Контактное термическое сопротивление

Полное термическое сопротивление

Полное термическое сопротивление равно сумме отдельных, так называемых частных, термических сопротивлений.
 

Полное термическое сопротивление Sr тепловому потоку из колонны в окружающую среду складывается из: сопротивления г, пограничного слоя ( пленки) кипящей жидкости и конденсирующегося пара на внутренней поверхности колонны, сопротивления г2 медной стенки колонны, сопротивления г3 слоя изоляции и сопротивления г4 при передаче тепла от наружной поверхности колонны в окружающий воздух.
 

Полное термическое сопротивление контакта определяется чистотой обработки, нагрузкой, теплопроводностью среды, коэффициентами теплопроводности материалов контактирующих деталей и другими факторами.
 

Ориентировочно полное термическое сопротивление загрязнений в аммиачных конденсаторах находится в пределах 0 8 — Ю-3 — f — 1 1 Ur3м3 час С / ккал. При расчете фреоновых конденсаторов с медными трубами должны быть исключены сопротивления слоя масла и ржавчины.
 

Теплообменник труба в трубе с продольно сребренной внутренней трубой.

Даже если полные термические сопротивления с обеих сторон, теплопередающей поверхности малы, оребрение внутренней трубы все же может оказаться целесообразным.
 

Что называется полным термическим сопротивлением и из каких величин оно складывается.
 

Зависимость термического сопротивления цилиндрической стенки от d.| К понятию критического диаметра изоляции.

Очевидно, что полное термическое сопротивление будет определяться характером изменения составляющих Ric и Riz.
 

Сопротивление фактического контакта в зависимости от нагрузки.

В рассматриваемом случае полное термическое сопротивление контакта при увеличении нагрузки снижается главным образом из-за роста проводимости фактического контакта. Как показали исследования, слабая зависимость термического сопротивления среды от нагрузки объясняется малой относительной деформацией микрошероховатостей.
 

В интервале d2dKp полное термическое сопротивление теплопередачи падает с увеличением d2; это объясняется тем, что увеличение наружной поверхности трубы оказывает на термическое сопротивление большее влияние, чем увеличение толщины стенки. В интервале d2dKp полное термическое сопротивление-теплопередачи увеличивается с ростом d2 из-за преобладающего влияния на Ri толщины стенки. Эту особенность изоляции криволинейных поверхностей необходимо учитывать при выборе вида тепловой изоляции.
 

В графе 5 приводится полное термическое сопротивление R, — гр — гДе и о.
 

В интервале d2 dKp полное термическое сопротивление теплопередачи увеличивается с ростом d2 из-за преобладающего влияния на R, толщины стенки. Эту особенность изоляции криволинейных поверхностей учитывают при выборе вида тепловой изоляции.
 

Эффективность теплопередачи для различных способов организации течения сред в теплообменнике.

Тепловой расчет

Для понимания влияния температуры окружающей среды и теплового сопротивления материалов, используемых для печатной платы, в лаборатории COTCO Ltd. были исследованы светодиоды DORADO, припаянные на плату Al PCB размером 20*20*2 мм. Температура корпуса измерялась с помощью термозонда, введенного сквозь отверстие диаметром 1 мм в плате под медным основанием корпуса светодиода (Рис. 4).

Через 30 минут после включения питания была проведено измерение температуры корпуса. Данные измерений приведены в таблице 2.

Рис. 4

Таблица 2. Температура корпуса через 30 мин. после включения

Модель DORADO	If (мА)	Vf (В)	PD, Вт.	Ta (0C)	Tc (0C)	Tj (0C)	θJc (0C/Вт)
LD-700AWN1-70	350	3.6	1.26	25	77	88	9
LD-700ABL1-E0	300	3.6	1.08	25	70	81	10
LD-700APG1-E0	300	3.6	1.08	25	72	83	10
LD-701CHR1-A5	450	2.4	1.08	24	68	82	13
LD-701CYL1-A5	450	2.4	1.08	24	70	84	13

Наряду с радиатором из Al PCB были исследованы и другие виды печатных плат размером 20*20 мм из фольгированного стеклотекстолита FR4, и из двустороннего стеклотекстолита с просверленными дополнительными сквозными металлизированными отверстиями диаметром 0,4 мм. При пайке DORADO эти отверстия заполняет припой. На этих платах не установлены никакие другие компоненты, излучающие тепло во время работы. Эксперимент проводился при температуре окружающей среды 25 °C и нормальной влажности (Рис. 5).

