Теплоусвоение

Предположим, что через толщу ограждения проходит нестационарный тепловой поток, величина которого меняется во времени по закону синуса с периодом колебания z и амплитудой А _Q (рис. 6).

Изменение величины потока, проходящего через ограждение, вызывает, в свою очередь, колебания тепературы на внутренней его поверхности, которые также имеют синусоидальный характер с амплитудой А _τ и такой же период, но с некоторым запаздыванием во времени. Отношение величины амплитуды колебания теплового потока А _Q к величине амплитуды колебания температуры на внутренней поверхности ограждения А _τ называется коэффициентом теплоусвоения внутренней поверхности ограждения Y _в, который определяется по формуле

Коэффициент теплоусвоения внутренней поверхности зависит от периода колебаний теплового потока Z и от теплотехнических свойств самого ограждения. Величина Y_в представляет собой максимальное изменение амплитуды колебания теплового потока, воспринимаемого внутренней поверхностью ограждения при амплитуде колебания температуры, равной 1^оС, и имеет размерность ккал/(м²·ч·^оС).

Если ограждение большой толщины состоит из однородного материала, то теплоусвоение его внутренней поверхности при заданном периоде колебания температуры зависит от физических свойств материала и называется коэффициентом теплоусвоения материала S. Величину коэффициента теплоусвоения в общем случае можно найти по формуле

где λ – коэффициент теплопроводности материала, ккал/(м·ч·^оС);

γ – объемная масса, кг;

с – удельная теплоемкость, ккал/(кг·^оС);

z – период колебания теплового потока, ч.

При периоде колебания теплового потока 24 ч формула примет вид

(15)

Из этих формул видно, что величина коэффициента теплоусвоения материала зависит от периода колебания теплового потока и от таких физических свойств материала, как λ, с и γ.

Наглядно свойство теплоусвоения материала можно представить следующим образом. Если приложить одновременно обе руки к двум поверхностям из бетона и дерева (например, сосны), имеющим одинаковую температуру, то первая будет восприниматься как более холодная. Это ощущение вызывается тем, что бетонная поверхность более интенсивно отбирает (усваивает) тепло от руки, чем деревянная, так как бетон имеет больший коэффициент теплоусвоения (S_б = 12,5 ккал/(м²·ч·^оС), S_сос = 3,6 ккал/(м²·ч·^оС)).

Величина коэффициента теплоусвоения материалов слоев при периоде 24ч согласно СНиП РК 2.04-03-2002, с учетом условий эксплуатации ограждений А и Б определяется по формуле

где λ – коэффициент теплопроводности принимаемый по СНиП РК 2.04-03-2002;

γ_w – его объемная масса;

с_w – удельная теплоемкость материала.

Величина с_ω определяется по формуле

где с_о – удельная теплоемкость сухого материала;

w – весовая влажность материала;

Значения с_о и w принимаются по данным СНиП РК 2.04-03-2002.

Таким образом, теплоусвоение является важным свойством материала, которое следует учитывать при проектировании ограждений.