Расчет теплоизоляции: Пример расчета толщины теплоизоляции — ДомПрофКомплект

Опубликовано в Разное
/
31 Июл 1984

Содержание

Пример расчета толщины теплоизоляции — ДомПрофКомплект

Как рассчитать толщину теплоизоляции?

Необходимая толщина теплоизоляции – это теплосопротивление (R). Теплосопротивление является величиной постоянной, которая рассчитывается для каждого региона в отдельности. За средний норматив возьмем следующие величины:

 

Теплосопротивление стен — 3,5 (м2*К/Вт)

Теплосопротивление потолка — 6 (м2*К/Вт)

Теплосопротивление стен — 4,6 (м2*К/Вт)

 

       При расчете теплоизоляции стен (пола, потолка), состоящих из нескольких слоев – общее теплосопротивление равно сумме показателей теплосопротивления каждого слоя:

 

R=

R1+R2+R3

 

       Итак, толщина теплоизоляционного слоя (или теплосопротивление) расчитывается по формуле:

 

R = p/k

 

где р – толщина слоя (м),

     к – коэффициент теплопроводности материала (Вт/м*к)

 

       В таблице 1 приведены коэффициенты теплопроводности некоторых строительных и теплоизоляционных материалов.

 

Таблица 1. Коэффициент теплопроводности строительных материалов

 

 

Материал

Коэффициент

теплопроводности (Вт/м*к)

Минеральная вата

0,045 – 0,07

Пенополистирол (пенопласт)

0,031 – 0,041

Стекловата

0,033 – 0,05

Эковата (целлюлозный утеплитель)

0,038 – 0,045

Опилки

0,07 – 0,93

ДСП, ОСП

0,15

Дуб

0,20

Сосна

0,16

Кирпич пустотелый

0,35 – 0,41

Кирпич красный глиняный

0,56

Керамзит

0,16

Железобетон

2,00

 

 Пример расчета толщины теплоизоляции

 

 

Рисунок 1. Расчет толщины теплоизоляции

 

       В счет примера возьмем кирпичную стену в полтора кирпича и сделаем расчет необходимого слоя теплоизоляции из минеральной ваты (рис. 1).

     1.  Нам необходимо теплосопротивление стены не менее 3,5 (м2*К/Вт). Следовательно, мы изначально должны узнать теплосопротивление данной стены. Толщина стены в полтора кирпича = 0,38 м. Коэффициент теплопроводности кирпича = 0,56 (Вт/м*к), итак по формуле:

 

R= p/k

R(к)= 0,38/0,56

R(к)= 0,68 (м2*К/Вт)

 

     2.  Что бы достичь необходимого показателя теплосопротивления в 3,5 (м2*К/Вт):

 

R(м) = R — R(к)

R(м)= 3,5 – 0,68

R(м)

= 2,85 (м2*К/Вт)

 

     3.   Исходя из основной формулы, мы делаем расчет толщины теплоизоляции, в нашем случае минеральной ваты:

 

p(м)= Rk

p(м)= 2,85 * 0,045

p(м)= 0,128 (м)

 

       По данному расчету толщины теплоизоляции на кирпичную стену в полтора кирпича, необходимо минеральная вата толщиной 130 мм. Если учесть толщину отделочных внутренних и наружных работ, минвата, для удобства монтажа может укладываться, толщиной в 100 мм.

Расчет толщины утеплителя для кровли: методика, формула расчета, примеры

Пример расчета толщины утеплителя

Давайте проанализируем утепление крыши в городах с самыми высокими и самыми низкими требованиями к сопротивлению теплопередачи покрытия. В нашей таблице это Новосибирск (5,59) и Грозный (3,73).

Возьмем для примера минеральную вату со средним коэффициентом теплопроводности 0,035 Вт/(м · °С). Подставив это значение в формулу, получим толщину утеплителя 0,190 м для Новосибирска и 0,125 м для Грозного. Если для сравнения подсчитать требуемую толщину самого эффективного утеплителя на строительном рынке – полиизоцианурата (PIR), чей коэффициент теплопроводности составляет всего 0,022 Вт/(м · °С), то для Новосибирска мы получим значение 0,119 м, а для Грозного – всего 0,079 м.

Более тонкий расчет

Справочное значение сопротивления теплопередаче, в строгом смысле, относится не к слою утеплителя, а к конструкции целиком. Свой вклад в сопротивление утечке тепла вносят все слои кровельного «пирога». Некоторыми из них можно пренебречь, а некоторыми – не стоит.

Так, финишное покрытие кровли можно не принимать в расчет, так как оно отделено от остальной конструкции вентзазором. А вот к отделочному материалу потолка нужно присмотреться повнимательней. Потолок часто зашивают древесными или древесно-стружечными материалами, которые имеют неплохие теплоизоляционные свойства.

Их можно тоже включить в расчеты.

αут = αмат.1 + αмат.2

Рассмотрим случай, когда потолок мансарды подшит древесно-стружечной плитой толщиной 15 мм. Коэффициент теплопроводности этого материала, согласно справочным данным равен 0,15 Вт/(м · °С).

Подставим эти данные в формулу и найдем значение R. Так мы найдем вклад этого слоя в общее сопротивление теплопотерям.

0,015 = (R – 0,16) · 0,15
R = 0,26 м

2 · °С/Вт

Теперь повторим наши расчеты для Новосибирска и Грозного, но с учетом теплоизолирующих свойств обшивки.

αут = (5,59 – 0,26 – 0,16) · 0,035 = 0,181 м (Новосибирск)
αут = (3,73 – 0,26 – 0,16) · 0,035 = 0,116 м (Грозный).

Результаты показывают, что обшивка потолка мансарды древесно-стружечной плитой уменьшила расчетную толщину утеплителя меньше чем на 1 сантиметр. В большинстве случаев этой величиной можно пренебречь.

В один слой или в несколько?

Допустим, необходимая толщина слоя минеральной ваты по расчетам составила 20 см. В продаже есть плиты толщиной 20 см и толщиной 10 см. Как лучше поступить? Утеплить крышу в один слой, или в два — более тонким материалом?

Многослойное утепление должно быть более эффективным за счет того, что вышележащие плиты перекрывают стыки нижележащих и препятствуют появлению «мостиков холода». В кровельной конструкции должно быть как минимум два слоя теплоизоляции, чтобы перекрыть поперечный стык плит.

Однако специалисты НИИМосстрой утверждают, что уменьшение количества слоёв утеплителя не так уж сильно влияет на показатели теплоизоляции зданий, как может показаться.

Гораздо сильнее на качество теплоизоляции влияет аккуратность монтажа. В экспериментах, проведенных специалистами НИИМосстрой, наличие зазоров толщиной от 2 до 5 мм между плитами утеплителя существенно ухудшает теплоизоляционные свойства материала — как при однослойном, так и при многослойном монтаже.

Чтобы не запутаться в коэффициентах, нормативах, климатических зонах и прочих премудростях, лучше доверить расчеты профессионалам. Равно как и монтаж. Крыши не прощают ошибок и заставляют расплачиваться за легкомыслие нервами, деньгами и хорошим настроением.

Программа расчета толщины теплоизоляции K-PROJECT для проектирования инженерных систем

Скачать программу расчёта толщины изоляции K-PROJECT 2.0

Расчетная программа K-PROJECT 2.0 создана для проектирования инженерных систем разнообразного назначения с применением в конструкции технической изоляции
«K-FLEX», покрывных защитных материалов и комплектующих, базируясь на потребностях, что содержатся в нормах технологического проектирования или иных нормативных документах:

  • СП 41-103-2000 «Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов»;
  • ГЭСН-2001 Сборник №26 «Теплоизоляционные работы»;
  • СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»;
  • СНиП 41-01-2003 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»;
  • ТР 12324 — ТИ.2008 «Изделия теплоизоляционные из каучука
    «K-FLEX» в конструкциях тепловой изоляции оборудования и трубопроводов.

Программа выполняет следующие расчеты:

1. Для трубопроводов:

  • Расчет теплового потока при определенной толщине изоляции;
  • Расчет изменение температуры носителя при заданной толщине изоляции;
  • Расчет температуры на поверхности изоляции при заданной толщине изоляции;
  • Расчет времени замерзания носителя при заданной толщине изоляции;
  • Расчет толщины изоляции с целью предотвращения образования конденсата на поверхности изоляции.

2. Для плоских поверхностей:

  • Расчет теплового потока при заданной толщине изоляции;
  • Расчет температуры на поверхности изоляции при заданной толщине изоляции;
  • Расчет толщины изоляции с целью предотвращения образования конденсата на поверхности изоляции.

Результаты расчетной программы K-PROJECT 1.0 можно использовать в проектировании конструкций тепловой изоляции оборудования и трубопроводов промышленных предприятий, а также объектов ЖКХ, включая:

  • технологические трубопроводы с положительными и отрицательными температурами всех отраслей промышленности;
  • трубопроводы тепловых сетей при надземной (на открытом воздухе, подвалах, помещениях) и подземной (в каналах, тоннелях) прокладках;
  • трубопроводы систем отопления, горячего и холодного водоснабжения в жилищном и гражданском строительстве, а также на промышленных предприятиях;
  • низкотемпературные трубопроводы и оборудование холодильных установок;
  • воздуховоды и оборудование систем вентиляции и кондиционирования воздуха;
  • газопроводы; нефтепроводы, трубопроводы с нефтепродуктами;
  • технологические аппараты предприятий химической, нефтеперерабатывающей, газовой, пищевой, и др. отраслей промышленности;
  • резервуары для хранения холодной воды в системах водоснабжения и пожаротушения;
  • резервуары для хранения нефти и нефтепродуктов, мазута, химических веществ и т.д.

В программе осуществлен модуль расчета коэффициента теплоотдачи, что зависит от температур носителя и окружающей среды, типа покровного слоя и ориентации трубопровода, позволяющий учитывать эти факторы при расчете теплотехнических характеристик.

Сейчас, готовится новая версия программы K-PROJECT 2.0, где будет реализована возможность составлять рабочую документацию согласно ГОСТ 21.405-93 «СПДС. Правила выполнения рабочей документации тепловой изоляции оборудования и трубопроводов»:

  • техномонтажная ведомость;
  • спецификация оборудования.

При создании техномонтажной ведомости и спецификации, программа подбирает нужные типоразмеры теплоизоляционных материалов «K-FLEX», рассчитывает надобное число покровных материалов и аксессуаров «K-FLEX» для монтажа.

Калькуляторы расчета толщины теплоизоляции

Ссылки на онлайн калькуляторы

Калькулятор для зданий и сооружений tutteplo.ru
Калькулятор для трубопроводов tutteplo.ru
Калькулятор для холодильных помещений tutteplo.ru
Калькулятор теплоизоляции Euroizol
Калькулятор толщины утеплителя для наружного ограждения: стен, потолка, пола
Калькулятор ROCKWOOL
Калькулятор ROCKWOOL для расчета технической изоляции
Теплотехнический калькулятор
Расчет теплопотерь прямоугольного помещения
Калькулятор для расчета количества теплоизоляции от Knauf
Калькулятор с сайта penoplast2. by
PAROC Calculus – расчет технической изоляции
Расчет толщины теплоизоляции для технических, инженерных систем Armaflex
Технический калькулятор от ISOTEC
Калькулятор расчета теплоизоляции от ISOVER
Калькулятор расчет толщины теплоизоляции от Технониколь
Калькулятор теплопроводности
Калькулятор расчета расходных материалов для системы утепления фасада
Калькулятор от TEPLEX
Калькулятор от FOAMGLAS
Точка росы. расчет, определение
Расчет толщины теплоизоляции от URSA
Калькулятор расчета стоимости напыления ППУ на емкости и трубопроводы teplopena. com
Расчет стоимости напыления ППУ на ровную поверхность teplopena.com
Расчет стоимости напыления ППУ на полукруглый ангар teplopena.com
Расчет стоимости напыления ППУ на ангар-гараж teplopena.com

Расчет теплоизоляции трубопроводов в программе «ИЗОЛЯЦИЯ» — ИНФАРС

Расчет тепловой изоляции – трудоемкая задача, возникающая в процессе проектирования теплоизоляции трубопроводов. В настоящее время к данному расчету теплоизоляции трубопроводов предъявляются повышенные требования относительно скорости его реализации. По этой причине расчет теплоизоляции трубопроводов для крупных проектов выполнять вручную не только нецелесообразно, но и практически невозможно. Следует отметить, что требуемую эффективность ручного расчета тепловой изоляции нельзя достичь даже при условии применения специальных альбомов, в которых собраны стандартные конструкции.

