Калькулятор расчета теплопроводности стены онлайн: КАЛЬКУЛЯТОР ТЕПЛОПОТЕРЬ СТЕН ДОМА. РАСЧЁТ ТОЛЩИНЫ СТЕН ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕГИОНОВ

Содержание

Калькулятор теплопотерь стен дома. Расчет толщины стен для различных регионов.

Калькулятор расчета теплопроводности стен жилых домов разработан в строгом соответствии с СНиП П-03-79. Функционал позволяет рассчитать степень теплопроводности любой стены и сравнить его с требуемой СНИПом величиной. От Вас требуется указать предполагаемый регион строительства и выбрать материал и толщину стен.

Рассмотрим участвующие в вычислениях величины.

Статистические сведения для каждого региона определены в СНиП:

  • Темп. наружного воздуха — типичная минимальная температура наружного воздуха в зимний период.
  • Ср. темп. отопит. периода – среднесуточная температура наружного воздуха по отопительному периоду.
  • Продолжительность отопит. периода – среднестатистическая продолжительность отопительного периода в днях.
  • Условия эксплуатации в зонах влажности – зона влажности географического региона (A или B).

Используемые для расчетов константы из ГОСТ и СНиП, характеризующие внутренние жилые помещения (одинаковы для всех регионов):

Для расчетов также используются установленные характеристики для внутренних помещений.

Характеристики внутреннего помещения, используемые в вычислениях

  • Темп. внутреннего воздуха – положенная СНиПом минимальная температура внутреннего воздуха для жилых помещений.
  • Влажность внутреннего воздуха – предполагаемая влажность внутреннего воздуха помещения. При разной влажности материалы стен обладают различной теплопроводностью.
  • Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности – как быстро материал передает тепло вовнутрь помещения.
  • Коэффициент теплоотдачи наружной поверхности – как быстро материал передает тепло во внешнюю среду.
  • Коэффициент теплотехнической однородности – коэффициент, позволяющий оценить теплотехническую однородность стенового материала.
  • Коэффициент полож. наружной поверхности
  • Нормируемый температурный перепад

Вышеуказанный СНиП также утверждает методики расчета теплопроводности стен, будь то стена из одного материала, или стеновой пирог из нескольких компонентов. Полученный по формулам коэффициент теплопроводности должен удовлетворять требованиям из этого же СНИП, т.е. быть выше двух коэффициентов, рассчитанным по разным формулам.

Приведем ряд рекомендаций, опубликованных специалистами НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ИНСТИТУТА СТРОИТЕЛЬНОЙ ФИЗИКИ (НИИСФ) ГОССТРОЯ СССР.

Рекомендации разработчиков СНиП-II-3-79 по устройству стенового пирога

Рекомендации касаются проектирования ограждающих конструкций зданий и сооружений.

Преимущество при проектировании стеновых конструкций следует отдавать многослойным наружным стенам с использованием эффективного теплоизоляционного материала Однослойные наружные стены показывают некоторую эффективность при использовании легкого бетона плотностью не выше 1000 кг/м3, ячеистого бетона плотностью менее 800 кг/м3. Также хорошо показывает себя кладка из пустотелых керамических или силикатных камней и кирпичей. Пирог многослойных стен необходимо проектировать таким образом, чтобы с теплой стороны (изнутри) располагался материал с большим коэффициентом теплопроводности, что обеспечивает более высокую температуру угла;

Если утеплитель располагается внутри, скажем, кирпичной кладки, его рациональнее располагать ближе к внешней поверхности стены. При проектировании помещений для районов с расчетной скоростью ветра в июле не менее 2 м/с допускается использовать покрытия с вентилируемой воздушной прослойкой. Оптимальная толщина вентилируемой воздушной прослойки в наружных стенах находится в пределах 0,05-0,1 а оптимальная высота – 5-6 м.

Рациональнее организовать в ограждающей конструкции несколько воздушных прослоек малой толщины, чем одну большей толщины, при этом воздушные прослойки должны располагаться ближе к наружной стороне ограждения;

Поскольку переувлажненные материалы стеновых конструкций хуже справляются со своей задачей, слои материалов следует располагать изнутри наружу в порядке увеличения паропроницаемости.

Наружные и внутренние стены следует предохранять от грунтовой влаги путем устройства гидроизоляции. Основная обязательная во всех случаях горизонтальная гидроизоляция в нижней части наружной стены или по всему верху цоколя должна быть расположена выше тротуара или отмостки здания, но ниже отметки пола первого этажа. Дополнительную горизонтальную гидроизоляцию следует предусматривать в стенах зданий с подвалами и цокольными этажами ниже уровня их пола.

Расчет утепления стен дома калькулятор. Калькулятор теплоизоляции онлайн

Теплый дом – мечта каждого владельца, для достижения этой цели строятся толстые стены, проводится отопление, устраивается качественная теплоизоляция. Чтобы утепление было рациональным необходимо правильно подобрать материал и грамотно рассчитать его толщину.

Размер слоя изоляции зависит от теплового сопротивления материала. Этот показатель является величиной, обратной теплопроводности. Каждый материал – дерево, металл, кирпич, пенопласт или минвата обладают определенной способностью передавать тепловую энергию. Коэффициент теплопроводности высчитывается в ходе лабораторных испытаний, а для потребителей указывается на упаковке.

Если материал приобретается без маркировки, можно найти сводную таблицу показателей в интернете.

Теплосопротивление материала ® является постоянной величиной, его определяют как отношение разности температур на краях утеплителя к силе проходящего через материал теплового протока. Формула расчета коэффициента: R=d/k, где d – толщина материала, k – теплопроводность. Чем выше полученное значение, тем эффективней теплоизоляция.

Почему важно правильно рассчитать показатели утепления?

Теплоизоляция устанавливается для сокращения потерь энергии через стены, пол и крышу дома. Недостаточная толщина утеплителя приведет к перемещению точки росы внутрь здания. Это означает появление конденсата, сырости и грибка на стенах дома. Избыточный слой теплоизоляции не дает существенного изменения температурных показателей, но требует значительных финансовых затрат, поэтому является нерациональным. При этом нарушается циркуляция воздуха и естественная вентиляция между комнатами дома и атмосферой. Для экономии средств с одновременным обеспечением оптимальных условий проживания требуется точный расчет толщины утеплителя.

Расчет теплоизоляционного слоя: формулы и примеры

Чтобы иметь возможность точно рассчитать величину утепления, необходимо найти коэффициент сопротивления теплопередачи всех материалов стены или другого участка дома. Он зависит от климатических показателей местности, поэтому вычисляется индивидуально по формуле:

ГСОП=(tв-tот)xzот

tв – показатель температуры внутри помещения, обычно составляет 18-22ºC;

tот – значение средней температуры;

zот – длительность отопительного сезона, сутки.

Значения для подсчета можно найти в СНиП 23-01-99.

При вычислении теплового сопротивления конструкции, необходимо сложить показатели каждого слоя: R=R1+R2+R3 и т. д. Исходя из средних показателей для частных и многоэтажных домов определены примерные значения коэффициентов:

  • стены – не менее 3,5;
  • потолок – от 6.

Толщина утеплителя зависит от материала постройки и его величины, чем меньше теплосопротивление стены или кровли, тем больше должен быть слой изоляции.

Пример: стена из силикатного кирпича толщиной в 0,5 м, которая утепляется пенопластом.

Rст.=0,5/0,7=0,71 – тепловое сопротивление стены

R- Rст.=3,5-0,71=2,79 – величина для пенопласта

Для пенопласта теплопроводность k=0,038

d=2,79×0,038=0,10 м – потребуются плиты пенопласта толщиной в 10 см

По такому алгоритму легко подсчитать оптимальную величину теплоизоляции для всех участков дома, кроме пола. При вычислениях, касающихся утеплителя основания, необходимо обратиться к таблице температуры грунта в регионе проживания. Именно из нее берутся данные для вычисления ГСОП, а далее ведется подсчет сопротивления каждого слоя и искомая величина утеплителя.

Популярные способы утепления дома

Выполнить теплоизоляцию здания можно на этапе возведения или после его окончания. Среди популярных методов:

  • Монолитная стена существенной толщины (не менее 40 см) из керамического кирпича или дерева.
  • Возведение ограждающих конструкций путем колодезной кладки – создание полости для утеплителя между двумя частями стены.
  • Монтаж наружной теплоизоляции в виде многослойной конструкции из утеплителя, обрешетки, влагозащитной пленки и декоративной отделки.

По готовым формулам произвести расчет оптимальной толщины утеплителя можно без помощи специалиста. При вычислении следует округлять число в большую сторону, небольшой запас величины слоя теплоизолятора будет полезен при временных падениях температуры ниже среднего показателя.

Деревянные дома, наверняка, никогда не потеряют своей актуальности и не уйдут с пика популярности. Теплая, приятная, полезная для здоровья человека структура качественной древесины не идет ни в какое сравнение ни с камнем, ни со строительными растворами, ни тем более, с какими бы то ни было полимерами. Тем не менее термоизоляционных качеств дерева, хотя и достаточно высоких, все же бывает недостаточно, чтобы обеспечить в доме максимально комфортабельный микроклимат, и приходится прибегать к дополнительному утеплению стен.

Утепление деревянных стен – дело весьма деликатное, так как необходимо обеспечить достаточность слоя термоизоляции, но при этом не допустить чрезмерности. Кроме того, многое зависит и от типа внешней и внутренней отделки стен, если она предусматривается. Одним словом, без проведения теплотехнических вычислений – не обойтись. А в этом вопросе добрую службу должен сослужить калькулятор расчета утепления стен деревянного дома.

С помощью данного калькулятора вы сможете рассчитать толщину утеплителя для стен дома и других ограждений в соответствии с регионом вашего проживания, материала и толщины стен, используемой пароизоляции, материала для подшивки и других важных параметров при утеплении. Подбирая разные материалы, можно выбрать вариант для себя максимально теплый и дешевый.

Теплотехнический калькулятор для расчета точки росы

С помощью данного калькулятора вы сможете рассчитать оптимальную толщину утеплителя для дома и жилых помещений в соответствии с регионом проживания, материала и толщины стен. Вы сможете рассчитать толщину различных утеплительных материалов. И увидеть наглядно на графике место выпадения конденсата в стене. Удобный калькулятор теплопроводности стены онлайн для расчета толщины утепления.

Калькулятор KNAUF Расчет необходимой толщины теплоизоляции

Рассчитайте необходимую толщину теплоизоляционного материала в основных городах РФ в различных конструкциях на теплотехническом калькуляторе KNAUF, созданном профессионалами из KNAUF Insulation. Все расчеты производятся по требованию СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий», для всех типов зданий. Бесплатный онлайн сервис расчета теплоизоляции KNAUF, удобный и понятный интерфейс.

