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

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: t t > t n , + 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 q 1 = h t (t t – τ t ) q 2 = (τ t - τ n ) k/d q 3 = h n (t n – τ n ) (q 1 và q 3 bằng bxạ và đlưu q 2 bằng dẫn nhiệt) q 1 = q 2 = q 3 = q h t hệ số trao đổi nhiệt mặt trong, h n hệ số trao đổi nhiệt mặt ngoài. k hệ số dẫn nhiệt của vật liệu. Ro = 1/h t + R + 1/h n Ro = R t + R + R n d q Trong nhà Ngoài nhà t t t n τ t τ n q = (t t – t n ) /R 0 , W/m 2 hoặc kCal/m 2 h q 1 q 2 q 3 Hệ số dẫn nhiệt k của vật liệu (conductivity) Đơn vị: kJ/mh 0 C; kCal/mh 0 C Hệ số dẫn nhiệt k Tỷ trọng (độ rỗng) của vật liệu Độ ẩm vật liệu Cấu trúc của vật liệu Bê tông cốt thép k = 1,33 Bê tông xỉ k = 0,35 – 0,6 Nước dẫn nhiệt mạnh gấp 25 lần không khí, Kim loại dẫn nhiệt mạnh hơn vật liệu phi kim Vật liệu cách nhiệt (thermal insulation) thường có nhiều lỗ rỗng nhỏ chứa 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 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 này nhẹ chỉ bằng một nửa so với gạch xây thông thường và có tính cách âm, cách nhiệt, không thấm nước cao. Vật liệu cách nhiệt - KIF Phenolic Foam Thermal Insulation Material Tường cách nhiệt gồm nhiều lớp vật liệu Thermal Insulation System (External Wall Cladding) 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 m 2 h 0 C/kCal hoặc m 2 0 C/W đặc trưng cho sức chống lại dòng nhiệt  Nhiệt trở mặt trong R t = 1/ h t  Nhiệt trở mặt ngoài R n = 1/ h n  Nhiệt trở lớp vật liệu R lop = d/k  Nhiệt trở tổng R 0 = R t + R n + ∑R lop,  Tổng hệ số truyền nhiệt qua kết cấu k 0 = 1/ R 0 t 1 2 3 n q 1 = (t t – τ t ) /R t q 2 = (τ t – τ n ) / ∑R lop,i q 3 = (τ n – t n ) / R n q = (t t – t n ) / R 0 q 1 = q 2 = q 3 = q Nhiệt độ bề mặt kết cấu τ, 0 C Nhiệt độ mặt trong Nhiệt độ mặt ngoài t t - t n τ t = t t - R t , 0 C R 0 t t - t n τ n = t t - (R t + R) , 0 C R 0 3.2.2. Yêu cầu cách nhiệt chống lạnh R 0 → 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 → R 0 ( kết cấu cần có nhiệt trở đủ lớn). giá trị của R 0 được xác định căn cứ vào đâu ? q = (t t – t n ) /R 0 Các điều kiện xác định nhiệt trở yêu cầu a) Điều kiện về tiện nghi nhiệt : nhiệt độ mặt trong kc 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. b) Điều kiện không đọng sương trên bề mặt : nhiệt độ mặt trong kc phải vượt một giá trị nhiệt độ điểm sương T t > t s Nhiệt trở yêu cầu đối với KCBC 1. Nhiệt trở yêu cầu đảm bảo tiện nghi nhiệt t t – t n R o yc1 ≥ R t t t – [ τ t ] 2. Nhiệt trở yêu cầu đảm bảo không đọng sương t t – t n R o yc2 > R t t t – t s [...]... định khi nhiệt độ ngoài thay đổi - Hai hệ số này càng lớn, thì dao động nhiệt mặt trong kết cấu càng nhỏ, độ lêch pha dao động càng lớn - Độ ổn định nhiệt của kết cấu phụ thuộc: + Các chỉ tiêu nhiệt lý của VLXD : Hệ số hàm nhiệt S (kcal/m2 h oC), hệ số dẫn nhiệt k (phụ lục 7); + Trở nhiệt của kết cấu: tổng nhiệt trở của các lớp kết cấu; + Chỉ số quán tính nhiệt: D = R.S D≥ 1: kết cấu “dày” về nhiệt; ... tắt dao động của nhiệt độ mặt trong kết cấu so với nhiệt độ tổng: ϑo ϑo = A t tg/ Aτt , lần - Độ trễ của dao động nhiệt độ mặt trong kết cấu so với nhiệt độ tổng: εo εo = Zτtmax – Z ttg max , giờ 3.3.2 Khái quát về truyền nhiệt qua kết cấu 5 Tính ổn định nhiệt của kết cấu: -Hệ số tắt dao động