Чтобы разобраться с этой непростой задачей, в данной статье мы детально рассмотрим расчет теплоизоляции трубопроводов с помощью программы ИЗОЛЯЦИЯ .

Как выполняется расчет тепловой изоляции и что нужно при этом учитывать?

Выбрать оптимальный вариант утеплителя можно только после того, как будет определена наиболее подходящая для каждого случая толщина материала и его плотность. Рассчитывая эти параметры, можно существенно снизить теплопотери и температуру трубопровода, что обеспечит безопасную эксплуатацию.

Основные аспекты, которые играют важную роль при расчете тепловой изоляции:

  • температура участка поверхности, нуждающегося в утеплении;
  • перепады температуры окружающей среды;
  • механическое воздействие на объект типа вибраций;
  • нагрузки, которые испытывают трубы в процессе эксплуатации от транспортных средств и грунта;
  • коэффициент теплопроводности теплоизоляционного материала;
  • стойкость утеплителя к механической деформации.

С характеристиками, которыми должны быть наделены теплоизоляционные материалы в зависимости от типа трубопровода и эксплуатационных условий, можно ознакомиться в СНиП 41-03-2003. Согласно этим нормам, утепление труб, температура которых не превышает 12ºC, должно предусматривать специальный пароизоляционный слой.

Толщину теплоизоляционного слоя можно определить, выполнив технико-экономический расчет. Для этого нужно использовать определенные формулы. Итак, в процессе инженерного расчета теплоизоляции трубопроводов следует учитывать сопротивление утеплителя температурам:

* для труб диаметром ≥25 мм – минимум 0,86ºC м²/Вт;

* для труб диаметром <25 мм – 1,22ºC м²/Вт.

Нижеизложенная информация облегчит расчеты теплоизоляции трубопроводов, не зависимо от их назначения. Научиться рассчитывать толщину теплоизоляционного материала можно на примере выпускного коллектора высокофорсированного дизельного двигателя.

Программа ИЗОЛЯЦИЯ: основные положения

Сомневаясь в собственных силах насчет правильного использования представленных формул, лучше воспользоваться при расчетах теплоизоляции трубопроводов программой ИЗОЛЯЦИЯ от НТП Трубопровод.

Программа ИЗОЛЯЦИЯ – уникальное средство для оперативного выполнения расчетов теплоизоляции трубопроводов, без которых не обойтись при выборе теплоизоляционного материла. С помощью программы ИЗОЛЯЦИЯ данная задача выполняется за период, составляющий 10% от времени, затрачиваемого на самостоятельный расчет. Программа ИЗОЛЯЦИЯ автоматически формирует конструкцию утеплителя и рассчитывает необходимые данные. Помимо этого, она оформляет ведомости, одна из которых включает ссылочную и прилагаемую документацию, вторая – технические сведения о конструкции и монтаже, третья – объемы работ, а также спецификацию согласно госстандартам (ГОСТ 21.405-93, ГОСТ 21.110-95, ГОСТ 21.101-97).

Но если вы все же делаете выбор в пользу самостоятельного выполнения работ по расчету тепловой изоляции, нельзя забывать о том, что толщина теплоизоляционного слоя рассчитывается, исходя из конкретных условий (например, тип утеплителя, сезонные перепады температур, влажность воздуха). Особенно внимательным следует быть с влажностью окружающей среды, поскольку она способна ускорить процессы теплообмена и, следовательно, снизить эффективность утеплителя.

2. Расчет величины теплового потока, необходимого для определения должной теплоизоляции комплекта СИЗ / КонсультантПлюс

2. Расчет величины теплового потока, необходимого

для определения должной теплоизоляции комплекта СИЗ

2.1. Величина q вычисляется в соответствии с уравнением

п

теплового баланса:

q = q + q = q — W — q — q — q +/- ДЕЛЬТА q , (2)

п конв. рад. м к.дых. исп.дых. исп.к т.с

где:

W — эффективная мощность механической работы,

Вт/кв. м;

q — теплопотери конвекцией при дыхании, Вт/кв. м;

к.дых.

q — теплопотери испарением влаги при дыхании,

исп. дых.

Вт/кв. м;

q — потери тепла испарением влаги с поверхности

исп.к

тела, Вт/кв. м;

ДЕЛЬТА q — изменение теплосодержания в организме, Вт/кв. м.

т.с

Изменение теплосодержания в организме представляет собой

разность между величиной q и суммой теплопотерь организма.

м

2.2. Величина q может быть определена по формуле 3:

к.дых.

q = 0,0014 х q (Т — Т ), (3)

к.дых. м выд. в

где:

Т — температура выдыхаемого воздуха, °С, вычисляемая по

выд.

формуле 4:

Т = 29 + 0,2 х Т , °С. (4)

выд. в

2.3. Величина q вычисляется по формуле 5:

исп.дых.

q = 0,0173 х q (Р — Р ), Вт/кв. м, (5)

исп.дых. м выд. в

где:

Р — давление насыщенного водяного пара при температуре

выд.

выдыхаемого воздуха (Т ), кПа;

выд.

Р — давление водяного пара в атмосфере, кПа.

в

2.4. Теплопотери испарением влаги с поверхности тела, q ,

исп.к

могут быть определены по формуле 6:

q = w х (Р — Р ) / R , Вт/кв. м, (6)

исп.к нас.к в сум

где:

w — доля увлажненного участка тела, участвующего в

теплообмене испарением, безразмерная величина.

Величина w в условиях некоторого охлаждения принимается равной

0,06; в условиях теплового комфорта может быть определена как

равная 0,001 х q .

м

Р — давление насыщенного водяного пара при температуре

нас. к

кожи, кПа.

Оно может быть определено либо по психрометрическим таблицам,

либо по формуле 7:

18,6686-4030,183/(Тк+235)

Р = 0,1333 х е . (7)

нас.к

R — суммарное сопротивление одежды испарению влаги,

сум

кв. м кПа/Вт, которое может быть определено из выражения:

R = R + R ,

сум в од

где:

R — сопротивление испарению влаги слоя воздуха,

в

прилегающего к поверхности одежды;

R — сопротивление испарению влаги пакета материалов

од

одежды и воздушных прослоек между ними.

Величина R с некоторым приближением может быть определена

сум

из формулы 8:

R = 0,18 х (I — I ). (8)

сум к в

2. 5. Если для изготовления одежды используются паропроницаемые

материалы, то расчет потерь тепла испарением с поверхности тела

человека может быть осуществлен по формуле 9:

q = (8,816 + 0,390 х q ) / S — q , (9)

исп.к м исп.дых.

где:

S — площадь поверхности тела обнаженного человека, кв. м

(по Д’Буа).

Примечание. Средняя поверхность тела человека составляет

1,8 кв. м.

Программ для расчета (БЕСПЛАТНО)

Предоставление программ для расчета (бесплатно).

Расчетная программа K-PROJECT 1.0.

Расчетная программа K-PROJECT 1.0 предназначена для проектирования инженерных систем различного назначения с использованием в конструкции технической изоляции «K-FLEX», покрывных защитных материалов и комплектующих, основываясь на требованиях, содержащихся в нормах технологического проектирования и других нормативных докуметах. Результаты расчетной программы K-PROJECT 1.0 могут быть использованы при проектировании конструкций тепловой изоляции оборудования и трубопроводов промышленных предприятий, а также объектов ЖКХ.

Скачать программу

Программа расчета Технической Изоляции

PAROC Calculus — это Программа расчета по технической изоляции. Данная программа рассчитывает характеристики системы с технической изоляцией PAROC. Расчеты производятся в соответствие со стандартом EN ISO 12241.

Открыть онлайн программу PAROC Calculus

Расчётная программа EnFlex 4

EnFlex 4 – единственный на сегодняшний день программный инструмент, прошедший экспертизу ООО «ЦСПС» – органа по сертификации программной продукции в строительстве, и распространяемый бесплатно. Программа позволяет рассчитать толщину теплоизоляционных материалов Energoflex® для систем отопления, водоснабжения, вентиляции и кондиционирования. Её особенностью является возможность наряду с расчетами составлять рабочую документацию в соответствии с ГОСТ 21. 405-93 «Правила выполнения рабочей документации тепловой изоляции оборудования и трубопроводов»: техномонтажную ведомость и спецификацию оборудования. EnFlex 4 удобна как для проектировщиков, которые используя режим «работа с проектами» могут в кратчайшие сроки подготовить всю необходимую документацию, так и для монтажников, которые в режиме «быстрый расчет» имеют возможность по определенному набору критериев оперативно рассчитать количество и вид материала для максимально эффективной теплоизоляции.

Скачать программу

Как рассчитать коэффициент теплопередачи (значение U) оболочки здания

Как рассчитать коэффициент теплопередачи (значение U) оболочки здания

Cortesía de ArchDaily ShareShare
  • Facebook

  • Twitter

  • Pinterest

    0
  • WhatsApp

  • Mail

  • Mail

или

https://www. archdaily.com/898843/how-to-calculate-the-thermal- коэффициент пропускания-u-в-оболочке-здания

При проектировании оболочки проектов мы должны уделять особое внимание каждому из составляющих ее элементов, поскольку каждый из этих слоев обладает особыми качествами, которые будут решающее значение для теплового поведения нашего здания в целом.

Если мы разделим 1 м2 нашей оболочки на разницу температур между ее сторонами, мы получим значение, соответствующее коэффициенту теплопередачи, также называемое U-значением. Это значение говорит нам об уровне теплоизоляции здания по отношению к проценту энергии, проходящей через него; если результирующее число меньше, мы будем иметь хорошо изолированную поверхность, и, наоборот, большое число предупреждает нас о термически неполноценной поверхности.

Значение U, выраженное в Вт/м²·K, зависит от теплового сопротивления каждого из элементов, из которых состоит поверхность (процент, в котором строительный элемент сопротивляется прохождению тепла), и это, в частности, подчиняется толщине каждого слоя и его теплопроводности (способности проводить тепло каждого материала). Давайте рассмотрим формулы, необходимые для расчета коэффициента теплопередачи нашей оболочки.

Тепловая оболочка

Тепловая оболочка определяется как «кожа» здания, которая защищает тепловой и акустический комфорт его внутренних помещений. Он состоит из его непрозрачных стен (стены, полы, потолки), его функциональных элементов (дверей и окон) и его тепловых мостов, которые являются всеми теми точками, которые позволяют теплу проходить легче (точки с геометрическими вариациями или изменениями материалы).

Cortesía de ArchDaily

В случае ограждений, которые не являются полностью однородными по своей протяженности, например, в металлических или деревянных конструкциях, можно выполнять дифференцированные расчеты для разных площадей и получать более точные результаты. Затем рассчитывается общая сумма по приблизительным процентам для каждого из них, которые можно найти в местных стандартах и ​​правилах, соответствующих местоположению проекта.

Расчет коэффициента теплопередачи

Общая формула для расчета значения U:

U = 1/Rt

Где:

  • U = Коэффициент пропускания тепла (Вт/м²·K)*
  • Rt = Общее тепловое сопротивление элемента, состоящего из слоев (м²·K/Вт), полученное согласно:

Rt = Rsi + R1 + R2 + R3 + .