Рис. 5

Спустя 30 минут после подачи питания радиатор из Al PCB имел более низкую температуру, чем печатная плата из фольгированного стеклотекстолита FR4, так как у него более низкое тепловое сопротивление, что позволяет отдать большее количество тепла в окружающую среду.

Однако печатная плата из двустороннего фольгированного стеклотекстолита за счет наличия дополнительных металлизированных отверстий имеет тепловые характеристики даже лучше, чем у фольгированного алюминия (Табл. 3).

Таблица 3.

Материал платы	Измеренная температура	θ ba (тепловое сопротивление между платой и окружающей средой)
Стеклотекстолит FR4	84.8 °C	59.8 °C/Вт
Al PCB	76.6 °C	51.6 °C/Вт
Стеклотекстолит FR4 с отверстиями	75.5 °C	50.5 °C/Вт

При увеличении количества отверстий теплопроводность платы из фольгированного стеклотекстолита FR4 еще более увеличивается (Рис. 6, 7).

Рис. 6

Рис. 7

Основные характеристики теплоизоляционных материалов

Теплопроводность. Чем ниже теплопроводность, тем меньше требуется утеплительный слой, а значит, и ваши расходы на утепление сократятся.

Влагопроницаемость. Меньшая влагопроницаемость снижает негативное воздействие влаги на утеплитель при последующей эксплуатации.

Пожаробезопасность. Материал не должен поддерживать горение и выделять ядовитые пары, а иметь свойство к самозатуханию.

Экономичность. Утеплитель должен быть доступным по стоимости для широкого слоя потребителей.

Долговечность. Чем больше срок использования утеплителя, тем он дешевле обходится потребителю при эксплуатации и не требует частой замены или ремонта.

Экологичность. Материал для теплоизоляции должен быть экологически чистым, безопасным для здоровья человека и окружающей природы. Эта характеристика важна для жилых помещений.

Толщина материала. Чем тоньше утеплитель, тем меньше будет «съедаться» жилое пространство помещения.

Вес материала. Меньший вес утеплителя даст меньшее утяжеление утепляемой конструкции после монтажа.

Звукоизоляция. Чем выше звукоизоляция, тем лучше защита жилых помещений от шума со стороны улицы.

Простота монтажа. Момент достаточно важен для любителей делать ремонт в доме своими руками.

Влияние температуры окружающей среды

При увеличении температуры окружающей среды увеличивается и температура печатной платы с установленным на ней светодиодом. Чтобы компенсировать рост температуры корпуса светодиода, необходимо увеличить размер печатной платы и/или размер радиатора, что часто бывает затруднительно из-за ограничений в размере корпуса готового устройства. Возможно, придется поступиться некоторыми светотехническими параметрами при поиске компромисса в решении данной задачи. При этом необходимо учитывать, что пиковая длина волны может изменяться примерно на 0,1 нм на каждый градус C изменения относительно комнатной температуры (25°C). Графики на рисунках 13-16 показывают изменение длины волны на красном, желтом, зеленом и синем светодиоде соответственно, а график на рис.17 – на белом светодиоде. Видно, что с нагревом свечение будет казаться голубым.

Рис. 12

Рис. 13

Рис. 14

Рис. 15

Рис. 16

Рис. 17

Световой поток также меняется в значительных пределах (Рис.18).

Необходимо предусмотреть уменьшение прямого тока через светодиод, если невозможно снизить тепловое сопротивление при повышении температуры окружающей среды.

Рис. 19

Рис. 20

Как применяются показатели в строительстве

Для каждого материала, используемого в строительстве, важно определить степень проводимости тепла. Теплоизоляционные свойства влияют на скорость промерзания стен, насколько материал подвержен воздействию холода

Показатель сопротивления при теплопередаче для любого современного материала уже вписан в справочники.

