Bài giảng Vật lí kiến trúc (Phần 1): Chương 2 - Trường ĐH Kiến trúc Hà Nội

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

13
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Vật lí kiến trúc (Phần 1) - Chương 2 Truyền nhiệt ổn định và tính toán cách nhiệt cho kết cấu bao che theo yêu cầu chống lạnh, cung cấp cho người học những kiến thức như: Khái niệm về truyền nhiệt; truyền nhiệt ổn định qua kết cấu ngăn che; thiết kế cách nhiệt cho kết cấu ngăn che theo yêu cầu chống lạnh. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật lí kiến trúc (Phần 1): Chương 2 - Trường ĐH Kiến trúc Hà Nội

CHƢƠNG 2. TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH VÀ TÍNH TOÁN CÁCH NHIỆT CHO KẾT CẤU BAO CHE THEO YÊU CẦU CHỐNG LẠNH
2.1. KHÁI NIỆM VỀ TRUYỀN NHIỆT Trong một môi trường bất kì, tồn tại 2 điểm có nhiệt độ khác nhau sẽ xảy ra hiện tượng truyền nhiệt giữa chúng. Nhiệt năng sẽ đi từ nơi có nhiệt độ cao hơn đến nơi có nhiệt độ thấp hơn.
2.1.1. TRUYỀN NHIỆT BẰNG DẪN NHIỆT Dẫn nhiệt là quá trình truyền động năng của các phân tử, nguyên tử, điện tử tự do khi chúng tiếp xúc nhau. Xảy ra ở: Thể rắn Thể lỏng Thể khí Vật liệu xây dựng : Truyền nhiệt chủ yếu là do dẫn nhiệt
2.1.2. TRUYỀN NHIỆT BẰNG ĐỐI LƢU a. ĐỊNH NGHĨA: Truyền nhiệt bằng đối lưu là phương thức truyền nhiệt xảy ra chủ yếu ở chất lỏng và chất khí, xảy ra do sự dịch chuyển của các khối chất. b. Hiện tượng xảy ra: Chảy tầng: (bề dày rất mỏng) Các phân tử chất khí chuyển động song song với bề mặt kết cấu. Nhiệt truyền đi chủ yếu bằng dẫn nhiệt. Nhiệt trở lớn, biểu diễn bằng đường cong dốc. Chảy rối: Các phần tử chuyển động tự do. Nhiệt truyền đi bằng sự dịch chuyển của các phần tử no nhiệt. c. Xảy ra ở: Chủ yếu ở chất lỏng và chất khí
2.1.3. TRUYỀN NHIỆT BẰNG BỨC XẠ a. ĐỊNH NGHĨA. Là sự phóng nhiệt ra xung quanh bằng sóng điện từ. b. Giải thích: Dưới tác động nhiệt, các điện tử nội bộ bị kích thích làm cho một bộ phận nhiệt năng phát ra xung quanh bằng sóng điện từ (e). Bức xạ nhiệt lan truyền trong chân không. Tính chất tia nhiệt giống tia ánh sáng. => Quy luật phản xạ, khúc xạ, hấp thụ của ánh sáng có thể áp dụng cho tia nhiệt. Vật phản xạ hoàn toàn nhiệt năng: Vật đen tuyệt đối. Vật hấp thụ hoàn toàn nhiệt năng: Vật trắng tuyệt đối. Vật để hoàn toàn nhiệt xuyên qua : Vật trong suốt tuyệt đối. Vật liệu xây dựng : Vật xám.