.. + Rn + Rse

Где:

  • Rsi = Тепловое сопротивление внутренней поверхности (согласно норме по климатической зоне)
  • Rse = Термическое сопротивление наружной поверхности (в соответствии с нормой по климатической зоне)
  • R1, R2, R3, Rn = тепловое сопротивление каждого слоя, полученное согласно:

R = D / λ

Где:

Коэффициент теплопередачи обратно пропорционален термическому сопротивлению: чем больше сопротивление материалов, из которых состоит оболочка, тем меньше количество тепла, которое теряется через нее.

U = 1/R

R = 1/U

Cortesía de ArchDaily

Климатические зоны

При получении нашего значения U мы должны сравнить его со значением максимального (или предельного) коэффициента теплопередачи, указанным для климатическая зона, в которой находится наш проект, зимой и летом. Этот номер определяется официальными местными нормативными актами, которые необходимо внимательно изучить для обеспечения надлежащего функционирования.

* Вт = Мощность (Ватт) — K = Разность температур (Кельвин)

Теплоизоляция | Характеристики и расчет

Теплоизоляция – процесс уменьшения теплообмена между объектами, находящимися в тепловом контакте или в зоне радиационного воздействия.

Теплоизоляция состоит из материалов с низкой теплопроводностью, объединенных для достижения еще более низкой теплопроводности системы.

Теплоизоляция может быть достигнута с помощью специально разработанных методов или процессов, а также с использованием подходящих форм и материалов.

См. также: Теплопроводность

С микроскопической точки зрения перенос тепловой энергии в твердых телах может быть обусловлен двумя эффектами:

  • миграцией свободных электронов
  • колебательными волнами решетки (фононами)

Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как: проводимость и высокая теплопроводность . Эти свойства возникают, в частности, из факта, что их внешние электроны (свободные электроны) делокализованы . Их вклад в теплопроводность очень велик и обозначается как электронная теплопроводность , k e . В результате металлы являются очень хорошими теплопроводниками, а не теплоизоляторами.

Для твердых неметаллических тел , k определяется в первую очередь k ph , которое увеличивается по мере уменьшения частоты взаимодействий между атомами и решеткой.Фактически, решеточная теплопроводность является доминирующим механизмом теплопроводности в неметаллах, если не единственным. В твердых телах атомы колеблются вокруг своих положений равновесия (кристаллическая решетка). Колебания атомов не независимы друг от друга, а довольно сильно связаны с соседними атомами. Регулярность расположения решетки оказывает важное влияние на k ph , при этом кристаллические (хорошо упорядоченные) материалы, такие как кварц , имеют более высокую теплопроводность, чем аморфные материалы, такие как стекло.

Следует добавить, что теплоизоляция в первую очередь основана на очень низкой теплопроводности газов . Газы обладают плохими свойствами теплопроводности по сравнению с жидкостями и твердыми телами и, таким образом, являются хорошим изоляционным материалом, если их можно уловить (например, в пеноподобной структуре ). Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами. Но главное преимущество в отсутствии конвекции . Следовательно, многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто благодаря большому количеству заполненных газом карманов , которые предотвращают крупномасштабную конвекцию .Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей раздела, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.

Следует отметить, что потери тепла от более горячих объектов происходят по трем механизмам (по отдельности или в комбинации):

До сих пор мы не обсуждали тепловое излучение как модус тепловых потерь . Радиационная теплопередача опосредована электромагнитным излучением и, следовательно, не требует какой-либо среды для теплопередачи.На самом деле передача энергии излучением происходит быстрее всего (со скоростью света) и не испытывает затухания в вакууме. Любой материал, имеющий температуру выше абсолютного нуля, выделяет около лучистой энергии . Большая часть энергии этого типа находится в инфракрасной области электромагнитного спектра, хотя некоторая ее часть находится в видимой области. Чтобы уменьшить этот тип теплопередачи, следует использовать материалы с низким коэффициентом излучения. Излучательная способность , ε , поверхности материала представляет собой его эффективность в испускании энергии в виде теплового излучения и варьируется от 0.0 и 1.0. Как правило, полированные металлы имеют очень низкий коэффициент излучения и поэтому широко используются для отражения лучистой энергии обратно к ее источнику, как в случае одеял первой помощи .

Теплоизолятор

Как уже было сказано, теплоизоляция основана на использовании веществ с очень низкой теплопроводностью . Эти материалы известны как теплоизоляторы . Обычными теплоизоляционными материалами являются шерсть, стекловолокно, минеральная вата, полистирол, полиуретан, гусиное перо и т. д.Эти материалы очень плохо проводят тепло и поэтому являются хорошими теплоизоляторами.

Следует добавить, что теплоизоляция в первую очередь основана на очень низкой теплопроводности газов. Газы обладают плохими свойствами теплопроводности по сравнению с жидкостями и твердыми телами и, таким образом, являются хорошим изоляционным материалом, если их можно уловить (например, в пеноподобной структуре ). Воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами. Но главное преимущество в отсутствии конвекции .Следовательно, многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто благодаря большому количеству заполненных газом карманов , которые предотвращают крупномасштабную конвекцию . Во всех типах теплоизоляции удаление воздуха из пустот еще больше снижает общую теплопроводность изолятора.

Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей , что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.

В случае теплоизоляции можно использовать отражающую изоляцию. Отражающая изоляция обычно состоит из многослойной параллельной фольги с высокой отражательной способностью, расположенной на расстоянии друг от друга, чтобы отражать тепловое излучение обратно к его источнику.

Пример – Потери тепла через стену

Основным источником потерь тепла из дома являются стены. Рассчитайте скорость теплового потока через стену площадью 3 м x 10 м (A = 30 м 2 ). Стена толщиной 15 см (L 1 ) сложена из кирпичей с теплопроводностью k 1 = 1.0 Вт/м.К (плохой теплоизолятор). Предположим, что температура внутри и снаружи помещения составляет 22°C и -8°C, а коэффициенты конвективной теплопередачи на внутренней и внешней сторонах равны h 1 = 10 Вт/м 2 K и h 2 = 30 Вт/м 2 К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, в частности, от окружающих и внутренних условий (ветер, влажность и т. д.).

  1. Рассчитайте поток тепла ( потери тепла ) через эту неизолированную стену.
  2. Теперь предположим теплоизоляцию на внешней стороне этой стены. Используйте изоляцию из вспененного полистирола толщиной 10 см (L 2 ) с теплопроводностью k 2 = 0,03 Вт/м·К и рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту композитную стену.

Решение:

Как уже было сказано, многие процессы теплопередачи включают составные системы и даже включают комбинацию теплопроводности и конвекции.С этими композитными системами часто бывает удобно работать с общим коэффициентом теплопередачи , , известным как U-фактор . U-фактор определяется выражением, аналогичным закону охлаждения Ньютона :

Общий коэффициент теплопередачи связан с общим тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи.

  1. голая стена

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую стенку и пренебрегая излучением, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Общий коэффициент теплопередачи

U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 1/30) = 3,53 Вт/м 2 К

Тогда тепловой поток можно рассчитать просто как:

q = 3,53 [Вт/м 2 К] x 30 [К] = 105,9 Вт/м 2

Суммарные потери тепла через эту стену составят:

q потери = q . A = 105,9 [Вт/м 2 ] x 30 [м 2 ] = 3177 Вт

  1. композитная стена с теплоизоляцией

Предполагая одномерную передачу тепла через плоскую композитную стену, контактное тепловое сопротивление отсутствует и без учета излучения, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0. 15/1 + 0,1/0,03 + 1/30) = 0,276 Вт/м 2 К

Тогда тепловой поток можно рассчитать просто как:

q = 0,276 [Вт/м 2 К] x 30 [ K] = 8,28 Вт/м 2

Суммарные потери тепла через эту стену составят:

q потери = q . A = 8,28 [Вт/м 2 ] x 30 [м 2 ] = 248 Вт

Как видно, добавление теплоизолятора приводит к значительному снижению тепловых потерь. Следует добавить, что добавление очередного слоя теплоизолятора не приводит к такой большой экономии.Это лучше видно из метода термического сопротивления, который можно использовать для расчета теплопередачи через композитных стен . Скорость устойчивого теплообмена между двумя поверхностями равна разности температур, деленной на общее тепловое сопротивление между этими двумя поверхностями.

 

Ссылки:

Теплопередача:
  1. Основы тепломассообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера.John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
  2. Тепло- и массообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
  3. Министерство энергетики США, термодинамики, теплопередачи и потока жидкости. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 of 3. May 2016.

Ядерная и реакторная физика:

  1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
  2. Дж.Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную технику, 3-е изд., Prentice-Hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
  3. WM Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
  4. Гласстоун, Сесонске. Разработка ядерных реакторов: разработка реакторных систем, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
  5. WSC. Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
  6. Г. Р. Кипин. Физика ядерной кинетики.Паб Эддисон-Уэсли. Ко; 1-е издание, 1965 г.
  7. Роберт Рид Берн, Введение в работу ядерных реакторов, 1988 г.
  8. Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США. Справочник по основам Министерства энергетики, том 1 и 2. Январь 1993 г.
  9. Пол Ройсс, Нейтронная физика. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

Advanced Reactor Physics:

  1. К. О. Отт, В. А. Безелла, Введение в статистику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, исправленное издание (1989 г.), 1989 г., ISBN: 0-894-48033-2.
  2. К. О. Отт, Р. Дж. Нойхольд, Введение в динамику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1985, ISBN: 0-894-48029-4.
  3. Д. Л. Хетрик, Динамика ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48453-2.
  4. Э. Э. Льюис, В. Ф. Миллер, Вычислительные методы переноса нейтронов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48452-4.

Расчет теплоизоляции — Armacell Thailand

Надежность системы теплоизоляции определяется тремя ключевыми факторами, а именно качеством теплоизоляционного материала, качеством монтажа, а также выбором соответствующей толщины изоляции.Это связано с тем, что необходимо использовать правильную толщину изоляции, чтобы предотвратить конденсацию и минимизировать потери энергии. ArmaWin — это профессиональный инструмент для расчета изоляции, разработанный Armacell для поддержки проектировщиков, инженеров-механиков и подрядчиков. Этот калькулятор изоляции может помочь точно рассчитать следующие технические параметры, а также определить оптимальную толщину изоляции на основе экономических соображений.

  • температура поверхности
  • предотвращение конденсации или контроль конденсации
  • плотность теплового потока
  • изменение температуры текучей среды
  • изменение температуры стационарной среды
  • время замерзания
  • поверхностный теплообмен путем конвекции

    Этот инструмент можно загрузить бесплатно, а связанные с проектом отчеты, содержащие графические иллюстрации для облегчения чтения, также можно сохранить для использования в будущем или переслать по электронной почте.

     

    Обновление (декабрь 2021 г.) — версия 2.0.3

    Камбоджа добавлена ​​в список стран.

     

    Обновление (февраль 2021 г.) — версия 2.0.2

    Исправление ошибки.

     

    Обновление (ноябрь 2020 г.) — версия 2.0.1

    • Включить ASTM C680
    • Умный выбор — не требуется выбирать трубу или лист
    • Многослойный выбор увеличен до десяти слоев
    • Результат для условий без изоляции
    • новую версию или базу данных в программном обеспечении и обновление онлайн

    Примечание: удалите предыдущую версию ArmaWin перед установкой последней версии 2.0.1 версия. Это может быть автоматически обнаружено программой при запуске исполняемого файла (ArmaWin-v2.0.1.exe). В некоторых случаях последний фильтр Windows SmartScreen может отображать предупреждение о том, что «Windows защитила ваш компьютер». Нажмите «Подробнее», а затем «Выполнить в любом случае». Программа будет работать нормально.

     

    Обновление (апрель 2020 г.) — версия 1.051
    Исправлена ​​ошибка для типа расчета времени замораживания.

     

    Обновление

    (февраль 2020 г.) — версия 1.05
    Исправление ошибки и включение метода расчета для круглых воздуховодов.