Современные технологии предполагают использование нескольких слоев для стен, дверей, поэтому показатели тепловой проводимости в них могут объединяться. Для показа общей степени проводимости принята величина «приведенное сопротивление теплопередаче».
Таблица с данными для стеклопакетов

Рассчитать ее можно точно так же, как и предыдущие данные. Но учитывать следует несколько показателей теплопроводности. Второй вариант произведения расчетов теплоотдачи – использование однородного аналога многослойной стенки. Он должен пропускать такое же количество тепла за равный промежуток времени. Разница в температурах для внутренней части помещения и внешней должна быть одинаковой.

Расчет приведенного сопротивления производится не на квадратный метр, а на целую комнату или весь дом. Показатель помогает обобщить данные о проводимости тепла всего жилища, а точнее материалов, из которых оно изготовлено. Сопротивление для пола также необходимо учитывать.

В электронике

Эта системная плата с медными и алюминиевыми радиаторами установлена на одном из серверов www.translatorscafe.com.

В радиоэлектронике часто используют вещества с низким тепловым сопротивлением для охлаждения различных электронных компонентов или устройств, которые работают в температурных условиях, близких к максимально допустимым. Если температура превышает норму, то компоненты быстрее изнашиваются, или выходят из строя. Для охлаждения часто используют пассивный теплообменный аппарат, то есть, радиатор. Его корпус, выполненный из материалов с низким термическим сопротивлением, позволяет отводить тепло от электронных компонентов в окружающую среду. Прикрепить радиатор к устройству без зазоров не всегда возможно, поэтому вещества, которыми заполняют зазоры (термоинтерфейс), обязательно должны иметь низкое термическое сопротивление.

Радиаторы с прямыми (слева) и наклоненными (справа) панелями

Устройства и электронные компоненты, нуждающиеся в охлаждении, обычно имеют малую площадь. В радиаторе, наоборот, возможно максимально увеличить площадь поверхности, чтобы как можно большая его часть соприкасалась с воздухом или жидкостью, в которые радиатор отдает тепло. Обычно их делают в форме панелей или стержней, расположенных вертикально. Иногда панели направляют в стороны; такие радиаторы напоминают открытую книгу (на иллюстрации). Между панелями или стержнями должно быть достаточно места, чтобы через них свободно проходил воздух.

Материалы для радиаторов

Передача тепла через радиатор происходит методом конвекции, теплопроводности и излучения. Большая часть радиаторов сделана из металла, особенно из меди и из алюминиевых сплавов. Иногда используют искусственные алмазы, теплопроводность которых в пять раз выше, чем у меди.

Установка радиаторов

Радиаторы прикрепляют к электронным компонентам с помощью двухсторонней липкой ленты, эпоксидной смолы, и различных прижимов и крепежных планок. Все виды крепления сделаны из материалов с низким термическим сопротивлением. Эпоксидная смола хорошо и надежно закрепляет радиатор и лучше передает тепло, чем липкая лента, но она дороже и с ней труднее работать. Крепежные планки и прижимы обеспечивают теплопередачу лучше, чем эпоксидная смола, но такие конструкции — самые дорогостоящие из всех крепежных конструкций на данный момент.

Охладительные бассейны используют на многих атомных электростанциях, чтобы уменьшить потерю энергии через испарение, которая обычно происходит в охладительных градирнях. На карте с сайта Wikimapia.org — охладительный бассейн Нововоронежской атомной электростанции в центральной части России.

В ядерной энергетике

Охлаждение очень важно в ядерной энергетике, так как реакторы вырабатывают тепло и после отключения. Для отвода тепла на атомных электростанциях иногда используют охладительные бассейны, которые также необходимы на случай аварий

Вода в таких бассейнах обычно теплая. Показанный на карте охладительный бассейн Нововоронежской атомной электростанции в России — теплый даже в самые сильные морозы, и его облюбовали рыбаки. Вода в нем чистая,несмотря на то, что используется для охлаждения реактора. В 2011 в этом бассейне прошел кубок России по рыбной ловле. Воду на атомных электростанциях используют и для повседневного охлаждения. Для этого ее подают в специальные бассейны или градирни. Кроме воды используют воздух, но воду используют чаще, так как у нее более низкое термическое сопротивление и с ней удобнее работать.

