Елементи будівельної фізики

У теплотехнічних розрахунках слід максимум уваги приділити втратам тепла крізь стіни, підлогу та дах будинку. Це можливо поділити на три етапи:

  1. передача тепла від внутрішнього повітря до поверхні стіни (стелі, підлоги);
  2. передача тепла шляхом теплопровідності в конструкції стіни (стелі, підлоги);
  3. передача тепла від зовнішньої поверхні будинку до зовнішнього повітря.

Теплопровідність — кількість теплоти, що передається через одиницю площі (м2) шару матеріалу за одиницю часу (с) при стаціонарному градієнті температури 1 K. Теплопровідність - це безпосередній обмін енергією між частинками тіл, які контактують, або частинками одного й того самого тіла, що рухаються хаотично.

Потік тепла через перегородку обчислюється за рівнянням Фурьє:
$$Q=-\lambda A {{dt}\over{ds}}$$
де [math]\lambda[/math] - коефіцієнт теплопровідності
A - площа стіни
[math]dt/ds[/math] - температурний градіент стіни . Знак мінуз означає, що передача тепла відбувається у напрямку, протилежному до зростанні температури.
Коефіцієнти теплопровідності для різних матеріалів зазвичай беруть зі спеціальних таблиць. Якщо стіна багатошарова, то формула має дещо складніший вигляд:
$$Q= A {{\Delta t}\over{\sum_{i=1}^{n}{s_i\over\lambda_i}}}$$
де значення [math]s_i[/math] та [math]\lambda_i[/math] стосується окремих шарів.

Конвекція - перенесення тепла разом з перенесенням самої речовини. Потік тепла, що передається шляхом конвекції, розраховують за рівнянням Ньютона:
$$Q=\alpha A \Delta t$$
де [math]\alpha[/math] - коефіцієнт теплопроникності.

Коефіцієнт теплопередачі - коефіцієнт, що визначає кількість теплоти, що передається через одиницю площі (м2) конструкції за одиницю часу (с) при різниці температур середовищ, що їх розділяє конструкція, яка дорівнює 1К.

Опір теплопередачі - величина, що визначає здатність конструкції чинити опір тепловому потоку, що через неї проходить. Опір теплопередачі є зворотною до коефіцієнт теплопередачі.

Ще деякі терміни.

Теплоємність масова - кількість теплоти, яку необхідно підвести чи відібрати від 1 кг матеріалу, щоб змінити його температуру на 1К.

Коефіцієнт тепловіддачі - коефіцієнт, що визначає кількість теплоти, що сприймається чи віддається одиницею площі (м2) конструкції за одиницю часу (с) при різниці температури середовища і температури поверхні конструкції, яка дорівнює 1К.

Опір теплопередачі огорожувальної конструкції (стіни, перегородки) розраховується за формулою
$$R_{\Sigma}=\frac{1}{\alpha_з}+\sum_{i=1}^{n}{R_i}+\frac{1}{\alpha_в}$$
де [math]\alpha_в, \alpha_з[/math] - коефіцієнти тепловіддачі внутрішньої і зовнішньою поверхонь стіни, які приймаються відповідно до умов експлуатації.