)],
Li – длина линейного моста с номером i, [м],
A – площадь поверхности перегородки в свете перпендикулярных ей перегородок, за вычетом площади любых окон. и балконные двери, рассчитанные на светлый каркас, [м2].
Для жилых домов, коллективного проживания, хозяйственных построек и производственных зданий с отапливаемым объемом до 1500 м3 допускается применение упрощенной методики расчета по формуле:

где:
Uo – коэффициент теплопередачи перегородки без учета влияния линейных мостов холода, [Вт / (м2K)],
Uo – добавка к коэффициенту Uo, выражающая влияние мостов холода, [Вт / (m2K)], (Таблица 1. 6).

Таблица 1.6. Величины добавки Uo с учетом влияния тепловых мостов

.

Коэффициент теплопередачи. Расчет, стандарт, технические условия – Nice House

Энергоэффективность дома во многом зависит от теплоизоляции его внешних перегородок, то есть фундамента, внешних стен, крыши. Коэффициент теплопередачи используется для определения характеристик изоляции. Что это такое и как рассчитать?

В настоящее время большое значение придается энергоэффективности в строительстве, в том числе и в частных домах. Принимая решение о строительстве дома, мы следим за тем, чтобы дом после постройки производил самые низкие эксплуатационные расходы.Уже не секрет, что из-за потери тепла из дома больше всего энергии требуется на отопление зимой и кондиционирование. Сколько тепла мы теряем? Многие из них могут сбежать. Таким образом, потребление энергии можно снизить за счет уменьшения утечки тепла через пол на землю, наружные стены, окна, двери и крышу. Небольшие тепловые потери приводят к более низким счетам за тепловую энергию. В этом отношении одним из важнейших параметров является коэффициент теплоотдачи.

Коэффициент теплопередачи U – фундамент Фото.Legallet

Что такое коэффициент теплопередачи?

Коэффициент теплопередачи U определяет способность передавать тепло через перегородки здания, например стены и крыши. Определяет, сколько энергии (выраженное в ваттах) проходит через 1 квадратный метр перегородки (стены, крыши, окна, двери и т. Д.), Когда разница температур с обеих сторон составляет 1 К (Кельвин). Таким образом, единицей измерения коэффициента теплопередачи является Вт / (м² · K). Чем ниже коэффициент теплопроводности, тем лучше барьер и ниже потери тепла.

Проще говоря, коэффициент теплопередачи скажет нам, к каким потерям тепла мы должны подготовиться и будут ли счета за отопление высокими или низкими.

Еще один параметр, тесно связанный с коэффициентом теплопроводности – коэффициент теплопередачи λ. Его значение определяет скорость передачи тепла через различные материалы. Обычно его принимают по данным производителя для умеренно влажных условий. Чем менее теплопроводный материал (имеет меньшее значение λ), тем лучше он подходит для теплоизоляции.

Коэффициент теплопередачи U – окна Фото. Окнопласт / Алухаус

Как рассчитать коэффициент теплоотдачи?

Для расчета коэффициента теплопередачи U необходимы два значения: коэффициент теплопроводности λ и толщина перегородки или материала. Связь между ними выражается формулой:

U = λ / d

где: λ – теплопроводность, d – толщина перегородки или материала.

Эта формула часто используется для простых сравнений материалов, поскольку значение U указывается в нормах для определения минимальных изоляционных характеристик конкретных перегородок.Такое применение этого соотношения (этой формулы) верно, если мы имеем дело с очень простой перегородкой, сделанной из одного материала. Если, с другой стороны, перегородка имеет сложную структуру и состоит из множества материалов, то ее значение U требует сложных вычислений, и использование такого простого преобразователя может вызвать ошибки.

По этой причине тепловое сопротивление, обратное коэффициенту U, используется для определения теплоизоляции перегородки.Сопротивление одного слоя можно рассчитать по формуле:

R = d / λ

Чтобы узнать, какая теплоизоляция имеет стена, необходимо просуммировать тепловое сопротивление каждого из ее слоев.

Коэффициент теплопередачи U – наружные стены Termo Organika

Коэффициент теплоотдачи – технические условия

Это один из важнейших параметров, который необходимо учитывать при проектировании и строительстве дома. Таким образом, максимальные значения для каждой из внешних перегородок определены нормативными актами, а точнее постановлением министра инфраструктуры от 12 апреля 2002 г. о технических условиях, которым должны соответствовать здания, и их расположении. С 2014 года значения U время от времени ужесточаются. Последующие изменения вступят в силу с 1 января 2021 года. Их принято называть стандартом WT 2021.

Коэффициент теплопередачи U – крыша Isover Polska

Какой должен быть коэффициент теплопередачи?

Значение коэффициента U для отдельных разделов разное. С января 2017 года стандарты для коэффициента теплопередачи не могут быть выше:

• 0,30 Вт / (м²K) для пола на земле,
• 0,23 Вт / (м²K) для внешних стен,
• 0,18 Вт / (м²K) для крыш и плоских крыш,
• 1,1 Вт / (м²K) для окон,
• 1,3 Вт / (м²K) для мансардных окон,
• 1, 5 Вт / ( м²K) для входных дверей.

С 2021 года нормы, регулирующие изоляцию крыш и внешних стен, будут снижены до следующих значений:

• 0,30 Вт / (м²K) для пола на земле,
• 0,20 Вт / (м²K) ) для внешних стен,
• 0,15 Вт / (м²K) для крыш и плоских крыш,
• 0,9 Вт / (м²K) для окон,
• 1,1 Вт / (м²K) для окон в крыше,
• 1,3 Вт / (м² · К) для наружных дверей.

Какой коэффициент U применим на практике? Значение коэффициента теплопередачи для отдельных перегородок зависит в основном от их толщины и слоя теплоизоляции. Конечно, стоит выбирать материалы с наименьшим коэффициентом λ и укладывать их более толстым слоем. Инвестиции в такую ​​изоляцию окупятся в виде более низких счетов за отопление.

Коэффициент теплопередачи UWT 2021.

Лямбда-теплопроводность и изоляция дома

Одним словом, в данном случае действует «обратная» логика, а именно: чем меньше, чем ниже значение коэффициента, тем лучше. Некоторые также утверждают, что этот параметр не очень важен, потому что значащие цифры (кроме нуля) находятся во 2-м и 3-м десятичных разрядах. Нет ничего более плохого.

Между лямбдой 0,045 и 0,031 Вт / мК огромная разница. Прежде всего, следует отметить, что при одинаковой толщине пластины с разной лямбдой термическое сопротивление различается на целых 45%!

Например: для получения наилучших параметров теплоизоляции необходимо заменить серый полистирол с λ = 0,031 толщиной 10 см на полистирол низкого качества толщиной 15 см! В результате мы увеличиваем внешнюю поверхность фасада, которую мы должны покрыть штукатуркой, используем более длинные шпильки (увеличение затрат), и все эти обработки означают, что мы ограничиваем количество естественного света, проникающего в наши красивые интерьеры.

Зачем вообще нужна эта лямбда? Действительно ли термическое сопротивление важно?

В наших климатических условиях дом с площадью стен около 250 м2, в зимний день, с внешней температурой -20 ° C и внутренней температурой + 20 ° C, утепленный полистиролом низкого качества с лямбда 0,045, будет излучают на 550 Вт больше энергии, чем тот же дом с улучшенной изоляцией из полистирола o лямбда 0,031 Вт / мК. Именно лямбда определяет, какими будут наши счета за электроэнергию.

Вы уверены, что хотите использовать 5 лампочек мощностью 100 Вт каждый день в течение зимы и всех последующих лет? Как видите, лямбда наиболее важна и зависит от плотности полистирола.При покупке просто обращайте внимание на вес изделия, ведь велика вероятность того, что плиты с невысокой плотностью не имеют заявленной теплоизоляции.

Производитель заявляет значение теплопроводности на каждой упаковке. Достаточно взвесить упаковку, чтобы убедиться, что ее содержимое соответствует заявлению производителя.

Марцин Феликс
Технический советник Austrotherm
, фото: Austrotherm

.

Какой коэффициент теплопередачи у наружных дверей?

Из текста вы узнаете:

• какой должен быть коэффициент теплопередачи двери,
• как выбрать теплую входную дверь,
• за счет изоляции двери из различных материалов для поддержания минимальной теплопроводности,
• что регламент говорит об установке входных дверей.

Сейчас большой выбор входных дверей. Они могут быть из дерева или ПВХ, одностворчатые или двустворчатые, с остеклением и орнаментом.Материал, из которого изготовлены двери, и их конструкция в значительной степени влияют на то, насколько они будут выполнять все свои функции. Один из них – сохранение тепла внутри здания, то есть коэффициент теплопередачи , . Именно этот параметр, помимо прочего, определяет годовое потребление энергии, необходимой для обогрева дома. Это, в свою очередь, влияет на стоимость содержания здания.

Коэффициенты теплоотдачи – соответствующие параметры наружных дверей

Коэффициент U определяет теплопередачу через тепловые барьеры, такие как: полы, потолки, крыша, стены, окна и двери.Чем ниже его значение, тем лучше теплоизоляция. Согласно нормам, действующим с 2021 года, допустимый коэффициент теплопередачи для наружных дверей составляет не более 1,3 Вт / (м ² * K). Однако есть модели с еще лучшей теплоизоляцией – с коэффициентом теплопередачи не более 1,0 Вт / (м ² * К).

