Расчет приведенного сопротивления теплопередаче

Расчет приведенного сопротивления теплопередаче можно выполнять по двум формулам:

(1)Расчет приведенного сопротивления теплопередаче [°C * кв. м/ Вт]


Здесь tв и tн - внутренняя и наружная температура в °С, q - плотность теплового потока в Вт/ кв.м, A - площадь конструкции в кв.м 


  Эта формулу удобно использовать в том случае, когда все элементы, обуславливающие теплотехническую неоднородность конструкции можно разместить в одной модели.
Тогда рассчитав реальную интегральную величину теплового потока через ограждающую конструкцию и осреднив  по площади, можно получить приведенное сопротивление теплопередачи.

В том случае, когда необходимо создавать несколько моделей для учета вклада повторяющихся многократно плоских, линейных и точечных элементов, удобной является вторая формула

(2)Поэлементный расчет ,

Здесь ai, lj, nk - удельные геометрические показатели соответственно  для плоских, линейных и точечных элементов;

Ui, Ψj, Xk - удельные тепловые потери на элементе

 
Выполним расчет приведенного сопротивления теплопередаче для стены с дюбелями  по второй формуле. Ниже расчетная схема (cм. рис.)
tв = 20 °C, tн = -30 °C, λк = 0.4 Вт/м * °С, λвата = 0.04 Вт/м * °С, толщина слоя кирпича δк = 0.4 м,  минваты δвата = 0.1 м
Коэффициенты теплопередачи стандартные по СП  (8.7 и 23 Вт/кв. м).
Для такой конструкции в формуле (2) теплопотери линейных элементов равны нулю поскольку дюбель является точечным элементом

Расчет приведенного сопротивления теплопередаче

Определим интегральный тепловой поток через участок стены размером 200 х 200 мм, состоящем из 2-х слоев, кирпич и минвата. Минвата крепится дюбелями длиной 160 мм и диаметром 10 мм. Расход дюбелей составляет  5 штук на кв. м.

Картина плотности теплового потокаДля выполнения расчета создаем модель 3D в программе ELCUT (см. рис.) и определяем интегральный тепловой поток. Q = 0.81 Вт

На рисунке слева приведено сечение 3D модели с цветовым полем плотности теплового потока.

Далее рассчитываем  величину теплового потока для однородной конструкции той же площади (без дюбеля)

Qусл = (tв - tн) *S / Rусл

Расчет условного сопротивления теплопередаче

В нашем случае R усл = 3.658 °C * кв. м/ Вт

Получаем Qусл = 0.547 Вт

Тогда только на дюбель приходится ΔQ = 0.81 - 0.547 = 0.263 Вт

Определим удельные тепловые потери χ в выражении (2)

χ = ΔQ / (tв - tн) = 0.263 / 50 = 0.0053 Вт/°C

Теперь есть все необходимые сведения для расчета приведенного сопротивления теплопередаче по формуле (2) кроме U - удельные тепловые потери для однородной стены. 

U = 1/Rусл = 1 / 3.658 = 0.273 Вт/°C * кв.м

 Rпр =  1 / (1 * 0.273 + 5 * 0.0053) = 3.333 °C * кв. м/ Вт

Таким образом снижение термического сопротивления по сравнению с однородной конструкцией составило  (3.658 - 3.333)/3.658 = 8.8%