Як розрахувати теплопровідність


 

Теплопровідність являє собою здатність матеріалу проводити тепло. Провідність здійснюється за допомогою передачі теплової кінетичної енергії між елементарними частинками як усередині самого матеріалу, так і при зіткненні з іншими. Розрахунок теплопровідності широко застосовується в будівництві для розробки спеціальних матеріалів, що захищають житло від холоду.



Інструкція

  1. Визначення теплопровідності матеріалів здійснюється через коефіцієнт теплопровідності, який представляє собою міру здатності пропускати тепловий потік. Чим нижче значення цього показника, тим вище ізоляційні властивості матеріалу. При цьому теплопровідність не залежить від щільності.
        
  2. Чисельно величина теплопровідності дорівнює кількості теплової енергії, яка проходить через ділянку матеріалу товщиною 1 м і площею 1 кв.м за 1 секунду. При цьому різниця температур на протилежних поверхнях приймається рівною 1 Кельвіном. Кількість теплоти — це енергія, яку набуває або втрачає матеріал при передачі тепла.
        
  3. Формула теплопровідності виглядає наступним чином:
    Q = λ * (dT / dx) * S * dτ, де:
    Q — теплопровідність;
    λ — коефіцієнт теплопровідності;
    (DT / dx) — градієнт температури;
    S — площа поперечного перерізу.
        
  4. При розрахунку теплопровідності будівельної конструкції її ділять на складові і підсумовують їх теплопровідність. Це дозволяє визначити міру здатності конструкції будинку (стіни, дахи, вікна тощо) пропускати тепловий потік. Фактично теплопровідність будівельної конструкції — це комбінована теплопровідність її матеріалів, включаючи повітряні проміжки і плівку зовнішнього повітря.
        
  5. На основі значення теплопровідності конструкції визначається обсяг тепловтрат через неї. Ця величина виходить при множенні теплопровідності на розрахунковий часовий проміжок, загальну площу поверхні, а також на різницю температур зовнішньої і внутрішньої поверхонь конструкції. Наприклад, для стіни площею 10 кв.м з теплопровідністю 0,67 при різниці температур 13 °, тепловтрати за 5:00 складуть 0,67 * 5 * 10 * 13 = 435,5 Дж * м.
        
  6. Коефіцієнти теплопровідності різних матеріалів містяться в таблиці теплопровідності, наприклад, для вакууму він дорівнює 0, а для срібла, одного з найбільш теплопроводимой матеріалів, 430 Вт / (м * К).
        
  7. При будівництві поряд з теплопровідністю матеріалів слід враховувати явище конвекції, яке спостерігається в матеріалах в рідкому і газоподібному стані. Це особливо актуально при розробці системи водяного опалення та аерації. Для зменшення тепловтрат в цих випадках встановлюють поперечні перегородки з повсті, шерсті та інших ізоляційних матеріалів.