Калькулятор Rockwool расчёта толщины теплоизоляции стен

Калькулятор разработан специалистами Rockwool для помощи в расчёте необходимой толщины теплоизоляции и оценке экономической эффективности её установки. Произвести теплотехнический расчет, подобрать подходящую марку теплоизоляции и рассчитать необходимое количество пачек очень просто.

В последнее время очень остры дискуссии по поводу утепления стен. Одни советуют утеплять, другие считают это экономически неоправданным. Рядовому застройщику, не обладающему особыми познаниями в теплофизике сложно разобраться во всем этом. С одной стороны теплые стены ассоциируются с меньшим расходом на отопление. С другой стороны «цена вопроса» – теплые стены обойдутся дороже застройщику.

Приведем пример. По расчетам выходит, что 50 мм пенопласта уменьшит теплопотери 50 см пенобетона лишь на 20%. Т.е. 80% тепла в доме будет сберегать пенобетон и лишь 20% пенопласт. Здесь действительно стоит подумать, а стоит ли утплять дом? Стоит ли овчинка выделки. С другой стороны, при утеплении 50 см кирпичной стены пенопласт уменьшит теплопотери в 1,5 раза. Кирпич будет беречь 40%, а пенопласт – 60% тепла. Разобраться с этим вопросом вам поможет расчет толщины утеплителя для стен онлайн.

Из этого делаем вывод, что в каждом отдельном случае следует считать необходимую толщину теплоизоляционного материала для стен вашего дома и рассчитать, сколько вы сэкономите на отоплении после отопления и через какое время у вас окупятся приобретенные материалы и все работы.

В последнее время очень остры дискуссии по поводу утепления стен. Одни советуют утеплять, другие считают это экономически неоправданным. Рядовому застройщику, не обладающему особыми познаниями в теплофизике сложно разобраться во всем этом. С одной стороны теплые стены ассоциируются с меньшим расходом на отопление. С другой стороны «цена вопроса» — теплые стены обойдутся дороже застройщику.

Для чего нужен калькулятор теплопроводности стен

В каждом отдельном случае следует считать необходимую толщину теплоизоляционного материала для стен вашего дома и рассчитать, сколько вы сэкономите на отоплении после отопления и через какое время у вас окупятся приобретенные материалы и все работы. Мы подобрали наиболее удобные и понятные сервисы для расчета необходимой толщины теплоизоляционного материала.

Теплотехнический калькулятор. Расчет точки росы в стене

Калькулятор онлайн от smartcalc.ru позволит рассчитать оптимальную толщину утеплителя для стен дома и жилых помещений. Вы сможете рассчитать толщину теплоизоляции и рассчитать точку росы при утеплении дома различными материалами. Калькулятор smartcalc.ru позволяет наглядно увидеть место выпадения конденсата в стене. Это самый удобный теплотехнический калькулятор расчет утепления и точки росы.

Калькулятор толщины утеплителя для стен, потолка, пола

С помощью данного калькулятора вы сможете рассчитать толщину утеплителя для стен, кровли, потолка дома и других строительных конструкций в соответствии с регионом вашего проживания, материала и толщины стен, а также других важных параметров при теплоизоляции. Подбирая разные теплоизоляционные материалы на калькуляторе, вы сможете найти оптимальную толщину утеплителя для стен своего дома.

Калькулятор KNAUF. Расчет толщины теплоизоляции

Данный калькулятор позволяет произвести расчет толщины теплоизоляции стен в основных городах РФ в различных конструкциях на теплотехническом калькуляторе KNAUF, созданном профессионалами из KNAUF Insulation. Все расчеты производятся по требованию СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». Бесплатный онлайн калькулятор расчета теплоизоляции KNAUF, сервис имеет удобный и понятный интерфейс.

Калькулятор Rockwool расчёта толщины теплоизоляции стен

Калькулятор разработан специалистами Rockwool для помощи в расчёте необходимой толщины теплоизоляции и оценке экономической эффективности её установки. Произвести теплотехнический расчет, подобрать подходящую марку теплоизоляции и рассчитать необходимое количество пачек минваты очень просто.

Как убрать точку росы из стены при утеплении

В настоящее время в сети имеется немало бесплатных онлайн калькулятор и сервисов, позволяющих выполнить достаточно точные расчеты строительных конструкций.

В данном обзоре вы найдете подборку расчетных программ, используя которые вы сможете быстро выполнить расчеты по теплоизоляции, огнезащиты, звукоизоляции, технической изоляции, кровли, каменным конструкциям и сэндвич-панелям.

Содержание:

5. Калькулятор для расчета каменных конструкций

1. Калькуляторы для расчета теплоизоляции, звукоизоляции, огнезащиты

Расчет толщины теплоизоляции является одним из важнейших факторов, необходимым при проектировании строительных объектов. Одним из главных параметров здесь считают теплосопротивление, которое высчитывается, исходя из климатической зоны того или иного региона, а так же вида ограждающих конструкций. Также необходимо учесть и другие важные детали, сделать это вам поможет специальная программа расчета теплоизоляции.

1.1. Онлайн-калькулятор теплоизоляции http://tutteplo.ru/138/ рассчитывает толщину слоя утеплителя для зданий и сооружений согласно требованиям СНИП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. В создании калькулятора для расчета толщины теплоизоляции принимали участие сотрудники ОАО Институт «УралНИИАС». В качестве исходных данных требуется указать тип здания (жилое, общественное или производственное), район строительства, выбрать ограждающие конструкции, подлежащие термоизоляции, их характеристики. В качестве применяемого утеплителя доступен широкий выбор популярных марок, таких как Rockwool, Paroc, Isover, Термоплекс и множество других.

На основании теплотехнического расчета программа определяет толщину изоляции. При необходимости администрация сайта предоставляет бесплатные онлайн-консультации для проектировщиков и специалистов, а также на e-mail по запросу могут быть высланы детальные расчетные материалы.

1.2. Теплотехнический калькулятор http://www.smartcalc.ru/

Детальный теплотехнический расчет ограждающих конструкций онлайн можно выполнить в этой программе. Для начала работы сервис просит ввести данные о типе конструкций, районе строительства и температурном режиме помещения. Далее, калькулятор обрабатывает информацию и выдает решение о соответствии ограждающих конструкций требованиям нормативной документации.

В возможности программы входит построение схем тепловой защиты, влагонакопления и теплопотерь. Для удобства в меню есть примеры готовых решений, ознакомившись с которыми, выполнить расчет самостоятельно не составит труда.

1.4 Калькуляторы Технониколь

С помощью онлайн сервиса Технониколь http://www.tn.ru/about/o_tehnonikol/servisy/programmy_rascheta/ можно рассчитать:

  • толщину звукоизоляции;
  • расход материалов для огнезащиты металлоконструкций;
  • тип и количество материалов для плоской кровли;
  • техническую изоляцию трубопроводов.

Для примера рассмотрим калькулятор, который позволит выполнить расчет плоской кровли http://www.tn.ru/calc/flat/ . В начале расчета предлагается выбрать тип покрытия Технониколь (Классик, Смарт, Соло и т.д.) С подробным описанием всех видов можно ознакомиться на этом же сайте в соответствующем разделе.

Следующим этапом вводятся параметры кровельного пирога, географическое местоположение объекта и геометрические размеры конструкций крыши. Результаты расчета плоской кровли онлайн программа предоставляет в формате Adobe Acrobat или Microsoft Excel. Отчетный документ оформляется на фирменном бланке компании и содержит два вида показателей: по укрупненной и детализированной формам. Полученные спецификации могут использоваться непосредственно для закупки материала.

Еще Технониколь предлагает воспользоваться калькулятором расчета звукоизоляции http://www.tn.ru/calc/noise_insulation/ , в котором доступно два режима – для застройщика и проектировщика. Программа расчета звукоизоляциидает возможность выбора конструкции (стена, перекрытие), типа помещения, источника шума и других параметров. Далее, пользователь может выбрать одну из нескольких изоляционных систем, подходящих под его вводные данные.

Расчет огнезащиты металлоконструкцийтакже можно осуществить при помощи интернет-программы http://www.tn.ru/calc/fire_protection/ . Он позволяет выбрать геометрию конструкции (двутавр, швеллер, уголок, прямоугольная или круглая труба), ее параметры по ГОСТу или размеры для сварной конструкции, а потом указать способ обогрева и степень огнестойкости. После этого, система выполнит расчет толщины огнезащиты и предоставит результаты – необходимую толщину и объем плит, а также расходных материалов.

1.5 Теплотехнический калькулятор Paroc

Известный финский производитель теплоизоляционных материалов Paroc на своем российском сайте предлагает выполнить расчет всех видов утеплителей http://calculator.paroc.ru/ в соответствии с требованиями СП 50.13330.2015 «Тепловая защита зданий».

Для этого необходимо указать конструкцию стены, покрытия или перекрытия здания, уточнить температурные режимы и географию расположения объекта. В результате программа выполнит расчет сопротивления строительных конструкций теплопередаче и определит минимально допустимую толщину утеплителя. Отчет о проделанной работе можно распечатать или сохранить в файле формата PDF.

1.6. Теплоизоляция Baswool

Отечественная компания ООО «Агидель», выпускающая популярные теплоизоляционные материалы Baswool предлагает для своей продукции бесплатный калькулятор http://www.baswool.ru/calc.html . Интерфейс ресурса очень простой, а расчет предлагается выполнить в несколько шагов, поэтапно указав город строительства, категорию здания, утепляемую конструкцию. В результате программа предоставит на выбор несколько вариантов систем утепления Baswool с указанием толщины материала.

1.7. Расчетные программы Основит

Один из лидеров отечественных производителей отделочных материалов ТМ «Основит» предлагает на своем сайте бесплатно рассчитать объемы работ и стоимость их выполнения. С помощью калькулятора Основит http://osnovit.ru/system-calc/calc.php можно определить параметры фасадной теплоизоляции. Введя стандартный набор исходных данных, пользователь получает итоговую спецификацию предлагаемого набора материалов для устройства теплого фасада.

Дополнительно сервис Основит позволяет определить расход любого материала из своей производственной линейки . Преимуществом такого расчета является то, что результаты выдаются с привязкой к фасовочным единицам товара. Например, выбрав в меню категорий продукции «Смеси для пола» стяжку Стартлайн FC41 Н, указав толщину ее нанесения и общую площадь поверхности, пользователь узнает, сколько мешков сухой смеси ему потребуется.

2. Расчет технической изоляции

2.1. Калькулятор расчета технической изоляции от Isotec

Isotec–торговая марка известной международной компании«Сен Гобен», под которой выпускается линейка технической изоляции. Эти материалы применяются для противопожарной обработки строительных конструкций, термической изоляции трубопроводов отопления и кондиционирования, а также промышленных емкостных сооружений.

Сайт компании предлагает выполнить расчет тепловых характеристик системы при помощи бесплатной онлайн-программы http://calculator.isotecti.ru/ . Калькулятор работает в соответствии с регламентом СП 61.13330.2012 (тепловая изоляция для оборудования и трубопроводов). Расчет выполняется на основании заданных критериев: температура поверхности трубопровода, транспортируемого потока, разница температурных характеристик по длине и так далее. Требуемые условия задаются пользователем в меню сайта.

