Войти
Коэффициент теплопередачи - это скорость передачи тепла через вещество. Коэффициент теплопередачи материала (например, изоляции или бетона) или конструкции (например, стены или окна) выражается как значение U.
, хотя концепция U-значения (или U-фактора) универсален, значения U могут быть выражены в разных единицах. В большинстве стран значение U выражается в единицах СИ, как ватт на квадратный метр - кельвин :
. В США значение U выражается в британских тепловых единицах (БТЕ) на час-квадратный фут-градус Фаренгейта:
В этой статье значения U выражаются в СИ, если не указано иное. Чтобы преобразовать из СИ в обычные значения США, разделите на 5,678.
Хорошо изолированные части здания имеют низкий коэффициент теплопередачи, тогда как плохо изолированные части здания имеют высокий коэффициент теплопроводности. Потери из-за теплового излучения, тепловой конвекции и теплопроводности учитываются в U-значении. Хотя он имеет те же единицы измерения, что и коэффициент теплопередачи, коэффициент теплопередачи отличается тем, что коэффициент теплопередачи используется исключительно для описания теплопередачи в жидкостях, а коэффициент теплопередачи используется для упрощения уравнения, которое имеет несколько различных форм. термических сопротивлений.
Он описывается уравнением:
, где Φ - теплопередача в ваттах, U - коэффициент теплопередачи, T 1 - это температура на одной стороне конструкции, T 2 - это температура на другой стороне конструкции и A - это площадь в квадратных метрах.
Коэффициент теплопередачи большинства стен и крыш можно рассчитать с помощью ISO 6946, если только изоляция не перекрыта металлом, и в этом случае его можно рассчитать с помощью ISO 10211. Для большинства наземных этажей его можно рассчитать с помощью ISO 13370. Для большинства окон коэффициент теплопередачи можно рассчитать с использованием ISO 10077 или ISO 15099. ISO 9869 описывает, как измерить тепловую коэффициент пропускания конструкции экспериментально.
Типичные значения коэффициента теплопередачи для обычных строительных конструкций следующие:
На практике на коэффициент теплопередачи сильно влияет качество изготовления, и если изоляция установлена плохо, коэффициент теплопередачи может быть значительно выше, чем при использовании изоляции хорошо подогнан
При расчете коэффициента теплопередачи полезно учитывать конструкцию здания с точки зрения различных слоев. Например, стенка полости может быть описана в следующей таблице:
| Толщина | Материал | Проводимость | Сопротивление = толщина / проводимость |
|---|---|---|---|
| — | Наружная поверхность | — | 0,04 км / Вт |
| 0,10 м (0,33 фута) | Глина кирпич | 0,77 Вт / (м · К) | 0,13 км / Вт |
| 0,05 м (0,16 фута) | Стекловата | 0,04 Вт / (м · К) | 1,25 км / Вт |
| 0,10 м (0,33 фута) | Бетонные блоки | 1,13 Вт / (м⋅К) | 0,09 кмм / Вт |
| — | Внутренняя поверхность | — | 0,13 кмм / Вт |
В этом примере полное сопротивление составляет 1,64 кОм / Вт. Коэффициент теплопередачи конструкции равен , обратному полному тепловому сопротивлению. Таким образом, коэффициент теплопередачи этой конструкции составляет 0,61 Вт / (м⋅К).
(Обратите внимание, что этот пример упрощен, так как он не принимает во внимание какие-либо металлические соединители, воздушные зазоры, прерывающие изоляцию, или стыки раствора между кирпичами и бетонными блоками.)
Можно учитывайте швы из раствора при расчете теплопроводности стены, как показано в следующей таблице. Поскольку стыки раствора позволяют теплу проходить легче, чем блоки из легкого бетона, считается, что раствор «перекрывает» блоки из легкого бетона.
| Толщина | Материал | Проводимость | Сопротивление = толщина / проводимость |
|---|---|---|---|
| — | Наружная поверхность | — | 0,04 К · м / Вт |
| 0,10 м (0,33 футов) | Глина кирпичи | 0,77 Вт / (м · К) | 0,13 км · м / Вт |
| 0,05 м (0,16 фута) | Стекловата | 0,04 Вт / (м⋅K) | 1,25 кмм / Вт |
| 0,10 м (0,33 фута) | Легкие бетонные блоки | 0,30 Вт / (м⋅К) | 0,33 кмм / Вт |
| (мостик, 7%) | Раствор между бетонными блоками | 0,88 Вт / (м⋅К) | 0,11 Км / Вт |
| 0,01 м (0,033 фута) | Гипс | 0,57 Вт / (м⋅К) | 0,02 К⋅ м / Вт |
| — | Внутренняя поверхность | — | 0,13 К · м / Вт |
Среднее термическое сопротивление «мостикового» слоя зависит от доли площади, занимаемой раствор по сравнению с долей площади, занимаемой легкими бетонными блоками. Для расчета коэффициента теплопередачи при наличии «перемычек» строительных швов необходимо вычислить две величины, известные как R max и R min. R max можно рассматривать как полное тепловое сопротивление, полученное, если предположить, что нет бокового потока тепла, а R min можно рассматривать как общее тепловое сопротивление, полученное, если предполагается, что нет сопротивления боковому потоку тепла. U-значение вышеупомянутой конструкции приблизительно равно 2 / (R max + R min). Дополнительная информация о том, как бороться с «мостом», приведена в ISO 6946.
Схема системы измерения коэффициента теплопередачи, соответствующей стандартам ISO и ASTM. В то время как расчет коэффициента теплопередачи можно легко выполнить с помощью программного обеспечения, соответствующего стандарту ISO 6946, расчет коэффициента теплопередачи не полностью учитывает качество изготовления и не допускает случайную циркуляцию воздуха между участками изоляции, сквозь них и вокруг них. Чтобы полностью учесть влияние факторов, связанных с производством, необходимо провести измерение коэффициента теплопередачи.
Пример системы измерения коэффициента теплопередачи в соответствии с ISO 9869 и ASTM C1155, модель TRSYS. Описание ISO 9869 как измерить коэффициент теплопередачи крыши или стены с помощью датчика теплового потока. Эти измерители теплового потока обычно состоят из термобатарей, которые выдают электрический сигнал, прямо пропорциональный тепловому потоку. Обычно они могут иметь диаметр около 100 мм (3,9 дюйма) и, возможно, толщину около 5 мм (0,20 дюйма), и их необходимо надежно прикрепить к крыше или стене, которые проходят испытания, чтобы обеспечить хороший тепловой контакт. Когда тепловой поток отслеживается в течение достаточно длительного времени, коэффициент теплопередачи можно рассчитать путем деления среднего теплового потока на среднюю разницу температур внутри и снаружи здания. Для большинства стеновых и крышных конструкций измеритель теплового потока должен непрерывно отслеживать тепловые потоки (а также внутреннюю и внешнюю температуру) в течение 72 часов, чтобы соответствовать стандартам ISO 9869.
Как правило, измерения коэффициента теплопередачи наиболее точны, когда:
Когда конвекционные токи играют роль в передаче тепла через строительный компонент, тогда коэффициент теплопередачи увеличивается по мере увеличения разницы температур. Например, для внутренней температуры 20 ° C (68 ° F) и внешней температуры -20 ° C (-4 ° F) оптимальный зазор между стеклами в окне с двойным остеклением будет меньше, чем оптимальный зазор для внешняя температура 0 ° C (32 ° F).
Собственный коэффициент теплопередачи материалов также может изменяться в зависимости от температуры - задействованные механизмы сложны, и коэффициент пропускания может увеличиваться или уменьшаться с увеличением температуры.