2.1. KHÁI NIỆM VỀ TRUYỀN NHIỆT (Cont) DẪN NHIỆT ĐỐI LƯU BỨC XẠ Líp kh«ng khÝ Ngoµi nhµ t0cao qdn ®èi lu hay Trong nhµ A qdl qbx KÕt cÊu B t0thÊp Bức xạ là sự phóng nhiệt ra Đối lưu là phương thức truyền xung quanh bằng sóng điện từ. nhiệt xảy ra do sự dịch chuyển Dẫn nhiệt là quá trình truyền Dưới tác động nhiệt, các điện tử của các khối chất. động năng của các phân tử, nội bộ bị kích thích làm cho một Hiện tượng xảy ra 2 thành phần: nguyên tử, điện tử tự do khi bộ phận nhiệt năng phát ra Chảy tầng. chúng tiếp xúc nhau. xung quanh bằng sóng điện từ. Chảy rối.  T 4 q ( t   n ) q = αd ( - tt) q  C( ) d 100
2.2. TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA KẾT CẤU NGĂN CHE 2.2.1. TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG MỘT LỚP ĐIỀU KIỆN. tt = const tn = const. q1 = q2 = q3 = q0 = const q1 ,Kcal/m2.h : Nhiệt từ trong phòng truyền đến mặt trong kết cấu. tt ,oC : Nhiệt độ trong nhà q2 ,Kcal/m2.h : Nhiệt từ mặt trong truyền đến mặt ngoài tn ,oC : Nhiệt độ ngoài nhà kết cấu. Ԏt ,oC : Nhiệt độ mặt trong kết cấu q3 ,Kcal/m2.h : Nhiệt từ mặt ngoài truyền ra ngoài. Ԏn ,oC : Nhiệt độ mặt ngoài kết cấu d, m : Chiều dày kết cấu.
2.2.1. TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG MỘT LỚP (Cont.) QUÁ TRÌNH : a) Giai đoạn 1: Nhiệt từ trong phòng truyền đến mặt trong kết cấu: (theo 2 phương thức: Đối lưu & Bức xạ) (1) αt ,kcal/m2.h.oC : Hệ số trao đổi nhiệt của mặt trong kết cấu tt ,oC : Nhiệt độ trong nhà tn ,oC : Nhiệt độ ngoài nhà Lấy gần đúng: αt = 6,5 ÷ 7,5 Ԏt ,oC : Nhiệt độ mặt trong kết cấu Ԏn ,oC : Nhiệt độ mặt ngoài kết cấu d, m2: Chiều dày kết cấu.
2.2.1. TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG MỘT LỚP (Cont.) b) Giai đoạn 2: Nhiệt từ mặt trong kết cấu truyền đến mặt ngoài kết cấu:(theo phương thức: Dẫn nhiệt)  q2  ( t   n ) (Kcal/m2 .h) (2) d λ ,kcal/m2.h.oC : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu tt ,oC : Nhiệt độ trong nhà tn ,oC : Nhiệt độ ngoài nhà Ԏt ,oC : Nhiệt độ mặt trong kết cấu Ԏn ,oC : Nhiệt độ mặt ngoài kết cấu d, m2: Chiều dày kết cấu.
2.2.1. TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG MỘT LỚP (Cont.) c) Giai đoạn 3: Nhiệt truyền từ mặt ngoài kết cấu truyền ra ngoài : (theo 2 phương thức: Đối lưu & Bức xạ) q 3  n ( n t n ) (Kcal/m2 .h) (3) αn ,kcal/m2.h.oC : Hệ số trao đổi nhiệt của mặt ngoài kết cấu Lấy gần đúng: Mùa đông: αn = 20 Kcal/m2.h.oC tt ,oC : Nhiệt độ trong nhà Mùa hè: αn = 16 Kcal/m2.h.oC tn ,oC : Nhiệt độ ngoài nhà Ԏt ,oC : Nhiệt độ mặt trong kết cấu Ԏn ,oC : Nhiệt độ mặt ngoài kết cấu d, m2: Chiều dày kết cấu.