После этого необходимо выбрать один из предлагаемых вариантов устройства теплоизоляции Isotec (например, цилиндры для трубопроводов). Программа автоматически определит толщину материала.

2. 2. Таким же образом можно произвести и расчет теплоизоляции трубопроводов с помощью уже знакомого сервиса Paroc http://calculator.paroc.ru/new/ . Все расчеты выполняются в соответствии с СП 61.13330.2012 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов (актуализированная редакция СНиП 41-03-2003). С его помощью можно подобрать оптимальные характеристики и тип технической изоляции. Система включает в себя различные методы расчета – по плотности теплового потока, его температуре, для предотвращения замерзания жидкости и т. д. Чтобы произвести расчет толщины теплоизоляции трубопроводов, нужно выбрать метод, ввести необходимые данные (диаметр, материал, толщина трубопровода и т.д.), после чего программа сразу же выдаст готовый результат. При этом, учитываются различные важные факторы – температура содержимого трубопровода, окружающей среды, величина механической нагрузки на трубопровод и другие. В результате, калькулятор расчета теплоизоляции трубопроводов определит толщину и объем утеплителя.

3. Расчет кровли

Расчет материалов кровли онлайн можно выполнить на специализированном ресурсе металлочерепицы http://www.metalloprof.ru/calc/ . Для этого необходимо выбрать форму крыши, указать ее основные размеры и определить тип кровельного материала. Программа выдаст расход металлочерепицы, количество коньков, карнизов и крепежных элементов. В результате будет высчитана стоимость материала в соответствии с актуальным прайс-листом поставщика.

4. Калькулятор для расчета сэндвич- панелей

Если вам необходимо рассчитать сэндвич панели, требуемые для строительства определенного здания, то сделать это также можно онлайн, при помощи бесплатных калькуляторов. Вполне удобным и эффективным считается сервис Теплант, который предлагает пользователю функцию онлайн-калькулятора для примерного расчета размеров сэндвич панелей http://teplant.ru/calculate/ и других параметров (количество панелей и прочих элементов, расходных материалов). Это универсальный сервис, при помощи которого вы легко сможете рассчитать как стеновые сэндвич панели , так и кровельные сэндвич панели . Для расчета необходимо указать тип кровли здания, его габариты, выбрать цвет панелей и их вид (стеновые, кровельные).

Программа определит количество материала, крепежных и фасонных элементов, а также рассчитает их стоимость.

5. Калькулятор расчета каменных конструкций

5.1. Расчет газобетона

Что же касается такого популярного направления, как расчет газобетона онлайн, то для этой операции вы найдете немало подходящих сервисов в сети Интернет. К примеру, это онлайн-калькулятор газобетона http://stroy-calc.ru/raschet-gazoblokov , при помощи которого можно легко рассчитать количество газобетонных или газосиликатных блоков, необходимых для строительства объекта. При этом, учитываются все необходимые параметры – длина, ширина, плотность, высота и т. д, позволяя быстро вычислить расчет газобетона на дом. Аналогичный сервис можно найти и на многих других сайтах производителей стройматериалов. Например, калькулятор расчета газобетона от компании Bonolit предоставит вам целый перечень результатов – количество блоков в единицах и м3 и даже количество мешков клея.

­­­

Компания Bonolit, специализирующаяся на производстве автоклавного аэрированного бетона (газобетон) для удобства клиентов предоставляет бесплатный сервис по определению объема работ при кладке стен дома. Расчетная программа доступна по адресу : http://www.bonolit.ru/raschet-gazobetona/

В качестве исходных данных калькулятор запрашивает габариты дома, длину внутренних несущих стен, этажность, тип перекрытий, размеры и количество проемов. Результат вычислений предоставляется в виде спецификации материалов и их сметной стоимости. При этом имеется возможность тут же отправить заказ на закупку газобетона.

5.2. Расчет для стен из кирпича

Онлайн-сервис Stroy Calc http://stroy-calc.ru/raschet-kirpicha/ осуществляет расчет стройматериалов для кладки стен дома. Параметры могут определяться для стен из кирпича, строительных блоков, бруса и бревен. Например, при возведении кирпичной постройки в качестве исходных данных необходимо задать периметр, высоту и толщину стен, количество и размеры проемов, а также стоимость единицы материала. Программа определит расход кирпича в штуках и кубах, его стоимость, а также необходимый объем раствора. При этом будет указан вес стен для расчета фундамента. Сервис также позволяет подобрать тип и количество утеплителя. Для этого при определении параметров стен необходимо установить галочку в соответствующем месте.

5.3 Калькулятор теплых блоков Wienerberger

Всемирно известный бренд Wienerberger, лидер по производству теплой керамики, предлагает на своем сайте определить расход строительных блоков Porotherm http://www.wienerberger.ru/инструментарий/расчёт-расхода-блоков . Для расчета необходимо ввести размеры стен дома, указать габариты проемов, их количество.

Программа подберет возможные варианты кладки и выдаст расходы блоков различных параметров. Результат такого расчетабудет носить ориентировочный характер, но для составления предварительной сметы строительства этих данных будет вполне достаточно. Для уточнения объемов работ ресурс предлагает связаться со специалистом компании.

Итак, в данной статье мы рассмотрели наиболее удобные и популярные онлайн-сервисы, предназначенные для расчета строительных материалов. Стоит отметить, что каждый из них является бесплатным, а также имеет удобный современный интерфейс. Все эти ресурсы разработаны в виде подробных калькуляторов, размещенных прямо на страницах сайтов. Таким образом, вы сможете легко и быстро произвести требуемые вам вычисления.

Калькулятор теплопроводности окон уменьшит теплопотери

1 Ноя 2016 г.

Основными источниками теплопотерь в помещении являются стены, крыша и окна. Для уменьшения теплопотерь через окна и создания в помещении комфортного микроклимата разработан Калькулятор теплопроводности. Подробнее о новинке в материале ОКНА МЕДИА. 

Интересный маркетинговый ход предложила компания RollTech-ALUPROGROUP выпустив на оконный рынок программное обеспечение позволяющее в режиме онлайн рассчитать теплопроводность окна.

Калькулятор теплопроводности WinUw значительно облегчает задачу производителям пластиковых окон при выборе комплектующих, а также позволяет вычислить и устранить собственные недоработки производства. А покупателям, в свою очередь, получить качественные теплые пластиковые окна.

Ссылка на приложение: http://www.winuw.de/rolltech/

Калькулятор теплопроводности пластикового окна

Калькулятор мгновенно вычисляет показатели теплопроводности окна – Uw, сопротивления теплопроводности – Rw, линейного коэффициента теплопроводности краевой зоны окна – Psi. Для расчета необходимо задать параметры материала рамы, тип и геометрию оконной системы, толщину и тип стеклопакета, ее размеры, температурные показатели внутри и снаружи помещения, указать какой спейсер использован в стеклопакете.

Примечательно, что в списке предложенных спейсеров указаны только дистанционные рамки производства RollTech and ALUPRO и рамки из алюминия для наглядного сравнения показателей. Такой нюанс играет и своего рода рекламную функцию производителя спейсеров для стеклопакетов, предлагая оконным компаниям превосходную программу расчета при условии использования продукции RollTech and ALUPRO.То есть воспользоваться калькулятором теплопроводности могут только оконные компании, использующие продукцию разработчика калькулятора.


Фото: интерфейс WinUw в мобильном приложении

Калькулятор доступен на сайте компании, а также для бесплатного скачивания в GooglePlay и AppleStore для смартфонов. Мобильность программы позволяет специалистам оконных компаний наглядно демонстрировать преимущества оконных систем в любое время и в любом месте. Использование и скачивание WinUw предлагается на бесплатной основе. 

Вычислить энергосберегающие окна очень просто

Программное обеспечение нацелено на производителей пластиковых окон и стеклопакетов, технических специалистов строительных компаний. Благодаря программе, производители пластиковых окон смогут подобрать комплектующие для окон, обеспечивающие конструкции оптимальные коэффициенты теплопроводности, повысить энергоэффективность окон. Рядовому потребителю пластиковых окон сориентироваться в показателях будет достаточно сложно, учитывая ряд технических нюансов.

Минусом новинки является ограниченность доступных видов дистанционных рамок для расчета теплопроводности окна. Это может стать следующим шагом для развития программного обеспечения калькулятора.

Источник: http://www.oknamedia.ru


Уравнения теплопроводности стенки и калькулятор

Связанные ресурсы: передача тепла

Уравнения теплопроводности стенки и калькулятор

Теплотехника
Термодинамика
Инженерная физика

Теплопроводность через стены уравнения и калькулятор.

Для ВСЕХ калькуляторов требуется Premium Membership

Предварительный просмотр: Калькулятор теплопроводности через стену

Изменение теплопроводности материала в зависимости от температуры в интересующем диапазоне температур часто может быть аппроксимировано как линейная функция и выражено как:

Где:

k(T) = Изменение теплопроводности (Вт/м • K)
β = Температурный коэффициент теплопроводности (K -1 )
k o = Теплопроводность (Вт/м • K)
T = температура (К)

Средняя теплопроводность

Пример Теплопроводность через стену с k(T )

высотой 2 м и 0.Бронзовая пластина шириной 7 м и толщиной 0,1 м. Одна сторона пластины поддерживается при постоянной температуре 600 К, а другая сторона поддерживается при 400 К. Можно предположить, что теплопроводность бронзовой пластины изменяется линейно в этом диапазоне температур как k (T) = k o (1 βT,), где k o = 38 Вт/м · K и β 9,21 10 -4 K -1 . Пренебрегая краевыми эффектами и предполагая установившийся одномерный теплообмен, определить скорость теплопроводности через пластину.

Предположения:

1 Теплопередача считается стационарной и одномерной.
2 Теплопроводность изменяется линейно.
3 Отсутствует тепловыделение.

