gototopgototop

Определение сопротивления теплопередаче многослойной ограждающей конструкции с теплоотражающим слоем

Риставлетов Раимберди Аманович – кандидат технических наук, доцент Южно-Казахстанского государственного университета им. М. Ауэзова.

Сулейменов Улан Сейтказиевич – доктор технических наук, профессор Южно-Казахстанского государственного университета им. М. Ауэзова.

Камбаров Медетбек Абильдаевич – кандидат технических наук, доцент Южно-Казахстанского государственного университета им. М. Ауэзова.

Абшенов Хасен Асанбекович – кандидат технических наук доцент Южно-Казахстанского государственного университета им. М. Ауэзова.

Кудабаев Руслан Бактиярович – магистр инженерии, старший преподаватель Южно-Казахстанского государственного университета им. М. Ауэзова.

Суендыкова Куляйша Байсыновна – старший преподаватель Южно-Казахстанского государственного университета им. М. Ауэзова.

Аннотация: В настоящее время свойство покрытия отражать тепловое излучение, вместе с этим, повышать сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции в практических теплотехнических расчетах не учитывается. Поэтому определение сопротивления теплопередаче наружного ограждения здания с теплоотражающим покрытием является актуальным вопросом решение которой позволить повысить энергоэффективностьмногослойных ограждающих конструкции.

В статье рассматривается проблема оценки сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции здания с теплоотражающим слоем и основные положения предлагаемого метода.

В задаче теплоотражающий слой представляется в виде слоя ограждения, где происходит физический процесс отражения лучистого теплового потока от поверхности покрытия.Учитывая, что передача теплоты к поверхности ограждения или отдача ею происходит за счет конвекций и излучения коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограждающей конструкции выражено суммой коэффициентов теплоотдачи конвекцией и излучением.

Предложено выражение для определения сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции с учетом теплопередачи излучением от теплоотражающего слоя.

Ключевые слова: Ограждающие конструкции, теплозащитные свойства, сопротивление теплопередаче.

Мировой опыт в решении проблемы энергосбережения и энергоактивности показывает, что сокращение потребления тепловой энергии при отоплении зданий достигается повышением сопротивления теплопередаче их наружных ограждающих конструкций [1, с.48; 2,с. 26; 3, с. 50; 4; 5, с. 300].

Для успешного решения проблемы повышения теплозащитных свойств ограждающих конструкций в практику проектирования широко внедряются высокоэффективные теплоизоляционные материалы и новые конструктивные решения, обеспечивающие оптимальные теплофизические свойства ограждения. Одним из методов улучшения теплозащитных свойств является использование дополнительного теплоотражающего покрытия в конструкции ограждения [6,с. 46]. Традиционно в качестве теплоотражающего покрытия используется алюминиевая фольга или различные лакокрасочные покрытия и композиты.

Однако возникает необходимость оценки эффективности применения данных покрытий для энергосбережения здания и проведения исследований теплофизических характеристик многослойного ограждения, а также разработки методов и методик их теплотехнического расчета с учетом увеличения способности ограждать тепловое излучение. Очевидно, что теплоотражательная способность материала покрытия будет являться тем теплотехническим параметром, который будет влиять на теплотехнические свойства, а, следовательно, и на величину сопротивления теплопередаче ограждения.

Одним из методов улучшения теплозащитных свойств ограждения является использование дополнительного теплоотражающего слоя в их конструкции [7,с. 16; 8,с. 97; 9].

Однако при использовании теплоотражающего покрытия возникает необходимость разработки методов теплотехнического расчета ограждения с учетом увеличения их способности отражать тепловое излучение.Очевидно, что теплоотражательная способность материала слоя будет являться тем теплотехническим параметром, который будет влиять на величину сопротивления теплопередаче ограждения.

Отметим, что в настоящее время свойство покрытия отражать тепловое излучение и повышать сопротивление теплопередаче ограждения в целомв расчетах не учитывается. Поэтому целью работы является разработка метода определения сопротивления теплопередаче ограждения здания с теплоотражающим слоем.

В задаче определения сопротивления теплопередаче многослойной ограждающей конструкции теплоотражающий слой представим в виде элемента ограждения, который располагается ближе к внутренней поверхности ограждения и в котором происходит процесс отражения лучистого теплового потока от поверхности слоя.

Схема передачи тепла через ограждающую конструкцию представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема теплопередачи через ограждение с теплоотражающим слоем.

Воспользуемся нормативной формулой расчета сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции [9]:

 

где αint - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/м2 °C; αext - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/м2 °C; Rk - термическое сопротивление ограждающей конструкции м2 °C/Вт .

Структура формулы (1) показывает, что важной задачей при определении сопротивления теплопередаче ограждения с теплоотражающим слоем является определение коэффициента теплоотдачивнутренней поверхности ограждения αint. Учитывая, что передача теплоты к поверхности ограждения или отдача ею происходит за счет конвекций и излучения коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности ограждающей конструкции можно выразить суммой двух коэффициентов: коэффициент теплоотдаче конвекцией αkint и коэффициент отдачи теплоты излучением αuint.

