25
Приложение В (справочное)
Теплообмен на поверхностях ограждения и определение ktr
В.1 Общие положения
Теплопередача на поверхностях ограждения осуществляется как радиационным, так и конвективным теплообменом и формируется различными факторами внутренней и наружной сред, взаимодействующих с испытуемым ограждением (поверхностей помещения и предметов, находящихся в нем объектов наружной среды, включающих в себя открытое небо, поверхность земли, соседние строения, деревья и пр., скорость и направление ветра и т. д.).
В.2 Уравнение теплового баланса
Если известна радиационная температура на поверхности ограждения, то в расчете используют следующее уравнение теплового баланса:
q = E а, (Г,1- Ts) + ac(Ta - Ts), (В.1)
где q — плотность теплового потока, приходящая на поверхность, Вт/м2;
Г — среднее значение радиационной температуры, наблюдаемой на поверхности, °С или К;
Ta — температура воздуха вблизи поверхности, °С;
Ts — температура поверхности, °С;
E — излучение от поверхности открытого неба (безразмерная величина); а, — коэффициент радиационного теплообмена, Вт/(м2 ■ °С); ас — коэффициент конвективного теплообмена, Вт/(м2 ■ °С).
Данное уравнение правомерно для теплового потока, направленного к поверхности или выходящего от нее, при условии, что значение q принято положительным, если тепловой поток направлен внутрь поверхности на теплой стороне фрагмента, и отрицательным — если тепловой поток выходит из холодной поверхности. ас — значение равно примерно 4а T^, где а — постоянная Стефана-Больцмана:
а = 5,67 ■ 10-8[Вт/(м2 ■ К4)] и результирующая температура Tm = 1/2 (Tr1 - Ts), объединяет рассматриваемые коэффициенты и излучения всех поверхностей ограждений и сред. Если температуру окружающей среды Tamb определяют из уравнения
q = (Tamb - TS)IRS, (В.2)
где Rs — сопротивление теплообмена поверхности, то это уравнение эквивалентно уравнению (В.1) при
Tamb = (Еа, Tr1)/(Eа, + ас) + (ас Ta)/(Eаc)/(Eа г + а^ (В.3)
Rs = И^а, + ф). (В.4)
В.3 Температура окружающей среды и значения ktr
Уравнение (В.З), таким образом, определяет температуру окружающей среды, которая правильно указывает тепловой поток, направленный к поверхности. Тем не менее имеются следующие затруднения:
а) температура Tamb не наблюдается непосредственно;
б) температура Tamb не является постоянной для ограниченного пространства.
В.3.1 Определение температуры Tamb
Температура Tamb, полученная из уравнения (В.З), является теоретической температурой и не может быть измерена непосредственно. Ее можно рассчитать по уравнению (В.3), если все величины известны; но практически с любой степенью точности можно определить только значение а.
Достаточное приближение температуры Ta к значению, полученному в результате испытаний, можно получить непосредственным измерением с помощью соответствующего экранированного термометра, но значение конвективного коэффициента ас менее достоверно. Обычно принимают значение, равное 3,0 Вт/(м2 ■ °С), для конвекции у вертикальных поверхностей, но можно ожидать различных значений возле подогревателей или вблизи окон, поверхность которых не является плоской. Проблемой является также место измерения температуры Ta.
Е — сложная функция излучающей способности рассматриваемых коэффициентов, хотя во многих практических случаях можно принять значение 0,9. Температура T, неудобна для измерения. Следует отметить, что эта температура не является средней температурой излучения в одной точке, а является средней радиационной температурой, наблюдаемой на изучаемой поверхности, т. е. она состоит из температур всех поверхностей, за исключением поверхности испытуемого фрагмента ограждения.
В.3.2 Колебания температуры Tamb