поэтому

Тогда коэффициент теплопроводности:

Где:
A = Площадь (м 2 ) = В x Ш
L = толщина (м)

измерений теплового потока по сравнению со стандартными предположениями

Приблизительно 5.В Англии существует 7 миллионов домов со сплошными стенами, что составляет 25% жилого фонда (CLG, 2012b). Подавляющее большинство этих жилых домов не имеют никакой изоляции стен и представляют собой реальную проблему для достижения целей по энергоэффективности, установленных правительством Великобритании. Английское обследование жилищного строительства (EHS) определяет строительство со сплошными стенами как здание, внешние несущие стены которого выполнены из кирпича, блоков, камня или кремня без полостей (DCLG, 2012). Известно, что жилища со сплошными стенами имеют более низкие уровни энергоэффективности и, скорее всего, будут иметь более низкую температуру в помещении, чем более новые жилища, построенные с полыми стенами.Предложения по повышению энергоэффективности домов со сплошными стенами включают внутреннюю или внешнюю изоляцию, замену остекления, защиту от сквозняков и модернизацию системы отопления (Dowson, Poole, Harrison, & Susman, 2012; Lowe, 2007). Одной из основных проблем в случае проведения этих мер по повышению энергоэффективности является неопределенность в отношении влияния этих мер на спрос на энергию и тепловой комфорт (Dowson et al., 2012; Kelly et al., 2013). Эта неопределенность связана с пробелом в понимании того, как разнообразие физических характеристик сплошных стен влияет на их тепловые характеристики, а также из-за социально-технических взаимодействий между жилищными системами со сплошными стенами и жильцами дома.Кроме того, этот пробел также означает, что моделирование энергопотребления, используемое для прогнозирования потенциальной экономии, недостаточно отражает эту неопределенность, и ему препятствуют устаревшие или неверные предположения о физических характеристиках и действиях жильцов, характерных для жилищ со сплошными стенами.

Строительство домов со сплошными стенами

В Англии переход к использованию кирпичных конструкций со сплошными стенами начался во время великой перестройки с середины 16 века (Hoskins, 1953). В современном английском жилом фонде подавляющая часть жилищ со сплошными стенами, построенных в основном из кирпича, возникла в результате роста населения с середины 18 века до начала Первой мировой войны (примерно в шесть раз с 1750 по 1900 год). ).В дополнение к росту городского населения расширение строительства полнотелого кирпичного жилья стало возможным по ряду причин, в том числе: улучшение промышленного производства кирпичной массы за счет улучшения смесительных и формовочных машин, отмена налога на кирпич в 1850 г. , наряду с улучшенной добычей глубоких глин, что позволило получить прочные и плотные кирпичи. Как правило, эти дома были построены с кирпичными стенами толщиной 9 дюймов (примерно 230  мм) или больше, которые поддерживали двухэтажные конструкции.Сплошные стены оставались наиболее распространенной конструкцией для бытового сектора до британского жилищного бума 1920-х и 1930-х годов. В этом контексте особую озабоченность вызывают жилища со сплошными стенами, поскольку, по оценкам, 70% таких зданий имеют стены толщиной всего 9 дюймов и обладают плохими тепловыми характеристиками (DCLG, 2012).

Жилые дома со сплошными стенами представляют собой ключевую проблему для политики Великобритании в области энергетики и строительства. Британские национальные цели декарбонизации на 2050 год предусматривают сокращение выбросов на 80% по сравнению с уровнем 1990 года во всех секторах экономики (DECC, 2009).Ключевые политические документы и подтверждающие их исследования показывают, что к 2050 году строительный сектор должен быть почти полностью обезуглерожен, чтобы выполнить эти юридически обязывающие цели (UK CCC, 2010; Usher & Strachan, 2011). По оценкам, жилища со сплошными стенами выбрасывают примерно 45 МтCO 2 в год, или 36% от общего объема выбросов. Комитет Великобритании по изменению климата (UK CCC) подсчитал, что к 2022 году потребуется утеплить 2,3 миллиона домов со сплошными стенами, чтобы выполнить промежуточные цели по изменению климата (UK CCC, 2012).

Дома со сплошными стенами классифицируются как дома, трудно поддающиеся обработке (HTT) из-за сложности применения стандартных мер по повышению энергоэффективности (DEFRA, 2008). Изоляция сплошных стен (SWI) применяется либо в качестве внутренней изоляции, которая может состоять из теплоизоляционных ламинатов, систем стоек, воздухопроницаемой натуральной изоляции и изоляционной краски, либо в качестве внешней изоляции, состоящей из изолирующей штукатурки и/или сборного дождевого экрана и облицовки. Влияние теплоизоляционных сплошных стен на потребление энергии зависит от ряда областей неопределенности, связанных с: предполагаемыми физическими характеристиками, используемыми при моделировании; проблемы проектирования и установки, которые часто снижают производительность SWI; роль SWI в изменении тепловых потерь всего здания, включая вентиляцию; как добавление SWI влияет на работу систем отопления и тепловой комфорт жильцов; и дополнительные возможности, созданные для «получения комфорта».

Поскольку сплошные стены составляют большую часть выбросов CO 2 зданий Великобритании, связанных с теплом, и, как известно, являются дорогими и трудными для изоляции, существует значительный интерес в установлении надежного понимания их тепловых характеристик. Наиболее широко используемая оценка значения U – мера теплопроводности – свойства твердой стены в Великобритании составляет 2,1 Wm −2  K −1 , которая содержится в руководствах, опубликованных Чартерным институтом Building Services Engineers (CIBSE) (2006 г.) и используется в Стандартной процедуре оценки Великобритании (SAP) и сокращенном SAP (RdSAP) (BRE, 2012 г.), которые представляют собой методологии оценки спроса, основанные на Модели внутренней энергии Исследовательского центра зданий (BREDEM). ) модель (Андерсон и др., 2007). И SAP, и BREDEM являются моделями, совместимыми со стандартом ISO 13790:2008 (ISO, 2008), при этом SAP используется для выполнения требований Великобритании по внутренней энергетической сертификации в соответствии с Директивой Европейского Союза об энергетических характеристиках зданий (Европейская комиссия, 2008).

Основные допущения и алгоритмы SAP составляют основу доказательной базы, на основе которой оцениваются и формулируются политики Великобритании в отношении внутренней энергетики. Несколько исследований чувствительности SAP выявили важность значений Wall U при определении оценок SAP.Например, Stone, Shipworth, Biddulph и Oreszczyn (2014) продемонстрировали, что эффективность системы отопления, значение U внешней стены и геометрия жилища составляют примерно 75% наблюдаемой дисперсии в рейтинге энергоэффективности газовых центральных тепловых пунктов. в Англии. Ключевой областью неопределенности является значение U сплошной стенки, которое SAP использует в качестве допущения по умолчанию. Лоран и др. (2013) отметили, что аналогичные ограничения применяются к нормативным расчетам, используемым в других странах Европейского Союза.

Появляется все больше свидетельств того, что значения U для твердых стен намного ниже, чем предполагалось ранее (Baker, 2011; Rye & Scott, 2012). Можно предложить ряд гипотез, касающихся толщины стенок, теплопроводности, содержания влаги, смешанных материалов, воздушных полостей, коэффициентов поверхностной теплопередачи и других, чтобы объяснить эти различия. Однако очевиден пробел в знаниях о том, как вариации в конструкции сплошных стенок заготовки влияют на тепловые характеристики.

Таким образом, предполагаемые значения U сплошных стен в Великобритании являются значительным источником неопределенности при оценке энергосбережения и сокращения выбросов углерода, а также при оценке инвестиционной экономики SWI. Растущий объем данных о разнообразии характеристик сплошных стен в Великобритании ставит под сомнение текущие оценки воздействия развертывания SWI на национальный спрос на энергию. Если тепловые характеристики сплошных стен в Великобритании в действительности выше, чем предполагалось на сегодняшний день, то преимущества SWI в области энергосбережения и обезуглероживания на самом деле ниже, чем ожидалось, что снижает ценность SWI в достижении целей Великобритании по смягчению последствий изменения климата. .Еще одно потенциальное воздействие связано с сертификацией энергоэффективности зданий в Великобритании. Большое количество сертификатов энергоэффективности (EPC) могло быть подготовлено с использованием неточных оценок значений U для сплошных стенок, в результате чего свойства сплошных стенок могут иметь ошибочные данные как о текущих энергетических характеристиках, так и о потенциале их улучшения.

свойства\коэффициент теплопередачи – calculate.org


Что такое коэффициент теплопередачи?

В химическом и машиностроении коэффициент теплопередачи используется для расчета теплопередачи между жидкостью и твердым телом, между жидкостями, разделенными твердым телом, или между двумя твердыми телами, и является обратным значением теплоизоляции .Коэффициент теплопередачи измеряется в единицах СИ Вт/(м 2 К) и рассчитывается следующим образом:

ч = ∆Q/(A * ∆T * ∆t)

, где h — коэффициент теплопередачи, ∆Q — тепловложение в систему или потери тепла, A — площадь поверхности, на которую передается тепло, ∆T — разница температур между продаваемой поверхностью и окружающей средой, ∆t — изменение во времени, включающее период времени, в течение которого происходила передача тепла.

В зависимости от способа передачи тепла коэффициент теплопередачи рассчитывается различными способами.Большинство твердых веществ имеют известную теплопроводность, которую можно использовать в качестве основы для расчета коэффициента теплопередачи. Очень распространенной инженерной проблемой является передача тепла между жидкостью и твердой поверхностью. Наиболее распространенный способ сделать это – разделить теплопроводность конвекционной жидкости на шкалу длины. Также принято вычислять коэффициент с числом Нуссельта (одна из ряда безразмерных групп, используемых в гидродинамике).

В условиях принудительной конвекции (тип теплопередачи, при котором движение жидкости создается внешним источником, а не просто плавучестью нагретой жидкости) можно определить коэффициент теплопередачи с помощью корреляции Диттуса-Бельтера.Это может быть полезно при проектировании теплообменников, которые представляют собой устройства, предназначенные для передачи тепла от одной среды к другой в коммерческих целях. Одним из примеров теплообменника является радиатор вашего автомобиля, но есть и много других. Теплообменники используются в холодильной технике, кондиционировании воздуха, химическом производстве и отоплении помещений, и это лишь некоторые из них. Хотя корреляция Диттуса-Бельтера не совсем точна, она полезна для некоторых приложений и, по оценкам, имеет точность в пределах 15 процентов.Используя соотношение Диттуса-Бельтера, коэффициент теплопередачи можно рассчитать следующим образом, используя две дополнительные безразмерные группы, число Рейнольдса и число Прандтля:

h = (k w /D H )*Nu

, где k w — теплопроводность жидкости, D H — гидравлический диаметр, а Nu — число Нуссельта, которое определяется следующим уравнением:

Nu = 0,023*Re 0,8 *Pr n

В этом уравнении Re — число Рейнольдса, которое равно:

Re = (м*D H )/(мк*А)

А Pr — число Прандтля, равное:

Pr = (C p * μ)/k w

Для числа Рейнольдса m равно массовому расходу, а A — площадь поперечного сечения потока, взятого из трубы.Для числа Прандтля C p равно теплоемкости (при условии постоянного давления), и в обоих уравнениях μ представляет собой вязкость рассматриваемой жидкости. Число Рейнольдса является мерой относительной важности вязких и инерционных сил (которые вызывают турбулентность). Когда у нас есть все эти факторы, мы можем получить достойную оценку скорости теплопередачи через теплообменник определенного типа, который мы планируем разработать.

Уравнение для скорости теплообмена Q записывается следующим образом:

Q = 1/((1/ч) + (t/k)) А ΔT

, где t — толщина стенки, через которую передается тепло, A — площадь переноса, k — коэффициент теплопроводности среды.