Тогда для ограждения с теплоотражающим слоемлогично ввести приведенный коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждения αrint:

Известно, что величина коэффициента теплоотдачи при естественной конвекции αkint зависит от температурного перепада Δt между температурой внутреннего воздуха в помещении tint и температурой τint внутренней поверхности ограждающей конструкции, линейного размера поверхности в направлении движения воздуха, коэффициента теплопроводности и температуропроводности воздуха у поверхности ограждения.

Отметим, что нормативное значение температурного перепада Δtn может определяться по таблице 2* СНиП РК 2.04-03-2002 [9], а значение коэффициента теплоотдачи внутренней поверхности αkint по таблице 4*того же нормативного документа [9].

Для определения коэффициента теплоотдачи излучением αuint воспользуемся формулой определения плотности теплового потока, передаваемого внутренним воздухом помещения внутренней поверхности ограждения излучением:

где Cr - приведенный коэффициент излучения; tint - температура внутреннего воздуха в помещении, τint - температура внутренней поверхности ограждения.

Приведенный коэффициент излучения Cr можно определить из известного выражения [10]

где Ct int - коэффициент излучения внутреннего воздуха в помещении; Cτ int - коэффициент излучения внутренней поверхности ограждения.

В инженерных расчетах для определения лучистой составляющей теплового потока qu широко используются эмпирическим выражением вида:

Это выражение не отражает физического смысла процесса теплопередачи излучением, но, тем не менее, дает истинный результат.

Если приравнять правые части уравнений (4) и (5)

то получим выражение для коэффициента теплоотдачи излучением αuint:

Тогда значение сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции с теплоотражающим слоем определится из выражения:

Полученное выражение (8) учитывает влияние теплоотражающего слоя на сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, учитывает теплопередачу излучением от покрытия и показывает, что теплоотражающийслой снижает тепловой поток через ограждение в целом за счет повышения его термического сопротивления.

Работа выполнена согласно договору на выполнение научно-исследовательских работ в рамках государственного заказа №164-11 на выполнение НИР по теме АР05133231 «Исследование и разработка энергосберегающих конструкции применением эффективных утеплителей с теплоотражающими покрытиями для повышения уровня тепловой защиты здания» с Комитетом науки Министерства образования и науки Республики Казахстан.

Список литературы

  1. Гнездилова О.А. Анализ энергоэффективности многослойных ограждающих конструкций с различными теплоизоляционными материалами /О.А. Гнездилова // Анализ современной науки и образования. -2013. - № 5 (72). – С.48-53.
  2. Королев, Д. Ю.Современные методы повышения тепловой защиты зданий / Д. Ю.Королев, В. Н. Семенов // Молодой ученый. — 2010. — № 3 (14). - С. 26-29.
  3. Кнатько М.В., Ефименко М.Н., Горшков А.С. К вопросу о долговечности и энергоэффективности современных ограждающих стеновых конструкций жилых, административных и производственных зданий /М.В.Кнатько, М.Н.Ефименко, А.С.Горшков// Инженерно-строительный журнал. - 2008. - №2. - С. 50-53.
  4. Borodinecs A. Reduction of Cooling and Heating Loads Using Building Envelopes with Controlled Thermal Resistance [Электронныйресурс]/А.Borodinecs, A.Kreslins, U.Bratuskins. – Terms of access: http://nceub.org.uk
  5. Гагарин В. Г. Теплофизические проблемы современных стеновых ограждающих конструкций многоэтажных зданий / В. Г. Гагарин // Academia. Архитектура и строительство. –2009. − № 5. – С. 300 – 305.
  6. Сизов В.Д. Влияние отражательной способности экранов на процесс теплопередачи в ограждающих конструкциях / В.Д.Сизов, Л.В.Нестеров, В.М.Копко//Энергетика. Изв.высш.учеб.заведений и энерг.объединений СНГ. - 2016, - T.59, - №1. - С.46-55.
  7. Умнякова Н.П. Теплозащита замкнутых воздушных прослоек с отражательной теплоизоляцией/Н.П. Умнякова//Жилищное строительство. - 2014. - №1-2, - С.16-20.
  8. Панченко Д.А. Энергоэффективность использования нового теплозащитного материала для снижения теплопотребления зданий и сооружений / Д.А. Панченко //Вестник ТГАСУ. – 2011. - №4, - С.97-105.
  9. СНиП РК 2.04-03-2002 Строительная теплотехника
  10. Ключников А.Д. Теплопередача излучением в огнетехнических установках (инженерные решения задач).М:Издательство Энергия, 1970.-400с.

Интересная статья? Поделись ей с другими:

Внимание, откроется в новом окне. PDFПечатьE-mail

Отправить статью

...

Форма оплаты

Номер статьи, присвоенный редакцией
Количество страниц в статье
Количество экземпляров журнала
Доставка: РФСНГ
Скидка (%)
Заказать свидетельство о публикации
1. Стоимость публикации каждой страницы статьи составляет 200 рублей.
2. Стоимость каждого экземпляра журнала, включая его изготовление и доставку, составляет 300 рублей для России и 600 рублей для стран СНГ.
3. Стоимость печатного свидетельства о публикации составляет 100 рублей

Реквизиты для оплаты через банк