Соответствует стандарту теплопередачи Наружные двери сокращают потери энергии в доме, что также означает меньшую потребность в тепле для обогрева здания.Не забудьте обратить внимание на то, относится ли данное значение коэффициента теплопередачи ко всей двери или только к ее фрагментам. Некоторые производители предоставляют коэффициент теплопередачи панели (меньшая, разделенная область, часто сделанная из другого материала, чем другие части двери), который имеет более низкое значение U, чем створка, соединенная с рамой.

Теплые входные двери – как выбрать лучшую модель?

С точки зрения конструкции дверей, чем они толще, тем больше в них изоляционного материала и, следовательно, их коэффициент теплопередачи ниже (лучше).Современные двери имеют многослойную структуру, поэтому внутреннюю часть створки, а также раму и коробку или порог можно покрыть теплоизоляционным материалом. Интересно, что благодаря прогрессу в технологии производства требуемый в настоящее время коэффициент теплоизоляции , равный , также может быть доступен в дверных моделях с декоративным остеклением. Они соответствуют применимым тепловым стандартам благодаря использованию соответствующих наборов стекол, состоящих из трех стекол. Пространства между ними заполнены газом, например.аргон.

Наружные двери – коэффициент U в зависимости от типа изоляции

Вы задаетесь вопросом, как установить дверь, чтобы она наилучшим образом выполняла свою изоляционную функцию? На значение теплового коэффициента напрямую влияет герметичность (важную роль здесь играют уплотнители), а также теплоизоляция двери. Тип утеплителя выбирается в зависимости от материала, из которого они изготовлены.

• Коэффициент теплопередачи древесины будет максимальным, когда вы утепляете дверь пенополистиролом или сэндвич-панель с пенополиуританом,
• Двери из ПВХ должны быть утеплены пенополиуретаном (в профили также должны быть вставлены теплоизоляционные вставки),
• Стальные входные двери чаще всего утепляют пенополиуретаном или ватой,
• Алюминиевые двери лучше всего утеплить пенополистиролом или минеральной ватой (если дверь имеет теплый профиль, в них кладут вставки из полиамида, армированного стекловолокном),
• В пассивных домах двери следует заливать пенополиуританом.

Входная дверь в дом с соответствующим значением U – правила их встраивания

Согласно регламенту, определяющему технические условия здания, входная дверь в дом в свете каркаса должна быть не менее 0,9 м шириной и высотой 2 м. Кроме того, ширина основной створки в случае наружных двустворчатых дверей не может быть менее 0,9 м. Однако высота порогов входной двери не должна превышать 0,02 м. Однако нет никаких правил относительно направление открывания входной двери.Только здания с более чем 50 людьми должны иметь двери, открывающиеся наружу для безопасности эвакуации.

Наружные двери с меньшим коэффициентом теплопередачи могут оказаться дороже из-за сложности исполнения и большего количества используемых теплоизоляционных материалов. Однако это качественные двери, благодаря которым они прослужат нам долгие годы. Таким образом, их покупка является разовой инвестицией. Дополнительным преимуществом таких дверей также является снижение тепловых потерь, что приводит к меньшим счетам за отопление.Убедитесь сами, оно того стоит!

Смотрите также: Как выбрать бронедверь для дома?

.

Приложение № 2 к Распоряжению о технических условиях, которым должны отвечать здания и их расположение

Приложение № 2 к Распоряжению Министра инфраструктуры и строительства о технических условиях, которым должны соответствовать здания, и их расположении, с указанием требований к теплоизоляции и другие требования по энергосбережению для стен, крыш, потолков, действующие с 01. 01.2018.

1. Теплоизоляция перегородок

1.1. Значения коэффициента теплоотдачи U _{c 90 012 стен, крыш, перекрытий и плоских кровель} для всех типов зданий, с учетом поправок на воздушные пустоты в слое утеплителя, механических креплений , проходящий через слой изоляции, и осадки на крыше с перевернутым расположением слоев, рассчитанные в соответствии с Польскими стандартами для расчета теплового сопротивления, коэффициента теплопередачи и теплопередачи через землю, не могут превышать значений U _{C (макс.)} указано в таблице 1:

1.2. Значения коэффициента теплопередачи U для окон, балконных и наружных дверей не могут быть выше значений U _{( max )} , указанных в таблице ниже. 2:

1.3. Допускается для производственных, складских и хозяйственных построек на более высоких значений U, чем U _{C (max)} и U _(max) , указанные в пункте 1.1. и 1.2., Если это оправдано экономической эффективностью с учетом инвестиций, включая затраты на строительство и эксплуатацию здания.

1.4. В жилом доме, коллективном общежитии, коммунальном, производственном, складском и хозяйственном здании пол на земле в отапливаемом помещении должен иметь теплоизоляцию по периметру из изоляционного материала в виде слоя с термическим сопротивлением не менее 2,0 (м ² · K) / Вт, , тепловое сопротивление слоев пола рассчитывается в соответствии с Польскими стандартами для расчета теплового сопротивления, коэффициента теплопередачи и теплопередачи через землю.

1.5. Тепловая изоляция распределительных труб и компонентов в системах центрального отопления, горячего водоснабжения (включая циркуляционные трубы), охлаждения и воздушного отопления должна соответствовать следующим минимальным требованиям, указанным в следующей таблице № 3:

2. Прочие требования, связанные с энергосбережением.

2.1. Окна

2.1.1. Во всех типах зданий суммарный коэффициент пропускания энергии солнечного излучения окон, окон и прозрачных перегородок рассчитывается по формуле:

g = f _C g _n

где:

г _n – общий коэффициент пропускания солнечной энергии для типа остекления,

f _c – коэффициент снижения радиации за счет используемых солнцезащитных средств, в летний период не может быть выше 0,35.

.

2.1.2. Значения общего коэффициента пропускания солнечной энергии для типа остекления g _n следует брать на основе декларации характеристик окна. При отсутствии данных значение g _n указано в таблице № 4:
.

2. 1.3. Значения коэффициента снижения радиации из-за используемых солнцезащитных устройств f _C указаны в таблице 5:

2. 1.4. Пункт 2.1.1 не применяется к вертикальным поверхностям и поверхностям с уклоном более 60 градусов к горизонтали, обращенным с северо-запада на северо-восток (северное направление +/- 45 градусов), окнам, защищенным от затенения солнечным излучением, отвечающим требованиям указанные в пункте 2.1.1., а для окон площадью менее 0,5 м ² .

2.2. Условия выполнения требований по поверхностной конденсации водяного пара

2.2.1. Для выполнения требований к внешним перегородкам, на поверхности которых не может происходить конденсация водяного пара, способствующая развитию плесневых грибов, в отношении внешних перегородок жилых домов, коллективного жилья, коммунального хозяйства, производства, хранения и хозяйственные здания, решения для внешних перегородок и их узлов строительные материалы должны характеризоваться температурным коэффициентом f _Rsi величиной не ниже требуемого критического значения, рассчитанного в соответствии с Польским стандартом для метода расчета температуры внутренняя поверхность необходима, чтобы избежать критической влажности поверхности и межслойной конденсации.

2.2.2. Требуемое критическое значение температурного коэффициента f _Rsi в помещениях, отапливаемых до температуры не менее 20 ° C в жилых, коллективных жилых и общественных зданиях, следует определять в соответствии с главой 5 Польского стандарта по методам расчета. температура внутренней поверхности, необходимая для исключения критической поверхностной влажности и конденсации между слоями, при условии, что среднемесячное значение относительной влажности внутреннего воздуха равно φ = 50%, при этом допускается принимать требуемое значение этот коэффициент равен 0,72.

2.2.3. Следует рассчитать значение температурного коэффициента, характеризующего применяемую конструкцию и материальное решение:

1. для перегородки – согласно Польскому стандарту о методе расчета температуры внутренней поверхности, необходимой для предотвращения критической влажности поверхности и межслойной конденсации,
2. для мостов холода с использованием модели пространственной перегородки

– согласно Польскому стандарту для расчета тепловых потоков и температуры поверхности.

2.2.4. Проверка отсутствия конденсации водяного пара, содержащаяся в требованиях по защите от влаги и биологической коррозии, должна выполняться в соответствии с главами 5 и 6 Польского стандарта по необходимому методу расчета температуры внутренней поверхности. чтобы избежать критической влажности поверхности и межслойной конденсации.

2.2.5. Допускается конденсация водяного пара внутри перегородки зимой при условии, что конструкция перегородки допускает испарение конденсата летом и не происходит деградации строительных материалов перегородки из-за этой конденсации.

2.3. Герметичность

2.3.1. В жилом доме, коллективной резиденции, общественном и производственном здании непрозрачные внешние перегородки, стыки между перегородками и частью перегородок (включая соединение плоских крыш или крыш с внешними стенами), проходы монтажных элементов (например, вентиляции) и дымоходы через внешние перегородки) и соединения окон с открывателями должны быть спроектированы и выполнены с учетом их полной герметичности.