2.2.1. TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG MỘT LỚP (Cont.) TÍNH NHIỆT LƢỢNG TRUYỀN QUA KẾT CẤU Điều kiện truyền nhiệt ổn định:(áp dụng định luật bảo toàn năng lượng) q1 = q2 = q3 = q0 = const (*) Mặt khác: q 3  n ( n t n ) (1) (2) (3) Giải hệ 4 phƣơng trình (*),(1),(2),(3) => Nhiệt lƣợng truyền qua kết cấu: Đặt :Rt= 1/αt : nhiệt trở mặt trong. (m2.h.oC/Kcal) Rn = 1/αn : nhiệt trở mặt ngoài. (m2.h.oC/Kcal) R = d/λ : nhiệt trở kết cấu. (m2.h.oC/Kcal)  Ro = Rt + R + Rn : tổng nhiệt trở kết cấu. (m2.h.oC/Kcal)
2.2.1. TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG MỘT LỚP (Cont.) 2.2.1.4. TÍNH NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT CÁC LỚP KẾT CẤU Nhiệt độ mặt trong, mặt ngoài : Do q1 = q0 , nên: Do q3 = q0 , nên: tt  tn  n  tn  Rn R0
2.2.1. TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG MỘT LỚP (Cont.) 2.2.1.5. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TRAO ĐỔI NHIỆT MẶT TRONG, MẶT NGOÀI KẾT CẤU: - Hệ số trao đổi nhiệt mặt trong kết cấu: Phòng đóng kín cửa: αt = 6,5 ÷ 7,5 Khi : h/a < 0,3 => αt = 7,5 h/a > 0,3 => αt = 6,5 (h: chiều cao sườn; a: khoảng cách giữa các sườn) Phòng mở thoáng: αt = 4,3 - 3,8.vt0,8 (vt: vận tốc gió trong phòng m/s) - Hệ số trao đổi nhiệt mặt ngoài kết cấu: Đối với tường : αn = 5 + 10 vn Đối với mái : αn = 7,5 + 2,2 . vn Đối với các mặt trong tầng hầm mái: αn = 10 (vt: vận tốc gió ngoài nhà m/s) Lấy gần đúng: Mùa đông: αn = 20 Kcal/m2.h.oC Mùa hè: αn = 16 Kcal/m2.h.oC
2.2.2. TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG NHIỀU LỚP 2.2.2.1. TÍNH NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT CÁC LỚP KẾT CẤU Tương tự công thức: Suy ra: 1 qi  i 1 (t t   i ) R t   Ri 1 Trong truyền nhiệt ổn định: qi = qo Vậy: tt  tn i 1  i  tt  (R t   R i ) ,o C R0 1 Trong đó: -  i: Nhiệt độ mặt trong lớp kết cấu thứ i, thứ tự theo chiều truyền nhiệt. i 1 - R 1 i : là tổng nhiệt trở các lớp kết cấu trước lớp i.
2.2.2. TRUYỀN NHIỆT ỔN ĐỊNH QUA VÁCH PHẲNG NHIỀU LỚP (Cont) 2.2.2.2. XÁC ĐỊNH NHIỆT TRỞ KẾT CẤU: 1. Kết cấu một lớp đồng chất theo hướng thẳng góc với hướng truyền nhiệt. R=d/λ 2. Kết cấu nhiều lớp đồng chất theo hướng thẳng góc với hướng truyền nhiệt. 3. Kết cấu nhiều lớp gồm nhiều mảng vật liệu khác nhau. Nhiệt trở của mảng bất kì: Ri = d / λi => Nhiệt trở của cả lớp:
2.3. THIẾT KẾ CÁCH NHIỆT CHO K/CẤU NGĂN CHE THEO YÊU CẦU CHỐNG LẠNH Xác định trị số nhiệt trở yêu cầu (Royc).  ĐIỀU KIỆN TIỆN NGHI NHIỆT Đảm bảo nhiệt độ trong mặt kết cấu (Ԏt) phải không nhỏ hơn một trị số cho phép: Ԏt > = Ԏtcf =>  ĐIỀU KIỆN CHỐNG ĐỌNG SƯƠNG Ԏt > = ts => ts: nhiệt độ điểm sương của trạng thái không khí trong phòng.  KẾT LUẬN: Khi đánh giá tính hợp lí kết cấu, dựa trên 2 tiêu chí sau: - Nhiệt độ mặt trong kết cấu không quá thấp, không quá chênh lệch với nhiệt độ phòng. tt - Ԏ t =< 5oc - Dòng nhiệt truyền ra ngoài nhỏ nhất.