3582469056

1.    Mechanizmy wymiany ciepła.

Wymiana ciepła polaga na przekazywaniu energii pomiędzy układami o różnej temperaturze. W strukturze budowlanej w sezonie ogrzewczym proces ten przebiega z ogrzewanej przestrzeni wewnętrznej o wyższej temperaturze, do środowiska zewnętrznego lub sąsiadujących pomieszczeń nieogrzewanych, o niższej. Latem kierunek przepływu energii cieplnej zależny jest wartości temperatur powietrzna wewnętrznego i zewnętrznego. Proces wymiany ciepła trwa aż do uzyskania stanu równowagi termodynamicznej na skutek bezpośredniego kontaktu układów lub na odległość.

Całkowity strumień ciepła Q przenikający przez przegrodę o powierzchni A wyznacza się jako iloczyn gęstości strumienia ciepła(przez przewodzenie, konwekcję i promieniowanie) i pola powierzchni przegrody: Q=qA

Przewodzenie ciepłą

Przewodzenie ciepła zachodzi w obrębie tego samego ośrodka lub między ciałami znajdującymi się w bezpośrednim kontakcie na skutek różnicy temperatur. Zależy od struktury i właściwości danego materiału. Przewodzenie ciepła opisane jest prawem Fouriera: strumień ciepła przepływający w jednostce czasu przez jednostkową powierzchnię jest proporcjonalny do gradientu temperatury, a współczynnikiem proporcjonalności jest współczynnik przewodzenia ciepła materiału lub ośrodka. Zachodzi np. między przegrodami budowlanymi.

_ AQ    Ar [ W 1

^ AM    d [w²]

Konwekcja

Konwekcja zachodzi między zmieniającymi swe wzajemne położenie cząsteczkami płynu(cieczy lub gazu). Jest opisana prawem Newtona: gęstość strumienia ciepła przejmowanego przez konwekcję jest wprost proporcjonalna do różnicy temperatur pomiędzy układem i temperaturze T_s, a otoczeniem, T_p, gdzie h_c - współczynnik

przejmowania ciepła przez konwekcję. q =h_c(T_s - T )\——

[nr

Konwekcja może być naturalna lub wymuszona. Np. ogrzewanie wnętrza budynku.

Promieniowanie

Zachodzi pomiędzy oddalonymi od siebie powierzchniami dwóch ciał stałych o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego na skutek emisji i absorpcji kwantów promieniowania elektromagnetycznego. Jest opisane prawem Stefana-Boltzmanna: całkowita moc wy promieniowana przez jednostkę powierzchni ciała doskonale czarnego w danej temperaturze jest wprost proporcjonalne do jego temperatury termodynamicznej T[K], Stała promieniowania powierzchni doskonale czarnej - oo, h_r — współczynnik przejmowania ciepła przez promieniowanie, T_a -

W] nr \

temperatura otoczenia. q_r0 =cr₀7’⁴ - dla ciała doskonale czarnego, q_r =h_r(T- T_a)\

Ciała o ciemnym kolorze absorbują więcej energii słonecznej niż jasne i ogrzewają się w ten sposób do wyższej temperatury. Np. ogrzewanie słońcem powierzchni dachu.

Mechanizmy wymiany ciepła w rzeczywistych układach zazwyczaj występują wspólnie.

2.    Współczynnik przewodzenia ciepła, przenikania ciepła, przejmowania ciepła, oporu przejmowania ciepła. Współczynnik przewodzenia ęiępłą,

Współczynnik przewodzenia ciepła X _x_ Q-d \ W 1 A -A7’ [ m -K\

Parametrem charakteryzujący dany materiał budowlany z punktu widzenia ochrony cieplnej. Im jego wartość jest niższa, tym dany materiał gorzej przewodzi ciepło, a zatem lepiej izoluje przed stratami ciepła. Wyraża wielkość przepływu ciepła przez jednostkową powierzchnię z materiału o danej grubości, jeśli różnica temperatur między dwiema jego stronami wynosi 1 Kelwin.