Теплообменники похожи на электрические цепи в нескольких смыслах. Тепловой поток аддитивен по параллельным «контурам» и обратно аддитивен по последовательно включенным процессам теплопередачи. Таким же образом работает и коэффициент теплопередачи. Для процессов теплопередачи, соединенных параллельно, общее значение h равно:

h = h 1 + h 2 + h 3 + … + h n

, где каждый подпроцесс имеет свой коэффициент теплопередачи.Для последовательно соединенных процессов теплообмена уравнение записывается так:

ч = 1/ч 1 + 1/ч 2 + 1/ч 3 + … + 1/ч n

Добавьте эту страницу в закладки своего браузера с помощью Ctrl и d или с помощью одного из этих сервисов: (откроется в новом окне)

Конвертер теплопроводности • Термодинамика — теплота • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер массы Сухой объем и общие измерения для приготовления пищиКонвертер площадиКонвертер объема и общего измерения для приготовления пищиКонвертер температурыПреобразователь давления, напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыПреобразователь силыПреобразователь силыПреобразователь времениПреобразователь линейной скорости и скоростиУгл КонвертерКонвертер топливной экономичности, расхода топлива и экономии топливаКонвертер чиселКонвертер единиц хранения информации и данныхКурсы обмена валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиПреобразователь угловой скорости и частоты вращенияПреобразователь ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объема Горение (на массу) Конвертер Удельная энергия, Теплота сгорания (на объем) Конвертер erКонвертер температурного интервалаКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер теплового сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиПлотность теплоты, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объемного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер массового потокаКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер абсолютной вязкости KS Конвертер натяженияПреобразователь проницаемости, проницаемости, паропроницаемостиПреобразователь коэффициента пропускания паров влагиПреобразователь уровня звукаПреобразователь чувствительности микрофонаПреобразователь уровня звукового давления (SPL)Преобразователь уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемПреобразователь яркостиПреобразователь силы светаПреобразователь освещенностиПреобразователь разрешения цифрового изображенияПреобразователь частоты и длины волныПреобразователь оптической мощности (диоптрий) в фокусное расстояниеОптическая мощность ( диоптрия) → Увеличение (X) КонвертерПреобразователь электрического зарядаЛинейный преобразователь плотности зарядаПреобразователь плотности поверхностного зарядаКонвертер объемной плотности зарядаПреобразователь электрического токаПреобразователь линейной плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь удельного сопротивленияПреобразователь электрической проводимостиПреобразователь электрической проводимостиПреобразователь емкостиПреобразователь индуктивности Ватт и другие единицы измерения. Преобразователь магнитодвижущей силы. Преобразователь напряженности магнитного поля. Преобразователь магнитного потока.Преобразователь радиоактивного распадаПреобразователь радиационного воздействияИзлучение. Конвертер поглощенной дозыКонвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер типографских единиц и единиц цифровой обработки изображений Конвертер единиц измерения объема пиломатериаловКалькулятор молярной массыПериодическая таблица

Обзор

Теплопроводность — это свойство объекта, позволяющее теплу проходить через него. Это свойство не зависит от размера объекта. Однако это зависит от температуры. Чем выше теплопроводность материала — тем больше теплопередача.Например, теплопроводность шерсти гораздо ниже, чем у металла, поэтому, если ребенок облизывает рукавичку, находясь на улице в минусовую температуру, с ним ничего не случится. Если она решит лизнуть металлическую дверную ручку, тепло от ее языка быстро передастся металлу, и жидкость на языке, скорее всего, замерзнет, ​​а весь язык прилипнет к ручке.

Теплопроводность имеет множество применений в технике и в быту. Он используется для регулирования температуры тела, приготовления пищи и, среди прочего, для того, чтобы сделать жизнь людей комфортной.

Использование для теплопроводности

Высокая теплопроводность важна при жарке или приготовлении на гриле котлет для гамбургеров, и иногда их готовят на гриле прямо на металлической решетке с небольшим количеством масла, чтобы они не прилипали к решетке. Воспроизведено с разрешения автора.

Теплопроводность на кухне

Теплопроводность очень важна при приготовлении пищи. Поскольку металлы хорошо проводят тепло, но могут выдерживать высокие температуры, их используют для изготовления кастрюль и сковородок.Когда на источник тепла ставится металлическая кастрюля, она готовит пищу, передавая это тепло еде. Когда нужно контролировать общую проводимость, ее можно уменьшить, выбрав кастрюлю из разных материалов или изменив способ приготовления. Например, приготовление пищи на пароварке снижает общую проводимость, потому что металлическая кастрюля, имеющая непосредственный контакт с теплом, имеет внутри менее проводящую воду, и тогда в воде оказывается другая кастрюля с едой. Максимальная температура внутреннего контейнера не должна превышать 100°C (212°F), точку кипения воды.Это хорошо работает с продуктами, которые легко подгорают или не должны кипеть, например, с шоколадом.

Медная посуда

Медь и алюминий — это металлы с очень хорошей теплопроводностью, при этом медь лучше, но дороже. Оба они используются для приготовления пищи, но некоторые продукты вступают в реакцию с этими металлами, и это может придать еде металлический привкус. Это особенно проблема с кислой пищей. Эти горшки также нуждаются в регулярном уходе, особенно медные. Из-за этого более распространены горшки из нержавеющей стали с меньшей проводимостью.

Дориа, приготовленная в духовке в керамической посуде для запекания. Воспроизведено с разрешения автора.

Для разных видов приготовления пищи требуется разная теплопроводность в зависимости от желаемого эффекта. Например, кипячение предполагает меньшую проводимость, чем жарка. Это можно контролировать, выбирая посуду, но также помогает регулировка проводимости пищевых продуктов. Например, контроль количества масла, используемого для жарки, влияет на теплопроводность.Количество другой жидкости в кастрюле также имеет значение.

Рагу из осьминогов по-сицилийски, приготовленное в жидком соусе. Важно уменьшить теплопроводность кастрюли, в которой она варилась, и для этого используется жидкость. Воспроизведено с разрешения автора.

Не все материалы, используемые для изготовления посуды, обладают высокой теплопроводностью. Керамика, например, не так хорошо проводит тепло, как металлы. Главное их достоинство — хорошее удержание тепла — иногда это важнее хорошей теплопроводности.

Некоторые повара предпочитают готовить заварной крем на пароварке, чтобы обеспечить низкую теплопроводность. Воспроизведено с разрешения автора.

Печь также является хорошим примером использования теплопроводности. Нагреватели электрической плиты, например, сделаны из металлов с высокой проводимостью, чтобы они хорошо передавали тепло в кастрюлю.

Во избежание ожогов люди держат металлические кастрюли и крышки с высокой электропроводностью за ручки, изготовленные из пластика и других материалов с низкой теплопроводностью.Прихватки используются по той же причине.

Материалы с низкой теплопроводностью используются для поддержания постоянной температуры пищи в течение длительного времени. Например, отправляясь в поездку или обедая на работу или в школу, человек может захотеть, чтобы суп или кофе оставались горячими. Изолированная переносная фляга или чашка очень полезны в этой ситуации. Он сохраняет пищу горячей (или холодной), поскольку пространство между его стенками заполнено материалами с низкой теплопроводностью. Некоторые примеры изоляции включают наличие слоя воздуха, захваченного между внешней и внутренней стенами, или пенополистирола.Кофейные чашки и контейнеры на вынос также изготавливаются из пенополистирола, чтобы предотвратить утечку тепла в окружающую среду и сохранить напитки или еду горячими. Эта изоляция также защищает руки от ожогов. В переносной термосе (известной под торговой маркой Thermos) очень мало воздуха между двумя стенками, что еще больше снижает теплопроводность.

Теплопроводность для сохранения тепла

Мы используем материалы с низкой теплопроводностью, чтобы предотвратить утечку тепла из нашего тела.Шерсть, синтетические шерстяные материалы и перья — вот некоторые примеры. Животные и птицы обычно покрыты мехом и перьями с низкой проводимостью. Мы используем эти продукты животного происхождения или производим аналогичные синтетические материалы для изготовления одежды и обуви для зимы, а также делаем одеяла для сна, потому что температура нашего тела падает, когда мы спим, и нам нужно дополнительное тепло. Также удобнее использовать одеяло, чем термоодежду, потому что оно менее ограничивающее, но в некоторых экстремальных условиях тепловая одежда необходима, потому что одеяло обычно не прикрепляется к простыням, поэтому, если мы двигаемся во время сна, это может привести к простуде. воздух через щели.

Ледяной подсвечник по обету

Проблема с холодным воздухом заключается в том, что если его не ограничивать, воздух может свободно перемещаться, и теплый воздух покидает наше тело и заменяется холодным. Когда движение воздуха ограничено, например, в термочашках, он работает как хороший изолятор из-за своей низкой теплопроводности. Животные также используют это свойство воздуха в дополнение к указанным выше изоляторам. Например, когда становится холодно, мы можем увидеть птиц с взъерошенными перьями.Это позволяет им задерживать воздух внутри своих перьев и мешать ему двигаться. Такая дополнительная прослойка повышает их теплоизоляцию и сохраняет тепло даже в холодную погоду. У людей тоже есть этот механизм — у нас мурашки по коже, когда нам холодно, хотя он уже не эффективен, потому что мы потеряли свой мех в процессе эволюции.

Снег имеет относительно низкую теплопроводность и является естественным изолятором.

Снег и лед также имеют относительно низкую теплопроводность и являются естественным изолятором.Внутри снега часто находится воздух, что обеспечивает еще лучшую изоляцию, поскольку теплопроводность воздуха ниже, чем у снега. И лед, и снег предохраняют растения в земле от замерзания. Животные иногда зимуют в снежных пещерах. Люди, которые ходят пешком по снегу, иногда делают то же самое. Из льда строили жилища с древних времен, изо льда строят увеселительные заведения и гостиницы. Они часто обогреваются огнем, а ночью люди используют меха и синтетические спальные мешки.Посетители, которые останавливались там, сообщают, что им было комфортно и тепло во сне, хотя обычно они не рекомендуют вставать ночью с кровати, чтобы пойти в ванную. Из-за низкой теплопроводности льда из него также можно делать вотивные подсвечники, и в сети есть много фото и видео мастер-классов, как это сделать.

Регулирование внутренней температуры животных и человека

Типичная температура белохвостого оленя поддерживается на уровне от 311,4 К до 313.3К или от 38,2°С до 40,1°С при температуре окружающей среды от –38 до +34°С. Белохвостый олень в Миссиссоге, Онтарио

Телам животных и людей необходимо поддерживать постоянную температуру в очень небольшом диапазоне, чтобы гарантировать, что их внутренние процессы протекают гладко. Кровь и другие внутренние жидкости, а также ткани обладают разной теплопроводностью. В зависимости от температуры окружающей среды люди и животные могут увеличивать или уменьшать количество крови, циркулирующей по всему телу или частям тела, для поддержания этой постоянной температуры.Количество крови для циркуляции регулируется расширением или сужением кровеносных сосудов. Теплопроводность самой крови можно регулировать, изменяя ее толщину.

