Как рассчитать теплопроводность

Теплопроводность представляет собой способность материала проводить тепло. Проводимость осуществляется посредством передачи тепловой кинетической энергии между элементарными частицами как внутри самого материала, так и при соприкосновении с другими. Расчет теплопроводности широко применяется в строительстве для разработки специальных материалов, защищающих жилище от холода.

Инструкция

1. Определение теплопроводности материалов осуществляется через коэффициент теплопроводности, который представляет собой меру способности пропускать тепловой поток. Чем ниже значение этого показателя, тем выше изоляционные свойства материала. При этом теплопроводность не зависит от плотности.
2. Численно величина теплопроводности равна количеству тепловой энергии, которая проходит через участок материала толщиной 1 м и площадью 1 кв.м за 1 секунду. При этом разность температур на противоположных поверхностях принимается равной 1 Кельвину. Количество теплоты – это энергия, которую приобретает или теряет материал при передаче тепла.
3. Формула теплопроводности выглядит следующим образом:Q = λ*(dT/dx)*S*dτ, где:Q – теплопроводность;λ – коэффициент теплопроводности;(dT/dx) – градиент температуры;S – площадь поперечного сечения.
4. При расчете теплопроводности строительной конструкции ее делят на составляющие и суммируют их теплопроводность. Это позволяет определить меру способности конструкции дома (стены, крыши, окна и пр.) пропускать тепловой поток. Фактически теплопроводность строительной конструкции – это комбинированная теплопроводность ее материалов, включая воздушные промежутки и пленку наружного воздуха.
5. На основе значения теплопроводности конструкции определяется объем теплопотерь через нее. Эта величина получается при умножении теплопроводности на расчетный временной промежуток, общую площадь поверхности, а также на разность температур наружной и внутренней поверхностей конструкции. Например, для стены площадью 10 кв.м с теплопроводностью 0,67 при разности температур 13°, теплопотери за 5 часов составят 0,67*5*10*13 = 435,5 Дж*м.
6. Коэффициенты теплопроводности различных материалов содержатся в таблице теплопроводности, например, для вакуума он равен 0, а для серебра, одного из самых теплопроводимых материалов, 430 Вт/(м*К).
7. При строительстве наряду с теплопроводностью материалов следует учитывать явление конвекции, которое наблюдается в материалах в жидком и газообразном состоянии. Это особенно актуально при разработке системы водяного отопления и аэрации. Для уменьшения теплопотерь в этих случаях устанавливают поперечные перегородки из войлока, шерсти и других изоляционных материалов.