Chương 3: Truyền nhiệt và cách nhiệt của các kết cấu bao che

Chia sẻ: Pham Van Diep | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:54

Thêm vào BST

Báo xấu

695
lượt xem 49
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bã mía, trấu, vỏ dừa, rơm, mạt cưa, … là nguồn nguyên liệu dồi dào cho các sản phẩm vật liệu xây dụng sinh thái bảo vệ môi trường. LaMai là sản phẩm vật liệu xây dụng nhẹ không nung được làm từ vỏ trấu của Công ty Lâm Mai ( Việt Nam) mới được đưa ra thị trường sau 7 năm nghiên cứu. Sản phẩm được sử dụng cho tấm tường, sàn, trần và mái. LaMai gồm vỏ trấu nghiền, mụn dừa, hạt xốp, xi măng, phụ gia và lưới sợi thuỷ tinh. Trọng lượng của vật liệu...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 3: Truyền nhiệt và cách nhiệt của các kết cấu bao che

3.2. Cách nhiệt kết cấu mùa lạnh 3.2.1. Bài toán truyền nhiệt ổn định một chiều - Giả thiết: + Mùa lạnh, nhiệt độ bên trong>nhiệt độ bên ngoài nhà: tt > tn, + Coi BXMT: I = 0; + Coi: tn = const, tt = const; Vì vậy đảm bảo bài toán truyền nhiệt ổn đinh: q = const, chiều không thau đổi, từ trong nhà ra ngoài nhà; +Tường: có chiều dày d (m), 1 lớp đồng nhất, làm bằng VL có hệ số dẫn nhiệt là: k (λ ); + Nhiệt trở R đặc trưng cho sự cản trở truyền nhiệt: R = 1/α α: hệ số trao đổi nhiệt, αt và αn Rt= 1/ αt: nhiệt trở mặt trong Rn = 1/ αn: nhiệt trở mặt ngoài R = d/k: nhiệt trở của VL Ro = Rt + Rn + R: nhiệt trở tổng
3.2.1.Bài toán truyền nhiệt ổn định một chiều qua kết cấu bao che q1 = ht (tt – τt) q2 = (τt - τn) k/d Trong nhà Ngoài nhà q3 = hn (tn – τn) tt τ τn tn (q1 và q3 bằng bxạ và đlưu t q q2 bằng dẫn nhiệt) q1 q2 q3 q1 = q2= q3 = q ht hệ số trao đổi nhiệt mặt d trong, hn hệ số trao đổi nhiệt mặt ngoài. q = (tt – tn) /R0 , k hệ số dẫn nhiệt của vật liệu. Ro = 1/ht + R + 1/hn W/m2 hoặc kCal/m2h Ro = Rt + R + Rn
Hệ số dẫn nhiệt k của vật liệu (conductivity) Đơn vị: kJ/mh0C; kCal/mh0C Bê tông cốt thép k = 1,33 Bê tông xỉ k = 0,35 – 0,6 Tỷ trọng (độ rỗng) của vật liệu Nước dẫn nhiệt mạnh gấp 25 lần không khí, Hệ số dẫn nhiệt k Độ ẩm vật liệu Cấu trúc của vật liệu Kim loại dẫn nhiệt mạnh hơn vật liệu phi kim Vật liệu cách nhiệt (thermal insulation) thường có nhiều lỗ rỗng nh ỏ ch ứa không khí, có hệ số k nhỏ, và thường nhẹ.
Vật liệu nhẹ không nung ( eco-materials, green materials ) Bã mía, trấu, vỏ dừa, rơm, mạt cưa, … là nguồn nguyên liệu d ồi dào cho  các sản phẩm vật liệu xây dụng sinh thái bảo vệ môi trường. LaMai là sản phẩm vật liệu xây dụng nhẹ không nung được làm từ vỏ trấu  của Công ty Lâm Mai ( Việt Nam) mới được đưa ra thị trường sau 7 năm nghiên cứu. Sản phẩm được sử dụng cho tấm tường, sàn, trần và mái. LaMai gồm vỏ trấu nghiền, mụn dừa, hạt xốp, xi măng, phụ gia và lưới sợi  thuỷ tinh. Trọng lượng của vật liệu này nhẹ chỉ bằng một nửa so với gạch xây thông thường và có tính cách âm, cách nhiệt, không th ấm n ước cao.
Tường cách nhiệt gồm nhiều lớp vật liệu Thermal Insulation System (External Wall Cladding) Vật liệu cách nhiệt - KIF Phenolic Foam Thermal Insulation Material Gạch nhẹ block được làm từ xi măng, cát và chất tạo bọt, hệ số dẫn nhiệt thấp hơn gạch nung 2 lần
Nhiệt trở của kết cấu R, (resistance), đơn vị m2 h0C/kCal hoặc m2 0C/W đặc trưng cho sức chống lại dòng nhiệt Nhiệt trở mặt trong Rt = 1/ ht  Nhiệt trở mặt ngoài Rn = 1/ hn  Nhiệt trở lớp vật liệu Rlop = d/k  Nhiệt trở tổng R0 = Rt + Rn + ∑Rlop,  Tổng hệ số truyền nhiệt qua kết cấu k0 = 1/ R0  q1 = (tt – τt ) /Rt q2 = (τt – τn) / ∑Rlop,i q3 = (τn – tn) / Rn q = (tt – tn) / R0 q1 = q2 = q3 = q t12 3n
