3.1. Một số khái niệm cơ bản về truyền nhiệt Một số khái niệm Các phương thức truyền nhiệt 3.2. Truyền nhiệt ổn định qua KCBC3.2.1. Bài toán truyền nhiệt ổn định một chiều hay bài toán cách nhiệt cho kết cấu trong mùa lạnh3.2.2. Yêu cầu cách nhiệt chống lạnh3.3. Truyền nhiệt dao động điều hòa qua KCBC3.3.1. Bài toán truyền nhiệt dao động điều hòa trong mùa hè hay bài toán cách nhiệt cho kết cấu trong mùa nóng3.3.2. Yêu cầu cách nhiệt chống nóng3.4. Cách nhiệt cho mái và tường
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 [...]... 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; D nhỏ hơn 1: kết cấu “mỏng” về nhiệt 3. 3 .3 Xác định nhiệt độ mặt trong và dòng nhiệt truyền qua kết cấu - Dao động nhiệt độ mặt trong kết cấu đặc trưng bởi các đại lượng sau: + Nhiệt độ... 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 chúng sẽ nhỏ tương ứng 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. .. 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 trong nó ổn 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:... 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 độ tổng: - Hệ số 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. .. 0 ,35 7 + 0, 133 + 0,05 = 0,54 m 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. .. động nhiệt độ mặt trong phải nhỏ hơn 1 giá trị cho phép : A Tt ≤ (A Tt) Đối với phòng sử dụng điều hòa không khí A Tt lớn làm cho thiết bị hoạt động kém hiệu quả 3. 4 Cách 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. .. nhiệt độ mặt trong kết cấu τt t t - tn = tt - Rt , 0C R0 τt 25 - 5 = 25 - 0, 133 = 20 0C 0,54 Dòng nhiệt và nhiệt độ mặt trong tường khi tt = 250C; tn= 50C; ht=7,5; hn= 20 kCal/m2h0C Tường Đại lượng R R0 q, kCal/m2h τ , 0C gạch 0,25 gạch 0,14 BTCT m m 0,10 m Vách kính 0,006 m k = 0,7 k = 0,65 k = 0,7 k = 1 ,33 3. 3 Cách nhiệt kết cấu mùa nóng 3. 3.1.Bài toán Giả thiết và điều kiện tính toán... h Ψ (psi) – hệ số lệch pha của hai dao động tn và ttđ, Ψ ≤ 1 , (tra bảng 3. 3) σ (sigma) – số hiệu chỉnh do lệch pha của hai dao động , (tra bảng 3. 3) Z1 – đại lượng có biên độ lớn hơn Dấu ± lấy sao cho nhiệt độ tổng cực đại vào khoảng 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... 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 ,35 7 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... hút bức xạ nhỏ (ρ) : màu sáng Quy hoạch công trình dành diện tích cho cây xanh, mặt nước để có thể giảm được nhiệt độ bên ngoài (tn) Che nắng để giảm I - bức xạ mặt trời Cấu tạo kết cấu để cách nhiệt tốt ban ngày, tỏa nhiệt nhanh ban đêm, làm cho kết cấu không tích nhiệt Kiến trúc xứ nóng – kiến trúc xứ lạnh