Теплопередача и оконные заполнители

Методика расчета окна Европейского общества ECO

Данная методика позволяет учитывать возможность использования сте­кол с селективными покрытиями, а также газов или смеси газов применяемых для заполнения промежуточных пространств в стеклопакетах [89]. В европей­ской практике принято определять коэффициент теплопередачи к, в то время как в российских нормативах определяется сопротивление теплопередаче R.

Для расчета используются следующие зависимости:

1/к=1/ан+l/ht+1/ае; l/ht=E(l/hi)+dR; hL=hK+hj,; hK=Nu-A/L;

К=4-<7'(1/€,+1/€2-1Г} - fm; Nu=A(Gr-Pr)n.

Если GrPr<6800, то Nu= 1, то теплопередача осуществляется только теп­лопроводностью. Если GrPr>6800, то Nu рассчитывается следующим образом, принимая во внимание влияние расположения окна и коэффициенты А и гг.

Gr=9,81L3AТp'(TmjIy}; Pr=jucA~!.

к - коэффициент теплопередачи стеклянной части окна, Вт/(м2-°С); ан - коэффициент теплоотдачи с внешней стороны на поверхности стекла, равный 23 Вт/(м2-°С); ht - теплопередача стеклянной части; ав - коэффициент тепло­отдачи с внутренней стороны на поверхности стекла, равный 8,0 Вт/(м2 оС); ае=ал+аК, где ач - теплоотдача посредством излучения, на поверхности обыч­ного стекла равна 4,4 Вт/(м2-°С), ак - теплоотдача посредством конвекции, при свободной конвекции равна 3,6 Вт/(м2-°С); hL - теплопередача промежуточно­го пространства; d - слагаемое толщины стекол; R - термическое сопротивле­ние стекол, (м2-°С)/Вт; hK - теплопередача газа в промежуточном пространст­ве, определяемая по таблице 10 [89]; Ил - теплопередача посредством излуче­ния в промежуточном пространстве, определяемая по таблице 8 [89]; Nu - число Нуссельта; Л - теплопроводность газа в промежуточном пространстве, Вт/м-°С; а - постоянная Стефана-Больцмана, 5,67-1 (Г8 Вт/м2К4; є и - значения излучательной способности поверхностей стекол; Тт - средняя температура промежуточных пространств, °К); А, п - коэффициенты, зависящие от распо­ложения окна и определяемые по таблице 5 [89]; L - ширина промежуточного пространства, мм; АТ - разница температур на поверхности стекол в промежу­точном пространстве, °К; р - плотность газа в промежуточном пространстве,

л

кг/см ; р - динамическая вязкость газа в промежуточном пространстве, Вт/м-К; с - теплоемкость газа в промежуточном пространстве, Дж/кг-К.

В данном методе для учета влияния дистанционной рамки между стекла­ми стеклопакета на его сопротивление теплопередаче вводят поправку, опре­деляющую снижение сопротивления теплопередаче за счет приграничных об­ластей, которое зависит от площади и периметра элемента стеклопакета.

При сравнении этих двух методов расчета видно, что каждый из них име­ет свои преимущества и недостатки. Первый метод расчета позволяет опреде­лить локальное распределение температур по высоте остекления, однако при определении локального значения сопротивления теплопередаче остекления не учитывается изменение коэффициента теплоотдачи по высоте остекления с теплой и холодной сторон, которое имеет место, а берется его постоянное значение по всей высоте остекления. Помимо этого оба метода не учитывают изменение распределение теплового потока по высоте. Эти обстоятельства ве­дут к тому, что уменьшается точность расчета. Кроме этого первый метод имеет еще один недостаток, заключающийся в том, что с помощью него нель­зя учесть влияние заполнения межстекольного пространства различными га­зами и применения теплоотражающих покрытий на поверхности остекления. Второй метод расчета устраняет последний недостаток, касающийся учета за­полнения газов и применения покрытий, но в тоже время не позволяет опре­делить локальное распределение температур по высоте остекления.

В настоящее время созданы численные модели расчета теплопереноса свободной конвекции в узких зазорах. Но модели достаточно сложны, и для

инженерной практики воспользоваться ими пока трудно. Особенно задача ус­ложняется влиянием сильно нелинейных эффектов за счет радиационного пе­реноса тепла. Кроме того, как указывалось выше, большое влияние могут ока­зывать конструктивные особенности (узлы сопряжений прослоек с рамами, неадиабатичность границ т. п.), что учесть в расчетах практически невозмож­но. Поэтому основным методом исследования в настоящее время является эксперимент, развитию которого для современных оконных конструкций по­священа тема настоящей работы.