Автор статьи: Kateryna Yuri

Теплые конструкции

Для увеличения теплового термического сопротивления следует использовать современные материалы, в которых показатели проводимости тепла максимально низкие. Количество таких материалов сейчас увеличивается. Популярными стали:

1. Деревянные конструкции. Считаются экологически чистым материалом, потому многие предпочитают вести строительство, используя именно этот компонент. Использоваться может любой вид окультуренной древесины: сруб, бревно, брус. Чаще применяют сосну, ель или кедр, показатели проводимости которых по сравнению с другими материалами достаточно низкие. Необходимо произвести защиту от атмосферных воздействий, вредителей. Материал покрывается дополнительным слоем, защищающим от негативных факторов.
2. Керамические блоки.

Пример защиты от внешнего воздуха

1. Сэндвич-панели. В последнее время этот материал становится все более популярным. Основные преимущества: дешевизна, высокие показатели сопротивляемости холоду. В материале имеется множество воздушных ячеек, иногда делают «пенную» структуру. Например, некоторые типы панелей имеют вертикальные воздушные каналы, которые неплохо защищают от холода. Другие компоненты делаются пористыми, чтобы большое количество заключенного воздуха помогло справиться с поступающим холодом.
2. Керамзитобетонные материалы. Их использование также позволит надежно защитить жилище от холода.
3. Пеноблоки. Конструкция делается пористой, но достигается это не простым вклиниванием воздушных прослоек, а путем произведения химической реакции. Иногда в цемент добавляется пористый материал, который поверху покрывается застывшим раствором.

Термоизоляция помещений

Для термоизоляции помещений строители используют материалы с высоким тепловым сопротивлением. Зимой изолированные здания не выпускают тепло на улицу, а летом не пропускают жару в комнаты. Регулировать температуру в помещении необходимо не только для комфорта людей и животных, но и для выживания, особенно в экстремальных условиях. Все используемые для термоизоляции материалы характеризуется термическим сопротивлением. Когда в зданиях используют сразу несколько таких материалов, их общее тепловое сопротивление вычисляют как сумму отдельного теплового сопротивления каждого из них.

Материалы

Термическое сопротивление несущих элементов строительных конструкций, например кирпича и бетона, обычно низкое, поэтому в большинстве случаев в домах используют дополнительную изоляцию из материалов с высоким термическим сопротивлением. Такие материалы называются теплоизоляторами. Примеры таких материалов — стекловата, которая не очень эффективна, и более эффективные вспененные полимеры и изоляция из целлюлозы. Во многих из них термоизоляция достигается за счет находящегося внутри воздуха, имеющего высокое термическое сопротивление. Обычно такие материалы делают пористыми, а иногда из них делают две герметичные панели, между которыми находится воздух или вакуум.

Изоляция на крыше помогает остановить потерю тепла зимой, и не позволяет теплу проникнуть в дом летом. Дом в Оквилле, Онтарио, Канада

Эксплуатация используемых для термоизоляции материалов осуществляется в соответствии с инструкциями изготовителя. Это особенно касается содержащих воздух пористых теплоизоляционных материалов. Когда они мнутся, складываются, гнутся или ломаются, воздух из них выходит и их эффективность ухудшается. Термическое сопротивление уменьшают также влага, насекомые, плесень, и повреждения. В случае подобных проблем изоляцию необходимо просушить, очистить от плесени и насекомых, а в некоторых случаях — и заменить.

Часто материалы, используемые для термоизоляции, обладают дополнительными свойствами. Некоторые из них хорошо отталкивают влагу (пробка), и обеспечивают звукоизоляцию (пенька). Некоторые — не представляют интереса для насекомых либо благодаря природным свойствам (пробка, бумажная целлюлоза), либо потому, что обработаны специальным составом (изоляция из хлопка). Иногда термоизоляцию делают из полностью или частично переработанных материалов. Термоизоляция из хлопка, бумажной целлюлозы и минеральной ваты делается именно так. В дополнение к этим свойствам, существуют материалы, которые впитывают влагу во влажном климате, и выделяют ее, если в помещении слишком сухо (пенька).