ϑo và độ trễ dao động εo đặc trưng cho tính ổn định nhiệt của kết cấu là khả năng KC có thể giữ nhiệt độ bên... dụng các công thức tính 3.3.2 Khái quát về truyền nhiệt qua kết cấu 1 Khi t tổng ngoài nhà dao động hình sin theo chu kỳ 24 h thì dòng nhiệt truyền qua kết cấu, nhiệt độ tại mặt trong, mặt ngoài và trong nội bộ kết cấu cũng dao động hình sin theo chu kỳ 24 h; 3.3.2 Khái quát về truyền nhiệt qua kết cấu 2 Dao động nhiệt độ trên các bề mặt kết cấu có tính tắt dần từ ngoài vào trong, biên độ dao động của. .. Nếu kết cấu đủ dày dao động nhiệt có thể tắt hẳn ( Att = 0) tại một độ sâu nào đó so với mặt ngoài kết cấu; 3.3.2 Khái quát về truyền nhiệt qua kết cấu 3 Dao động nhiệt độ trong kết cấu có tính chậm dần, nghĩa là thời điểm xuất hiện cực đại nhiệt độ tại các lớp chậm dần so với thời điểm cực đại của nhiệt độ tổng khi tiến dần vào trong kết cấu; 4 Đặc trưng cho dao động nhiệt mặt trong kết cấu so với nhiệt. .. cho các kết cấu bao che ( mái và tường) Nguyên tắc chung - Kết hợp chống nóng và chống lạnh : thường làm tăng nhiệt trở Nhưng nếu kết cấu dày quá thì độ trễ lớn, ban ngày tích nhiệt nhiều và tỏa nhiệt vào ban đêm, cách nhiệt tốt nhưng chống nóng chưa chắc đã tốt Vì vậy phải chú ý khi tăng chiều dày lớp vật liệu, tránh tích nhiệt và bức xạ ngược vào mùa nóng.Chiến lược này thường sử dụng ở các nước... nhỏ hơn 1: kết cấu “mỏng” về nhiệt 3.3.3 Xác định nhiệt độ mặt trong và dòng nhiệt truyền qua kết cấu - Nhiệt độ mặt trong kết cấu đặc trưng bởi các đại lượng sau: + Nhiệt độ trung bình: Tt,tb = t tổng tb – (t tổng tb – t t tb)/ Ro x (Rn +∑Rl) (oC) + Biên độ dao động nhiệt độ mặt trong: Att = A ttong/ υo (oC) + Thời điểm cực đại: ZT max = Z t tổng max + εo, h - Dòng nhiệt truyền qua kết cấu: q tb =... 2h0C/kCal Ví dụ 2: Tính q và τt (continue) Giả thiết rằng nhiệt độ không khí hai bên bức tường như sau: bên trong nhà 25 0C và bên ngoài nhà 50C Tính dòng nhiệt truyền qua kết cấu ra ngoài và nhiệt độ mặt trong kết cấu Giải‫ג‬ • Tính dòng nhiệt truyền qua q = (tt- tn)/Ro q = ( 25 – 5 )/0,54 = 37,03 kCal/ m 2h Ví dụ 2: Tính q và τt (continue) • Tính nhiệt độ mặt trong kết cấu τt t t - tn = tt - ... 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 đổi nhiệt mặt trong... giữa của hai thời điểm cực đại của Imax và tn,max (Vì vậy tường hường tây bất lợi (vì độ lệch pha nhỏ, kết hợp hai đại lượng bức xạ và tn vào lúc cực đại, giá trị ttổng lớn) hơn tường hướng đông mặc dù nhận cùng lượng bức xạ) Nhiệt độ tổng • Nhận xét: + I biến thiên mạnh theo thời gian: Coi là đại lượng dao động điều hòa chu kỳ 24h và thời điểm đạt cực đại tùy thuộc vào kết cấu và hướng Cực đại vào... 2 yếu tố bức xạ mặt trời (I) và nhiệt độ bên ngoài (tn), giúp đưa bài toán truyền nhiệt về dạng chính tắc • Xác định t tổng: cộng dao động điều hòa của I và tn: xác định được giá trị trung bình của ttổng, biên độ dao động A ttổng, thời điểm cực đại; Hình minh họa tổng hợp của các dao động thành phần của nhiệt độ tổng đối với mái nhà Ví dụ tính toán nhiệt độ tổng • Tính nhiệt độ tổng cực đại tác dụng . 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 • Dòng nhiệt truyền qua nhỏ . 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 q 1 = h t (t t – τ t ) q 2 = (τ t - τ n ) k/d q 3 = h n (t n – τ n ) (q 1 và q 3 bằng bxạ và đlưu q 2 bằng dẫn nhiệt) q 1