Расчетная модель состоит из характерного участка стены размерами 0.65×0.2 м. Величина 0.65 м получается путем сложения характерного расстояния между стойками каркасного дома 0,6 м и толщины бруса стоек.
<img src="/blogs/uploads/media/topic/2016/01/24/11/055cd4b1f462b6f7906a.png" / class="img-fluid block-image"> Рис. 1. Модель стены
Для материалов взяты следующие теплофизические характеристики. Дерево: плотность 600 кг/м3, теплопроводность 0,21 и 0,11Вт/м×К в разных направлениях, теплоемкость 2700 Дж/кг×К.[1] Изоляция, соответственно, 30, 0.05,1000. Теплоёмкость взята поскольку проводил нестационарный расчет для оценки времени выхода на постоянное решение. Для оценки влияния тепловых мостов предложена следующая методика оценки. Рассмотрим задачу теплообмена через каркасную стену уличной средой с α = 23 и Т= -15 °С согласно [2] и жилым помещением. На внутреннюю поверхность стены действует тепловой поток, имитирующий работу системы отопления. Оценить необходимую тепловую мощность для достижения заданной температуры стены (которая по допущению совпадает или близка к температуре воздуха) для всех вариантов конструкций стены каркасного дома - с тепловым мостом (стойками из бруса) и т.н. сэндвич (стеновой материал через утеплитель) для 150 и 200 мм.
В качестве примера приведу результаты одного из расчетов в программном комплексе Ansys Mechanical, с помощью которого была решена задача теплопроводности. На рис. 2, 3 показаны температурные поля на внешней и внутренней поверхности стены 150 мм. Видно, что внутренняя поверхность стены испытывает минимальный перепад температур. В стене типа сэндвич отсутствуют локальные максимумы по температурам.
<img src="/blogs/uploads/media/topic/2016/01/24/11/d5560dbaec9c41abb81b.png" / class="img-fluid block-image"> Рис. 2 Температурное поле наружной поверхности стены 150 мм.
<img src="/blogs/uploads/media/topic/2016/01/24/11/f1a2d72fa4538a9ff8af.png" / class="img-fluid block-image"> Рис. 3 Температурное поле внутренней поверхности стены 150 мм
Проведены серии расчетов, совокупность которых позволила получить линейные зависимости температуры внутренней поверхности стены от подводимой мощности (рис. 4). Наибольшее приращение температуры при равной мощности происходит для стен 200мм в случае сэндвича, далее 200 мм со стойками. Зависимости имеют линейный характер и сходятся к точке с координатами (0;-15 °С), т.к. при отсутствии подвода мощности температура внутренней стены сравняется с уличной температурой в -15 °С. В таблице 1 приведены данные о необходимой мощности для достижения внутренней поверхности стены температур 20 и 25 °С
<img src="/blogs/uploads/media/topic/2016/01/24/11/ce4fc4c1bd67a10d5680.png" / class="img-fluid block-image"> Рис. 4. Температура внутренней поверхности стены
Таблица 1. <img src="/blogs/uploads/media/topic/2016/01/24/11/6a033f9b518a01f135d0.png" / class="img-fluid block-image">
Для обеспечения одной и той же температуры в случае наличия «тепловых мостов» в стене необходимо увеличение мощности нагрева на величину около 10% по сравнению со стеной типа сэндвич. Много этого или мало решать Вам. Спасибо за внимание!
Присоединяйтесь к самому крупному DIY сообществу