2.3.2. В малоэтажных, средне-высотных и многоэтажных домах воздухопроницаемость окон и балконных дверей при давлении 100 Па составляет
. не более 2,25 м ³ / (м · ч) по отношению к длине линии соприкосновения или 9 м ³ / (м ² ч) по отношению к площади поверхности, что соответствует 3 классу Польской Стандарт по воздухопроницаемости окон и дверей. Для окон и балконных дверей в многоэтажных домах воздухопроницаемость при давлении 100 Па составляет не более 0,75 м ³ / (м · ч) по отношению к длине контактной линии или 3 м ³ / (м ² H) по площади поверхности, что соответствует 4 классу Польского стандарта воздухопроницаемости окон и дверей.

2.3.3. Рекомендуемая герметичность зданий:

1. в зданиях с гравитационной или гибридной вентиляцией – n ₅₀
2. в зданиях с механической вентиляцией или кондиционированием – n ₅₀

2. 3.4. Рекомендуется, чтобы после завершения строительства жилое, коллективное жилое здание, общественное коммунальное и производственное здание было подвергнуто испытанию на герметичность, проводимому в соответствии с Польским стандартом для определения воздухопроницаемости зданий, чтобы получить рекомендованный воздух. герметичность зданий
указанные в пункте 2.3.3.

Теплоизоляция зданий согласно требованиям 2020 года.

Требования к теплоизоляции перегородок и технического оборудования здания действительны до 30 декабря 2020 года. все еще может применяться, если до 31 декабря 2020 г. инвестор получил разрешение на строительство или подал заявку на разрешение – см. Условия старых требований по энергосбережению и теплоизоляции.

91 596

.

Термомодернизация исторических многоквартирных домов | RynekInstalacyjny.pl

В статье рассматривается процесс термомодернизации исторических зданий в строительные нормы и анализы различные варианты технических решений исторических многоквартирных домов.

Исторические здания составляют значительную часть рыночной площади. строительство в Польше. Однако поддержание таких объектов в хорошем состоянии. техническое состояние требует дорогостоящих ремонтов и доработок, которые выходят из строя снижая эстетическую ценность, они должны приводить к понижению энергопотребление зданий и, следовательно, их эксплуатационные расходы.

По желанию Стоят перед вопросом модернизации исторических зданий, проектировщики они вникают в лабиринт правил, так что все действия осуществляется в соответствии с буквой закона.

Исторические здания и Закон о строительстве

Согласно Акту об охране памятников [1] Памятник недвижимое имущество, его часть или комплекс недвижимого имущества, созданный человеком или связаны с его деятельностью и представляют прошлое эпоха или событие, сохранение которых отвечает общественным интересам в силу своей исторической, художественной или научной ценности .Объекты этого типа заносятся в реестр, который ведёт областной консерватор. Достопримечательности.

Акт об охране памятников в искусстве. 5 обязывает владельца провести консервационные работы, реставрационные и строительные работы на памятнике и охране и поддержание памятника и его окрестностей в наилучшем состоянии.

• Работы реставраций были определены как мероприятий, направленных на защита и сохранение вещества памятника, подавление его процессов уничтожение и документирование этой деятельности .
• Работы восстановление как действий, направленных на отображение значения художественно-эстетический памятник, в том числе при наличии потребность в дополнении или воссоздании его частей и документировании этих деятельность .
• Строительные работы – строительные работы согласно Закону в смысле Закона о строительстве, взятые у памятника или в районе памятника [1].

Соблюдение этих обязательств от собственника требуется соблюдение положений Закона о строительстве [2] и получение разрешения на строительство или уведомления о проведении работ строительные работы, проводимые на объекте, внесенном в реестр памятников.

в техническая документация, необходимо приложить соответствующее разрешение компетентный областной инспектор памятников, выданный на основании постановлений по охране памятников.

Стоит отметить, что это зависит от области применения охрана окружающей среды может охватывать все здание или только его Внешняя оболочка.

Исторические здания и энергосбережение

Польские и европейские правила обязывают сектор строительство, чтобы соответствовать все более строгим стандартам для энергопотребление зданий.Они возникают из-за негативного воздействия этот сектор на окружающую среду, и не только для вновь возникающих объектов, но и ремонтируемые.

Уровень потребления энергии переводит также непосредственно от размера эксплуатационных расходов здания, что немало значение для их пользователей. Вот почему такой важный этап доработки в существующих зданиях, в том числе исторических, проводится их тепловая модернизация. Это может касаться утепления перегородок, замены столярки или герметизации. ограждающая конструкция здания, а также сборка высокопроизводительного строительного оборудования.

Часто (в зависимости от объема планируемых работ) эти мероприятия требуется разрешение на строительство.

Ограничения по консервации при термомодернизации

Провинциальный реставратор памятников каждый раз определяет условия и ориентиры для возможных мероприятия в историческом здании, при этом самая сложная задача – получить разрешения на тепловую модернизацию. Объекты этого типа обычно имеют богато декорированные фасады или интересные формы стен и окон, поэтому принимаемые меры модернизации должны учитывать их историческую ценность или художественный.Они делятся на четыре класса в зависимости от их ограничений. сохранение.

• Есть объекты первого класса исторический с частями, требующими особой защиты. Такие постройки сохранить оригинальные экспедиции и архитектурные детали, а также возможность в их случае ограничено проведение термомодернизации.

• Объекты можно отнести ко второму классу. исторический с частями, не требующими специальной защиты.В зданиях те оригинальные экспедиции или архитектурные детали не сохранились, Следовательно, возможности термомодернизации больше.

• Третий класс состоит из предметов характера. исторический, характеризующийся ценными архитектурными ценностями или потенциально исторического или исторического значения, но также и объекты неисторические постройки, расположенные на охраняемых территориях архитектурный. Термомодернизация таких объектов намного проще и возможны различные варианты его реализации.

• Прочие конструкции относятся к четвертому классу немонументальный, предоставляющий наибольшую свободу выбора варианты термомодернизации.

Для повышения энергоемкости объектов используется теплоизоляция перегородок, замена столярки, защита гидроизоляция, модернизация тепловых сетей и решений на их основе по рекуперации тепла вентиляции [7].

Требования, которые должны быть выполнены, при проведении термомодернизационных работ это определено в Положении о технических условиях, которым должны отвечать здания и их местонахождение [3]. Они касаются теплоизоляции перегородок. строительство, оконные поверхности и техническое оборудование.

На польском рынке есть ряд решений. технический, благодаря которому термомодернизация может проходить гладко также проводится в исторических зданиях, с сохранением все эстетические ценности предметов.

.

Смотрите также

• Гидроизоляция в деревянном доме
• Схема обвязки
• Магнитится ли чугун магнитом
• Как открутить кран от раковины
• Что делать если в туалете не уходит вода
• Размеры совмещенного санузла
• Кондиционер мощный
• Сифон для душевой кабины с низким поддоном конструкция
• Бампер это что
• Сосуды работающие под давлением это
• Котел в баню

Основное внимание уделяется анализу, проектированию и оптимизации радиаторов

27 июль

Часто роль излучения в конструкции радиатора упускается из виду. Есть много ссылок, в которых указано процентное значение тепла, рассеиваемого радиатором. Как и большинство явлений в физике и технике, эффект излучения нельзя обобщить одним постоянным числом.

Существует несколько факторов, определяющих влияние излучения на характеристики радиатора. Перед исследованием этих факторов необходимо дать краткое описание излучения.

Тепловое излучение — это электромагнитные волны, излучаемые всем веществом, имеющим температуру выше 0 Кельвинов (абсолютный ноль). Максимальное количество тепла (Ватт), которое может излучаться поверхностью за счет излучения, определяется как:

1

где:
– площадь излучающей поверхности
( постоянная Стефана-Больцмана )
– температура поверхности в Кельвинах

Эта поверхность считается идеальным излучателем или черным телом. Поверхности, которые не являются идеальным излучателем, излучают меньше энергии, чем черное тело при той же температуре. Этим поверхностям придается свойство излучения, называемое коэффициентом излучения. Значение находится в диапазоне от 0 до 1. Излучательная способность является мерой того, насколько хорошо поверхность излучает тепло по сравнению с черным телом. Значения для обычных поверхностей и материалов радиатора показаны в таблице 1.

Таблица 1. Коэффициенты излучения обычных материалов радиатора и отделки поверхности

При наличии двух или более поверхностей энергия излучения поглощается и излучается каждой поверхностью. Одна из простейших форм радиационного обмена возникает в случае поверхности в гораздо большем объеме. Поверхность имеет более высокую температуру, чем корпус, с площадью поверхности A и коэффициентом излучения . В этом сценарии чистая скорость обмена энергией за счет излучения определяется уравнением 1. См. рисунок 1.

Рис. 1. Обмен излучением между небольшой нагреваемой поверхностью и внутренней частью большого корпуса

Поскольку радиатор состоит из нескольких поверхностей, которые поглощают и излучают излучение друг к другу и корпусу, уравнения, описывающие эти взаимодействия, имеют вид не так прямолинейно, как уравнение 1. Однако общий принцип, представленный в уравнении 1, все еще применим. Подробное объяснение расчетов излучения и соответствующих уравнений для пластинчато-ребристого радиатора можно найти в [1].

