Теплопередача герметичной воздушной прослойки.

Устройство воздушной прослойки является распространенным приемом теплоизоляции. В наружных стенах и перекрытиях такой прием часто используют для предупреждения переувлажнения конструкций.

Воздушная прослойка может быть герметичной или вентилируемой; последнюю часто называют воздушным продухом.

В простейшем случае герметичной воздушной прослойки поток тепла от одной стенки к другой можно представить в виде суммы

где q_K - конвективная составляющая; qл- лучистая составляющая этого потока.

Конвективный теплообмен q_K в воздушной прослойке от одной поверхности к другой равен

rде a_к- коэффициент конвективного теплообмена, отнесенный к разности температур на поверхностях прослойки.

При малых толщинах или при небольших разностях температур имеет место режим параллельно - струйного движения воздуха вдоль стенок прослойки без перемешивания. Экспериментально установлено, что ламинарный режим течения сохраняется при средней температуре воздуха 0 С в пределах значений

При этом режиме в прослойке передача тепла через слой воздуха толщиной происходит теплопроводностью.

Если (GrPr)> 1000, то для критерия Nu, определенного относительно а'к опытным путем, установлена зависимость

Для воздуха при средней температуре 0 С

Численный коэффициент в формуле увеличивается приблизительно на 4% при понижении средней температуры на 10 С.

В горизонтальной прослойке, если верхняя поверхность нагрета больше, чем нижняя, перемешивания воздуха почти не будет, поэтому ак при любых прочих условиях будет достаточно точно определяться формулой

Лучистая составляющая теплопередачи через воздушную прослойку

Коэффициент ал Вт/(м2 . К), определяется общей формуле

Величина ал заметно больше ак , поэтому основное тепло через прослойку передается излучением. Уменьшить этот поток и таким путем увеличить сопротивление теплопередаче прослойки можно за счет так называемого «армирования», например алюминиевой фольгой. Покрытие фольгой обычно делают на теплой поверхности для избегания конденсации. Такое покрытие уменьшает лучистый поток приблизительно в 10 раз.

Наиболее эффективная толщина воздушной прослойки без армирования для вертикальных слоев в ограждениях равна 76-95 мм. Для горизонтальной прослойки при передаче тепла снизу вверх и сверху вниз с увеличением толщины сопротивление теплопередаче возрастает. Обычно в условиях ограждения утолщение прослойки более 5 см нерационально, так как это незначительно уменьшает теплопередачу.

На рис. приведен график, который дает представление об изменении Ro при различном положении прослойки и при инфильтрации через нее наружного воздуха. Попадание внутреннего воздуха в прослойку опасно с точки зрения переноса с воздухом влаги, отсыревания конструкции и снижения в связи с этим ее теплозащитных качеств.