технология ТИСЭ

КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Конвективный теплообмен возникает там, где существуют свободные полости. Тепло в них, передаётся за счет движения молекул воздуха у поверхности стен при наличии перепада температур между ними. Чем больше перепад температур и чем больше объем полости, тем сильнее разгоняются моле­кулы воздуха и мощнее становится конвективный теплооб­мен. По сути, задача всех утеплителей (минвата, керамзит, пе - нополистирол, опилки...) и сводится к тому, чтобы занять объ­ем полости, не дать воздуху разогнаться. Скомканная газета в этом качестве также может быть утеплителем, и очень непло­хим, только бы она не гнила и не слеживалась.

Причин для движения воздуха может быть несколько. В вертикальных каналах стен (рис. 13.3, а), с холодной её сто­роны, воздух, остужаясь, опускается вниз, а с теплой стороны - поднимается вверх. В каналах начинают возникать вихри, передающие тепло от одной стенки к другой. Причем, чем больше разность температур, тем интенсивней процесс пере­мешивания воздуха.

+

Среди некоторых застройщиков бытует мнение о том, что просто воздушный зазор, не заполненный ничем, является идеальной теплоизоляцией и чем он толще, тем лучше. Оши­бочность такого мнения очевидна. Зазор необходимо хоть чем - нибудь заполнить, не дать воздуху разгоняться, причем, чем легче заполнитель, тем выше его эффективность.

И, тем не менее, воздушный зазор, организованный в тол­ще стены, может играть роль теплоизоляции. Примером мо­жет служить стеклопакет из двух стекол, создающий одну воз­душную полость (рис. 13.3, б). Такая полость имеет сопротив­ление теплопередаче R=0,36. Но ощутимый эффект возник­нет, если таких зазоров несколько. Тройное остекление (две воздушные полости) Создает R=0,55. А рама с четырьмя стек­лами имеет R=0,66. Эти величины учитывают потери тепла через сами рамы остекления, являющимися "мостками холо­да". В среднем можно считать, что одна чистая воздушная по­лость ("мост холода" по раме не учитывается) создает сопро­тивление теплопередаче R = 0,3 - 0,4. Минимальная величи­на воздушного зазора составляет 7-12 мм. Увеличение зазо­ра свыше 20 мм слабо влияет на величину сопротивления. С чем это связано. При малой толщине зазора молекулам воз­духа тесно, они не могут разогнаться. С увеличением зазора молекулам становится просторней, и конвективный теплооб­мен начинает усиливаться.

Движение воздуха может иметь и иной характер. Если сте­ны дома обладают воздухопроницаемостью, т. е. "дышат", и на ' стену действует перепад давлений. В этом случае теплообмен между воздухом и материалом будет обязан инфильтрации (рис. 13.4). Она может быть вызвана как ветром, действую­щим на стены, так и работой естественной или принудитель­ной вентиляции, создающей разряжение в помещениях.

Обращаем внимание на то, что, если стены "дышат", то поте­ри тепла через стены снижаются почти на 30%. Почему это про­исходит? Тепло уходит из помещений наружу за счет теплопро­водности материала стен, нагревая их. Холодный же воздух, про­сачивается в помещение через стену и возвращает обратно теп­ло, которое пыталось вырваться наружу. Эта схема утилизации тепла - важнейшее преимущество вентилируемых стен.

Для тех, кто занимается разработкой вентилируемых стен, будет интересен тот факт, что при увеличении теплоизоляции наступает момент равенства тепла, необходимого для нагрева вентилируемого воздуха, и тепла, теряемого стеной за счет её теплопроводности. После этого дальнейшее утепление стены теряет смысл. В идеальном решении этой задачи, такой мо­мент наступает при сопротивлении теплопередаче R=2.