    Теоретический анализ трех методов расчета теплоизоляции одежды теплового манекена | Анналы рабочих воздействий и здоровья

    Аннотация

    Существует три метода расчета теплоизоляции одежды, измеренной с помощью теплового манекена, а именно общий метод, последовательный метод и параллельный метод. При условии однородной изоляции одежды эти три метода дают одинаковые значения изоляции.Если локальный тепловой поток равномерен по всему телу манекена, глобальный и последовательный методы обеспечивают одинаковое значение изоляции. В большинстве случаев последовательный метод дает более высокое значение изоляции, чем общий метод. Существует вероятность того, что значение изоляции последовательного метода ниже, чем значение глобального метода. Последовательный метод всегда дает более высокое значение изоляции, чем параллельный метод. Значение изоляции параллельного метода выше или ниже значения глобального метода в зависимости от соотношения между распределением тепловых потерь и температурой поверхности.В условиях равномерного распределения температуры поверхности тела манекена глобальный и параллельный методы дают одинаковую величину изоляции. Если при испытании на манекене используется режим постоянной температуры поверхности, то для расчета теплоизоляции одежды можно использовать параллельный метод. Если при испытании на манекене используется режим постоянного теплового потока, то серийный метод можно использовать для расчета теплоизоляции одежды. Глобальный метод следует использовать для расчета теплоизоляции одежды для всех режимов управления манекеном, особенно для режима регулирования теплового комфорта. Глобальный метод должны выбрать производители одежды для маркировки своей продукции. Последовательный и параллельный методы дают больше информации о различных частях одежды.

    ВВЕДЕНИЕ

    Теплоизоляция определяется как сопротивление сухому теплообмену путем теплопроводности, конвекции и излучения (ASTM, 2005). Теплоизоляция одежды может быть определена в единицах clo, которые были определены как теплоизоляция системы одежды, обеспечивающая комфортное положение сидящего и отдыхающего человека в нормально проветриваемом помещении (0.1 м с -1 скорости воздуха) при температуре воздуха 21°С и относительной влажности <50% (Gagge et al. , 1941).

    Поскольку тепловой манекен способен обеспечить быстрые, реалистичные, точные и воспроизводимые измерения, теплоизоляцию одежды можно измерить с помощью теплового манекена (ISO 15831, 2004; ISO 9920, 2007; ASTM, 2005; EN 342, 2004). Фундаментальной основой измерения теплоизоляции одежды с помощью теплового манекена является принцип теплового баланса. Когда система достигает равновесия, потери тепла равны мощности нагрева манекена. Теплоизоляция одежды определяется по соотношению мощности и температурного градиента между поверхностью манекена и окружающей средой.

    Величина теплоизоляции может быть правильно понята только в том случае, если известен протокол испытаний, особенно если четко определен режим теплового контроля манекена (Oliveira et al. , 2008a). Правильный метод расчета теплоизоляции одежды зависит от режима теплового управления манекеном.Тепловой манекен может работать в трех режимах: (1) постоянная температура кожи; (2) постоянный тепловой поток для тела манекена; и (3) режим регулирования теплового комфорта, основанный на уравнении комфорта (Меликов, 2004; Оливейра и др. , 2008a,b). Наиболее часто используется режим постоянной температуры кожи.

    Существует три различных способа расчета теплоизоляции одежды: общий метод, последовательный метод и параллельный метод. Наиболее часто используемый метод называется глобальным методом (Havenith, 2005; Oliveira et al. , 2005). Позже он был принят стандартом ISO 9920 [Термин глобальный метод используется в стандарте ISO 9920 (2007 г.), и мы следуем ему. В некоторой литературе для этого используется термин «параллельный метод», не путайте его с параллельным методом, описанным в этой статье].

    Нильссон (1997) измерил общую теплоизоляцию восьми различных комплектов одежды и обнаружил, что значения теплоизоляции, полученные при последовательном методе, всегда были выше, чем при общем методе. Redortier (1997) измерил общую теплоизоляцию ряда систем одежды и отметил, что значения теплоизоляции, полученные с помощью серийного метода, были выше, чем значения, полученные с помощью общего метода, и что разница между этими двумя методами с однородной одеждой была очень небольшой.Анттонен (1999) отправил один и тот же комплект одежды в семь различных лабораторий для измерения теплоизоляции стоящих и шагающих манекенов, и результаты показали, что последовательный метод дает более высокие значения, чем общий метод. Holmer (2001) использовал испытания на износ, чтобы подтвердить, что последовательный метод завышал теплоизоляцию двух ансамблей. Куклане и др. (2004) сравнил изоляцию одежды, полученную серийным и глобальным методами, и обнаружил, что разница составляет до 24% с одеждой с неравномерно распределенной изоляцией.Позже Kuklane et al. указано, что последовательный метод обеспечивает более высокие показатели изоляции комплектов одежды, чем общий метод, как для статических условий, так и для условий ходьбы. Эта разница была больше при неравномерном распределении изоляции одежды (Kuklane et al. , 2007). Оливейра и др. использовали общий, последовательный и параллельный методы для расчета теплоизоляции одежды, измеренной с помощью теплового манекена, работающего в режиме регулирования теплового комфорта, и указали, что относительная разница эффективности теплоизоляции между последовательным и глобальным методами составила 25.7% на повседневную одежду, 45,2% на одежду для защиты от холода и 38,5% на комплекты. Относительные различия между параллельным и глобальным методами составили 8,7% для повседневных предметов одежды, 15,8% для одежды для защиты от холода и 10,5% для ансамблей (Oliveira et al. , 2008b). Сюй и др. использовали параллельный и последовательный методы для расчета значений теплоизоляции 11 комплектов одежды, измеренных с помощью двух тепловых манекенов, работающих в режиме постоянной температуры поверхности.Результаты показали, что серийные значения были на 14–38% выше, чем параллельные значения (Xu et al. , 2008). Холмер и др. изучали характеристики жилета с электрообогревом и применяли процедуру испытаний в соответствии с ISO 15831. При включении обогрева значения изоляции составляли 1,28 и 83 кло, соответственно, для общего и серийного методов (Holmer et al. , 2009 г.). Недавно Wang and Lee (2010) оценили характеристики жилета с электрообогревом в сочетании с типичным трехслойным ансамблем с использованием теплового манекена и обнаружили, что значения теплоизоляции, полученные при последовательном методе, были намного выше, чем значения, полученные при использовании глобального метода. за счет изменения равномерности распределения изоляции ансамбля.Совсем недавно Lee et al. отобрал в общей сложности 150 отдельных предметов одежды и 38 комплектов одежды для измерения эффективной теплоизоляции с использованием теплового манекена. Результаты показали, что общая изоляция отдельных предметов одежды была на 16% выше при последовательном методе, чем при общем методе. Для комплектов одежды эффективные значения теплоизоляции по серийному методу были на 39,2 % для весенне-осенней одежды, на 62,6 % для летней и на 64,8 % для зимней одежды выше значений по общему методу.Ли и др. (2011) провели испытания на людях с 26 комплектами одежды и обнаружили, что эффективные значения теплоизоляции по общему методу были систематически ниже, чем значения для людей, и что эффективные значения теплоизоляции по серийному методу были ниже весной/осенью. и летние ансамбли, но больше в зимних ансамблях, чем значения, полученные от людей.

    Большинство вышеупомянутых исследований основано на эмпирических данных. Хотя несколько исследователей провели теоретический анализ (Havenith, 2005; Xu и др. , 2008), анализ ограничен. Целью данной статьи является теоретический анализ этих трех методов и сравнение значений теплоизоляции, рассчитанных с их помощью. Сделано несколько полезных выводов, которые теоретически верны.

    МЕТОДЫ

    Наиболее часто используемый метод, называемый глобальным методом или полным суммированием (в некоторых источниках он также назывался параллельным методом, но он отличается от параллельного метода, приведенного ниже), суммирует теплопотери всех сегментов, взвешенные по площади температуры поверхности и площади сегментов тела до расчета общей изоляции, которая определяется по формуле (ISO 9920, 2007):

    Itg=∑iαi×Tsi−Ta∑iαi×Q=[(∑iAiA×Tsi)−Ta]×A∑iHi,

    (1) где I tg = общая теплоизоляция одежды плюс приземный слой воздуха по общему методу, м 2 °CW −1 ; α i = отношение площади поверхности сегмента i манекена к общей площади поверхности манекена, A i / A ; A i = площадь поверхности сегмента i манекена, м 2 ; A = площадь поверхности манекена, м 2 ; T s i = локальная температура поверхности сегмента i манекена, °С; T a = температура воздуха, обтекающего одежду, °С; Q i = локальный тепловой поток от сегмента i манекена, H i /A i , Вт м H i = локальные потери тепла от сегмента i манекена, Вт. Последовательный метод, т. е. локальное суммирование, сначала рассчитывает локальную теплоизоляцию, а местную изоляцию усредняют по площади сегмента. Суммарная изоляция формулируется следующим образом (Anttonen, 2001; ISO 9920, 2007): одежды плюс приземный слой воздуха серийным методом, м 2 °CW −1 .

    При параллельном методе сначала рассчитывается локальный коэффициент теплопередачи.Суммарный коэффициент теплоотдачи получается путем усреднения локального коэффициента теплоотдачи по площади сегмента. Затем рассчитывается общая теплоизоляция путем обратного расчета общего коэффициента теплопередачи (Holmer, 2006; ISO 9920, 2007).

    1Itp=∑iAiA×[Hi(Tsi−Ta)×Ai],

    (3)

    где I tp = общая теплоизоляция одежды плюс поверхностный воздушный слой параллельным методом, м 2 ° CW - 1 .

    Собственная теплоизоляция одежды определяется путем вычитания из величины общей теплоизоляции отношения коэффициента теплоизоляции поверхностного воздушного слоя к коэффициенту площади одежды:

    где I кл = собственная (основная) теплоизоляция одежды, м 2 °CW −1 ; I t = общая теплоизоляция одежды плюс поверхностный слой воздуха, м 2 °C W −1 ; I a = теплоизоляция приземного слоя воздуха, м 2 °C W −1 ; f cl = коэффициент площади одежды.

    Значение I a получается при использовании манекена без одежды. Фактор площади одежды является показателем увеличения площади поверхности для теплоотдачи от тела в одежде в окружающую среду. Он определяется отношением площади поверхности тела в одежде к площади поверхности обнаженного тела. Это значение обычно измеряется путем фотографирования манекена — обнаженного и одетого.

    Эффективная теплоизоляция одежды рассчитывается путем вычитания изоляции воздушного слоя из общей теплоизоляции:

    где I cle = эффективная теплоизоляция одежды, м 2 °С Вт −1 .

    Для теплового манекена площадь поверхности каждого сегмента манекена предварительно определена. Для конкретного теплового испытания манекена в любом режиме управления манекеном локальная температура поверхности каждого сегмента манекена и температура окружающего воздуха поддерживаются постоянными, когда система достигает равновесия. Существует два случая распределения изоляции одежды: гомогенная изоляция одежды и неоднородная изоляция одежды. То есть нас интересует распределение теплоизоляции одежды, а значение теплоизоляции из глобального метода остается неизменным.Это означает, что общие потери тепла от манекена также являются постоянными. Пусть H обозначает общую потерю тепла, т. е.:

    Сравнение глобального и последовательного методов было рассмотрено в предыдущей статье (Huang, 2008). Вот основные выводы из этой статьи:

    • Глобальный и серийный методы дают одинаковые значения изоляции, если изоляция одежды равномерно распределена по манекену.

    • Последовательный метод постоянно обеспечивает более высокое значение изоляции, чем общий метод, если достигается равномерная температура поверхности манекена.