Существует ряд теплоизоляционных материалов, предназначенных для использования в полостях стен. Вспененные материалы туда впрыскивают, а шарики или стружку (полистироловые или перлитовые шарики, опилки, и другие сыпучие материалы) — засыпают. Часть изоляционных материалов легко переработать. Их извлекают из подготовленных к сносу зданий и формируют из них новые изоляционные панели, или устанавливают как есть, без переработки. Так можно использовать, например, полистирол. В некоторых случаях изоляционные материалы небезопасны при неправильном использовании. Так, например, если полистирол загорится, его дым опасен для здоровья.

Теплотехнический расчет стен из различных материалов

Среди многообразия материалов для строительства несущих стен порой стоит тяжелый выбор.

Сравнивая между собой различные варианты, одним из немаловажных критериев на который нужно обратить внимание является «теплота» материала. Способность материала не выпускать тепло наружу повлияет на комфорт в помещениях дома и на затраты на отопление. Второе становится особенно актуальным при отсутствии подведенного к дому газа

Второе становится особенно актуальным при отсутствии подведенного к дому газа

Способность материала не выпускать тепло наружу повлияет на комфорт в помещениях дома и на затраты на отопление. Второе становится особенно актуальным при отсутствии подведенного к дому газа.

Теплозащитные свойства строительных конструкций характеризует такой параметр, как сопротивление теплопередаче (Ro, м²·°C/Вт).

По существующим нормам (СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий.

Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003), при строительстве в Самарской области, нормируемое значение сопротивления теплопередачи для наружных стен составляет Ro.норм = 3,19 м²·°C/Вт. Однако, при условии, что проектный удельный расход тепловой энергии на отопление здания ниже нормативного, допускается снижение величины сопротивления теплопередачи, но не менее допустимого значения Ro.тр =0,63·Ro.норм = 2,01 м²·°C/Вт.

В зависимости от используемого материала, для достижения нормативных значений, необходимо выбирать определенную толщину однослойной или конструкцию многослойной стены. Ниже представлены расчеты сопротивления теплопередаче наиболее популярных вариантов конструкций наружных стен.

Расчет необходимой толщины однослойной стены

В таблице ниже определена толщина однослойной наружной стены дома, удовлетворяющая требованиям норм по теплозащите.

Требуемая толщина стены определена при значении сопротивления теплопередачи равном базовому (3,19 м²·°C/Вт).

Допустимая — минимально допустимая толщина стены, при значении сопротивления теплопередачи равном допустимому (2,01 м²·°C/Вт).

№ п/п	Материал стены	Теплопроводность, Вт/м·°C	Толщина стены, мм
Требуемая	Допустимая
1	Газобетонный блок	0,14	444	270
2	Керамзитобетонный блок	0,55	1745	1062
3	Керамический блок	0,16	508	309
4	Керамический блок (тёплый)	0,12	381	232
5	Кирпич (силикатный)	0,70	2221	1352

Вывод: из наиболее популярных строительных материалов, однородная конструкция стены возможна только из газобетонных и керамических блоков. Стена толщиной более метра, из керамзитобетона или кирпча, не представляется реальной.

Расчет сопротивления теплопередачи стены

Ниже представлены значения сопротивления теплопередаче наиболее популярных вариантов конструкций наружных стен из газобетона, керамзитобетона, керамических блоков, кирпича, с отделкой штукатуркой и облицовочным кирпичом, утеплением и без. По цветной полосе можно сравнить между собой эти варианты. Полоса зеленого цвета означает, что стена соответствует нормативным требованиям по теплозащите, желтого — стена соответствует допустимым требованиям, красного — стена не соответствует требованиям

Стена из газобетонного блока

1	Газобетонный блок D600 (400 мм)	2,89 Вт/м·°C
2	Газобетонный блок D600 (300 мм) + утеплитель (100 мм)	4,59 Вт/м·°C
3	Газобетонный блок D600 (400 мм) + утеплитель (100 мм)	5,26 Вт/м·°C
4	Газобетонный блок D600 (300 мм) + вентилируемый воздушный зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	2,20 Вт/м·°C
5	Газобетонный блок D600 (400 мм) + вентилируемый воздушный зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	2,88 Вт/м·°C