2

Расчеты в [1] требуют использования нескольких уравнений и могут быть утомительными. Чтобы получить разумную оценку потерь тепла из-за излучения от вашего пластинчато-ребристого радиатора, уравнение 2 все еще можно использовать путем расчета площади поверхности видимого излучения. Кажущуюся площадь поверхности излучения рассчитывают, предполагая, что радиатор представляет собой сплошной блок с такими же внешними размерами. Площадь поверхности этого блока, как показано на рисунке 2, затем рассчитывается с использованием уравнения 3 и используется в уравнении 2. Этот метод расчета не учитывает колебания температуры между основанием радиатора и кончиками ребер, которые могут быть значительными. с принудительной конвекцией, с длинными ребрами, радиаторами из материала с низкой теплопроводностью или их комбинацией. Кроме того, использование кажущейся площади поверхности излучения не точно учитывает площадь поверхности ребер. Таким образом, этот метод не следует использовать, если требуются очень точные результаты.

3

где:
– длина радиатора

Рис. 2. Размеры радиатора

Тепло (мощность) рассеивается от радиатора в окружающую среду двумя способами: излучением и конвекцией. Тепловыделение за счет конвекции определяется уравнением 4.

4

где:
– коэффициент конвекции

– температура окружающего воздуха

Значения коэффициента конвекции h в воздухе находятся в диапазоне от 2 до 10 Вт/м ² K для естественной конвекции и от 20 до 100 Вт/м ² K для принудительной конвекции с вентилятором. Из-за значительно более высоких значений h для принудительной конвекции на конвекцию обычно приходится гораздо больший процент тепла, рассеиваемого радиатором, чем на излучение при принудительной конвекции. Это утверждение, как правило, справедливо, когда температура радиатора ниже 150°C — типичный диапазон температур, при котором работают радиаторы, используемые для охлаждения электрических и электронных компонентов. Тепло, рассеиваемое излучением, сильно зависит от температуры радиатора, поскольку она возведена в четвертую степень, как видно из уравнений 1 и 2.

Для сравнения влияния излучения на характеристики пластинчато-ребристого радиатора с помощью HeatSinkCalculator были проанализированы два примера. Первый — это радиатор, охлаждаемый за счет принудительной конвекции. Источник тепла покрывает все основание радиатора, как показано на рис. 2. Воздушный поток проходит через ребра радиатора параллельно ребрам и основанию радиатора. Весь воздушный поток проходит через ребра радиатора без перепуска воздуха. Результаты анализа при различных энергозатратах представлены в таблице 2. Размеры и материал радиатора указаны ниже вместе с расходом через радиатор.

L[мм]:50,8
W[мм]:50,8
b[мм]:5,5
t[мм]:0,89
Количество ребер:15
Материал:6063-T6 [209 Вт/(мК)]
Поток скорость [CFM]:6,9
Температура окружающей среды [°C]:30

Таблица 2. Результаты радиатора с принудительной конвекцией

Как и ожидалось, процент тепла, рассеиваемого за счет излучения, увеличивается по мере увеличения температуры радиатора. При более высоких температурах тепло, рассеиваемое излучением, составляет более 5% от общего количества. В некоторых критических ситуациях это может означать разницу между соответствием или несоответствием номинальной температуре охлаждаемого компонента.

Второй пример представляет собой радиатор, охлаждаемый за счет естественной конвекции, с основанием радиатора и ребрами радиатора, ориентированными вертикально. Как и в предыдущем примере, источник тепла покрывает все основание радиатора, как показано на рис. 2. Размеры и материал радиатора указаны ниже. В таблице 3 показаны результаты этого анализа при различных значениях потребляемой мощности и коэффициентах излучения поверхности.

L[мм]:50
W[мм]:45,6
b[мм]:4,3
t[мм]:1,2
Количество ребер:8
Материал:6063-T6 [209Вт/(мК)]
Температура окружающей среды [°C]:30

Q источник [Вт]	Коэффициент излучения	T источник [°C]	%Q конв.	%Q рад
5	0,85	61,8	69,6%	30,4%
15	0,85	104	71,3%	28,3%
25	0,85	141	69,6%	30,4%
25	0,09	168	90,2%	9,8%

Таблица 3. Результаты теплоотвода при естественной конвекции

Процент тепла, рассеиваемого излучением, значительно выше при естественной конвекции. В представленном примере процент рассеяния излучения близок или превышает 30%. Скорость потери тепла через естественную конвекцию также сильно зависит от температуры поверхности радиатора. Этим объясняется рост процента рассеяния излучения при снижении температуры источника. Когда коэффициент излучения поверхности снижается до 0,09воздействие на температуру радиатора составляет почти 30°C.

Представленные примеры подчеркивают важность излучения для охлаждения радиатора. Хотя излучение оказывает меньшее влияние на охлаждение радиатора при принудительной конвекции, его влияние все же может иметь значение, если требуется несколько дополнительных градусов для обеспечения соответствия продукта спецификации. Очевидно, что роль излучения для радиатора, охлаждаемого за счет естественной конвекции, чрезвычайно велика. Значительного снижения температуры можно добиться, просто изменив поверхность радиатора путем анодирования или окраски, чтобы увеличить значение коэффициента излучения поверхности.

[1] Ю. Шабани «Передача тепла излучением от пластинчато-ребристых радиаторов», в: Материалы 24-го симпозиума по тепловым измерениям и управлению полупроводниками, 2008 г. (Semi-Therm 2008), стр. 132-136

11.2 Теплота, удельная теплоемкость и теплопередача — физика

Раздел Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

• Объяснять теплоемкость, теплоемкость и удельную теплоемкость
• Различие между проводимостью, конвекцией и излучением
• Решение задач, связанных с удельной теплоемкостью и теплопередачей

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Цели обучения в этом разделе помогут вашим учащимся освоить следующие стандарты:

• (6) Научные концепции. Учащийся знает, что изменения происходят в физической системе, и применяет законы сохранения энергии и импульса. Ожидается, что студент:
  • (Ф) противопоставить и привести примеры различных процессов переноса тепловой энергии, включая теплопроводность, конвекцию и излучение.

Основные термины раздела

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL][OL][AL] Повторить понятия теплоты, температуры и массы.

[AL] Проверить предварительные знания о теплопроводности и конвекции.

Теплопередача, удельная теплоемкость и теплоемкость

В предыдущем разделе мы узнали, что температура пропорциональна средней кинетической энергии атомов и молекул в веществе и что средняя внутренняя кинетическая энергия вещества тем выше, чем выше температура вещества.

Если два объекта с разной температурой соприкасаются друг с другом, энергия передается от более горячего объекта (то есть объекта с большей температурой) к более холодному (с более низкой температурой) объекту до тех пор, пока оба объекта не будут иметь одинаковую температуру . Чистая теплопередача отсутствует, когда температуры равны, потому что количество тепла, передаваемого от одного объекта к другому, равно количеству возвращаемого тепла. Одним из основных эффектов теплопередачи является изменение температуры: нагревание повышает температуру, а охлаждение снижает ее. Эксперименты показывают, что теплота, передаваемая веществу или от него, зависит от трех факторов — изменения температуры вещества, массы вещества и некоторых физических свойств, связанных с фазой вещества.

Уравнение теплопередачи Q равно

Q = mcΔT, Q = mcΔT,

11,7

, где m — масса вещества, а Δ T — изменение его температуры в единицах Цельсия или Кельвина. Символ c обозначает удельную теплоемкость и зависит от материала и фазы. Удельная теплоемкость – это количество теплоты, необходимое для изменения температуры 1,00 кг массы на 1,00 ºC. Удельная теплоемкость c является свойством вещества; его единица СИ – Дж / (кг ⋅ ⋅ K) или Дж / (кг ⋅ ⋅ ° C ° C). Изменение температуры (ΔTΔT) одинаково в единицах кельвинов и градусах Цельсия (но не в градусах Фаренгейта). Удельная теплоемкость тесно связана с понятием теплоемкости. Теплоемкостью называется количество теплоты, необходимое для изменения температуры вещества на 1,00°С°С. В форме уравнения теплоемкость C равно C=mcC=mc, где m — масса, а c — удельная теплоемкость. Обратите внимание, что теплоемкость такая же, как удельная теплоемкость, но без какой-либо зависимости от массы. Следовательно, два тела из одного и того же материала, но с разной массой, будут иметь разную теплоемкость. Это связано с тем, что теплоемкость является свойством объекта, а удельная теплоемкость является свойством любого объекта, сделанного из того же материала.

Значения удельной теплоемкости необходимо искать в таблицах, так как нет простого способа их расчета. В таблице 11.2 в качестве удобного справочника приведены значения удельной теплоемкости для нескольких веществ. Из этой таблицы видно, что удельная теплоемкость воды в пять раз больше, чем у стекла, значит, для нагревания 1 кг воды требуется в пять раз больше теплоты, чем для повышения температуры 1 кг стекла на столько же. количество градусов.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL][OL][AL]Объясните, что эта формула работает только тогда, когда фаза вещества не изменяется. Перенос тепловой энергии, тепла и фазовый переход будут рассмотрены далее в этой главе.

Предупреждение о заблуждении

Единицами удельной теплоемкости являются Дж/(кг ⋅°C⋅°C ) и Дж/(кг ⋅⋅ К). Однако градусы Цельсия и Кельвина не всегда взаимозаменяемы. В формуле удельной теплоемкости используется разница температур, а не абсолютная температура. По этой причине вместо Кельвинов можно использовать градусы Цельсия.

Стол 11. 2 Удельная теплоемкость различных веществ.

Снап Лаборатория

Изменение температуры земли и воды

Что нагревается быстрее, земля или вода? Вы ответите на этот вопрос, проведя измерения для изучения различий в удельной теплоемкости.