    • Последовательный метод может дать более низкое значение изоляции, чем общий метод, если локальное распределение теплопотерь удовлетворяет следующим уравнениям:

      Если при испытании манекена происходит однородное распределение теплоизоляции одежды, глобальный и серийный методы дают то же значение теплоизоляции, что и значение теплоизоляции каждого сегмента манекена. Пусть « I » обозначает это значение (Huang, 2008).В этом случае параллельный метод рассчитывает изоляцию следующим образом: :

      1Itp=∑iAiA×1I=1AI∑iAi,

      (9)

      Таким образом, эти три метода дают одинаковое значение изоляции, если теплоизоляция одежды распределена равномерно. над телом манекена. Для большей наглядности предположим, что тепловой манекен с двумя сегментами работает с разным локальным распределением теплопотерь, суммарными значениями теплоизоляции одежды ( I tg , I ts , и I tp ) по этим трем методам нанесены в виде графика зависимости от локальных теплопотерь ( H c1 ).Как показано на рис. 1, I tg дает прямую линию, поскольку глобальный метод дает постоянное значение изоляции, когда общие потери тепла остаются неизменными. Когда локальное распределение теплопотерь удовлетворяет однородной теплоизоляции одежды, I tg , I ts и I tp равны в точке B.

      Рис. 1.

      Утепление одежды тремя способами с разным локальным распределением теплопотерь (тепловой манекен с двумя сегментами).

      Рис. 1.

      Утепление одежды тремя способами с разным локальным распределением теплопотерь (тепловой манекен с двумя сегментами).

      Неоднородная изоляция одежды

      Сравнение глобальных и последовательных методов.

      Предположим, что локальный тепловой поток равномерен по всему телу манекена:

      Уравнение (2) принимает вид:

      It=∑iAiA×[(Tsi−Ta)HiAi]=∑iAiA×[(Tsi−Ta)Q]=1AQ∑ iAi×(Tsi−Ta).

      (12)

      Уравнение (11) переписывается в:

      Уравнение (1) становится:

      Itg=∑iAi×Tsi−Ta×A∑iHi=∑iAi×Tsi−Ta×∑iAi∑iHi=∑iAi ×(Tsi−Ta)∑iHi,

      (14)

      Itg=∑iAi×(Tsi−Ta)∑iAiQ=∑iAi×(Tsi−Ta)Q∑iAi=∑iAi×(Tsi−Ta)AQ.

      (15)

      Таким образом, глобальный и последовательный методы дают одинаковое значение изоляции, если локальный тепловой поток равномерен по всему телу манекена. В этом случае уравнение (15) принимает вид:

      Itg=∑iAiA(Tsi−Ta)Q=∑iAiA(Tsi−Ta)AiHi=∑iAiA×Ii.

      (16)

      Это уравнение суммирует местные сопротивления в соответствии с последовательной моделью, аналогичной электрическим сетям.

      Как показано на рис. 1, I ts достигает своего минимального значения (точка C), когда выполняется уравнение (7) (Huang, 2008).Глобальный метод и последовательный метод обеспечивают одинаковое значение изоляции, если теплоизоляция одежды однородна (точка B) или тепловой поток однороден для каждого сегмента манекена (точка A). Если распределение локальных теплопотерь удовлетворяет условию между А и В на рис. 1, то I ts наверняка будет меньше, чем I tg . Чем больше потери тепла распределяются по сегментам с более высокими значениями квадратного корня из A i × A i × (T s i –T a ) [см. уравнения (7) и (8)], тем выше вероятность того, что I ts меньше, чем I tg .

      Сравнение последовательного и параллельного методов.

      Для того чтобы сравнить общие значения изоляции при последовательном и параллельном методах, необходимо определить частную производную по отношению к потерям тепла от каждого сегмента. Частная производная для последовательного метода определяется формулой (Huang, 2008):

      ∂Its∂Hi=−miHi2+mnHn2.

      (17)

      Для параллельного метода уравнение (3) можно переписать следующим образом:

      Itp=1∑iHiA×(Tsi−Ta)=A∑iHi(Tsi−Ta).

      (18)

      Частная производная имеет вид:

      ∂Itp∂Hi=−A[∑iHi(Tsi−Ta)]2×(1Tsi−Ta−1Tsn−Ta),

      (19)

      , где T s n = локальная температура поверхности на участке n , °С.

      При условии однородного распределения изоляции одежды (точка B на рис. 1) частные производные для обоих методов рассчитываются следующим образом:

      Последовательный метод:

      Подстановка ‘ A I ( T ( T S I -T 3 A ) / I ‘ для H I в уравнении (17), вместе с уравнением (8), что дает:

      ∂Its∂Hi=−1AAi2×(Tsi−Ta)Ai2×(Tsi−Ta)2I2+1AAn2×(Tsn−Ta)An2×(Tsn−Ta)2I2,

      (20)

      ∂Its ∂Hi=-1AI2(Tsi-Ta)+1AI2(Tsn-Ta)=-I2A×(1Tsi-Ta-1Tsn-Ta).

      (21)
      Параллельный метод:

      ∂Itp∂Hi=−A[∑iAi(Tsi−Ta)I(Tsi−Ta)Ai]2×(1Tsi−Ta−1Tsn−Ta),

      (22)

      ∂Itp∂Hi=−AI2[∑ iAi]2×(1Tsi-Ta-1Tsn-Ta)=-I2A×(1Tsi-Ta-1Tsn-Ta).

      (23)

      Если температура поверхности тела манекена равномерна, то частная производная по тепловым потерям от каждого сегмента равна нулю для последовательного и параллельного методов с учетом уравнений (21) и (23) (см. рис. 2). Если температура поверхности неравномерна, разница (т.г. 1–2°C) среди локальных приземных температур мало по сравнению со средней приземной температурой (например, 34°C). Эта разница может быть вызвана недостаточной мощностью нагрева или ручной настройкой. В результате первый знаменатель в правой части уравнения (19) остается почти неизменным независимо от того, как распределяются локальные потери тепла. Следовательно, частная производная по тепловым потерям от каждого сегмента почти согласована, а параллельная линия на рис. 1 почти прямая (на самом деле это вогнутая линия, так как вторая частная производная всегда >0, кривизна незначительна). Поскольку параллельный и последовательный методы обеспечивают одинаковое значение изоляции и одну и ту же частную производную в точке B (однородное распределение изоляции одежды), параллельную линию можно рассматривать как касательную к последовательной линии в точке B. Из этого анализа следует, что пришел к выводу, что последовательный метод всегда обеспечивает более высокое значение изоляции, чем параллельный метод.

      Рис. 2.

      Утепление одежды тремя способами с разным локальным распределением теплопотерь (тепловой манекен с двумя сегментами и равномерной температурой поверхности).

      Рис. 2.

      Утепление одежды тремя способами с разным локальным распределением теплопотерь (тепловой манекен с двумя сегментами и равномерной температурой поверхности).

      Сравнение глобальных и параллельных методов.

      Поскольку параллельную линию на рис. 1 можно рассматривать как прямую линию, а глобальную линию — как горизонтальную линию, параллельный и глобальный методы дают одинаковое значение изоляции только в точке B. Когда локальные потери тепла, распределенные по сегментам, удовлетворяют условие между исходной точкой и B на рис.1, I tp меньше I tg . Чем больше потери тепла распределяются по сегментам с более низкой температурой поверхности, тем выше вероятность того, что I tp меньше, чем I tg . Когда локальные потери тепла, распределенные по сегментам, удовлетворяют условию за пределами точки B на рис. 1, I tp больше, чем I tg . Чем больше потери тепла распределяются по сегментам с более высокой температурой поверхности, тем выше вероятность того, что I tp больше, чем I tg .

      Если по всему телу манекена имеет место однородная температура поверхности (T), параллельное уравнение принимает вид: )

      Глобальное уравнение принимает вид:

      Itg=[(∑iAiA×Tsi)−Ta]×A∑iHi=A(T−Ta)H.

      (26)

      Следовательно, общий и параллельный методы дают одинаковые значения изоляции, если температура поверхности тела манекена одинакова. Оба метода имеют одну и ту же линию, как показано на рис. 2. В этом случае величина, обратная значению изоляции, рассчитанному глобальным методом, принимает вид:

      1Itg=∑iHiA(T−Ta)=∑iAiAHiAi(T−Ta)= ∑iAiAHiAi(Tsi−Ta)=∑iAiA1Ii.

      (27)

      Это уравнение суммирует местные сопротивления в соответствии с параллельной моделью, аналогичной электрическим сетям. По этой причине наиболее часто используемый метод в некоторых источниках называется параллельным методом.

      ОБСУЖДЕНИЯ

      Из приведенного выше анализа, когда манекен работает в режиме 1 — постоянная температура кожи, значение изоляции параллельного метода равно значению глобального метода. Параллельный метод можно использовать для расчета теплоизоляции одежды.При работе манекена в режиме 2 — постоянный тепловой поток значение изоляции по последовательному методу равно значению по общему методу. Серийный метод можно использовать для расчета теплоизоляции одежды.

      В действительности температура кожи на поверхности тела меняется, даже когда люди находятся в условиях теплового комфорта (Olesen and Fanger, 1973; Huizenga et al. , 2004). Следовательно, однородное распределение температуры поверхности, требуемое стандартами ASTM F1291 и ISO 15831, не имитирует реальные условия.Когда манекен работает в режиме 3 — режим регулирования теплового комфорта, значение изоляции по последовательному методу нереально выше, чем значение по общему методу. Поскольку глобальный метод выполняет общий расчет и определяет сопротивление всего тела, в данном случае он является допустимым только для расчета теплоизоляции одежды.

      Несколько международных стандартов касаются измерения теплоизоляции одежды. Они дают разные методы расчета общей теплоизоляции.Если мы выберем любой из этих трех методов для расчета теплоизоляции одежды, значения теплоизоляции, определенные тем же методом, будут сопоставимы. Однако, поскольку теплоизоляция одежды является важной входной переменной для моделей, учитывающих холодовую нагрузку и холодовую деформацию, завышение значения теплоизоляции может привести к ошибке. Если для уравнения теплового баланса используется высокое значение изоляции (например, из последовательного метода или параллельного метода), прогнозируемое значение тепловых потерь тела будет занижено. Организм человека не может поддерживать тепловой баланс. Это может увеличить риск неблагоприятных последствий для здоровья.

      Вот пример применения теплоизоляции в модели, предсказывающей холодовую нагрузку. В стандарте ISO 11079 указан метод (модель IREQ) для оценки холодового стресса путем расчета требуемой теплоизоляции одежды (IREQ) и ограниченной продолжительности воздействия (DLE) (ISO 11079, 2007). Предположим, что входные переменные окружающей среды перечислены следующим образом: температура воздуха 0°C, средняя температура излучения 0°C, относительная влажность 50% и скорость воздуха 1 м·с −1 .Скорость метаболизма составляет 58,2 Вт·м 90 235 −2 90 236 . Эти переменные вводятся в модель IREQ. Требуемая теплоизоляция одежды составляет 4,36 кло для низкой физиологической нагрузки. Если собственная теплоизоляция выбранной одежды меньше, чем требуемая теплоизоляция одежды, воздействие должно быть ограничено, чтобы предотвратить прогрессирующее охлаждение тела. Воздухопроницаемость выбранной одежды (8 л м 90 235 -2 90 236 с 90 235 -1 90 236 ) вводится в модель IREQ, и соответственно определяется продолжительность ограниченного воздействия. Собственная теплоизоляция выбранной одежды может быть получена из общей теплоизоляции, которая рассчитывается глобальным, последовательным и параллельным методами. Как показано в Таблице 1, значения внутренней изоляции, полученные при последовательном и параллельном методах, приводят к более длительному ограниченному воздействию, чем собственные значения, полученные при общем методе. Таким образом, пользователи могут подвергаться опасности, если им приходится работать 9 часов в день -1 в холодных условиях.

      Таблица 1.

      Продолжительность ограниченного воздействия при различных методах расчета изоляции одежды.