Стена из керамзитобетонного блока

1	Керамзитобетонный блок (400 мм) + утеплитель (100 мм)	3,24 Вт/м·°C
2	Керамзитобетонный блок (400 мм) + замкнутый воздушный зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	1,38 Вт/м·°C
3	Керамзитобетонный блок (400 мм) + утеплитель (100 мм) + вентилируемый воздушный зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	3,21 Вт/м·°C

Стена из керамического блока

1	Керамический блок (510 мм)	3,20 Вт/м·°C
2	Керамический блок тёплый (380 мм)	3,18 Вт/м·°C
3	Керамический блок (510 мм) + утеплитель (100 мм)	4,81 Вт/м·°C
4	Керамический блок (380 мм) + замкнутый воздушный зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	2,62 Вт/м·°C

Стена из силикатного кирпича

1	Кирпич (380 мм) + утеплитель (100 мм)	3,07 Вт/м·°C
2	Кирпич (510 мм) + замкнутый воздушный зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	1,38 Вт/м·°C
3	Кирпич (380 мм) + утеплитель (100 мм) + вентилируемый воздушный зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	3,05 Вт/м·°C

Калькулятор расчёта толщины стены по теплопроводности

На практике подобные данные применяют часто и не только профессиональными проектировщиками. Нет ни одного закона, запрещающего самостоятельно создавать проект своего будущего дома. Главное, чтобы тот соответствовал всем нормативам и СНиПам. Чтобы рассчитать теплопроводность стены, можно воспользоваться специальным калькулятором. Подобное «чудо прогресса» можно как установить к себе на компьютер в качестве приложения, так и воспользоваться услугой онлайн.

Окно расчёта калькулятора

В нём нет премудростей. Просто выбираешь необходимые данные и получаешь готовый результат.

Расчёт толщины стен с использованием глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе

Существуют и более сложные калькуляторы расчёта, где учитываются все слои стен, пример подобного расчётного «механизма» показан на фото ниже.

Расчёт проводимости тепла всех прослоек стен

Конечно, теплоэффективность будущего здания – это вопрос, требующий пристального внимания. Ведь от него зависит, насколько тепло будет в доме и насколько экономно будет его отапливать. Для каждого климатического региона существуют свои нормы коэффициентов теплопроводности ограждающих конструкций. Можно рассчитать самостоятельно теплоэффективность, но если возникают проблемы, лучше обратиться за помощью к специалистам.

Предыдущая Строительные материалыИз чего делают цемент: от теории к практике
Следующая Строительные материалыКрепкий пол в каждый дом: ламинат или линолеум — что лучше

Теплопередача через плоскую стенку в граничащую среду (граничные условия третьего рода)

Теплопередача — это более сложный процесс теплообмена между жидкими и газообразными средами, разделенными твердой стенкой. Теплопередача включает в себя и процесс теплопроводности, и процесс теплоотдачи.

Коэффициент теплоотдачи α, Вт/(м2·К) — это количество теплоты, отдаваемое в единицу времени единицей поверхности при разности температур между поверхностью и окружающей средой, равной одному градусу.

Коэффициент теплопередачи k, Вт/(м2·К), характеризует тепловой поток, проходящий через единицу площади поверхности стенки при разности температуры сред, равной одному градусу:

Коэффициент теплопередачи для n слойной стенки:

Термические сопротивления теплоотдаче на внешних поверхностях стенки будут равны:

Тогда общее термическое сопротивление теплопередаче будет равно:

Температуры на поверхности стенки можно определить по формулам:

Если задумано индивидуальное строительство

При возведении дома важно учитывать технические характеристики всех составляющих (материала для стен, кладочного раствора, будущего утепления, гидроизоляционных и пароотводящих плёнок, финишной отделки). Для понимания, какие стены наилучшим образом будут сохранять тепло, нужно проанализировать коэффициент теплопроводности не только материала для стен, но и строительного раствора, что видно из таблицы ниже:. Для понимания, какие стены наилучшим образом будут сохранять тепло, нужно проанализировать коэффициент теплопроводности не только материала для стен, но и строительного раствора, что видно из таблицы ниже:

Для понимания, какие стены наилучшим образом будут сохранять тепло, нужно проанализировать коэффициент теплопроводности не только материала для стен, но и строительного раствора, что видно из таблицы ниже:

Номер п/п	Материал для стен, строительный раствор	Коэффициент теплопроводности по СНиП
1.	Кирпич	0,35 – 0,87
2.	Саманные блоки	0,1 – 0,44
3.	Бетон	1,51 – 1,86
4.	Пенобетон и газобетон на основе цемента	0,11 – 0,43
5.	Пенобетон и газобетон на основе извести	0,13 – 0,55
6.	Ячеистый бетон	0,08 – 0,26
7.	Керамические блоки	0,14 – 0,18
8.	Строительный раствор цементно-песчаный	0,58 – 0,93
9.	Строительный раствор с добавлением извести	0,47 – 0,81

Важно. Из приведённых в таблице данных видно, что у каждого строительного материала довольно большой разброс в показателях коэффициента теплопроводности.

Это связано с несколькими причинами:

• Плотность. Все утеплители выпускаются или укладываются (пеноизол, эковата) различной плотности. Чем ниже плотность (больше присутствует воздуха в теплоизоляционной структуре), тем ниже проводимость тепла. И, наоборот, у очень плотных утеплителей этот коэффициент выше.
• Вещество, из которого производят (основа). Например, кирпич бывает силикатным, керамическим, глиняным. От этого зависит и коэффициент теплопроводности.
• Количество пустот. Это касается кирпича (пустотелый и полнотелый) и теплоизоляции. Воздух – самый худший проводник тепла. Коэффициент его теплопроводимости – 0,026. Чем больше пустот, тем ниже этот показатель.

Строительный раствор хорошо проводит тепло, поэтому любые стены рекомендуется утеплять.

Расчёт

Термическое сопротивление отдельного слоя ограждающей конструкции или однородного огражденияR=δλ{\displaystyle R={\frac {\delta }{\lambda }}}, где δ — толщина слоя материала (м), λ — коэффициент теплопроводности материала (Вт/).
Чем больше полученное значение R, тем выше теплозащитные свойства слоя материала. Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции равно сумме термических сопротивлений слоев из однородных материалов, составляющих эту конструкцию.

Для примера рассчитаем теплопотери помещения верхнего этажа дома через крышу. Примем температуру внутреннего воздуха +20°С , а наружного −10°С. Таким образом, температурный перепад составит 30°С (или 30 К). Если, например, потолок комнаты со стороны крыши изолирован стекловатой с низкой плотностью толщиной 150 мм, то сопротивление теплопередачи крыши составит около R=2,5 кв.м*град/Вт. При таких значениях температурного перепада и сопротивления теплопередаче, теплопотери через один квадратный метр крыши равны: 30 /2,5=12 Вт. При площади потолка комнаты 16 м2 мощность оттока тепла только через потолок составит 12*16=192 Вт.

Согласно «СНиП 1954» R многослойных ограждений = R_в + R₁ + R₂ + … + R_н, где R_в — сопротивление теплопереходу у внутренней поверхности ограждения, R₁ и R₂ — термические сопротивления отдельных слоёв ограждения, R_н — сопротивление теплопереходу у наружной поверхности ограждения.

Что такое теплопроводность, термическое сопротивление и коэффициент теплопроводности

Что же за «зверь» − теплопроводность? Если «расшифровать» сложное физическое определение, то можно получить следующее пояснение. Теплопроводность – свойство, которым обладают все строительные материалы. Характеризуется способностью отдавать тепло от нагретого предмета более холодному. Чем быстрее и интенсивнее это происходит, тем холоднее сам материал, соответственно, и строение из него нуждается в более интенсивном обогреве. Что не очень эффективно, особенно в денежном плане.

Для оценки величины теплопроводности используются специальные коэффициенты, которые уже заранее выявлены. ГОСТ 30290-94 контролирует методы определения подобной характеристики. Последняя нераздельно связана с термическим сопротивлением, которое означает сопротивление слоя теплоотдачи. В случае многослойного материала оно рассчитывается как сумма термических сопротивлений отдельных слоёв. Сама же эта величина равна отношению толщины слоя к коэффициенту.

ИСТ-1 – прибор для определения теплопроводности

Как видите, в определении теплопроводности нет ничего сложного и непонятного. Зная все подобные характеристики будущих материалов, можно составить «энергоэффективный бутерброд», но только при условии учёта всех обстоятельств, которые будут влиять на теплоэффективность каждого слоя конструкции.

