10. 1.2 Многослойные

Трехслойная наружная стена с эффективным утеплителем на гибких связях.

λ₁

λ₂ λ₃

τ_в

τ₁

τ_x

τ₂

τ_н

R_в

R₁

R₂

R₃

δ₂

δ₁

δ₃

q

t_н

t_в

R_н

Рис. 4. Одномерная теплопередача через однородную многослойную ограждающую конструкцию

1. Одномерная передача теплоты.

2. Одномерное стационарное температурное поле.

3. В любом сечении теплозащитные свойства, выраженные R₀, одинаковые.

4. При установившейся теплопередаче имеем изотермы, параллельные наружным поверхностям.

5. Распределение qперпендикулярно изотермам, т.е.t = f(x).

2 Неоднородные ограждающие конструкции

2.1 Однослойные

Железобетонная плита перекрытия

R₁

d160мм

q

220

R₂

t_в

t_н

Рис. 5. Фрагмент железобетонной плиты перекрытия

Конструкция неоднородная. В разных сечениях сопротивления теплопередаче разные, т.е. .

2.2 Многослойные

Трехслойная панель с ребрами жесткости

ребро жесткости (р.ж)

р.ж

р.ж

пенополистирол

окно

R₁

R₂

Рис. 6. Фрагмент трехслойной панели с ребрами жесткости

Вывод:в неоднородных НОК имеем двухмерную передачу теплоты.

Определяется приведенное сопротивление теплопередаче.

3 Стационарная теплопередача

через многослойное ограждение

Процесс передачи тепла через ограждение, все параметры которого остаются неизменными во времени, называется стационарными является наиболее простым случаем теплопередачи. К стационарной теплопередаче обычно стремятся привести важные для проектирования ограждений и систем расчетные условия. Иногда это удается, и тогда решение сводится к рассмотрению сравнительно простых стационарных температурных полей и режимов теплопередачи конструкций.

где Z– время.

Простейшим является одномерное стационарное температурное поле, которое для многослойного ограждения может быть определено дифференциальным уравнением

где- расчетный коэффициент теплопроводности материалов слоев ограждения.

Если линейный масштаб сечения ограждения заменить масштабом термических сопротивлений , то уравнение можно переписать в виде

Интегрирование этого уравнения дает:

t = AR + B– прямая линия, т.е. распределение температуры в сечении ограждения является линейной зависимостью отR.

Конструкции современных многослойных ограждений характеризуются разделением функций между отдельными материальными слоями. В общем случае ограждение состоит из конструктивного (несущего) слоя, теплоизоляционного слоя, а также паро- или гидроизоляционного слоя, внутреннего и внешнего фактурных слоев. В отношении режима теплопередачи основными являются конструктивный и теплоизоляционный слои. Конструктивным обычно является слой из плотного, а поэтому обладающего значительной теплопроводностью и плохо проницаемого для водяного пара и воздуха материала. Материал теплоизоляционного слоя обычно пористый, рыхлый, следовательно, малотеплопроводный и хорошо пропускающий водяной пар и воздух.

λ₁

λ₂λ₃

t_в

α_н

δ, м

t_, °С

α_в

t_н

Рис. 7. Стационарная теплопередача через многослойное ограждение, в линейном масштабе.

t, °С

R, м²·°С/Вт

t_в

τ₁

τ_в

t_н

τ₂

R_в R₁ R₂ R₃R_н

τ_н

Рис. 8. Стационарная теплопередача через многослойное ограждение, в масштабе термических сопротивлений

Вывод:в масштабе термических сопротивлений распределение температуры в многослойной конструкции в стационарных условиях есть прямая линия, включая и сопротивления теплообмену на поверхностях.