példa-hőveszteség a falon keresztül
a ház hőveszteségének fő forrása a falakon keresztül történik. Számítsa ki a hőáram sebességét egy falon keresztül 3 m x 10 m területen (A = 30 m2). A fal 15 cm vastag (L1), téglából készül, amelynek hővezető képessége k1 = 1,0 W/m.K (gyenge hőszigetelő). Tegyük fel, hogy a beltéri és a kültéri hőmérséklet 22, illetve -8, a konvekciós hőátadási együtthatók a belső és a külső oldalon h1 = 10 W/m2K, illetve h2 = 30 W/m2K. Vegye figyelembe, hogy ezek a konvekciós együtthatók nagymértékben függenek a környezeti és belső körülményektől (szél, páratartalom stb.).
- Számítsa ki a hőáramot (hőveszteséget) ezen a nem szigetelt falon keresztül.
- most tegyük hőszigetelés a külső oldalán a fal. Használjon 10 cm vastag (L2) üveggyapot szigetelést K2 = 0,023 W/m hővezető képességgel.K és kiszámítja a hőáramot (hőveszteséget) ezen az összetett falon keresztül.
megoldás:
mint írták, sok hőátadási folyamat kompozit rendszereket foglal magában, sőt mind a vezetés, mind a konvekció kombinációját is magában foglalja. Ezekkel a kompozit rendszerekkel gyakran kényelmes egy teljes hőátadási együtthatóval dolgozni, amelyet U-tényezőnek neveznek. Az U-tényezőt a Newton hűtési törvényéhez hasonló kifejezés határozza meg:
a teljes hőátadási együttható a teljes hőállósághoz kapcsolódik, és a probléma geometriájától függ.
- csupasz fal
feltételezve, hogy az egydimenziós hőátadás a síkfalon keresztül történik, és figyelmen kívül hagyja a sugárzást, a teljes hőátadási együttható a következőképpen számítható ki:
a teljes hőátadási együttható akkor:
U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 1/30) = 3.53 W/m2K
a hőáram ezután egyszerűen kiszámítható:
q = 3,53 x 30 = 105,9 W / m2
a falon keresztüli teljes hőveszteség a következő lesz:
qloss = q . A = 105,9 x 30 = 3177w
- kompozit fal hőszigeteléssel
feltételezve, hogy az egydimenziós hőátadás a sík kompozit falon keresztül történik, nincs hőérintkezési ellenállás és a sugárzást figyelmen kívül hagyva, a teljes hőátadási együttható kiszámítható:
a teljes hőátadási együttható akkor:
U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 0.1/0.023 + 1/30) = 0.216 W / m2K
a hőáram ezután egyszerűen kiszámítható:
q = 0,216 x 30 = 6,48 W/m2
a falon keresztüli teljes hőveszteség a következő lesz:
qloss = q . A = 6,48 x 30 = 194 W
mint látható, a hőszigetelő hozzáadása jelentősen csökkenti a hőveszteséget. Hozzá kell adni, a következő hőszigetelő réteg hozzáadása nem okoz ilyen nagy megtakarítást. Ez jobban látható a hőállósági módszerből, amely felhasználható a kompozit falakon keresztüli hőátadás kiszámításához. A két felület közötti állandó hőátadás sebessége megegyezik a hőmérsékletkülönbséggel osztva a két felület közötti teljes hőellenállással.
