тепловой поток через стены домов

Изучение влияния
теплоизоляционных свойств
строительных материалов на
поток тепла через стену дома.
Выполнила: Лабанова
Мария Дмитриевна,
9а класс
МБОУ СОШ №1
г.Ак-Довурак
Республика Тыва
Руководитель: Монгуш
Рона Григорьевна, учитель
физики.
Цель работы: Изучить свойства
различных строительных
материалов и установить влияние
строительных материалов на поток
тепла через стену дома.
Задачи
1.Установить влияние данных строительных
материалов на тепловой поток и рассчитать
тепловой поток.
2.Систематизировать и анализировать
полученные данные.
Введение
Известно, что для поддержания комфортной
температуры в жилых или офисных помещениях
здания должны иметь хорошую теплоизоляцию и
системы обогрева и охлаждения. Наружные стены
и их теплоизоляция определяют интенсивность
теплообменa с окружающей средой. Если системы
обогрева или кондиционирования помещения
работают неудовлетворительно, или если здание
имеет плохую теплоизоляцию, температура
внутри помещения будет зимой слишком низкой,
а летом в здании будет слишком жарко. Давайте
посмотрим, почему так происходит.
• Тепловой поток H через стену можно рассчитать,
воспользовавшись уравнением предложенным
французским ученым Жозефом Фурье (уравнение
теплопроводности):
H = k·S·(Tв - Tн)/L
где:
H - тепловой поток (отношение количества теплоты Q
переданной за время t, к величине t).
k - коэффициент теплопроводности материала стены,
S - площадь поверхности стены,
(Tв-Tн) – разность температур внутри и снаружи
помещения
L - толщина стены.
Тепловой поток сквозь стену
прямо пропорционален
площади поверхности стены
H~S
Тепловой поток H сквозь стену
обратно пропорционален толщине
стены L
H ~ 1/ L
Практическая часть
• Измерения экспериментальных данных.
• Расчет потока тепла через стены дома для
бетона и дерева.
• Сравнительный анализ.
Измерения экспериментальных
данных.
Бетон.
Площадь стен
S
1. (6*3)82= 36 кв м
2. 9*3=27 кв м
Общая площадь стен
63кв м
Температура
внутри
Тв
20°C
Температура
снаружи
Тн
-26C
-28 С
-30 С
-34 С
Толщина
стены
L
50 см=0,5м
Дерево
Площадь стен
Температура
внутри
Температура
снаружи
Толщина
стены
S
Тв
Тн
L
20°C
-26C
-28 С
-30С
-34С
30 см=0,3м
1.
2.
(6*3)82= 36 кв м
9*3=27 кв м
Общая площадь стен
63кв м
Расчет потока тепла через стену дома площадью 63 кв м
для бетона и дерева
Применим уравнением предложенным французским
ученым Жозефом Фурье (уравнение теплопроводности):
H = k·S·(Tв - Tн)/L
k- Коэффициент теплопроводности ( Вт/(м*°C))
Бетон
Скорость передачи Н= (0,8*63* (20-(-26))/0,5 =
4636 ВТ
тепловой энергии
Н= (0,8*63* (20-(-28))/0,5 =
или тепловой
4838 ВТ
поток (H)
Н= (0,8*63* (20-(-30))/0,5 =
Для 63 м2
5040 ВТ
Н= (0,8*63* (20-(-34))/0,5 =
5443 ВТ
Дерево
Н= (0,0468*63* (20-(-26))/0,3 =
452вт
Н= (0,0468*63* (20-(-28))/0,3 =
471 вт
Н= (0,0468*63* (20-(-30))/0,3 =
491 вт
Н= (0,0468*63* (20-(-34))/0,3 =
530 вт
Этот расчет при условии полной отсутствии потери тепла через
потолок контактирующий с улицей, и отсутствие дверей и окон.
Расчет потока тепла через стену дома площадью 72 кв м
для бетона и дерева
Применим уравнением предложенным французским
ученым Жозефом Фурье (уравнение теплопроводности):
H = k·S·(Tв - Tн)/L
k- Коэффициент теплопроводности ( Вт/(м*°C))
Бетон
Скорость передачи Н= (0,8*72* (20-(-26))/0,5 =
5299 ВТ
тепловой энергии
Н= (0,8*72* (20-(-28))/0,5 =
или тепловой
5529 ВТ
поток (H)
Н= (0,8*72* (20-(-30))/0,5 =
Для 63 м2
5760 ВТ
Н= (0,8*72* (20-(-34))/0,5 =
6220 ВТ
Дерево
Н= (0,0468*72* (20-(-26))/0,3 =
516 вт
Н= (0,0468*72* (20-(-28))/0,3 =
539 вт
Н= (0,0468*72* (20-(-30))/0,3 =
561 вт
Н= (0,0468*72* (20-(-34))/0,3 =
606 вт
Этот расчет при условии полной отсутствии потери тепла через
потолок контактирующий с улицей, и отсутствие дверей и окон.
Сравнительный анализ
потока
Разность температур
Скорость
передачи
тепловой
энергии или
тепловой
поток (H)
46
48
50
54
Площадь 63
кв м
Площадь 72
кв м
Бетон
Дерево
Бетон
Дерево
4636 Вт
4838 Вт
5040 Вт
5443 Вт
452 Вт
471 Вт
491 Вт
530 Вт
5299 Вт
5529 Вт
5760 Вт
6220 Вт
516 Вт
539 Вт
561 Вт
606 Вт
Если площадь поверхности стены больше, то тепловой поток
больше. Если разность температур больше, то тепловой поток
больше
График зависимости разности
температур от теплового потока для
бетона
и
дерева.
S=63
кв
м
Тепловой поток через бетон
Тепловой поток через дерево
5500
540
5400
530
5300
520
5200
510
5100
500
5000
490
Тепловой поток
через дерево
Тепловой поток
через бетон
4900
480
4800
470
4700
460
4600
450
4500
44
46
48
50
52
54
56
440
44
46
48
50
52
54
56
График зависимости разности
температур от теплового потока для
бетона и дерева. S=72 кв м
Тепловой поток через бетон
Тепловой поток через дерево
6400
620
610
6200
600
590
6000
580
5800
Тепловой поток
через бетон
570
Тепловой поток через
дерево
560
550
5600
540
530
5400
520
5200
510
44
46
48
50
52
54
56
44
46
48
50
52
54
56
Вывод.
1.
Тепловой поток сквозь стену прямо пропорционален площади
поверхности стены
H~S
Чем больше площадь тем больше тепловой поток
2. Тепловой поток H сквозь стену обратно пропорционален толщине
стены L
H ~ 1/ L
3. Тепловой поток зависит от коэффициент теплопроводности
материала стены.
4. Тепловой поток через бетон больше чем через дерево.
Бетон Тепловой поток=5644 Вт
Дерево Тепловой поток=550 Вт