Другое применение

Людям часто нравится отдыхать в жарких местах, таких как парилки или сауны, но когда они хотят сесть, они не могут сесть на предметы с высокой теплопроводностью, такие как металлы, потому что материалы с высокой проводимостью не могут приспособиться к телу температура достаточно быстро, и сидеть на них больно.Дерево и другие материалы с низкой электропроводностью могут быстрее приспосабливаться к температуре тела, поэтому их часто используют в саунах. Люди также часто защищают голову от жары, надевая в бане шерстяные шапки. Турецкие бани, известные как хамамы, поддерживают более низкую температуру внутри, поэтому в зонах отдыха используется более проводящий камень.

Эти обезьяны-макаки наслаждаются отдыхом в горячих источниках под открытым небом в Японии зимой. Воспроизведено с разрешения автора.

Некоторые традиционные бани, например, японские горячие источники или онсэны, находятся снаружи.Поскольку человеческое тело хорошо изолировано жиром, который имеет относительно низкую теплопроводность, люди могут наслаждаться этими ваннами с горячей водой, даже если наружная температура ниже нуля. Это чудесное свойство тела открыли не только люди: обезьяны-макаки также с удовольствием купаются зимой в природных горячих источниках.

Теплопроводность обычных материалов

Материал Теплопроводность, Вт/м·K
Пенополиуретановые листы 004
Пенополистирол 0,04
Минеральная вата 0,05
Шерстяной войлок 0,05
Timber 0,15
ДСП 0,20
Гипсовый Доска 0.35
Вода на 20 ° C 0,60289
Керамический кирпич 0.67
Камень 1.40
Бетон 1,75
Сталь 52
Латунь 110
Алюминиевый 230
Медь 380
Серебро 406
Бриллиант 1,000

Ссылки

Эта статья была написана Екатериной Юрий

У вас есть трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Разместите свой вопрос в TCTerms и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.ТЕГИ}} {{$элемент}} {{l10n_strings.ПРОДУКТЫ}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.ЯЗЫК}} {{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.АВТОР}}

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}} {{l10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

РУКОВОДСТВО ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ

2.1. Инициализация и определение системы

Все молекулярно-динамические расчеты в этой статье выполнены с использованием LAMMPS [14, 15]. Программа принимает инструкции и входные параметры для моделирования через входной скрипт, пример которого приведен ниже. Первые разделы, которые включают создание и уравновешивание моделирующей ячейки, типичны для большинства моделей EMD, тогда как более поздние разделы относятся к методу G-K для определения равновесной теплопроводности. Полное описание всех параметров ввода LAMMPS выходит далеко за рамки этой работы, и один из них можно найти в руководстве и на веб-сайте LAMMPS (http://lammps.sandia.gov/doc/Manual.html) для более подробного описания каждого варианта.

Units    metal

atom_style    full

Первая команда указывает единицы измерения, которые LAMMPS будет использовать для ввода и вывода (т.е. Команда atom_style указывает атрибуты, которые будут установлены для атомов. В этом случае устанавливается «полный», который включает в себя молекулярные и межатомные силы, которые устанавливаются в более позднем разделе. Он также включает атрибут заряда, который необходим для потенциала, используемого в этом расчете.Обратите внимание, что знак доллара ($) обозначает ранее определенную переменную в LAMMPS.

Переменная T равна 300 # Температура

Переменная KB равна 1.3806504E-23 # [J / K] Bultzmann

Переменная EV2J равна 1.6E-19 # эВ в джоуль

переменная A2m равна 1,0e-10      # ангстрем в метр

переменная 1     901    0e-12      # пикосекунды в с

переменная преобразовать равно как переменные, чтобы их можно было повторно использовать позже в расчетах. Это необязательно; однако установка этих переменных является хорошей практикой и может уменьшить несоответствия из-за человеческой ошибки. Здесь необходимо позаботиться о том, чтобы единицы измерения были согласованы на протяжении всей симуляции и правильно относились к единицам, которые устанавливаются с помощью команды единиц измерения.

Следующие разделы определяют размер, форму и содержимое ячейки моделирования. 3-метровая ячейка с периодическими граничными условиями в x , Z , Z , Z , Z Направления установлены через следующие команды:

Размер 3

Граница PPP

Далее задаются решетка Браве и параметры решетки. Атомы металлов UO 2 , ThO 2 и PuO 2 естественным образом находятся в гранецентрированной кубической решетке с постоянными решетки (т.например, a 0 на рис. 1) в диапазоне от 5,39 Å [3] до 5,47 Å [16], рис. 1. Для простоты мы введем здесь приблизительное значение (через переменную ${len}), так как оно выступает в качестве отправной точки и будет уточняться позже во время уравновешивания системы. Однако важно, чтобы входной параметр решетки был достаточно близок к равновесному значению, так как неправильные значения могут увеличить время расчета равновесия или привести к неправильным структурам.

переменная    длина равна 5.42

решетка    ГЦК ${len}

Рис. 1.

Рис. 1. Подрешетки актинидов и кислорода [17]. вводится посредством первого определения блочной области с именем box, состоящей из 10 единиц решетки в направлениях x , y и z . Это определяется указанием верхней (10) и нижней (0) границ для каждого направления. Затем с помощью команды create_box создается поле имитации, включающее в себя поле региона.Мы также должны указать количество типов атомов, которые будут использоваться (2, уран = 1, кислород = 2).

Регион Box Block 0 10 0 10 0 10

Create_box 2 Box

Мы можем поместить атомы металла (тип 1) в мозолевую ячейку с использованием кубической кубики ( fcc) решетка, указанная ранее:

create_atoms 1 box

Атомы кислорода занимают вставку в решетке атомов U, как показано на рисунке 1.Решетка устанавливается и размещается 8 атомов кислорода (тип 2) на элементарную ячейку с помощью следующих команд. Здесь начальный интервал и геометрия задаются параметром ${len}, а векторы-примитивы указываются после a1, a2 и a3. Каждая базисная команда задает положение атома в элементарной ячейке. Каждая элементарная ячейка в поле региона затем заполняется атомами типа 2 с помощью команды create_atoms.

решетка на заказ ${len} a1 1 0 0 a2 0 1 0 a3 0 0 1 &

    базис 0.25 0.25 0.25 &

База 0.75 0.25 0.25 &

Основа 0,25 0.75 0,25 и

Основа 0,75 0,75 0,25 и

Основа 0,25 0,25 0,75 и

Основа 0.75 0,25 0,75 и

База 0,25 0,75 Основа 0,25 0,75 0,75 и

Основа 0,75 0,75 0,75

Create_atoms 2 box

Атомные массы и заряды для каждого типа атома могут быть установлены.Заряды являются частичными и не отражают степень окисления каждого атома, а устанавливаются при оптимизации потенциала [10].

Набор Тип 1 Зарядка 2.2208

Набор Тип 2 Зарядки -1.1104

MASS 1 238.028

MASS 2 15.999

На данный момент система должна содержать идеальный кристалл UO 2 . Рекомендуется визуализировать систему, чтобы обеспечить правильность с точки зрения длины решетки, количества атомов (U и O) или любых отсутствующих элементов/зазоров и других свойств, как показано на рисунке 2.Этого можно добиться, написав файл структуры данных initial.data и визуализировав его с помощью программы визуализации, такой как OVITO [18] или VMD [19].

write_data initial.data

Рис. 2.

Рис. 2. Исходная ячейка моделирования 10 × 10 × 10 UO 2 , визуализированная с помощью Ovito. После правильной сборки кристаллической структуры пришло время определить физику что позволяет симуляции развиваться. Это достигается за счет применения межатомных потенциалов.В LAMMPS следующие команды применяют 2 наложенных потенциала (через строку pair_style): Первый — это потенциал EAM, разработанный Cooper et al. [1, 20], который содержится в файле CeThUNpPuAmCmO.eam.alloy. Здесь он применяется ко всем атомам с помощью команды pair_coeff. Функциональная форма этого потенциала содержит парный потенциал и энергетический вклад, связанный с электронной плотностью и членом вложения. Этот тип потенциала обсуждается в работе Доу и Баскеса [13]. Второй потенциал охватывает кулоновские взаимодействия, возникающие из-за парциальных зарядов атомов, и применяется к парам атомов, расстояние между которыми меньше предельного значения, содержащегося в переменной SR_CUTOFF.Последняя строка применяет дальнодействующий решатель для кулоновских взаимодействий. Здесь мы используем метод ppm [21] с относительной ошибкой в ​​силах 1,0 × 10 −5 эВ.

Переменная SR_CUTOFF равным 11.0

Pair_style Hybrid / Overlay Coul / Long $ {SR_CUTOFF} EAM / ALLOY

PARE_COEFF * * EAM / ALLOY CTHUNPPUAMCMO.EM. ALLOY UO

PARE_COEFF * * COUL / long

kspace_style pppm 1.0e-5

EMD включает в себя систему, которая находится в равновесии и включает численное решение уравнений движения атомов материала, который находится в контролируемой среде, такой как температура и давление.Во время ансамбля NPT мы поддерживаем: постоянное количество частиц, давление и температуру, где давление регулируется баростатом. В то время как в микрокононическом ансамбле NVE мы сохраняем: постоянное Число частиц, Объем и Энергию, где давление и температура не регулируются.

2.2. Уравновешивание системы — NPT

На данный момент мы определили систему и физику, которая ею управляет. Однако это статический совершенный кристалл с очень высокой симметрией и приблизительным начальным предположением для постоянной решетки.Следующие шаги включают уравновешивание моделирующей ячейки при конечной температуре. Это достигается с помощью двух этапов моделирования: ( i ) моделирование NPT для уравновешивания размера моделирующей ячейки при желаемой температуре и давлении и ( ii ) моделирование NVE для окончательной термализации и естественной эволюции фононов.