Nhiệt độ bề mặt kết cấu τ, 0 C Nhiệt độ mặt trong t t - tn τt = tt - ---------------- Rt , 0C R0 Nhiệt độ mặt ngoài t t - tn τn = tt - ---------------- (Rt + R) , 0C R0
3.2.2. Yêu cầu cách nhiệt chống lạnh q = (tt – tn) /R0 R0 → q↓, nhiệt độ mặt trong kc → đem lại cảm giác ấm áp và tránh được hiện tượng đọng sương trên bề mặt kc. để chống lạnh và chống đọng sương bề mặt → R0 ( kết cấu cần có nhiệt trở đủ lớn). giá trị của R0 được xác định căn cứ vào đâu ?
Các điều kiện xác định nhiệt trở yêu cầu Điều kiện về tiện nghi nhiệt : nhiệt độ mặt trong kc a) phải bằng hoặc vượt một giá trị cho phép T t ≥ [T t ] Nếu đk này được thỏa mãn → nhiệt độ mặt trong kc không gây cảm giác lạnh. Điều kiện không đọng sương trên bề mặt : nhiệt b) độ mặt trong kc phải vượt một giá trị nhiệt độ điểm sương T t > ts
Nhiệt trở yêu cầu đối với KCBC 1. Nhiệt trở yêu cầu đảm bảo tiện nghi nhiệt tt – t n Royc1 ≥ --------------- Rt tt – [ τt ] 2 . Nh i ệt t r ở y ê u c ầu đ ảm b ảo kh ô n g đ ọn g s ươn g tt – t n Royc2 > ------------- Rt tt – ts
Giải pháp chống đọng sương sàn tầng trệt • Tổ chức tầng cách nhiệt - Nhà để xe - Kho - Quầy bar gia đình - … • Cấu tạo lớp VL cách nhiệt dưới lớp lát
Kết luận • Nhiệt độ mặt trong không được quá thấp t t - tn τt = tt - ---------------- Rt , 0C R0 • Dòng nhiệt truyền qua nhỏ q = (tt – tn) /R0 , w/ m2 hoặc kCal/m2h
Ví dụ 1: Nhiệt trở tổng Tính nhiệt trở tổng của một bức trường gạch đặc dày 25 cm kể cả vữa trát (xi măng - cát). Biết rằng hệ số trao đ ổi nhi ệt mặt trong tường là 7,5 và mặt ngoài tường là 20 kCal/m 2h0C. Giải Để tính nhiệt trở tổng, cần tìm tổng sau: nhiệt trở lớp vật liệu + nhiệt trở mặt trong + nhiệt trở mặt ngoài
Ví dụ 1: Nhiệt trở tổng • Tính nhiệt trở lớp vật liệu Rlop = d/k = 0,25/0,7 = 0,357 m2h0C/kCal • Tính nhiệt trở mặt trong Rt = 1/ ht = 1/ 7,5 = 0,133 m2h0C/kCal • Tính nhiệt trở mặt ngoài Rn = 1/ hn = 1/ 20 = 0,05 m2h0C/kCal • Tính nhiệt trở tổng Ro = 0,357 + 0,133 + 0,05 = 0,54 m2h0C/kCal
Ví dụ 2: Tính q và τt (continue) Giả thiết rằng nhiệt độ không khí hai bên bức t ường như sau: bên trong nhà 25 0C và bên ngoài nhà 50C. Tính dòng nhiệt truyền qua kết cấu ra ngoài và nhiệt độ m ặt trong kết cấu. Giải‫ג‬ • Tính dòng nhiệt truyền qua q = (tt- tn)/Ro q = ( 25 – 5 )/0,54 = 37,03 kCal/ m2h
Ví dụ 2: Tính q và τt (continue) • Tính nhiệt độ mặt trong kết cấu t t - tn = tt - ---------------- Rt , 0C τt R0 25 - 5 = 25 - ---------------- 0,133 = 20 0C τt 0,54
Dòng nhiệt và nhiệt độ mặt trong tường khi tt = 250C; tn= 50C; ht=7,5; hn= 20 kCal/m2h0C. gạch 0,25 gạch 0,14 BTCT Vách kính Tường m m 0,10 m 0,006 m Đại k = 0,7 k = 0,7 k = 1,33 k = 0,65 lượng R R0 q, kCal/m2h τ , 0C
3.3. Cách nhiệt kết cấu mùa nóng 3.3.1.Bài toán Giả thiết và điều kiện tính toán • Mùa hè: → I lớn chiếu lên mặt ngoài kc, tác động mạnh đến quá trình truyền nhiệt. • I là đại lượng dao động theo chu kỳ 24h, được coi gần đúng Ià dđđh (hình sin) tn cũng được coi là dđđh • Cả I và tn cùng tác • động lên mặt ngoài kc. Theo chu kỳ 24h. • Dòng nhiệt truyền qua kc q ?
3.3 Truyền nhiệt dao động điều hòa trong mùa nóng 3.3.1.Bài toán - BXMT: Chu kỳ 24 h, dao động hình sin, cực đại phụ thuộc vị trí và hướng kết cấu: + Mái: 12h; + Tường Đông, Đông – Bắc, Đông Nam: 8h; + Tường Tây, Tây Nam, Tây Bắc: 16h; - Nhiệt độ ngoài nhà: thay đổi chu kỳ hình sin; + Hà Nội: Cực đại lúc 15h, cực tiểu lúc 6h, biện độ dao động nhiệt: 3 – 6oC
Giải: Nhận xét : • Trạng thái truyền nhiệt ở đây là dao động điều hòa (dao động theo đồ thị hình sin) • Cần đưa ra một đại lượng đặc trưng cho tác động tổng hợp và đồng thời của I và tn