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