Целью фазы уравновешивания NPT является релаксация моделирующей ячейки до равновесного объема при заданных температуре и давлении.Во время этой фазы скорости атомов периодически масштабируются таким образом, что симуляция термостатируется. Это влияет на движение атомов посредством периодического изменения масштаба скорости; он препятствует естественной эволюции системы и влияет на формирование фононов. Таким образом, в интересах экономии вычислительного времени он должен быть достаточно длинным, чтобы удовлетворительно уравновесить систему, но не намного дольше. Время уравновешивания можно определить, наблюдая lx, ly или lz из файла дампа.Как только достигается равновесие lx, ly и lz, постоянная решетки не будет изменяться или колебаться с небольшим запасом. Фаза NPT уравнения установлена ​​приложениями ниже:

Переменная DT равных 0,0002

Timestep $ {dt}

Эти первые команды устанавливают переменную DT до 0,0002, что тогда установить как временной шаг (в пс). Временной шаг является одним из наиболее важных параметров в моделировании молекулярной динамики, определяющим точность и эффективность расчета.С одной стороны, если временной шаг слишком велик, большие силы могут развиваться на более легких атомах, что приводит к искусственно быстрым атомам; с другой стороны, если временной шаг слишком мал, для доступа к желаемому времени моделирования требуется больше времени вычислений. Текущий временной шаг 0,2 фс – это то, что используется в исходной потенциальной публикации. Наш предварительный расчет также показал, что большие значения временного шага приводят к искусственно горячим атомам кислорода и, следовательно, к неточным симуляциям.

thermo_style custom step temp etotal press vol lx

thermo 100

dump    0 custom npt0dump npt0dump* id type x y z

Ключевые слова thermo_style и thermo определяют данные, которые сообщаются в журнале и выходных файлах во время моделирования, и частоту, с которой они сообщаются. На этом этапе моделирования LAMMPS выводит шаг моделирования, температуру, общую энергию, давление, объем системы и длину одной стороны. Эти параметры полезны при наблюдении за уравновешиванием моделирующей ячейки во время фаз NPT и NVE. Ключевое слово dump заставляет программу периодически выводить обновленный файл структуры, в данном случае каждые 5000 тактов.Им присваивается имя npt_dump.*, где звездочка (*) заменяется номером шага, и каждый файл содержит идентификаторы атомов, типы атомов и их координаты x , y , z . Эта команда не является обязательной, и при необходимости частоту дампа можно настроить для экономии места на диске.

Перед началом симуляции каждому атому псевдослучайным образом (через случайное начальное число 456783) присваивается скорость (в распределении Гаусса), так что температура системы равна $T с помощью ключевого слова speed.Когда для значений mom и rot установлено значение yes, совокупный линейный и угловой импульс устанавливаются равными 0, что предотвращает дрейф симуляции.

speed  all create $T 456783 mom yes rot yes dist Gaussian

Изотермическо-изобарический (NPT, канонический) ансамбль, названный здесь NPT_fix, применяется через линию фиксации ниже. Здесь температура устанавливается в соответствии с содержимым переменной $T с помощью ключевого слова temp. Здесь можно применить два значения, если нужен протокол изменения температуры; однако здесь мы поддерживаем постоянную температуру.Значение 0,1 соответствует параметру демпфирования температуры, который соответствует временному интервалу, в котором скорости перемасштабируются термостатом. Ключевое слово iso запрашивает изотропный баростат, рассчитанный на 0 бар, с параметром демпфирования давления, равным 1. Коэффициент сопротивления может помочь гасить колебания, возникающие в термостате и баростате. Параметры демпфирования и коэффициент сопротивления можно регулировать для уменьшения времени уравновешивания; тем не менее, было обнаружено, что показанные здесь значения обеспечивают адекватную, стабильную общую энергию и температуру.Эти параметры выбираются на основе проб и ошибок для различных параметров демпфирования и коэффициента сопротивления. Общая энергия системы стабильна при этом

fix    NPT_fix all npt temp $T $T 0,1 iso 0 0 1 drag 0,5 количество временных шагов, в данном случае 30 000. Во время этой фазы уравновешивания следует убедиться, что температура, давление и объем системы уравновешены, как показано на рисунках 3, 4, 5 и 6.После запуска исправление NPT удаляется с помощью команды unfix, а дамп структуры удаляется с помощью команды undump.

RUN 100000

Denfix NPT_FIX

Неуспоминание NPT_DUMP

Рисунок 3.

Рисунок 3. Температура VS Timestep Сюжеты для чистого UO 2 кристалл на (а) 300 К и (б) 1000 К во время фазы NPT уравновешивания. Включены три размера ячейки моделирования (5 × 5 × 5, 10 × 10 × 10, 20 × 20 × 20).

Рисунок 4.

Рисунок 4. График зависимости давления от времени для чистого кристалла UO 2 при (а) 300 К и (б) 1000 К во время фазы NPT уравновешивания. Включены три размера ячейки моделирования (5 × 5 × 5, 10 × 10 × 10, 20 × 20 × 20).

Рисунок 5.

Рисунок 5. Графики зависимости объема от времени для чистого кристалла UO 2 при (а) 300 К и (б) 1000 К во время фазы NPT уравновешивания. Включены три размера ячейки моделирования (5 × 5 × 5, 10 × 10 × 10, 20 × 20 × 20).

Рис. 6.

Рис. 6. Графики зависимости полной энергии на атом от временного шага для чистого кристалла UO 2 при (а) 300 К и (б) 1000 К во время фазы NPT уравновешивания. Включены три размера ячейки моделирования (5 × 5 × 5, 10 × 10 × 10, 20 × 20 × 20). Изучение графиков на рисунках 3, 4, 5 и 6 показывает зависимость времени уравновешивания от обеих целей моделирования температура и размеры клеток. Температура уравновешивается относительно быстро, однако меньшие размеры ячеек приводят к более зашумленным данным. Это также верно для полной энергии, однако в небольшой моделирующей ячейке присутствуют кратковременные колебания.Давление и объем имеют тенденцию колебаться по мере того, как система приближается к своим равновесным значениям. Для уравновешивания более крупных ячеек моделирования при более высоких температурах требуется меньше временных шагов (хотя следует отметить, что более крупные ячейки моделирования требуют гораздо большего времени обработки). В идеале кратчайшее время уравновешивания желательно в интересах сохранения вычислительных ресурсов. В общем, трудно предсказать взаимосвязь между необходимым количеством временных шагов и целевой температурой и размером ячейки; и на практике необходимо тщательно следить за этими расчетными свойствами, чтобы убедиться, что система уравновешена.

2.4. Расчет теплопроводности

Метод G-K определяет теплопроводность κ из усредненной по ансамблю автокорреляции спонтанного теплового потока Дж x , возникающего во время моделирования молекулярной динамики, с помощью уравнений (1) и (2):

(2)

, где V – это объем системы, T – это температура, K B – постоянная болтцмана и < J x 1002
( t )〉 указывает среднее значение по ансамблю.Уравнение (1) Формулы G–K связывают среднее значение по ансамблю автокорреляции теплового потока Дж с TC k , где Дж равно:

(3)

Первый член уравнения (3) , e i , представляет собой потенциальную и кинетическую энергию на атом, а S i на втором члене представляет собой тензор напряжений на атом. Хотя это выражение для уравнения (2) выглядит простым, с точки зрения молекулярной динамики возникают практические проблемы.Во-первых, интеграл требует бесконечного времени моделирования, что невозможно. Следовательно, необходимо выбрать конечное время корреляции, чтобы автокорреляционная функция уменьшалась приблизительно до 0. С точки зрения молекулярной динамики интеграл в уравнении (2) может быть дискретизирован, чтобы стать суммой, описанной в уравнении (2) [16, 22] , где N — общее количество временных шагов после уравновешивания, а M — количество временных шагов в длине корреляции, наряду с K B , объемом и температурой [23].Время интегрирования M является важным параметром и должно быть выбрано таким, чтобы оно было достаточно продолжительным, чтобы включить самые продолжительные корреляции тепловых потоков. M также должно быть значительно меньше общей длины моделирования N , чтобы свести к минимуму неопределенность в накопленных средних значениях.

(4)

В LAMMPS параметры для сбора данных о теплопроводности сначала задаются как переменные для последующего использования в расчетах с помощью команды fix ave/correlate.Команды, перечисленные в этом разделе, адаптированы из примера теплопроводности для твердого аргона, поставляемого с LAMMPS [23]. Обратите внимание, что система по-прежнему управляется исправлением NVE, которое было применено в предыдущей команде.

Переменная S равных 20

Переменная P равных 3000

Переменная

Переменная D равна $ P * $ S

Переменная W равных 200

Переменная r равно $w*$d

Первая переменная, с , соответствует интервалу дискретизации; то есть тепловой поток будет измеряться каждые $s шагов.Поскольку эти данные будут интегрироваться по правилу трапеций, здесь важно, чтобы s было достаточно мало, чтобы функция была гладкой; в то время как очень маленький интервал выборки может создавать очень большие файлы данных корреляции. Здесь мы выбрали 20 временных шагов (рис. 7).

Рисунок 7.

Рисунок 7. Сравнение теплопроводности для различных температур с различными размерами ячеек. Переменная p соответствует количеству собранных точек данных корреляции, а d соответствует интервалу сброса (в шагах времени), в котором автокорреляция средние значения вычисляются и записываются на диск.Например, в данном примере тепловой поток шага 0 коррелируется с тепловым потоком в $p других случаях (шаги 20, 40, 60, …, $p * $s) для формирования $p точек данных. Тепловой поток на шаге 20 будет соотнесен с потоком на шагах 40, 60, 80, …, $p * $s +20 для $p точек данных 1 ; и так далее.

Корреляции между шагами 0 и 20; 20 и 40; …; n и n  + 20 усредняются на шаге $d до среднего значения корреляции τ  = 20 для этого дампа корреляционных данных, как и значения из n  + 40, n  40, n  20 n  + ($s * $p) данных для формирования точек данных τ  = 40, 60, …, $s * $p, которые формируют кривую автокорреляции.Каждые $d шагов данные τ  = 20, 40, 60, …, $s * $p усредняются и распечатываются. Хотя в нашем случае значение $d равно произведению $s и $d; это не требуется при условии, что $s * $p ≤ $d.

Переменные $w и $r соответствуют количеству дампов усреднения автокорреляции, которое, умноженное на интервал дампа $d, дает общее время работы $r. Не обязательно, чтобы общее время выполнения $r было кратно $d; однако здесь это делается для того, чтобы данные корреляции печатались на последнем шаге моделирования.Важно обеспечить достаточную продолжительность моделирования для хорошего статистического усреднения данных автокорреляции; однако это, вероятно, ограничено доступными вычислительными ресурсами.

(5)

Правильный выбор параметров $s и $p важен для точного расчета теплопроводности. Стратегии их выбора будут обсуждаться в следующем разделе, а также последствия включения слишком длинного или слишком короткого значения $d.

Для расчета теплового потока на атомной основе требуется несколько команд вычисления для кинетической энергии атома (myKE), потенциальной энергии атома (myPE) и напряжения на атом (myStress):

вычислить myKE all ke/ atom

вычислить myPE all pe/atom

вычислить myStress all stress/atom NULL virial

команда потока.Этот вектор теплового потока хранится в LAMMPS как 6-компонентный вектор, где первые 3 компонента (здесь называемые c_flux[1], c_flux[3], c_flux[4]) соответствуют x , y и z компоненты вектора теплового потока. Затем эти значения делают интенсивными (независимыми от числа атомов в системе) путем деления их на объем системы и сохранения их как переменных Jx , Jy и Jz . Хотя Jx , Jy и Jz не используются напрямую для расчетов теплопроводности, LAMMPS можно настроить для вывода этих значений по ходу моделирования с помощью команд thermo и thermo_style.

