Eksempel – Varmetap gjennom En Vegg
en stor kilde til varmetap fra et hus er gjennom vegger. Beregn varmestrømmen gjennom en vegg 3 m x 10 m i området (a = 30 m2). Veggen er 15 cm tykk (L1) og den er laget av murstein med termisk ledningsevne av k1 = 1,0 W / m.K (dårlig termisk isolator). Anta at innendørs og utendørs temperaturer er 22°C Og -8°C, og konveksjonsvarmeoverføringskoeffisientene på indre og ytre sider er henholdsvis h1 = 10 W/m2K og h2 = 30 W/m2K. Merk at disse konveksjonskoeffisientene sterkt avhenger spesielt av omgivende og indre forhold(vind, fuktighet, etc.).
- Beregn varmestrømmen (varmetap) gjennom denne uisolerte veggen.
- anta nå termisk isolasjon på utsiden av denne veggen. Bruk glassullisolasjon 10 cm tykk (L2) med termisk ledningsevne på k2 = 0,023 W / m.K og beregne varmestrømmen (varmetap) gjennom denne sammensatte veggen.
Løsning:
som det ble skrevet, involverer mange av varmeoverføringsprosessene sammensatte systemer og involverer til og med en kombinasjon av både ledning og konveksjon. Med disse komposittsystemene er det ofte praktisk å arbeide med en samlet varmeoverføringskoeffisient, kjent som En U-faktor. U-faktoren er definert av et uttrykk som er analogt Med Newtons lov om kjøling:
den totale varmeoverføringskoeffisienten er relatert til total termisk motstand og avhenger av problemets geometri.
- bare vegg
Forutsatt endimensjonal varmeoverføring gjennom planveggen og uten hensyn til stråling, kan den totale varmeoverføringskoeffisienten beregnes som:
den totale varmeoverføringskoeffisienten er da:
U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 1/30) = 3.53 W / m2K
varmestrømmen kan da beregnes ganske enkelt som:
q = 3,53 x 30 = 105,9 W/m2
det totale varmetapet gjennom denne veggen vil være:
qloss = q . A = 105,9 x 30 = 3177w
- komposittvegg med termisk isolasjon
Forutsatt endimensjonal varmeoverføring gjennom planets komposittvegg, ingen termisk kontaktmotstand og ignorerer stråling, kan den totale varmeoverføringskoeffisienten beregnes som:
den totale varmeoverføringskoeffisienten er da:
U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 0.1/0.023 + 1/30) = 0.216 W/m2K
varmestrømmen kan da beregnes ganske enkelt som:
q = 0,216 x 30 = 6,48 w / m2
det totale varmetapet gjennom denne veggen vil være:
qloss = q . A = 6,48 x 30 = 194 W
som det kan ses, forårsaker et tillegg av termisk isolator betydelig reduksjon i varmetap. Det må legges til, et tillegg av neste lag av termisk isolator forårsaker ikke så høye besparelser. Dette kan ses bedre fra termisk motstandsmetode, som kan brukes til å beregne varmeoverføringen gjennom komposittvegger. Graden av jevn varmeoverføring mellom to overflater er lik temperaturforskjellen dividert med total termisk motstand mellom de to flatene.