• Открытое пламя — завяжите все распущенные волосы и одежду перед тем, как поджечь открытое пламя. Следуйте всем инструкциям вашего учителя о том, как зажечь пламя. Никогда не оставляйте открытое пламя без присмотра. Знать расположение противопожарного оборудования в лаборатории.

• Песок или почва
• Вода
• Духовка или лампа накаливания
• Две маленькие баночки
• Два термометра

Инструкции

Процедура

1. Поместите равные массы сухого песка (или почвы) и воды одинаковой температуры в две маленькие банки. (Средняя плотность почвы или песка примерно в 1,6 раза выше плотности воды, поэтому вы можете получить равные массы, используя на 50 процентов больше воды по объему. )
2. Нагревайте оба вещества (используя печь или нагревательную лампу) в течение одинакового времени.
3. Запишите конечные температуры двух масс.
4. Теперь доведите обе банки до одинаковой температуры, нагревая их в течение более длительного периода времени.
5. Снимите банки с источника тепла и измеряйте их температуру каждые 5 минут в течение примерно 30 минут.

Удельная теплоемкость почвы приблизительно равна 800 Дж/кг °C. С наступлением зимы фермер отслеживает как температуру почвы на своем поле, так и температуру близлежащего пруда. Будет ли поле или пруд первым достигать 0 °C и почему?

1. Пруд сначала достигнет 0 °C из-за большей удельной теплоемкости воды.

2. Поле сначала достигнет 0 °C из-за более низкой теплоемкости почвы.

3. Они достигнут 0°C одновременно, потому что находятся под воздействием одной и той же погоды.

4. Вода нагревается и охлаждается дольше. Это говорит нам о том, что удельная теплоемкость воды больше, чем у суши.

Теплопроводность, конвекция и излучение

При любой разнице температур происходит теплопередача. Теплопередача может происходить быстро, например, через кастрюлю, или медленно, например, через стенки изолированного холодильника.

Существует три различных метода теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение. Иногда все три могут происходить одновременно. См. рисунок 11.3.

Рисунок 11. 3 В камине передача тепла происходит всеми тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Излучение отвечает за большую часть тепла, передаваемого в помещение. Теплопередача также происходит за счет теплопроводности в помещение, но гораздо медленнее. Теплопередача конвекцией также происходит через холодный воздух, поступающий в помещение через окна, и горячий воздух, выходящий из помещения, поднимаясь вверх по дымоходу.

Теплопроводность – это передача тепла посредством прямого физического контакта. Тепло, передаваемое между электрической горелкой плиты и дном кастрюли, передается теплопроводностью. Иногда мы пытаемся контролировать теплопроводность, чтобы чувствовать себя более комфортно. Поскольку скорость теплопередачи у разных материалов разная, мы выбираем ткани, такие как толстый шерстяной свитер, которые зимой замедляют отвод тепла от тела.

Когда вы идете босиком по ковру в гостиной, ваши ноги чувствуют себя относительно комфортно… пока вы не ступите на кафельный пол кухни. Поскольку ковер и кафельный пол имеют одинаковую температуру, почему один кажется холоднее другого? Это объясняется различной скоростью теплопередачи: материал плитки отводит тепло от вашей кожи с большей скоростью, чем ковровое покрытие, что делает его более холодным.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL][OL][AL] Спросите учащихся, какая сейчас температура в классе. Спросите их, все ли предметы в комнате имеют одинаковую температуру. Как только это будет установлено, попросите их положить руку на стол или на металлический предмет. Стало холоднее? Почему? Если их стол сделан из ламината Formica, то он будет холодным для их рук, потому что ламинат является хорошим проводником тепла и отводит тепло от их рук, создавая ощущение «холода» из-за тепла, покидающего тело.

Некоторые материалы просто проводят тепловую энергию быстрее, чем другие. В целом металлы (такие как медь, алюминий, золото и серебро) являются хорошими проводниками тепла, тогда как такие материалы, как дерево, пластик и резина, плохо проводят тепло.

На рис. 11.4 показаны частицы (атомы или молекулы) в двух телах при разных температурах. (Средняя) кинетическая энергия частицы в горячем теле больше, чем в более холодном. При столкновении двух частиц энергия передается от частицы с большей кинетической энергией к частице с меньшей кинетической энергией. Когда два тела находятся в контакте, происходит много столкновений частиц, что приводит к чистому потоку тепла от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой. Тепловой поток зависит от разности температур ΔT=Thot−Tcold ΔT=Thot−Tcold . Поэтому от кипятка вы получите более сильный ожог, чем от горячей водопроводной воды.

Рисунок 11,4 Частицы в двух телах при разных температурах имеют разные средние кинетические энергии. Столкновения, происходящие на поверхности контакта, имеют тенденцию передавать энергию из высокотемпературных областей в низкотемпературные области. На этом рисунке частица в области более низких температур (правая сторона) имеет низкую кинетическую энергию до столкновения, но ее кинетическая энергия увеличивается после столкновения с контактной поверхностью. Напротив, частица в более высокотемпературной области (левая сторона) имеет большую кинетическую энергию до столкновения, но ее энергия уменьшается после столкновения с контактной поверхностью.

Конвекция – это передача тепла движением жидкости. Такой вид теплопередачи происходит, например, в котле, кипящем на плите, или в грозу, когда горячий воздух поднимается вверх к основанию облаков.

Советы для успеха

В повседневном языке термин жидкость обычно означает жидкость. Например, когда вы больны и врач говорит вам «вводить жидкости», это означает всего лишь пить больше напитков, а не вдыхать больше воздуха. Однако в физике под жидкостью понимается жидкость или газ . Жидкости движутся не так, как твердые материалы, и у них даже есть собственная ветвь физики, известная как гидродинамика , изучающая, как они движутся.

При повышении температуры жидкостей они расширяются и становятся менее плотными. Например, на рис. 11.4 может быть изображена стенка воздушного шара с газами внутри воздушного шара с разной температурой, чем снаружи в окружающей среде. Более горячие и, следовательно, более быстро движущиеся частицы газа внутри воздушного шара ударяются о поверхность с большей силой, чем более холодный воздух снаружи, заставляя воздушный шар расширяться. Это уменьшение плотности по сравнению с окружающей средой создает плавучесть (тенденцию к подъему). Конвекция обусловлена ​​плавучестью — горячий воздух поднимается вверх, потому что он менее плотный, чем окружающий воздух.

Иногда мы контролируем температуру дома или самих себя, контролируя движение воздуха. Уплотнение протечек вокруг дверей с помощью герметика защищает от холодного ветра зимой. Дом на рис. 11.5 и кастрюля с водой на плите на рис. 11.6 являются примерами конвекции и плавучести, созданными человеком. Океанические течения и крупномасштабная атмосферная циркуляция переносят энергию из одной части земного шара в другую и являются примерами естественной конвекции.

Рисунок 11,5 Воздух, нагретый так называемой гравитационной печью, расширяется и поднимается вверх, образуя конвективный контур, передающий энергию в другие части помещения. По мере того как воздух охлаждается на потолке и снаружи стен, он сжимается, в конечном итоге становясь более плотным, чем комнатный воздух, и опускается на пол. Правильно спроектированная система отопления, подобная этой, которая использует естественную конвекцию, может быть достаточно эффективной для равномерного обогрева дома.

Рисунок 11,6 Конвекция играет важную роль в передаче тепла внутри этого горшка с водой. После того, как тепло передается внутренней жидкости, передача тепла к другим частям электролизера происходит в основном за счет конвекции. Более горячая вода расширяется, ее плотность уменьшается, и она поднимается, чтобы передать тепло другим областям воды, в то время как более холодная вода опускается на дно. Этот процесс повторяется до тех пор, пока в кастрюле есть вода.

Излучение – это форма теплопередачи, возникающая при испускании или поглощении электромагнитного излучения. Электромагнитное излучение включает радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и гамма-лучи, все из которых имеют разные длины волн и количество энергии (более короткие волны имеют более высокую частоту и большую энергию).

Поддержка учителей

Поддержка учителей

[BL][OL] Электромагнитные волны также часто называют электромагнитными волнами. Мы по-разному воспринимаем электромагнитные волны разных частот. Точно так же, как мы можем видеть определенные частоты как видимый свет, мы воспринимаем некоторые другие как тепло.

Вы можете почувствовать передачу тепла от огня и от солнца. Точно так же вы иногда можете сказать, что духовка горячая, не прикасаясь к дверце и не заглядывая внутрь — она может просто согреть вас, когда вы проходите мимо. Другой пример — тепловое излучение человеческого тела; люди постоянно излучают инфракрасное излучение, которое не видно человеческому глазу, но ощущается как тепло.

Излучение — единственный метод передачи тепла, при котором не требуется среда, а это означает, что тепло не должно вступать в непосредственный контакт с каким-либо веществом или переноситься им. Пространство между Землей и Солнцем в значительной степени пусто, без какой-либо возможности передачи тепла путем конвекции или теплопроводности. Вместо этого тепло передается излучением, и Земля нагревается, поглощая электромагнитное излучение, испускаемое Солнцем.

Рисунок 11,7 Большая часть тепла от этого пожара передается наблюдателям через инфракрасное излучение. Видимый свет передает относительно небольшую тепловую энергию. Поскольку кожа очень чувствительна к инфракрасному излучению, вы можете почувствовать присутствие огня, не глядя на него прямо. (Дэниел Х. О’Нил)

Все объекты поглощают и излучают электромагнитное излучение (см. рис. 11.7). Скорость передачи тепла излучением зависит главным образом от цвета объекта. Черный — самый эффективный поглотитель и излучатель, а белый — наименее эффективный. Например, люди, живущие в жарком климате, обычно избегают носить черную одежду. Точно так же черный асфальт на парковке будет теплее, чем прилегающие участки травы в летний день, потому что черный поглощает лучше, чем зеленый. Верно и обратное: черный цвет излучает лучше, чем зеленый. В ясную летнюю ночь черный асфальт будет холоднее зеленой травы, потому что черный излучает энергию быстрее, чем зеленый. Напротив, белый — плохой поглотитель, а также плохой излучатель. Белый объект отражает почти все излучение, как зеркало.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Попросите учащихся привести примеры теплопроводности, конвекции и излучения.

Виртуальная физика

Энергетические формы и изменения

В этой анимации вы исследуете передачу тепла с помощью различных материалов. Поэкспериментируйте с нагревом и охлаждением железа, кирпича и воды. Это можно сделать, перетащив объект на пьедестал, а затем удерживая рычаг в положении «Нагрев» или «Охлаждение». Перетащите термометр рядом с каждым объектом, чтобы измерить его температуру — вы можете наблюдать, как быстро он нагревается или остывает в режиме реального времени.

Теперь давайте попробуем передать тепло между объектами. Нагрейте кирпич, а затем поместите его в холодную воду. Теперь снова нагрейте кирпич, но затем поместите его поверх утюга. Что ты заметил?

Выбор параметра быстрой перемотки вперед позволяет ускорить передачу тепла, чтобы сэкономить время.

Сравните, как быстро нагреваются или охлаждаются различные материалы. Основываясь на этих результатах, какой материал, по вашему мнению, имеет наибольшую удельную теплоемкость? Почему? Какой из них имеет наименьшую удельную теплоемкость? Можете ли вы представить реальную ситуацию, в которой вы хотели бы использовать объект с большой удельной теплоемкостью?

1. Вода будет нагреваться дольше всего, а железо быстрее всего нагреваться, а также остывать. Для изоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.

2. Вода будет нагреваться меньше всего, а железо дольше всего нагреваться, как и остывать. Для изоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.

3. Кирпич быстрее всего нагревается, а железо дольше всего нагревается и остывает. Для изоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.

4. Вода будет нагреваться быстрее всего, а кирпич дольше всего нагреваться и остывать. Для изоляции желательны объекты с большей удельной теплоемкостью. Например, шерстяная одежда с большой теплоемкостью предотвратит потерю тепла телом.

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Предложите учащимся рассмотреть разницу в результатах интерактивного упражнения при использовании разных материалов. Например, спросите их, будет ли изменение температуры больше или меньше, если кирпич заменить блоком железа той же массы, что и кирпич. Попросите учащихся рассмотреть одинаковые массы металлов алюминия, золота и меди. После того, как они установят, больше или меньше изменение температуры для каждого металла, пусть они обратятся к таблице 11.2 и проверят, были ли их предсказания правильными.

Решение проблем теплопередачи

Рабочий пример

Расчет необходимого тепла: нагрев воды в алюминиевой кастрюле

Алюминиевая кастрюля весом 0,500 кг на плите используется для нагрева 0,250 л воды с 20,0 °C°C до 80,0 °C°C. а) Какое количество тепла потребуется? Какой процент тепла используется для повышения температуры (b) кастрюли и (c) воды?

Стратегия

Посуда и вода всегда имеют одинаковую температуру. Когда вы ставите кастрюлю на плиту, температура воды и сковороды увеличивается на одинаковую величину. Воспользуемся уравнением теплообмена при заданных изменениях температуры и массы воды и алюминия. Удельные теплоемкости воды и алюминия приведены в предыдущей таблице.

Решение для (a)

Поскольку вода находится в тепловом контакте с алюминием, кастрюля и вода имеют одинаковую температуру.

1. Рассчитать разницу температур.

   ΔT=Tf-Ti=60,0°C ΔT=Tf-Ti=60,0°C

   11,8

2. Рассчитайте массу воды, используя соотношение между плотностью, массой и объемом. Плотность – это масса на единицу объема, или ρ=mVρ=mV . Преобразовав это уравнение, найдите массу воды.

   mw=ρ⋅V=1000 кг/м3×(0,250 л×0,001 м31 л)=0,250 кгmw=ρ⋅V=1000 кг/м3×(0,250 л×0,001 м31 л)=0,250 кг

   11,9

3. Рассчитайте теплоту, переданную воде. Используйте удельную теплоемкость воды из предыдущей таблицы.

   Qw=mwcwΔT= (0,250 кг)(4186 Дж/кг°C)(60,0°C) = 62,8 кДжQw=mwcwΔT= (0,250 кг)(4186 Дж/кг°C)(60,0°C) = 62,8 кДж

   11.10

4. Рассчитайте тепло, переданное алюминию. Используйте удельную теплоемкость алюминия из предыдущей таблицы.

   QAl=mAlcAlΔT= (0,500 кг)(900 Дж/кг°C)(60,0°C) = 27,0 ×103J = 27,0 кДжQAl=mAlcAlΔT= (0,500 кг)(900 Дж/кг°C)(60,0°C) = 27,0 × 103 Дж = 27,0 кДж

   11.11

5. Найдите общее переданное тепло.

   QTotal = Qw + QAl = 62,8 кДж + 27,0 кДж = 89,8 кДж QTotal = Qw + QAl = 62,8 кДж + 27,0 кДж = 89,8 кДж

   11,12

Решение (b)

Процент тепла, идущего на нагрев сковороды, составляет (c)

Процент тепла, идущего на нагрев воды, составляет

62,8 кДж 89,8 кДж × 100% = 69.

11,14

Обсуждение

В этом примере большая часть всего переданного тепла используется для нагревания воды, несмотря на то, что кастрюля имеет вдвое большую массу. Это связано с тем, что удельная теплоемкость воды более чем в четыре раза превышает удельную теплоемкость алюминия. Следовательно, для достижения заданного изменения температуры воды требуется чуть более чем в два раза больше тепла, чем для алюминиевой кастрюли.

Вода может поглощать огромное количество энергии при очень незначительном изменении температуры. Это свойство воды делает возможной жизнь на Земле, потому что она стабилизирует температуру. Другие планеты менее пригодны для жизни, потому что дикие перепады температур создают суровые условия. Возможно, вы заметили, что климат ближе к большим водоемам, таким как океаны, мягче, чем климат, не имеющий выхода к морю в центре большого континента. Это связано с смягчающим климат эффектом большой теплоемкости воды — вода накапливает большое количество тепла в жаркую погоду и постепенно отдает тепло, когда на улице холодно.

Рабочий пример

Вычисление повышения температуры: тормоза грузовика перегреваются на спусках

Когда грузовик тормозит на спуске, тормоза должны выполнять работу по преобразованию гравитационной потенциальной энергии грузовика во внутреннюю энергию тормозов. Это преобразование предотвращает преобразование потенциальной энергии гравитации в кинетическую энергию грузовика и удерживает грузовик от ускорения и потери управления. Повышенная внутренняя энергия тормозов повышает их температуру. Когда подъем особенно крутой, повышение температуры может произойти слишком быстро и привести к перегреву тормозов.

Рассчитайте повышение температуры 100 кг тормозного материала со средней удельной теплоемкостью 800 Дж/кг ⋅°C⋅°C при спуске 10000-килограммового грузовика с высоты 75,0 м (при вертикальном перемещении) с постоянной скоростью.

Стратегия

Сначала мы вычисляем гравитационную потенциальную энергию ( Mgh ) грузовика, а затем находим повышение температуры тормозов.

Решение

1. Рассчитайте изменение потенциальной энергии гравитации при движении грузовика под уклон.

   Mgh=(10 000 кг)(9,80 м/с2)(75,0 м)=7,35×106JMgh=(10000 кг)(9,80 м/с2)(75,0 м)=7,35×106J

   11,15

2. Рассчитайте изменение температуры по переданному теплу, переформулировав уравнение Q = mcΔTQ = mcΔT, чтобы найти ΔT. ΔT.

   ΔT=Qmc, ΔT=Qmc,

   11,16

   , где м — масса тормозного материала (не всего грузовика). Подставить значения Q = 7,35×10 ⁶ Дж (поскольку теплопередача равна изменению потенциальной энергии гравитации), m == 100 кг и c == 800 Дж/кг ⋅⋅°C°C, чтобы найти

   ΔT=7,35×106 Дж(100 кг)(800 Дж/кг ⋅°C)=91,9°C. ΔT=7,35×106 Дж(100 кг)(800 Дж/кг⋅°C)=91,9°C.

   11.17

Обсуждение

Эта температура близка к температуре кипения воды. Если бы грузовик какое-то время ехал, то непосредственно перед спуском температура тормозов, вероятно, была бы выше температуры окружающей среды. Повышение температуры при спуске, вероятно, поднимет температуру тормозного материала выше точки кипения воды, что отрицательно скажется на тормозах. Вот почему водители грузовиков иногда используют другую технику, называемую «торможение двигателем», чтобы не сжечь тормоза во время крутых спусков. Торможение двигателем использует силы замедления двигателя на пониженной передаче, а не тормоза для замедления.

Практические задачи

5.

Сколько теплоты потребуется, чтобы нагреть 10,0 кг воды на 1,0 °С?

1. 84 Дж
2. 42 Дж
3. 84 кДж
4. 42 кДж

6.

Рассчитайте изменение температуры 1,0 кг воды, имеющей первоначальную комнатную температуру, при добавлении 3,0 кДж тепла.

1. 358 °С
2. 716 °С
3. 0,36 °С
4. 0,72 °С

Проверьте свое понимание

Поддержка учителей

Поддержка учителей

Используйте эти вопросы, чтобы оценить достижение учащимися учебных целей раздела. Если учащиеся борются с определенной целью, эти вопросы помогут определить, какая именно, и направить учащихся к соответствующему содержанию.

7.

Что вызывает теплопередачу?

1. Разница масс между двумя объектами вызывает теплопередачу.

2. Разница в плотности между двумя объектами вызывает теплопередачу.

3. Разница температур между двумя системами вызывает теплопередачу.

4. Разность давлений между двумя объектами вызывает теплопередачу.

8.

Когда два тела с разной температурой соприкасаются, каково общее направление теплопередачи?

1. Общее направление теплопередачи — от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой.

2. Общее направление передачи тепла — от объекта с более низкой температурой к объекту с более высокой температурой.

3. Направление передачи тепла сначала от объекта с более низкой температурой к объекту с более высокой температурой, затем обратно к объекту с более низкой температурой и так далее, пока объекты не придут в тепловое равновесие.

4. Направление передачи тепла сначала от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой, затем обратно к объекту с более высокой температурой и так далее, пока объекты не придут в тепловое равновесие.

9.

Какие существуют способы передачи тепла?

1. проводимость, излучение и отражение

2. проводимость, отражение и конвекция

3. конвекция, излучение и отражение

4. проводимость, излучение и конвекция

10.

Верно или неверно — проводимость и конвекция не могут происходить одновременно

1. Верно
2. Ложь

Как выбрать радиатор

С увеличением рассеивания тепла микроэлектронными устройствами и уменьшением общих форм-факторов управление температурным режимом становится все более важным элементом дизайна электронных продуктов.

Надежность работы и ожидаемый срок службы электронного оборудования обратно пропорциональны температуре компонентов оборудования. Соотношение между надежностью и рабочей температурой типичного кремниевого полупроводникового устройства показывает, что снижение температуры соответствует экспоненциальному увеличению надежности и ожидаемого срока службы устройства. Следовательно, долгий срок службы и надежная работа компонента могут быть достигнуты за счет эффективного контроля рабочей температуры устройства в пределах, установленных инженерами-разработчиками устройства.

Радиаторы — это устройства, которые улучшают отвод тепла от горячей поверхности, обычно тепловыделяющего компонента, к более прохладной окружающей среде, обычно воздуху. В дальнейшем в качестве охлаждающей жидкости предполагается воздух. В большинстве случаев передача тепла через границу между твердой поверхностью и воздухом-хладагентом является наименее эффективной в системе, а граница раздела твердой среды с воздухом представляет собой наибольший барьер для рассеивания тепла. Радиатор снижает этот барьер главным образом за счет увеличения площади поверхности, непосредственно контактирующей с хладагентом. Это позволяет рассеивать больше тепла и/или снижает рабочую температуру устройства. Основной целью радиатора является поддержание температуры устройства ниже максимально допустимой температуры, указанной производителями устройств.

Тепловой контур

Прежде чем обсуждать процесс выбора радиатора, необходимо определить общие термины и установить понятие теплового контура. Цель состоит в том, чтобы предоставить основные основы теплопередачи для тех читателей, которые не знакомы с предметом. Обозначения и определения терминов следующие:

Q : общая мощность или скорость рассеивания тепла в Вт, представляют собой скорость рассеивания тепла электронным компонентом во время работы. Для целей выбора радиатора выдается максимальная рассеиваемая мощность.

T _j : максимальная температура перехода устройства в °C. Допустимые значения T _j варьируются от 115°C в типичных приложениях микроэлектроники до 180°C для некоторых электронных устройств управления. В специальных и военных приложениях температура от 65°C до 80°C не является редкостью.

T _c : температура корпуса устройства в °C. Поскольку температура корпуса устройства зависит от места измерения, она обычно представляет собой максимальную локальную температуру корпуса.

T _s : температура стока в °C. Опять же, это максимальная температура радиатора в ближайшем к устройству месте.

T _a : температура окружающего воздуха в °C.

Используя температуры и скорость рассеивания тепла, количественную меру эффективности теплопередачи между двумя точками теплового компонента можно выразить через тепловое сопротивление R , определяемое как

R = T/Q

Were T — разница температур между двумя точками. Единицей теплового сопротивления является °C/Вт, что указывает на повышение температуры на единицу скорости рассеивания тепла. Это тепловое сопротивление аналогично электрическому сопротивлению R _e , определяемому по закону Ома:

R _e = V/I

, где V — разность напряжений, а I — ток.

Рис. 1. Цепь теплового сопротивления

Рассмотрим простой случай, когда радиатор установлен на корпусе устройства, как показано на рис. показано на рисунке. В этой упрощенной модели тепло последовательно течет от соединения к корпусу, затем через интерфейс к радиатору и, наконец, рассеивается от радиатора к воздушному потоку.

Термическое сопротивление между спаем и корпусом устройства определяется как Это сопротивление указано производителем устройства. Хотя значение данного устройства зависит от того, как и где используется охлаждающий механизм над корпусом, оно обычно указывается как постоянное значение. Также считается, что R _jc не может быть изменен или проконтролирован пользователем.

Аналогично, сопротивление между корпусом и раковиной и между раковиной и окружающей средой определяется как R _sa = (T _sa )/Q = (T _s – T _a )/Q

соответственно. Здесь R _cs представляет тепловое сопротивление на границе раздела между корпусом и радиатором и часто называется сопротивлением поверхности раздела. Это значение может быть существенно улучшено в зависимости от качества отделки сопрягаемой поверхности и/или выбора материала интерфейса. R _sa — тепловое сопротивление радиатора.

Очевидно, что полное сопротивление перехода к окружающей среде равно сумме всех трех сопротивлений: a )/Q

Требуемое тепловое сопротивление радиатора

Прежде чем приступить к выбору радиатора, необходимо определить тепловое сопротивление радиатора, необходимое для удовлетворения тепловых критериев компонента. Преобразовав предыдущее уравнение, можно легко получить сопротивление радиатора как

R _sa = ((T _s – T _a )/Q) – R _jc – R _cs

In this expression, T _j , Q and R _jc предоставляются производителем устройства, а T _a и R _cs являются пользовательскими параметрами.

Температура окружающего воздуха T _a для охлаждения электронного оборудования зависит от рабочей среды, в которой предполагается использовать компонент. Обычно она находится в пределах от 35 до 45°С, если используется наружный воздух, и от 50 до 60°С, если компонент закрыт или размещен в следе от другого тепловыделяющего оборудования.

Сопротивление интерфейса R _cs зависит от качества поверхности, плоскостности, приложенного монтажного давления, площади контакта и, конечно, от типа материала интерфейса и его толщины. Точное значение этого сопротивления, даже для данного типа материала и толщины, трудно получить, так как оно может сильно варьироваться в зависимости от монтажного давления и других параметров, зависящих от конкретного случая. Однако более надежные данные можно получить непосредственно у производителей материалов или у производителей радиаторов. Типичные значения для обычных интерфейсных материалов приведены в таблице 1.

После определения всех параметров в правой части выражения R _sa получается требуемое максимальное тепловое сопротивление радиатора для применения. Другими словами, значение теплового сопротивления выбранного радиатора для приложения должно быть равно или меньше значения R _sa , чтобы температура перехода поддерживалась на уровне или ниже указанного T _j .

Выбор радиатора

При выборе соответствующего радиатора, соответствующего требуемым тепловым критериям, необходимо изучить различные параметры, влияющие не только на характеристики самого радиатора, но и на общую производительность системы. Выбор конкретного типа радиатора во многом зависит от теплового баланса, допустимого для радиатора, и внешних условий, окружающих радиатор. Следует подчеркнуть, что для данного радиатора никогда не может быть однозначного значения теплового сопротивления, поскольку тепловое сопротивление изменяется в зависимости от внешних условий охлаждения.

При выборе радиатора необходимо классифицировать поток воздуха как естественный, смешанный с низким расходом или принудительной конвекцией с высоким расходом. Естественная конвекция возникает, когда нет внешнего индуцированного потока, а теплопередача зависит исключительно от свободного плавучего потока воздуха, окружающего радиатор. Принудительная конвекция возникает, когда поток воздуха индуцируется механическими средствами, обычно вентилятором или воздуходувкой. Нет четкого различия по скорости потока, разделяющего режимы смешанного и принудительного течения. В приложениях общепринято, что влияние выталкивающей силы на общую теплопередачу снижается до незначительного уровня (менее 5%), когда скорость индуцированного воздушного потока превышает 1,2 м/с (от 200 до 400 фут/мин).