Comput Flux Все тепло / Flux Myke Mype Mestress

Переменная JX равна C_FLUX [1] / VOL

Переменная JY равна C_FLUX [3] / VOL

Переменная Jz equal c_flux[4]/vol

Поскольку значения теплового потока постоянно рассчитываются на каждом временном шаге MD, их автокорреляции можно вычислить с помощью следующей команды fix ave/correlate. Здесь корреляции теплового потока и времени отбираются каждые $s временных шагов, для $p выборок временной корреляции, а средние значения временного окна вычисляются каждые $d.Они вычисляются с использованием компонентов вектора теплового потока c_flux[1–3]. Ключевое слово auto требует, чтобы значения теплового потока были коррелированы друг с другом. Подкоманда file J0Jt.dat указывает имя файла для записанного файла данных корреляции. Ключевые слова ave running требуют, чтобы выходные данные автокорреляции, напечатанные в J0Jt.dat, представляли собой скользящее среднее, включая данные из предыдущих дампов; то есть накопление никогда не обнуляется.

fix    JJ1 all ave/correlate $s $p $d &

    c_flux[1] c_flux[3] c_flux[4] тип автоматического файла J0Jt.dat ave running

Компоненты x , y и z данных автокорреляции теплового потока теперь можно интегрировать для получения компонентов x , y и 1 z теплопроводности. . Это достигается с помощью команды trap() в LAMMPS, которая запрашивает трапециевидный метод интегрирования. Данные автокорреляции необходимо умножить на прединтегральную составляющую уравнения (1) (умноженную на временной шаг и интервал выборки $s), чтобы получить правильные единицы Wm −1 K −1 .Этот коэффициент преобразования устанавливается в качестве переменной шкалы.

переменная масштаб равна ${convert}/${kB}/$T/$T/$V*$s*${dt}

переменная k11 равна trap(f_JJ[4]) *${шкала}

переменная k22 равная ловушка(f_JJ[5])*${шкала}

переменная k33 равная ловушка(90 430 190{масштаб6])*$0 Расчет теплопроводности готов; однако перед запуском моделирования полезно настроить некоторый процесс создания отчетов, с помощью которого можно будет отслеживать расчет.Это можно сделать с помощью файлов дампа, используя следующую строку:

dump    TC_dump all custom 20000 TC_dump.* id type xyz

Кроме того, данные могут быть записаны в выходной файл или файл журнала с помощью команды thermo и thermo_style . Здесь могут быть включены компоненты усредненных данных теплопроводности (v_K11, v_K22, v_K33); однако они должны быть записаны на временном шаге, на котором вычисляются эти значения (т. е. через каждые $d шагов):

thermo ${d}

thermo_style custom step v_Jx v_Jy v_Jz v_k11 v_k22 v_k33 press vol temp

Затем симуляция запускается в течение необходимого количества временных шагов с помощью команды запуска: теплопроводности можно усреднить (при условии, что она изотропна) и распечатать.

переменная k равно (v_k11+v_k22+v_k33)/3,0

печать    «средняя проводимость: $k [Вт/мК] при $T K».

На этом расчет теплопроводности завершен. В следующих разделах будет рассмотрено, как выбор параметров отбора проб влияет на определение теплопроводности.

2.5. Выбор параметра выборки

Крайне важно, чтобы при расчетах равновесной теплопроводности были выбраны правильные значения корреляционной длины $p.Мы приводим здесь наглядный пример того, как эти параметры могут повлиять на результаты этих расчетов. Один пример данных моделирования показан на рисунке 8, где суперячейка 5 × 5 × 5 использовалась при 300 К, а теплопроводность рассчитывалась с использованием различных параметров автокорреляционной выборки, что приводило к различным конечным значениям теплопроводности.

Рисунок 8.

Рисунок 8. Нормализованные графики автокорреляции теплового потока для моделируемой суперячейки 5 × 5 × 5 UO 2 при 300 K в течение 256 пс.На графиках (а) длина корреляции 2 пс; (б) длина корреляции 16 пс; (c) длина корреляции 64 пс. Графики, показанные на рисунке 8a, представляют собой усредненные кривые корреляции для коротких (2 пс) интервалов корреляции, что дает значение теплопроводности 13,15 Вт·м -1 K -1 . Однако мы замечаем, что на этих нормированных автокорреляционных графиках резкое колебание все еще присутствует в конце времени сбора данных, вызывая аналогичные колебания интеграла и теплопроводности.На рисунке 8c показана противоположная крайность с длинными (64 пс) областями выборки корреляции. Здесь корреляции теплового потока было дано достаточно времени, чтобы упасть до нуля; однако сбор данных продолжается и вносит шум. Таким образом, по мере увеличения времени корреляции увеличивается неопределенность в окончательном расчете теплопроводности. Здесь конечное значение теплопроводности равно 7,2 Вт·м −1 K −1 . Таким образом, время сбора автокорреляционных данных должно быть достаточно большим, чтобы корреляции затухали до нуля, но не настолько долго, чтобы случайный шум вызывал окончательный тепловой эффект. проводимость отклоняется от идеального значения.Графики на рисунке 8b показывают расчет, в котором была выбрана более разумная длина сбора данных (16 пс). Здесь автокорреляции затухли до нуля, а шум в хвосте автокорреляционной функции вызвал лишь небольшое изменение конечного значения теплопроводности ( κ  = 11,8 Вт·м −1 K −1 ) . Мы отмечаем, что это значение все еще не идеально, и окончательная длина корреляции в 12 пс была в конечном счете выбрана для этой комбинации суперячейки и температуры.

Этот тип тестирования параметров может быть проведен в рамках одного вычисления LAMMPS путем применения множества команд fix ave/correlate в одном и том же сценарии ввода и записи нескольких файлов J0Jt.dat.

Неоднозначный вопрос выбора порогов корреляции хорошо изучен, и существует несколько предлагаемых решений. Ли и др. предложил 2 метода определения этой отсечки [24] в бета-SiC. Они предложили метод «первого падения», в котором они интегрируются только до точки, где корреляционная функция достигает нуля.Они также подогнали свою автокорреляционную функцию к экспоненциальной функции с аналогичными результатами. Было отмечено, что экспоненциальная аппроксимация может быть потенциально проблематичной, поскольку Schelling et al. [16] продемонстрировали, поскольку они не показывают никакой пользы от экспоненциального из-за того, что экспоненциальные подгонки неудовлетворительны после определенного временного порога. Было показано, что двойная экспоненциальная аппроксимация дает хорошие результаты в кристаллических Si и Ge [25]. Однако такое применение этих методов к настоящей задаче затруднено из-за сильной осциллирующей природы, присутствующей в этих автокорреляционных функциях.В своих расчетах теплопроводности для смешанных оксидных топлив Ниченко и Стайку [26] отфильтровали свои сильно колебательные данные с помощью фильтра нижних частот Фурье и интегрировали полученную экспоненциальную кривую. Эти расширенные стратегии интегрирования выходят за рамки настоящей статьи, и мы будем зависеть от непосредственного изучения затухания автокорреляционной функции и выбора подходящего порогового значения, которое затем будет непосредственно интегрировано. Было показано, что этого достаточно для получения достаточно точных значений теплопроводности.

Давайте поговорим о значениях изоляции!

В Celtic Sustainables мы получаем много звонков по поводу изоляции, многие люди не уверены в тепловых показателях и в том, сколько изоляции им нужно установить, чтобы получить правильные значения U и т. д. Теплопроводность, R-значения и U-значения могут показаться немного сбивает с толку, однако мы надеемся, что это объяснение поможет немного прояснить ситуацию.

Теплопроводность

записывается как Вт/мК (Ватт на метр Кельвина)

Эта цифра является основой для всех расчетов теплоизоляции и теплопотерь.Он должен быть доступен для каждого типа изоляции. Если это не напечатано на упаковке, это будет указано на веб-сайте производителя или в техническом паспорте продукта.

Теплопроводность показывает, насколько легко тепло будет проходить через материал, будь то кирпич или слой утеплителя. Это измерение не относится к толщине материала; номер одинаков независимо от толщины.

При сравнении Теплопроводность   Чем меньше число, тем лучше

Теплопроводность материала используется для расчета значений R.

Значение R

записывается как m2K/W (метры в квадрате по Кельвину на ватт)

То R-значение — это мера сопротивления материала тепловому потоку при определенной толщине. Чем больше сопротивление материала тепловому потоку, тем выше число.
Чтобы рассчитать значение R материала, вам необходимо разделить толщину материала (в метрах) на теплопроводность (в Вт/мК).

Так 150 мм изоляции с теплопроводностью 0.039 , имеет значение R 3,85
Уравнение для этого 0,15 (м) / 0,039 = 3,85 м2К/Вт (метры в квадрате по Кельвину на ватт)

Когда вы сравниваете R Значения материалов, чем выше число , тем лучше .

U-значение

записывается как Вт/м2К (Ватт на метр в квадрате по Кельвину)

Итак, мы установили, что R-значение материала – это его сопротивление теплопотерям.И наоборот, значение U материала – это количество тепла, которое потерял через проведение . Таким образом, в своей простейшей форме значение U отдельного материала является обратным значением R. Чтобы рассчитать U-значение отдельного материала, мы делим 1 на R-значение.

Если значение R материала равно 3,85, значение U будет равно 1/3,85 = 0,26.

При сравнении U Значения , чем меньше число , тем лучше .

Однако уравнение U-значения обычно используется для расчета количества тепла, теряемого через секцию конструкции, например стену, пол или крышу. Для этого нам нужно добавить в расчет еще несколько чисел. Нам нужно добавить тепло, потерянное через .

Уравнение для расчета полного значения U: U = 1/[ Rsi + R1 + R2 + R3… + Rso]

Rsi — поверхностное сопротивление внутренней поверхности
Типичное сопротивление внутренней поверхности: крыша/потолок 0,1, стена 0,12, пол 0,14.

Rso — поверхностное сопротивление внешней грани.
Типичное сопротивление внешней поверхности: крыша/потолок 0,04, стена 0,06, пол 0,04.

R1, R2, R3 и т. д. – сопротивление (значение R) каждого отдельного материала в конструкции.

Как видите, это довольно сложный расчет. В Интернете есть несколько онлайн-калькуляторов значения u, которые могут немного упростить задачу.

Взгляни на https://www.ubakus.de/u-wert-rechner/? Которые предлагают бесплатную демо-версию своего коммерческого калькулятора.

Сколько изоляции мне нужно?

Ответ на этот вопрос будет зависеть от:

  • какого типа здание вы утепляете (жилое или нежилое, новостройка или реконструкция), 
  • там, где требуется теплоизоляция (стены, крыша, пол и т. д.),
  • как строятся строительные работы (используемые материалы и т.д.) и,
  • , где находится проект в Великобритании (правила могут отличаться для Англии, Шотландии, Уэльса и Северной Ирландии).

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *