Главная >> Применение >> Типовые примеры >>

ISO 10077-2:2017 Контрольный тест D.7 - Неподвижная рама глухого окна

ISO 10077, эффективная теплопроводность, расчетное теплопропускание, поверхностное термическое сопротивление, тепловые характеристики окон, коэффициент теплопередачи Uf

Моделирование контрольного теста "D.7. Неподвижная рама глухого окна" из стандарта ISO 10077-2:2017*

Новый ресурс по
Теплотехническим расчетам в строительстве
www.izoterma.org

Тип задачи
Плоско-параллельная задача теплопроводности с граничными условиями конвекции.

Геометрия

Ширина рамы b_f = 48 мм
Ширина калибровочной панели b_p = 190 мм.
Толщина калибровочной панели d_p = 24 мм.

Дано
Теплопроводность EPDM (этилен-пропиленовый каучук) - 0.25 Вт/K·м.
Теплопроводность полиамида - 0.25 Вт/K·м.
Теплопроводность ПВХ (поливинилхлорид) - 0.17 Вт/K·м.
Теплопроводность калибровочной изоляционной панели λ_p = 0.035 Вт/K·м.
Внутренняя поверхность: температура воздуха T_внутр = +20°C, поверхностное термическое сопротивление конвекции Rs_внутр = 0.13 Вт/K·м, в затененных участках (во внутренних углах рамы) Rs_внутр = 0.20 Вт/K·м
Наружная поверхность: температура воздуха T_наруж = 0°C, поверхностное термическое сопротивление конвекции Rs_наруж = 0.04 Вт/K·м.

Задача:
Рассчитать эффективную (2D) теплопроводность L^2D и коэффициент теплопередачи U_f рамы в соответствии с ISO 10077-2:2017*.
(эталонное значение эффективной теплопроводности L^2D = 0.285 Вт/(м*К) )

Решение
Согласно ISO 10077-2:2017 вычисления выполняются по следующим формулам:
Эффективная теплопроводность L^2D = Поток тепла на метр глубины модели [Вт/м] / (T_внутр - T_наруж)
Коэффициент теплопередачи рамы U_f = (L^2D - U_pb_p)/b_f
Коэффициент теплопередачи калибровочной панели U_p = 1/ (Rs_внутр + d_p/λ_p + Rs_наруж)

В стандарте используется R_s - поверхностное термическое сопротивление на границе контакта с воздухом, обусловленное конвекционным механизмом теплообмена (в противоположность теплопроводности в месте контакта твердых тел). В ELCUT используется коэффициент конвекции - величина обратная поверхностному термическому сопротивлению, например:
α_наруж = 1/0.04 Вт/(К·м²).

Теплопроводность воздуха в полостях скорректирована для учета теплообмена излучением и конвективного теплообмена. Методика описана в стандарте. Вычисления выполняются в приложенном к задаче файле электронных таблиц Excel.

Результаты:
Распределение температуры и теплового потока.

Эффективная теплопроводность L^2D = 5.69 / (20-0) = 0.284 Вт/(м·К).
Коэффициент теплопередачи калибровочной панели U_p = 1/(0.13 + 0.024/0.035 + 0.04) = 1.169 Вт/(м²-К).
Коэффициент теплопередачи рамы U_f = (0.284 - 1.169*0.190) / 0.048 = 1.29 Вт/(м²-К).
Разница между посчитанным и эталонным значением менее 3%, что соответствует требованиям стандарта ISO 10077-2:2017.

• Видео:
  00:00 Создание задачи в ELCUT.
  07:50 Настройка картины поля, вычисление теплового потока.
  09:40 Расчёт эффективной теплопроводности воздушных полостей
  11:30 Работа с калькулятором эквивалентной теплопроводности (документ Excel)
  17:25 Программный интерфейс ELCUT. Код программы в документе Excel
  

• Смотреть на YouTube.
• Скачать файлы задачи

* ISO 10077-2:2017 Тепловые характеристики окон, дверей и жалюзи -- Расчет коэффициента теплопропускания. -- Часть 2: Численный метод для рам.