Коэффициент сопротивления теплопередаче

Определение и формула коэффициента сопротивления теплопередаче

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Коэффициентом сопротивления теплопередаче ( $R$ ) называется величина обратная коэффициенту теплоусвоения (U):

$R=\frac{1}{U}\left(1\right),$

показывающая насколько материал сопротивляется потерям тепла.

Коэффициент сопротивления теплопередаче можно определить как отношение разности температур ( $\Delta T$ ) на краях изолирующего материала к величине потока тепла (Q), который проходит через него на единицу площади:

$\ R=\frac{\Delta TS}{Q}\left(2\right)$

Особенно часто используют коэффициенты сопротивления теплопередаче и коэффициент теплопередачи в архитектуре и строительстве, характеризуя строительные материалы.

Коэффициент сопротивления теплопередачи связан с коэффициентом теплопроводности вещества (k) как:

$R=\frac{d}{k}\left(3\right),$

где $d$ — толщина слоя вещества.

Чем выше R вещества, тем лучше его теплозащитные свойства.

Свойства коэффициента сопротивления теплопередаче

Коэффициент сопротивления теплопередачи зависит от свойств вещества, таких как плотность, наличия пор в материале, влажности и т.д. Так, плотное вещество имеет меньший коэффициент сопротивления теплопередачи в сравнении с рыхлым материалом. Увеличение коэффициента $\tau$ при уменьшении плотности вещества объясняется тем, что поры вещества заполнены воздухом, который имеет низкий коэффициент теплопередачи. Рост влажности воздуха ведет к уменьшению сопротивления теплопередачи, так как при увлажнении материала происходит заполнение пор водой, а она имеет низкий коэффициент сопротивления теплопередаче, почти в 20 раз меньший, чем воздух.

Используя такой параметр как коэффициент сопротивления просто рассчитать тепловые потери стен и (или) перекрытий дома:

$Q=\frac{S\Delta T}{R}\left(4\right),$

S — площадь.

Если система состоит из нескольких материалов с разными коэффициентами сопротивления теплопередаче, то общее сопротивление теплопередачи является их суммой. Так, если стены являются многослойными, то $R_{\sum}$ равно:

$R_{\sum}=R_1+R_2+\dots \ (5)$

В соответствии со стандартами законодательством РФ определены минимальные величины коэффициента сопротивления теплопередаче стен и перекрытий жилых домов для регионов страны.

Единицы измерения

Основной единицей измерения коэффициента сопротивления теплопередаче в системе СИ является:

$\left[R\right]$ =м²К/Вт

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

В соответствии со стандартом окна должны иметь коэффициент сопротивления теплопередаче $R_2$ =0,5 м²К/Вт. Во сколько раз они теряют тепла больше, чем стены (при одинаковых площадях)?

Решение

В качестве основы для решения задачи используем формулу:

$Q=\frac{S\Delta T}{R}\left(1.1\right)$

Для стен по ГОСТ коэффициент сопротивления теплопередаче должен быть равен $R_1=3$ м²К/Вт, тогда потери тепла через стены найдем как:

$Q_1=\frac{S\Delta T}{R_1}\left(1.1\right)$

Потери тепла через окна составят:

$Q_2=\frac{S\Delta T}{R_2}\left(1.2\right)$

Найдем искомое отношение:

$\frac{Q_2}{Q_1}=\frac{R_1}{R_2}=\frac{3}{0,5}=6$

Ответ

Потери тепла через окна в 6 раз больше.

ПРИМЕР 2

Задание

Каковы потери тепла двухэтажного дома, размер основания которого d=8м на $l$ = 9 м, высота стен $h=$ 6 м? При температурах: внутри дома: +20^oC, на улице -30^oC. Не учитывать окна, двери и вентиляцию, считая, что тепло уходит только через стены и перекрытия. Тепло сопротивления считать соответствующими ГОСТ, то есть для стен $R_1=3$ м²К/Вт, для перекрытий $R_2=3,9$ м²К/Вт

Решение

Сделаем рисунок.