Контактное термическое сопротивление

Увеличение сопротивления тепловому потоку на 2-х поверхностных точках
контакта обусловлено меньшей теплопроводностью газового слоя
по сравнению с твердым, отклонением теплового потока от нормали
к контактной поверхности, а также увеличением теплового сопротивления
поверхностного слоя за счет оксидной пленки и загрязнения. Если
не учитывать радиационный теплообмен между поверхностями, разделенными
слоем газа、 Сопротивление соизмеримо. Когда теплопроводность
контактирующего твердого тела высока, большая часть тепла передается
через точку контакта.

Если зазор между контактными поверхностями заполнен высокопроводящим газом (например, гелием) или жидкостью, то большая часть передаваемого тепла будет проходить через промежуточный слой. По мере увеличения силы сжатия тепловое сопротивление реальных контактов будет значительно уменьшаться, но тепловое сопротивление газовой прослойки изменится только на 20% или менее. Величина контактного термического сопротивления зависит от силы сжатия, чистоты и твердости контактной поверхности, температуры и свойств газа или жидкости, заполняющих пространство между контактными поверхностями.

Показана экспериментально полученная прочность на сжатие в парах медь-медь и зависимость контактного термического сопротивления от поверхности finish. As как видно из рисунка, при увеличении нагрузки тепловое сопротивление резко уменьшается, а затем становится плавным. При силе сжатия более 200 бар контактное тепловое сопротивление больше не будет зависеть от величины этой силы. Это правило подтверждается большинством металлов, особенно если поверхность контакта имеет высокую чистоту.

На рис. 3.9 показано, что увеличение класса чистоты обработки снижает
контактное термическое сопротивление и ослабляет зависимость от силы
сжатия. Когда твердость контактной поверхности уменьшается, фактическая
площадь контакта увеличивается и тепловое сопротивление уменьшается.
Температура контактной зоны также влияет на ее тепловую resistance.
As температура повышается, контактное тепловое сопротивление
уменьшается. Именно поэтому при контакте с предметами из дюралюминия
температура повышается с 88°С до 214°с, контактное тепловое
сопротивление уменьшается на 40-60%.

При покрытии контактной поверхности мягкими металлами (медь, олово
и др.) или кладки из мягких материалов, контактное тепловое
сопротивление значительно снижается. Контактное тепловое сопротивление
вызывает резкое изменение температуры на границе раздела между двумя
слоями. Это можно считать скачком температуры. Из уравнения (3.7)видно,
что величина этого скачка пропорциональна тепловой нагрузке
и контактному тепловому сопротивлению. Поэтому, если вы обрабатываете
поверхность в соответствии с чистотой 6-го класса! В стали марки мг и Р
=30 повышение температуры контактной поверхности составляет 20-400 бар,
в стали 30-дюралюминиевой-около 290-70°С, для стальных пар 400-100°С.

Примеры решения задач по теплотехнике

Теплопроводность цилиндрической стенки	Теплопроводность тел с внутренними источниками теплоты
Теплопередача через цилиндрическую стенку	Теплопроводность плоской стенки при двумерном температурном поле

Теплопроводность через цилиндрическую стенку (граничные условия первого рода)

Теплообменные аппараты в большинстве случаев имеют не плоские, а цилиндрические поверхности, например рекуператоры типа «труба в трубе», кожухотрубные водонагреватели и т.д. Поэтому возникает необходимость рассмотрения основных принципов расчета цилиндрических поверхностей.

Согласно закону Фурье, количество теплоты, проходящее в единицу времени через этот слой, равно:

Подставим значения граничные значение и вспомним, что разность логарифмов равна логарифму отношению аргументов, получим:

Распределение температур внутри однородной цилиндрической стенки подчиняется логарифмическому закону, и уравнение температурной кривой имеет вид:

Количество теплоты, проходящее через стенку трубы, может быть отнесено либо к единице длины трубы L, либо к единице внутренней F₁ или внешней F₂ поверхности трубы. При этом расчетные формулы принимают следующий вид:

q_L = Q/L = πΔT / (1/2λ * ln(d₂/d₁));

q₁ = Q/S₁ = Q/πd₁L