Теплопередача и оконные заполнители

Влияние лучистого теплообмена на теплопередачу окна

Теплообмен излучением является важной составной частью в передаче тепла через окна. Величина интенсивности излучения от нагретого тела равна:

Е=£Со(Т/100)4, (1.31)

где с0 - коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,67 Вт/(м2К4); Т - абсолютная температура тела, °К, е - степень черноты тела.

Если между плоской поверхностью остекления и окружающими ее тела­ми происходит лучистый теплообмен, то на поверхность остекления от окру­жающих тел падает лучистый тепловой поток. Часть потока падающего излу­чения, равная Щпад, поглощается остеклением. Остальная часть падающего из­лучения отражается ОТ поверхности остекления q0mp=(l~E)<}nad и вместе с пото­ком собственного излучения остекления Е направляется к окружающим ее по­верхностям тел. Сумма потоков qomp и Е называется потоком эффективного излучения: E^=qomp+E=:(l-€)qnad+eE. Результирующий удельный поток излу­чения будет равен: др=д1Юг-ЕЭф.

Количество тепла, передаваемое излучением с поверхности Ft на поверх­ность F2, будет равно:

Qi-2=£v,-2Coipi-2Fil(T,/100y-(T2/100y], (1.32)

где (pi-2 — коэффициент, показывающий, какая часть излучения черной по­верхности F} попадает на поверхность F2 и называется угловым коэффициен­том или коэффициентом облученности и является геометрической характери­стикой при лучистом теплообмене между телами; єпр!-2 - приведенный коэф­фициент излучения, который зависит от коэффициентов излучения серых тел £/ и <%; Ті vlT2- температуры поверхностей.

Передача тепла излучением в однослойных конструкциях окон происхо­

дит от внутренних ограждений к внутренней поверхности остекления, темпе­ратура которой в зимнее время ниже окружающих поверхностей. Наружная поверхность остекления окна отдает лучистое тепло в окружающую среду. В многослойных окнах, кроме того, происходит лучистый теплообмен в межсте- кольном пространстве между поверхностями остекления, обращенными друг к другу.

При лучистом теплообмене в межстекольном пространстве окон, когда поверхности остекления имеют большие размеры по сравнению с шириной воздушной прослойки, можно считать, что все тепловые лучи, идущие от од­ной поверхности, обязательно попадают на другую (р;-2= 1. Величина теплово­го потока падающего излучения между двумя серыми телами равна:

Q,-2=q,-iF,=e„lfioF,[(Tl/100)-,-(T2/m)% (1.33)

где Є„р = 1/(1/Єі + 1/Є2~1) - приведенный коэффициент излучения.

Так как передача тепла через окна осуществляется путем лучистого и конвективного теплообмена, то суммарный тепловой поток равен сумме двух составляющих. Поэтому, имея дело одновременно с двумя различными меха­низмами переноса энергии, удобнее определять тепловой поток излучением подобно тому, как определяется тепловой поток конвекцией: qk=<Xk(ti~t2), qn—(хя (t—t2), где ^-лучистый тепловой поток; а-эффективный коэффициент теплоотдачи излучением.

При этом коэффициент теплоотдачи находится по формуле:

а,=е#с,1(Т,/10СГ)‘-(Т1/100)4]1(1Нг)- (1.34)

Следует обратить внимание на то, что коэффициент конвективной тепло­отдачи зависит от разности температур, а коэффициент лучистой теплоотдачи - от абсолютных значений температур и его величина уменьшается с пониже­нием абсолютных значений температур. Поэтому в многослойных светопро­зрачных конструкциях теплозащитные качества воздушной прослойки, распо­

ложенной со стороны наружного воздуха выше, чем в прослойке, располо­женной со стороны внутреннего воздуха.