      от глобального метода из серийного метода от параллельного метода
      внутренняя теплоизоляция (CLO) 2.67 3.16 2.91
      Продолжительность экспозиция (ч) 9.1 60979 6.8
      от глобального метода от серийного метода от параллельного метода 2.67 3.16 Таблица 1

      9
      от глобального метода из серийного метода от параллельного метода
      внутренняя теплоизоляция (CLO) 2.67 3.16 2.91
      Продолжительность Экспозиция (h) 5.3 9.1 9.1
      от серийного метода из серийного метода из параллельного метода
      Внутренняя теплоизоляция ) 3.16 3.16 2.91 291
      Продолжительность ограниченного воздействия (H) 5.3 9.1 6.8 6

      Следовательно, глобальный метод представляет собой более точно, термическая защита фактически обеспечивается одеждой и может быть использована для расчета теплоизоляции одежды для всех режимов управления манекеном. Теплоизоляция, рассчитанная неверными методами, будет ошибочной.

      ВЫВОДЫ

      Это исследование направлено на теоретический анализ этих трех методов расчета теплоизоляции одежды на основе тепловых испытаний на манекене.Какой метод используется для расчета изоляции одежды, зависит от режимов управления манекеном. Параллельный метод может быть использован для расчета теплоизоляции одежды при использовании режима постоянной температуры кожи. Последовательный метод можно использовать для расчета теплоизоляции одежды при использовании режима постоянного теплового потока. Глобальный метод может быть использован для расчета теплоизоляции одежды для всех режимов управления манекеном. Когда манекен работает в режиме регулирования теплового комфорта, общий метод действителен только для расчета коэффициента теплоизоляции одежды.

      Значение теплоизоляции одежды представляет собой количественную оценку того, насколько хороший тепловой барьер одежда обеспечивает пользователю. Чтобы увеличить продажи, производители одежды часто маркируют свою продукцию значениями теплоизоляции. Однако расхождение между этими тремя методами расчета велико, особенно для холодозащитных ансамблей. Следует использовать глобальный метод, чтобы производители одежды не манипулировали распределением изоляции для получения более высоких значений изоляции.Производители одежды должны выбирать глобальную изоляцию для маркировки своей продукции.

      Местная изоляция одежды может быть полезна при применении сегментированных тепловых моделей, которые требуют описания местной/региональной изоляции одежды (Huizenga et al. , 2001; Zhang et al. , 2010a,b). Последовательный и параллельный методы более полезны в отношении локальных значений изоляции одежды, что дает важную информацию о критических сегментах, которую можно использовать на этапе проектирования защитных комплектов.Это способствует выявлению критических частей тела и изменению конструкции комплектов для обеспечения надлежащего распределения изоляции по всему телу.

      Каталожные номера

      .

      Межлабораторные испытания теплового манекена на основе теплоизоляционной одежды для защиты от холода в соответствии с EN 342

      ,

      Материалы Третьего международного совещания по тепловым испытаниям манекенов 3IMM в Национальном институте трудовой жизни

      ,

      1999

      .

      Проект Subzero: предварительные результаты измерений манекенов

      Протоколы Четвертого международного совещания по тепловым манекенам

      2001

      Швейцария

      EMPA

      (стр.

      1

      3

      )

      ASTM

      ,

      ASTM F1291 стандартный метод измерения теплоизоляции одежды с использованием нагретого манекена. Ежегодный сборник стандартов ASTM

      ,

      , 2005,

      , том.

      11.03

      11.03

      Conshokocken, PA

      Американское общество для испытаний и материалов

      EN 342

      ,

      Защитная одежда — ансамбли и одежды для защиты от холода

      ,

      2004

      Брюссель, Бельгия

      CEN Европейский комитет по стандартизации

      , , .

      Практическая система единиц для описания теплообмена человека с окружающей средой

      ,

      Наука

      ,

      1941

      , том.

      94

       (стр. 

      428

      30

      ). ,  ,  .

      Модели теплообмена в одежде для исследований и применения

      Труды 11-й Международной конференции по эргономике окружающей среды

      2005

      Швеция

      Лундский университет

      (стр. 

      90 03 02 — 7,00

      Подтверждение значений изоляции манекенов при испытаниях на износ

      Протоколы Четвертого международного совещания по тепловым манекенам

      2001

      Lerchenfeldstrasse, Швейцария

      Швейцарские федеральные лаборатории по испытанию и исследованию материалов

      (стр.

      1

      5

      ). .

      Использование тепловых манекенов в соответствии с международными стандартами

      Протоколы Шестого международного совещания по тепловым манекенам и моделированию

      2006

      Хунг Хом, Гонконг

      Гонконгский политехнический университет

      ,  ,  .

      Может ли жилет обеспечивать 83 clo?—пересмотренный метод серийного расчета

      Proceedings of the Fourth European Conference on Protective Clothing

      2009

      Арнем, Нидерланды

      .

      Расчет теплоизоляции одежды из манекен-теста

      ,

      Meas Tech

      ,

      2008

      , том.

      51

       (стр. 

      428

      35

      ),  ,  .

      Модель физиологии и комфорта человека для оценки сложных тепловых сред

      ,

      Build Environ

      ,

      2001

      , том.

      36

       (стр. 

      691

      9

      ),  ,  , и др.

      Реакция температуры кожи и тела на частичное и общее нагревание и охлаждение

      ,

      J Therm Biol

      ,

      2004

      , том.

      29

      (стр.

      549

      549

      58

      )

      ISO 15831

      ,

      Одежда — физиологические эффекты — измерение теплоизоляции с помощью термического Manikin

      ,

      2004

      Женева, Швейцария

      ISO

      ISO 9920

      ,

      Эргономика тепловой среды — оценка теплоизоляции и паронепроницаемости комплекта одежды холодового стресса при использовании требуемой теплоизоляции одежды (IREQ) и локального охлаждающего эффекта

      Сравнение тепловых манекенов разной формы и размера тела

      ,

      Eur J Appl Physiol

      ,

      2004

      , том.

      92

       (стр. 

      683

      8

      ),  ,  , и др.

      Расчет изоляции одежды серийным и глобальным методами: влияние IREQ на выбор одежды и тепловые реакции на холоде

      13

       (стр.

      103

      16

      ),  ,  , и др.

      Валидация изоляции одежды, оцененная глобальными и серийными методами

      22

       (стр. 

      184

      98

      ).

      Дыхательные тепловые манекены для оценки внутренней среды: важные характеристики и требования

      92

       (стр.  

      710

      3

      ).

      Анализ двух методов расчета общей изоляции

      Материалы европейского семинара по тепловым испытаниям манекенов в Национальном институте трудовой жизни.стр.

      ,

      1997

      (стр.

      17

      22

      ),  .

      Распределение температуры кожи человека в состоянии покоя

      ,

      Arch Sci Physiol

      ,

      1973

      , vol.

      27

       (стр.

      A385

      93

      ),  ,  . ,  ,  .

      Теплоизоляция защитной одежды от холода: статические и динамические измерения на подвижном тепловом манекене

      ,

      Труды 11-й Международной конференции по эргономике окружающей среды

      ,

      2005

      Швеция

      Лундский университет

      (стр.

      99

      102

      ),  ,  , и др.

      Измерение теплоизоляции одежды с помощью различных методов управления манекеном, сравнительный анализ методов расчета

      Измерения теплоизоляции одежды на тепловом манекене, работающем в режиме регулирования теплового комфорта: сравнительный анализ методов расчета

      104

       (стр.  

      679

      88

      ).

      Опыт измерения манекенов в ITF Lyon

      Материалы европейского семинара по тепловым испытаниям манекенов в Национальном институте трудовой жизни. стр.

      ,

      1997

      (стр.

      30

      7

      ),  .

      Оценка жилета с электрообогревом (EHV) с использованием теплового манекена в холодных условиях

      ,

      Ann Occup Hyg

      ,

      2010

      , том.

      54

       (стр. 

      117

      24

      ),  ,  , и др.

      Сравнение параллельных и последовательных методов определения изоляции одежды

      ,

      J ASTM Int

      ,

      2008

      , vol.

      5

       ,  ,  , и др.

      Тепловые ощущения и модели комфорта для неоднородных и переходных сред. Часть I: локальное ощущение отдельных частей тела

      ,

      Build Environ

      ,

      2010

      , том.

      45

       (стр. 

      380

      8

      ),  ,  , и др.

      Тепловые ощущения и модели комфорта для неоднородных и переходных сред.Часть II: местный комфорт отдельных частей тела

      ,

      Build Environ

      ,

      2010

      , том.

      45

       (стр. 

      389

      98

      )

      © The Author, 2011. Опубликовано издательством Oxford University Press от имени Британского общества гигиены труда

      .

      Mat 03 Процедура расчета B 9

      Расчеты

      Калькулятор BREEAM Domestic Refurbishment Mat 03

      Калькулятор BREEAM Domestic Refurbishment Mat 03 основан на индексе изоляции и рейтинге Green Guide для теплоизоляционных материалов.

      Расчетные процедуры в калькуляторе Mat 03.

      Для каждого типа теплоизоляции, используемой в соответствующих строительных элементах, тепловое сопротивление, взвешенное по объему, обеспечиваемое каждым типом изоляции, рассчитывается следующим образом:

      • (Площадь изоляции (м 2 ) * толщина (м)) / Теплопроводность (Вт/м·K) ИЛИ
      • Общий объем используемой изоляции (м 3 ) / Теплопроводность (Вт/м. К)

      Тепловое сопротивление, взвешенное по объему, для каждого изоляционного материала затем умножается на соответствующие баллы Зеленой шкалы, чтобы получить скорректированное значение рейтинга Зеленой шкалы.

      Таблица — 52: Количество очков калькулятора Mat 03, присуждаемых за рейтинг Зеленого гида.

      Рейтинг зеленого гида

      Очки/элемент

      А+

      3

      А

      2

      Б

      1

      С

      0. 5

      Д

      0,25

      Е

      0

      Для расчета индекса изоляции сумма этих значений делится на сумму значений теплового сопротивления, взвешенных по объему (более подробно см. приведенный ниже пример расчета).

      Примечание. Если для изоляционного материала/изделия имеется независимая проверенная экологическая декларация продукта (EPD), охватывающая часть или весь жизненный цикл, ее можно использовать для увеличения вклада этого материала/изделия в производительность Mat 03 здания следующая:

      Процедура расчета, если для материала имеется специальная экологическая декларация продукта:

      Mat01: Процедура расчета B 7. Обратите внимание, что шаг 1 процедуры расчета, изложенной в BREEAM Внутренний ремонт, вопрос № 01 (доля оцениваемого элемента в общем воздействии на окружающую среду), не применим для этого вопроса, поскольку изоляция оценивается как единый материал в вопросе BREEAM № 03 и не как часть более крупного строительного элемента, содержащего другие материалы (как в выпуске BREEAM Mat 01).

      Использование калькулятора BREEAM Mat 03

      Для каждого элемента введите следующие данные:

      • Тип изоляции
      • Площадь изоляции и толщина изоляции — это автоматически обновит объем
      • .
      • Теплопроводность
      • Изоляция Зеленая направляющая Рейтинг

      Примечание: после ввода приведенной выше информации автоматически обновляются взвешенное по площади тепловое сопротивление и коррекция рейтинга по зеленой направляющей.Это, в свою очередь, обновит количество полученных кредитов Mat 03.