Следующим шагом является определение необходимого объема радиатора. В таблице 2 приведены примерные диапазоны объемного теплового сопротивления типичного радиатора при различных условиях потока.

Объем радиатора для данного низкого состояния можно получить, разделив объемное тепловое сопротивление на требуемое тепловое сопротивление. Таблицу 2 следует использовать только в качестве руководства для целей оценки в начале процесса отбора. Фактические значения сопротивления могут выходить за пределы вышеуказанного диапазона в зависимости от многих дополнительных параметров, таких как фактические размеры радиатора, тип радиатора, конфигурация потока, ориентация, качество поверхности, высота над уровнем моря и т. д. Меньшие значения, показанные выше, соответствуют объем радиатора примерно от 100 до 200 см ³ (от 5 до 10 в ³ ) и более крупные примерно до 1000 см ³ (60 дюймов ³ ).

Диапазоны, приведенные выше в таблице, предполагают, что конструкция оптимизирована для заданных условий потока. Хотя при оптимизации радиатора необходимо учитывать множество параметров, одним из наиболее важных параметров является плотность ребер. В радиаторе с планарными ребрами оптимальное расстояние между ребрами тесно связано с двумя параметрами: скоростью потока и длиной ребер в направлении потока. Таблицу 3 можно использовать в качестве руководства для определения оптимального расстояния между ребрами планарного реберного радиатора в типичных приложениях.

Средняя производительность типичного радиатора линейно пропорциональна ширине радиатора в направлении, перпендикулярном потоку, и приблизительно пропорциональна квадратному корню из длины ребра в направлении, параллельном потоку. Например, увеличение ширины радиатора в два раза увеличит способность рассеивания тепла в два раза, тогда как и увеличит способность рассеивания тепла в 1,4 раза. Поэтому, если есть выбор, лучше увеличить ширину радиатора, а не его длину. Кроме того, эффект радиационного теплообмена очень важен в естественной конвекции, так как на него может приходиться до 25 % общего рассеивания тепла. Если компонент не находится рядом с более горячей поверхностью, необходимо покрасить или анодировать поверхности радиатора для усиления излучения.

Типы радиаторов

Радиаторы можно классифицировать по методам изготовления и их окончательной форме. К наиболее распространенным типам радиаторов с воздушным охлаждением относятся:

1. Штамповки : Медные или алюминиевые листы штампуются в желаемую форму. они используются в традиционном воздушном охлаждении электронных компонентов и предлагают недорогое решение тепловых проблем с низкой плотностью. Они подходят для крупносерийного производства, поскольку усовершенствованная оснастка с высокоскоростной штамповкой снизит затраты. Дополнительные опции для экономии труда, такие как метчики, зажимы и интерфейсные материалы, могут быть применены на заводе, чтобы помочь снизить затраты на сборку платы.
2. Экструзия : Они позволяют формировать сложные двумерные формы, способные рассеивать большие тепловые нагрузки. Их можно резать, обрабатывать и добавлять опции. Сквозная резка позволит получить всенаправленные радиаторы с прямоугольными штифтовыми ребрами, а включение зазубренных ребер улучшит производительность примерно на 10–20%, но с более медленной скоростью экструзии. Пределы экструзии, такие как высота ребра и толщина зазора ребра, обычно определяют гибкость вариантов конструкции. Типичное соотношение высоты ребра к зазору до 6 и минимальная толщина ребра 1,3 мм достижимы при стандартной экструзии. Соотношение сторон 10 к 1 и толщина ребра 0,8 дюйма могут быть достигнуты за счет специальных конструктивных особенностей матрицы. Однако по мере увеличения соотношения сторон устойчивость к экструзии снижается.
3. Склеенные/изготовленные ребра : Большинство радиаторов с воздушным охлаждением ограничены конвекцией, и общие тепловые характеристики радиатора с воздушным охлаждением часто могут быть значительно улучшены, если большая площадь поверхности подвергается воздействию воздушного потока. В этих высокоэффективных радиаторах используется теплопроводящая эпоксидная смола с алюминиевым наполнителем для приклеивания плоских ребер к рифленой экструзионной базовой пластине. Этот процесс позволяет значительно увеличить соотношение высоты ребра к зазору от 20 до 40, что значительно увеличивает охлаждающую способность без увеличения требований к объему.
4. Отливки : Песок, литье по выплавляемым моделям и литье под давлением доступны с вакуумной поддержкой или без нее, из алюминия или меди/бронзы. эта технология используется в радиаторах с ребрами высокой плотности, которые обеспечивают максимальную производительность при использовании импинджментного охлаждения.
5. Складчатые ребра : Гофрированный листовой металл из алюминия или меди увеличивает площадь поверхности и, следовательно, объемные характеристики. Затем радиатор прикрепляется либо к опорной плите, либо непосредственно к нагревательной поверхности с помощью эпоксидной смолы или пайки. Он не подходит для высокопрофильных радиаторов из-за доступности и эффективности ребер. Следовательно, он позволяет изготавливать высокопроизводительные радиаторы для приложений.

На рис. 2 показан типичный диапазон функций стоимости для различных типов радиаторов с точки зрения требуемого теплового сопротивления.

Рис. 2. Зависимость стоимости от требуемого теплового сопротивления

Характеристики различных типов радиаторов существенно различаются в зависимости от потока воздуха, проходящего через радиатор. Для количественной оценки эффективности различных типов радиаторов объемная эффективность теплопередачи может быть определена как

, где м — массовый расход через радиатор, c — теплоемкость жидкости, T _sa — средняя разница температур между радиатором и окружающим воздухом. Эффективность теплопередачи была измерена для широкого диапазона конфигураций радиатора, и их диапазоны перечислены в таблице 4.

Улучшение тепловых характеристик обычно связано с дополнительными затратами либо на материалы, либо на производство, либо на то и другое.

График тепловых характеристик

График производительности, типичный для графиков, опубликованных поставщиками радиаторов, показан на рис. 3. Графики представляют собой составную часть двух отдельных кривых, которые были объединены в один рисунок. Предполагается, что охлаждаемое устройство установлено правильно, а радиатор находится в обычно используемой монтажной ориентации по отношению к направлению воздушного потока. Первый график, идущий из нижнего левого угла в верхний правый, представляет собой кривую естественной конвекции повышения температуры радиатора, T sa , по сравнению с Q . Кривые естественной конвекции также предполагают, что радиатор окрашен или анодирован в черный цвет. Кривая сверху слева вниз справа представляет собой кривую принудительной конвекции теплового сопротивления в зависимости от скорости воздуха. В принудительной конвекции T sa линейно пропорционально Q , следовательно, R sa не зависит от Q и становится функцией только скорости потока. Однако явление естественной конвекции нелинейно, поэтому необходимо представить T sa как функция Q.

Рис. 3: Типичные графики производительности

Графики производительности можно использовать для идентификации радиатора, а для приложений с принудительной конвекцией — для определения минимальной скорости потока, удовлетворяющей тепловым требованиям. Если требуемое тепловое сопротивление в приложении с принудительной конвекцией составляет, например, 8 °C/Вт, приведенная выше кривая зависимости теплового сопротивления образца от скорости потока указывает на то, что скорость должна быть не ниже 2,4 м/с (470 фут/мин). Для приложений с естественной конвекцией требуемое тепловое сопротивление R _sa можно умножить на Q , чтобы получить максимально допустимое значение T _sa . Превышение температуры выбранного радиатора должно быть меньше или равно максимально допустимому T _sa при том же Q .

Напоминаем читателям, что кривые естественной конвекции предполагают произвольную ориентацию радиатора по отношению к силе тяжести. Кроме того, скорость потока на графике принудительной конвекции представляет скорость приближающегося потока без учета эффекта обхода потока. Было проведено ограниченное количество расследований ^2,3 на предмет перепуска потока. Эти исследования показывают, что байпасирование потока может снизить производительность радиатора на целых 50 % при той же скорости потока вверх по потоку. Для дальнейших консультаций по этому вопросу читатели могут обратиться к цитируемым источникам.

Когда размер устройства существенно меньше, чем основание радиатора, возникает дополнительное тепловое сопротивление, называемое сопротивлением растеканию, которое необходимо учитывать в процессе выбора. Графики производительности обычно предполагают, что тепло равномерно распределяется по всей площади основания радиатора, и, следовательно, не учитывают дополнительное повышение температуры, вызванное меньшим источником тепла. Это сопротивление растеканию обычно может составлять от 5 до 30% от общего сопротивления радиатора и может быть оценено с помощью простого аналитического выражения, разработанного в ссылке 4.

Еще одним конструктивным критерием, который необходимо учитывать при выборе радиатора, является эффект высоты над уровнем моря. В то время как температура воздуха в помещении обычно контролируется и не зависит от изменения высоты над уровнем моря, давление воздуха в помещении изменяется с высотой. Поскольку многие электронные системы устанавливаются на большой высоте, необходимо снизить мощность теплоотвода в основном из-за более низкой плотности воздуха, вызванной более низким давлением воздуха на большей высоте. В таблице 5 показаны коэффициенты снижения характеристик для типичных радиаторов на больших высотах. Например, чтобы определить фактические тепловые характеристики радиатора на высотах, отличных от уровня уплотнения, значения теплового сопротивления, считанные с графиков производительности, следует разделить на коэффициент снижения номинальных характеристик, прежде чем значения будут сравниваться с требуемым тепловым сопротивлением. .