      Пример расчета

      Индекс изоляции рассчитывается для здания с использованием следующих типов изоляции следующим образом:

      Площадь = 450 м 2 . Толщина теплоизоляции = 100 мм. Теплопроводность = 0,023 Вт/мК Рейтинг Green Guide = A (2 балла)

      Тепловое сопротивление, взвешенное по площади: ((450*0,100)/0,023) = 1956

      Исправление рейтинга Green Guide: 1956* 2.0 = 3912

      Объем используемой изоляции = 21 м 3 . Теплопроводность = 0,022 Вт/мК

      Рейтинг Green Guide = C (0,5 балла)

      Тепловое сопротивление, взвешенное по площади: (21/0,022) = 955

      Корректировка рейтинга Green Guide: 955 * 0,5 = 477

      Площадь = 210 м 2 . Толщина теплоизоляции = 120 мм. Теплопроводность = 0,027 Вт/мК Рейтинг Green Guide = A+ (3 балла)

      Тепловое сопротивление, взвешенное по площади: ((210*0. 120)/0,027) = 933

      Корректировка рейтинга Green Guide: 933 * 3,0 = 2799

      Площадь = 210 м 2 . Толщина теплоизоляции = 120 мм. Теплопроводность = 0,027 Вт/мК Рейтинг Green Guide = B (1 балл)

      Тепловое сопротивление, взвешенное по площади: ((210*0,120)/0,027) = 933

      Корректировка рейтинга Green Guide: 933 * 1,0 = 933

      Взвешенное тепловое сопротивление общей площади = 1956+955+933+933 = 4777

      Корректировка рейтинга Green Guide = 3912 + 477 + 2799 +933 = 8121

      Индекс изоляции: поправка на номинальные характеристики в зеленой направляющей / взвешенное тепловое сопротивление общей площади = 8121/4777 = 1.7 (кредит не получен)

      Ответственный выбор изоляционных материалов

      Таблица — 53: Критерии EMS для изоляционных изделий

      Материал

      Ключевой процесс

      Процессы цепочки поставок

      Пенопластовая изоляция

      Производство изоляции

      Основное производство полимеров, e. г. Полистирол, МДИ, фенольная смола или эквивалент

      Каменная вата, стекло и пеностекло, изготовленные с использованием < 50% вторичного сырья

      Производство продукции

      Любой добытый или добытый минерал с содержанием более 20% исходного материала

      Шерсть

      Производство продукции

      Средство для чистки шерсти

      Изделия с содержанием вторичного сырья > 50 %, за исключением изделий из древесины

      Производство продукции

      Переработанный контент по умолчанию

      Изоляционные материалы на основе древесины, в том числе с использованием переработанной древесины

      Производство продукции

      Переработанная древесина по умолчанию, вся остальная древесина из одной из признанных схем сертификации древесины в Mat 02 Responsible Sourcing of Materials

      Прочие изоляционные материалы на возобновляемой основе с использованием побочных продуктов сельского хозяйства (например,г. солома)

      Производство продукции

      Производство побочных продуктов по умолчанию

      Любой другой продукт

      Производство продукции

      Следует определить 1 или 2 основных входа со значительным воздействием на производство или добычу


       Реконструкция BREEAM – Жилые здания
      Артикул: SD5072 — выпуск: 3.2
      Дата: 29.02.2016
      Copyright © 2014 BRE Global. Все права защищены.

      R-фактор, K-фактор и C-фактор

      Термины изоляции могут быть весьма запутанными для всех, кто не работает в отрасли. Если вы когда-либо покупали изоляцию для своего дома, вы знаете, что изоляция с высоким коэффициентом R лучше. Но что именно это означает? Знаете ли вы, что R-фактор зависит от других факторов?

      Когда дело доходит до покупки более специфических изоляционных материалов, таких как съемные изоляционные кожухи для горячих труб, ключевым моментом является понимание особенностей трех мер изоляции.Чтобы понять хорошо известный фактор R, важно понять факторы, на которые он опирается, фактор К и фактор С.

      Если вы ищете формулы для расчета этих факторов, ознакомьтесь с нашей таблицей преобразования формул факторов R, C и K, в которой перечислены все формулы, обсуждаемые в этой статье. Для получения дополнительной информации читайте дальше!

          Я хочу
        К-фактор С-фактор R-фактор
      У меня есть К-фактор   C=K-фактор/дюйм. толщиной R= толщина в дюймах/K-фактор
      Коэффициент C K=C-коэффициент толщины в дюймах   R=1/C-фактор
      R-фактор К=дюйм. толщины / R-фактор C-1/R-фактор  
      Ни один из
      Выше
      K=BTU-in/hr — ft² — °F C=BTU/(час · футов · °F) R=h · футов² · °F/BTU

      Коэффициент теплоизоляции К

      Что такое К-фактор изоляции?

      Коэффициент изоляции K представляет собой теплопроводность материала или его способность проводить тепло.Обычно изоляционные материалы имеют К-фактор меньше единицы. Чем ниже коэффициент К, тем лучше изоляция. Учебное определение К-фактора: «Время установившегося теплового потока через единицу площади однородного материала, вызванного единичным температурным градиентом в направлении, перпендикулярном этой единице площади». Это полный рот.

      Упрощенно, К-фактор — это мера тепла, которое проходит через один квадратный фут материала толщиной в один дюйм за час.

      Как рассчитать К-фактор изоляции?

      Если коэффициент R неизвестен, формула для расчета коэффициента К изоляции:

      К-фактор = BTU-in/hr — ft — °F
      или
      Британская термальная единица-дюйм на квадратный фут в час на градус Фаренгейта

      Если коэффициент R известен, можно использовать эту более простую формулу для расчета коэффициента К:

      K-фактор = толщина в дюймах / R-фактор

      Как сообщается К-фактор изоляции? Коэффициенты

      K указаны для одной или нескольких средних температур.Средняя температура представляет собой среднее значение суммы самых горячих и самых низких температур поверхности, которым подвергается изоляционный материал.

      Проще говоря, испытательный прибор, определяющий коэффициент К изоляционного материала, помещает образец материала между двумя пластинами, горячей и холодной, и среднее значение температур поверхности этих двух пластин равняется средней температуре. Вот пример отчета о К-факторе изоляционного материала:

      через изоляцию Nomaco[/caption]

      Обратите внимание, что по мере повышения средней температуры растет и К-фактор.При сравнении изоляции важно учитывать коэффициент К и среднюю температуру.

       

      Коэффициент теплоизоляции С

      Что такое C-фактор изоляции?

      Фактор C означает коэффициент теплопроводности. Фактор C, как и фактор K, представляет собой скорость теплопередачи через материал. Чем ниже коэффициент С, тем лучше теплоизоляционные свойства материала. Это количество тепла, которое проходит через фут изоляционного материала.

      Коэффициент С зависит от толщины изоляции. Чем толще изоляция, тем ниже будет коэффициент С и, следовательно, тем лучше материал будет изолировать. Это одно из основных различий между К-фактором и С-фактором, поскольку обычно толщина изоляционного материала не влияет на его К-фактор.

      Как рассчитать C-фактор изоляции?

      Если коэффициент К неизвестен, формула для расчета коэффициента С изоляции:

      БТЕ/(час·фут⋅°F)
      или
      БТЕ/час на квадратный фут на градус F перепада температур

      Если коэффициент K известен, можно использовать эту более простую формулу:

      Коэффициент C = Коэффициент K / дюймы толщины

      Фактор Р

      Что такое R-фактор изоляции?

      Фактор R объединяет всю информацию о других факторах и упрощает оценку эффективности изоляционного материала. Коэффициент изоляции R можно найти легче всего из обсуждаемых коэффициентов изоляции, и это самый популярный показатель изоляционных свойств материала. Обычно он указан на этикетке изоляционного материала. Фактор R обозначает термическое сопротивление. Чем выше коэффициент R, тем лучше изоляция.

      Определение R-фактора в учебнике: величина, определяемая разницей температур в установившемся режиме между двумя определенными поверхностями материала или конструкции, которая создает единичный тепловой поток через единицу площади.Разве учебники не должны быть полезными?

      Для упрощения R-фактор — это переменная величина, которая измеряет способность материала блокировать тепло, а не излучать его. Переменной является коэффициент C, который зависит от толщины материала. Это противодействие потоку тепловой энергии.

      Как рассчитать R-фактор изоляции?

      Существует несколько формул для расчета R-фактора изоляции, в зависимости от того, известны ли ваши К-фактор и С-фактор. Если они неизвестны, вы можете использовать эту формулу:

      h·ft²·°F/BTU
      или
      градусов F умножить на квадратные футы площади умножить на часы времени на БТЕ теплового потока

      Если известны ваши К-фактор и С-фактор, вы можете использовать эти формулы, которые могут быть проще в использовании:

      R-фактор = 1 / C-фактор
      или
      R-коэффициент = толщина в дюймах / к-коэффициент

      Имейте в виду, что эти факторы специфичны для измеренных материалов.Понимание плюсов и минусов факторов, которые помогают описать, насколько эффективен изоляционный материал, будет иметь большое значение для облегчения процесса покупки.

      Калькулятор изоляции U-значения для чайников

      В ходе нашей повседневной работы мы сталкиваемся со многими клиентами, строителями и продавцами, которые находят значения U немного запутанными, особенно когда дело доходит до понимания того, что на самом деле означает значение U и как это повлияет на характеристики здания или принесет пользу, поэтому мы составили краткое объяснение стиля «U-значение для чайников», чтобы помочь.

      Мы предполагаем, что если вы читаете это, вы манекен? Конечно нет……… но не могли бы вы объяснить кому-то, что такое значение U, как оно используется или как его вычислить? Вероятно, нет (если только вы не имеете соответствующей квалификации), однако значения U снова и снова появляются в самых разных местах, от строительных норм и правил до коммерческой литературы от производителей и журнальных статей, так что стоит пройтись по основам, чтобы лучше понять что они из себя представляют в следующий раз, когда вы услышите, как кто-то использует этот термин, говоря о строительстве, вы лучше поймете, понимают ли они, что такое значение U и что оно на самом деле означает.

      Понимание того, как рассчитать значения U для строительных секций, представляет собой довольно сложный набор вычислений. Расчет общих значений требует специальных знаний и программного обеспечения.

      Основы значений U?

      Коэффициент теплопередачи измеряет, насколько материал является изолятором. Чем ниже значение U, тем лучше материал как теплоизолятор.

      Значения U обычно используются для описания тепловых характеристик (теплопотерь) для участка конструкции, состоящего из нескольких материалов, например стены из дерева, изоляции и гипсокартона.Они используются в качестве общего руководства по характеристикам строительного элемента.
      Коэффициенты теплопередачи (иногда называемые коэффициентами теплопередачи) используются для измерения того, насколько эффективными являются элементы строительной конструкции в качестве изоляторов. То есть насколько они эффективны в предотвращении передачи тепла между внутренней и внешней частью здания. Наряду со значениями U вы часто слышите R-значения, а значение R является мерой теплового сопротивления, а не теплопередачи, они часто описываются как обратные значения U, однако значения R не включают поверхностную теплопередачу — больше об этом позже.

      Общепризнанно, что чем ниже коэффициент теплопередачи элемента каркаса здания, тем медленнее через него проходит тепло, и тем лучше он работает как изолятор. В широком смысле, чем лучше (т.е. ниже) показатель U материала здания, тем меньше энергии требуется для поддержания комфортных условий внутри здания.

      Тепловые характеристики измеряются с точки зрения потерь тепла и обычно выражаются в строительной отрасли как значение U или значение R.При разработке стратегии строительства неизменно потребуются расчеты коэффициента теплопередачи. Некоторые термины имеют слегка схожие значения, и в Интернете можно найти противоречивые толкования. Различные термины и то, как они соотносятся друг с другом, объясняются ниже.

      Что такое значение U?

      Когда мы говорим о коэффициенте теплопередачи определенного компонента здания, такого как стена, крыша или окно, мы описываем, насколько хорошо или плохо этот компонент передает тепло изнутри (обычно) наружу.В холодный день в Великобритании, когда нам тепло и уютно внутри здания, мы будем счастливее, чем ниже U-значение, потому что это означает, что наша стена, крыша или окно достаточно хорошо выдерживают нагрузку. тепло выходит наружу.

      «Элемент» может быть однородным материалом (например, бетонная подпорная стена) или рядом контактирующих материалов (например, в полой стене).

      Техническое название, для которого мы используем сокращение «U-значение», — тепловое пропускание.

      Коэффициент теплопередачи строительного компонента, такого как стена, крыша или окно, измеряет количество энергии (тепла), теряемой через квадратный метр (м 2 ) этого материала на каждый градус (К) разницы температур между внутри и снаружи.

      Прежде чем мы начнем разбираться, что это значит, давайте разберемся с единицами измерения, которые мы используем для его определения.

      • Энергия течет в ваттах (что является мерой энергии в «джоулях», протекающей за период времени в «секундах»).
      • Температура измеряется в градусах Кельвина, что для нас практически равно градусам Цельсия.

      Фактическое уравнение включает в себя еще несколько «значений», как вы можете видеть из уравнения открытия, которое в совокупности дает нам значение U для нашей стены или окна. Мы рассмотрим их чуть позже, но основное уравнение таково:

      .

      U = 1/R в Вт/м 2 K или Вт на квадратный метр на градус Кельвина

      Пример работы U-значений:

      Значение U одного листа стекла в традиционном оконном стекле равно 6.0 Вт/м 2 К – это означает, что на каждый градус разницы температур снаружи и внутри квадратный метр остекления будет терять 6 Вт. Так, например, если бы разница температур в обычный холодный день составляла 15 градусов, то потери тепла составили бы 15×6 = 90 Вт на квадратный метр. Это очень много тепла!

      Для сравнения, коэффициент теплопередачи современного тройного остекления может составлять всего 0,7 Вт/м 2 К, что совсем немного тепла.

      Значение R

      «Значение R» (обратное значение U) означает термическое сопротивление или степень сопротивления материала проходящему через него теплу для данной толщины и площади. Значение R выражается как м 2 К/Вт

      Тепловой поток через строительную конструкцию зависит от разницы температур на ней, проводимости используемых материалов и толщины материалов. Конечно, разница температур является внешним фактором.Толщина и проводимость являются свойствами материала. Большая толщина означает меньший тепловой поток и, следовательно, более низкую проводимость. В совокупности эти параметры формируют термическое сопротивление конструкции.

      Если компонент является составным (состоящим из нескольких элементов материала), общее сопротивление равно сумме сопротивлений каждого элемента.

      Строительный элемент с высоким термическим сопротивлением (например, минеральная вата) является хорошим изолятором; один с низким термическим сопротивлением (т.г. бетон) является плохим изолятором.

      Пример значений R:

      100 мм изоляционной плиты из древесного волокна имели бы значение R 2,6 м 2 К/Вт, тогда как для сравнения

      100 мм изоляционного слоя из стекловолокна имели бы значение R 2,2 м 2 К/Вт, что делает древесное волокно более устойчивым к потерям тепла.

      «Значение R» также имеет собственное уравнение, которое основано на еще одном «значении»:

      R = t/ λ, где «t» — толщина материала в метрах, а λ — теплопроводность (иногда называемая «значением k»)

      «Значение лямбда (λ)»

      Значение лямбда (λ), или теплопроводность, или «значение k» материала — это значение, которое показывает, насколько хорошо материал проводит тепло. Показывает количество тепла (Вт), которое проводится через стену площадью 1 м² в толщину 1 м, когда разница температур между противоположными поверхностями этой стены равна 1 К (или 1 ºC). На практике λ представляет собой числовое значение, выраженное в единицах Вт/(мК). Чем ниже значение λ, тем лучше изоляционные свойства материала.

      Примеры теплопроводности:

      • Изоляция из древесного волокна имеет теплопроводность 0,038 Вт/мК
      • Изоляция из стекловолокна имеет теплопроводность 0.044 Вт/мК
      • Теплопроводность плотного бетона составляет около 1,5 Вт/мК

      Для сравнения, теплопроводность меди составляет колоссальные 401 Вт/мК, поэтому дно некоторых кухонных кастрюль может быть медным. .

      Пока достаточно «значений»!

      Расчет коэффициента теплопередачи элемента здания

      Ниже приведен пример приблизительного расчета U-значения для типичной полой стены Великобритании, хотя и с полостью 100 мм. Более точные расчеты потребуют дополнительных данных, включая потери из-за тепловых мостов; тепловой байпас, а также дополнительные материалы, такие как растворные швы.

      Пример расчета

      Таким образом, общий элемент стены U-значение = 1 / R = 1 / 4,16 = 0,24 Вт/м 2 K

      Завершение расчета

      Поскольку расчет значений U может занимать много времени и быть сложным (особенно там, где, например, необходимо учитывать мостики холода), было выпущено множество онлайн-калькуляторов значений U.Однако многие из них доступны только по подписке, а бесплатные, как правило, слишком упрощены. Другой вариант — запросить расчет, например, у производителя изоляции, чей продукт указывается.

      Строительные нормы и правила, утвержденные документы L1A, L2A, L1B и L2B в Англии и Уэльсе, все ссылаются на публикацию BR443 Условные обозначения для расчетов коэффициента теплопередачи для утвержденных методологий расчета, в то время как сопутствующий документ условные обозначения коэффициента теплопередачи на практике. Рабочие примеры с использованием BR 443 дают полезные рекомендации. Два основных коммерческих калькулятора U-value поставляются Build Desk (только для Windows) и BRE (только для Windows). Калькулятор Build Desk настолько всеобъемлющий и удобный, насколько это возможно, но за большую годовую плату за лицензию. Оба приложения поставляются только для Windows, что доставляет неудобства пользователям Mac.

      Два бесплатных удобных приложения для IOS: Калькулятор U-значения от Марка Стивенса из TeachPassiv, который требует ручного ввода; и Калькулятор изоляции U-значения от программного обеспечения Dorada App.

      Расчеты, подобные этим, используются для подтверждения прогнозируемого поведения (и соответствия) строительного элемента, но прежде чем считать, что работа выполнена, быстро объясните, почему слишком сильно полагаться только на значения U может привести к снижению производительности.

      Есть ли проблема с использованием только значений U для выбора строительных материалов?
      Да. Во-первых, потому, что способ передачи тепла в зданиях непрост и включает в себя различные механизмы, которые не учитываются в одном расчете, а во-вторых, то, как ведут себя отдельные конструкции, может полностью свести на нет любые ожидаемые характеристики, прогнозируемые исключительно на основе значений U.

      Начать нужно с теплопередачи; это процесс теплообмена между различными системами. Как правило, чистая теплопередача между двумя системами будет происходить от более горячей системы к более холодной системе.

      Теплопередача особенно важна в зданиях для определения конструкции строительной ткани, а также для проектирования пассивных и активных систем, необходимых для обеспечения требуемых тепловых условий при минимальном потреблении энергии.

      Тепловое поведение системы является функцией динамической взаимосвязи между основными механизмами, проводимостью, конвекцией и излучением.В Великобритании, безусловно, самыми большими механизмами потери тепла являются проводимость и конвекция, вызванные движением воздуха, т. е. негерметичные здания, несмотря на заявления некоторых производителей, что радиационные потери составляют лишь крошечную часть потенциальных потерь тепла зданиями в климате Великобритании.

      Ниже приведена иллюстрация того, как различные наросты могут иметь одинаковое значение U, но заметно различающийся «фазовый сдвиг», который представляет собой способность секции здания задерживать теплопередачу. Важное соображение при проектировании определенных типов зданий, таких как помещения на крыше, или легких конструкций, таких как деревянный каркас.

      Так как же производительность отдельной структуры может полностью свести на нет любую ожидаемую производительность, прогнозируемую исключительно на основе значений U?

      Возьмем, к примеру, полостную стену; этот пример используется, потому что это по-прежнему наиболее распространенная форма домашнего строительства в Великобритании, где типичное значение U составляет (без изоляции) 1,5 Вт / м²K, а строительные нормы требуют минимум 0,18 Вт / м²K. Для внешней стены, очевидно, необходима какая-то форма изоляции, но даже при расчете есть другие факторы, которые могут нанести ущерб прогнозируемому общему среднему значению U, а именно.

      • Наружная температура
      • Излучательная способность материалов может оказывать влияние
      • Скорость ветра
      • Проливной дождь
      • Проницаемость (утечка воздуха)

      Мы должны помнить, для чего существуют строительные нормы, они не библия качества для строителей, они являются минимальными стандартами, взятые по отдельности, они могут казаться бессмысленными и могут способствовать созданию неподходящих решений или даже стимулировать выбор материалов по одному показателю производительности, что может исключать другие косвенные преимущества или, что еще хуже, способствовать критическому сбою в более поздних функциях, как это может быть. наблюдается с растущим числом проектов по модернизации изоляции, в которых косвенные преимущества альтернативных материалов (вероятно, не учитываемые по цене) приносились в жертву достижению соответствия минимальной цене со значением U, а результатом является сырость с последующим структурным повреждением.

      Значение коэффициента теплопередачи

      имеет значение, но не менее, если не более важно, воздухопроницаемость. Пожалуйста, помните, что на характеристики стены влияют другие факторы, не учитываемые классификацией коэффициента теплопередачи.

      Несмотря на то, что лабораторный тест U-значения фиксирует влияние конвективных петель внутри изоляции, он не может измерить величину утечки воздуха через реальную сборку стены после установки изоляции. На показатель воздухопроницаемости стены влияют:

      • плотность и непрерывность изоляции,
      • наличие или отсутствие воздушной преграды в сборке стены,
      • скорость ветра и
      • перепад давления снаружи и внутри стены.
      • Качество изготовления

      Вернемся к нашей полой стене, теперь она включает встроенную изоляцию, обычно PIR или минеральную вату. Мостики холода или тепловые мосты явно нарушают непрерывность изоляции и, таким образом, увеличивают общее значение коэффициента теплопередачи стены. Но существует менее очевидный тип мостика холода (показан слева), известный как тепловая петля: воздушный зазор более 1 мм между изоляцией и внутренним листом стены обеспечивает циркуляцию воздуха, создавая конвективные потоки и приводя к значительному увеличению общее значение U.Впервые это было представлено Яном Лекомптом в статье 1990 года под названием «Влияние естественной конвекции в изолированной полости на тепловые характеристики стены». Кто из нас знает об этом и заботится об этом в своих деталях?

      Каким бы хорошим ни было значение U изоляции, неправильная установка может полностью свести на нет все преимущества и вызвать другие нежелательные проблемы. Частью задач проектировщика должен быть выбор правильной изоляции для каждого применения, что ДОЛЖНО включать простоту установки и преимущества, выходящие за рамки только значения U

      . Есть еще одна причина, которую необходимо учитывать; качество сборки.Все расчеты, выполненные с использованием программного обеспечения для строительства, основаны на предположении, что элементы построены правильно и идеально, хотя большинство моделей допускают добавление допусков (или ошибок). производительность, чем предполагалось. Это не должно быть ковбойским строительством, это может быть непреднамеренным, большинство строителей не заметят расширенные зазоры по стороне изоляции, установленной между шпильками, поскольку визуально она может показаться тугой, но, как показывают многие примеры из реальной жизни, сложите вместе такие отказы. в некоторых случаях может привести к отставанию в производительности до 100%.Таким образом, строители должны учитывать простоту использования при спецификации, они также должны выбирать лучший продукт для каждого элемента, и там, где требуются специальные навыки или внимание к деталям, это должно быть частью технического задания строителя.

      Какой вывод мы можем сделать о значениях U?
      Коэффициент теплопередачи является очень полезным измерением, но то, что вы знаете коэффициент теплопередачи продукта, не означает, что вы знаете все необходимое для прогнозирования реального теплового потока через стену, пол или крышу. Отдельные показатели, такие как значения U (например, теплотворная способность продуктов питания), являются частью расчета и часто дают только общее представление о производительности, чтобы помочь вам сделать правильный выбор или соответствовать минимальным нормативным стандартам, для превосходных тепловых характеристик, которые вам необходимо создать. далеко за пределами Правил.

      Подводя итог, при рассмотрении конструкции строительного элемента рассматривайте целевые значения U как место, где начинается, а не заканчивается, убедитесь, что учитываются другие характеристики компонентов, и всегда помните, что простые и легкие методы строительства позволяют свести к минимуму ошибку строителя. и максимальная производительность.


      С благодарностью

      www.greenspec.co.uk для технических деталей, расчетов и примеров

      Дополнительный материал из оригинальной публикации 2010/08/u-and-g-values-unified-theory-of Игнасио Фернандеса Солла

      .

Оставить комментарий